DE1551595B2 - Isolierter Behalter fur tiefsiedende verflüssigte Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter für tiefsiedende verflüssigte Gase mit einer in dem Zwischenraum zwischen einer inneren und einer äußeren Wandung angeordneten Isolierung aus einem diffusionsdurchlässigen Isoliermaterial, in welchem von einem trockenen Gas durchströmte Kanäle ausgespart sind.

Um die Verdampfungsverluste innerhalb wirtschaftlich erträglicher Grenzen zu halten und bei den niedrigen Temperaturen spröde Metalle, wie beispielsweise nichtlegierten Stahl, für den Unterbau der Behälter, für Schiffe oder Landfahzeuge, auf denen die Behälter transportiert werden, verwenden zu können, ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Behälter mit einer wirksamen Isolierung versehen sind.

Werden die Behälter in bekannter Weise durch einen auf der Außenseite des Behälters angebrachten Isolierstoff isoliert, entsteht ein Dampfdruckgefälle von der umgebenden freien Atmosphäre in Richtung zur Behälterwand, das in verhältnismäßig kurzer Zeit eine Sättigung der Isolierung mit Feuchtigkeit herbeiführt, wodurch sich in der Isolierung Eiskristalle bilden und die Isolierung zerstört wird. Die infolge des Dampfdruckgefälles von der umgebenden freien Atmosphäre in die Isolierung eindringende Feuchtigkeit sammelt sich an der Behälterwand, wo der Niederschlag von Eis einsetzt. Die Eisbildung schreitet dann nach außen durch die ganze Isolierung fort.

Es ist bekannt, die Schadenswirkung der Feuchtigkeit dadurch erheblich einzudämmen, daß man in dem Isolierstoff Kanäle ausbildet, deren Inneres in Diffusionsverbindung mit dem Isolierstoff steht und durch die ein Strom trockener Luft geleitet wird. Diese Luft nimmt dank ihres niedrigeren Dampfdruckes den in die Isolierung eindringenden Wasserdampf auf und leitet ihn zu einem Entfeuchter, wonach die Luft erneut für die Entfernung von Feuchtigkeit aus der Isolierung benutzt werden kann. Die Ausnutzung dieses bekannten Verfahrens begegnet in Verbindung mit der Isolierung von Behältern für Flüssiggase wie Gemischen von Methan und Äthan besonderen Schwierigkeiten, weil der Wasserdampfgehalt der Luft bei den niedrigen Siedetemperaturen dieser Stoffe per Gewichtseinheit Luft so niedrig ist, daß enorm große Luftmengen für die Entfernung der in die Isolierung eindiffundierenden Feuchtigkeit erforderlich sind. Diese großen Luftmengen machen so große Abmessungen der Kanäle notwendig, wie sie sich in der Praxis nicht verwirklichen lassen.

Es ist z. B. durch die USA.-Patentschrift 3 110 156 bekannt, die für die Anwendung dieses Verfahrens erforderlichen großen Luftmengen zu reduzieren und damit dieses Verfahren auch für die Isolierung von Behältern mit tiefsiedenden Flüssiggasen anwendbar zu machen, indem man die Behälterwand durch einen an dieser Wand von innen anliegenden Teil der Isolierung in eine Zone höherer Temperatur verlagert und indem man ferner mittels einer Zone trockener Luft, die innerhalb einer ventilierten, abgeschlossenen Luftschicht der warmen Oberfläche der Isolierung vorgeblendet ist, dort den Dampfdruck absenkt.

Die innere sowie die äußere Isolierung beidseitig der Behälterwand bedingen einen vergrößerten Bauaufwand. Außerdem ist eine Inspektion der Behälterwände, die in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden soll, nur nach Abnahme der Isolierung möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einem Behälter der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die Kanäle in an sich bekannter Weise auf beiden Seiten der Isolierung vorgesehen sind, und das trokkene Gas bei gefülltem Behälter durch die Kanäle auf der warmen Seite und bei geleertem Behälter durch die Kanäle auf der kalten Seite der Isolierung

ίο umgewälzt wird.

Kanäle auf beiden Seiten einer Isolierung sind an sich bekannt (USA.-Patentschrift 2 927 437).

Die Trockenhaltung der Isolierung wird gemäß der Erfindung in zwei Stufen bewirkt. Bei gefülltem Behälter wird eine Eisbildung in den der kalten Seite der Isolierung zugekehrten Kanälen nur in einem solchen Ausmaß verhindert, daß die Minderung des Isoliereffektes infolge der Eisbildung auf ein unwesentliches Ausmaß begrenzt bleibt. Hierzu reicht schon eine verhältnismäßig geringe Erniedrigung des Taupunktes des umzuwälzenden trockenen Gases aus. Wird beispielsweise Methan mit einer Siedetemperatur von —161° C bei einem Taupunkt der Atmosphäre von +28° C befördert, so reduziert schon ein Taupunkt von —20° C entsprechend einer Absenkung des herrschenden Dampfdruckgefälles um 30% den Wasserdampfgehalt der in die Isolierung eindiffundierenden Luft um rund 95%. Eine Taupunktabsenkung um etwa 36% des Dampfdruckgefalles auf —40° C reduziert den Wasserdampfgehalt um rund 99,7 Vo auf 0,3% des Wasserdampfgehaltes der eindiffundierenden atmosphärischen Luft. Das Volumen des bei einer solchen Taupunktabsenkung auf — 40° C umzuwälzenden trockenen Gases erfordert nur Kanalquerschnitte, die leicht zu realisieren sind, da sie nur einen angemessenen Teil des Volumens der Isolierung beanspruchen. Eine Taupunktabsenkung auf —161° C, die zur absoluten Trockenhaltung der Isolierung bei einem mit Methan gefüllten Behälter erforderlich ist, erfordert dagegen so große Kanalquerschnitte, daß sie nicht verwirklicht werden können.

Nicht nur die geringe Eismenge, die sich bei gefülltem Behälter in der Isolierung ansammelt, bedingt eine geringfügige Änderung des Isoliereffektes bei der Erfindung im Vergleich zu bekannten Anlagen, sondern mindestens ebenso wesentlich ist die Form der Eisablagerung. Das Eis bildet sich nämlich als dünner, an der kalten Seite der Isolierung anliegender Film aus, dessen Dicke abhängig ist von der Zeitdauer, während der der Behälter gefüllt ist, und durch die Wahl des Taupunktes des umzuwälzenden trockenen Gases beeinflußt werden kann. Es hat sich gezeigt, daß auch bei einer über ein Jahr währenden Behälterfüllung die Dicke des Eisfilms auf einen Millimeter oder weniger beschränkt werden konnte.

Andererseits wird bei geleertem Behälter alles gebildete Eis durch Sublimation aus der Isolierung bzw. den Kanälen herausgeführt und die Isolierung getrocknet sowie bis zur nächsten Füllung des Behälters trockengehalten. Zur Sublimation des Eises ist der Taupunkt des umzuwälzenden trockenen Gases durch Trocknung entsprechend erniedrigt worden. Durch die Erfindung wird ferner der Vorteil erreicht, daß man in der Wahl der Anordnung der Isolierung frei ist. Die Isolierung kann an der Innenoder Außenseite der Behälterwand anliegen oder auch von der Behälterwand entfernt angeordnet sein.

Die Isolierung ist femer für stationäre Behälter, für auf Fahrzeugen angebrachte Behälter sowie insbesondere auch für große in Tankschiffe eingebaute Behälter anwendbar.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. So kann das trockene Gas bei geleertem Behälter zusätzlich durch die Kanäle auf der warmen Seite der Isolierung umgewälzt werden.

Ferner kann das trockene Gas bei gefülltem Behälter mit Wasserdampf unterhalb der Temperatur der Atmosphäre jedoch oberhalb des Siedepunktes des verflüssigten Gases in dem Behälter gesättigt sein. Auch diese Maßnahme dient zur Verringerung der durch die Kanäle strömenden Luftmengen bei dem zweistufigen Trocknungsverfahren.

Ferner ist es vorteilhaft, daß das trockene Gas unter Überdruck steht. Dadurch wird dem Eindringen von wasserdampfhaltiger Luft oder Schutzgasatmosphäre in die Isolierung entgegengewirkt.

Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Tankschiff, dessen Tank mit einer Isolierung gemäß der Erfindung versehen ist,

F i g. 2 schematisch die Führung des trockenen Gases in den Kanälen auf der kalten Seite der Isolierung,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch die Kanäle in größerem Maßstab,

F i g. 4 eine schematische Darstellung zur wahlweisen Versorgung der Kanäle auf beiden Seiten der Isolierung und

Fig. 5a, 5b und 5c verschiedene Ausführungsmöglichkeiten bei Anwendung der Erfindung auf einwandige Tankbehälter für niedrigsiedende Flüssiggase in einem Tankschiff.

Gemäß F i g. 1 hat der Schiffskörper an die Außenhaut 1 angrenzende Tanks 2 für Treiböl oder Ballast. Die innere Begrenzung 3 dieser Tanks 2 umfaßt den Raum für die Aufnahme der einwandigen Behälter 4, die mit Haltern A am Schiffskörper gelagert sind. Die Isolierung 5 ist innerhalb des Behälters 4 angeordnet. Gegen das siedende Transportgut ist die Isolierung mit einer elastischen, fugendichten Auskleidung 6 versehen. Auf jeder Seite ihrer Oberfläche hat die Isolierung 5 äußere Kanäle 7 bzw. innere Kanäle 8, durch die ein trockenes Gas strömt, das den Kanälen durch eine Leitung 9 zugeführt und über eine Leitung 10 abgeführt wird.

Das in F i g. 2 von einem Generator 11 gelieferte Gas sei Stickstoff. Dieses wird einem Trockner 12, der ein Absorber, ein Kältemittelverdampfer oder eine Rohrschlange sein kann, in der eine geringe Menge des Transportgutes entspannt wird, zugeführt, getrocknet und mittels des Gebläses 13 über die Leitung 9 den Kanälen 8 bzw. den Kanälen 7 in der Isolierung zugeführt. Die Kanäle 8 stehen mit der Isolierung in Diffusionsverbindung, und das darin strömende trockene Stickstoffgas nimmt die in die Isolierung in Dampfform eindringende Feuchtigkeit auf. Über die Leitung 10 wird das mit Feuchtigkeit beladene Gas sodann abgeführt.

Es ist eine Regelung des Taupunktes des trockenen Gases derart vorgesehen, daß der bei gefülltem Behälter sich aufbauende Eisfilm die Kanäle 8 auf der kalten Seite der Isolierung nicht blockiert. F i g. 3 veranschaulicht den dabei im Querschnitt der Kanäle 8 sich unmittelbar an der Auskleidung 6 bildenden Eisfilm 14. Die Dicke des Eisfilms muß geringer sein als die Tiefe 15 der Kanäle 8. Die Regelung des Taupunktes des trockenen Gases erfolgt in an sich bekannter Weise manuell oder automatisch durch Thermo- oder Hygrostaten.

Die Erfindung sieht vor, während der Zeitdauer der Füllung des Behälters 4 wahlweise nur die äußeren Kanäle 7 und während der Zeitdauer, in der der Behälter entleert ist, nur die inneren Kanäle 8 mit dem trockenen Gas zu speisen.

Da Wasserdampf in die Isolierung außer durch Diffusion auch durch vagabundierende Konvektion einwandert, ist es vorteilhaft, das die Isolierung duchströmende Gas unter einem geringen Überdruck gegenüber der Umgebung zu halten. Dieser Überdruck wirkt dem Eindringen von wasserdampfhaltiger Luft oder Schutzgasatmosphäre entgegen. Vorteilhaft ist es, das übliche innere Schutzgas, meistens Stickstoff, auch als trockenes Gas im Kanalsystem der Isolierung zu verwenden.

Eine besonders einfache und sicher zu überwachende Ausführungsform besteht in der Umwälzung einer gleichbleibenden Menge trockenen Gases, wie dies F i g. 4 schematisch zeigt. Das mit Wasserdampf beladene Gas tritt über die Leitung 10 in den Trockner 12 ein und wird mittels des Gebläses 13 als trockenes Gas den Kanälen über die Leitung 9 wieder zugeführt. Ventile 21 erlauben die Umschaltung von der Speisung der äußeren Kanäle 7 auf die Speisung der inneren Kanäle 8 und auch die gleichzeitige Speisung beider Kanäle mit trockenem Gas. Es ist noch eine Fülleitung 19 und eine Entleerungsleitung 20 vorgesehen. Die Umwälzung der Gasmenge in einem derartigen Kreislauf ist besonders wirtschaftlich, weil das dem Trockner auf diesem Wege zugeführte Gas im allgemeinen wesentlich trockener ist als das einem Generator oder der Atmosphäre entnommene Gas.

Die Isolierung 5 befindet sich in F i g. 5 a innerhalb des Behälters 4, in F i g. 5 b außerhalb des Behälters 4 an diesem anliegend und in F i g. 5 c vom Behälter 4 entfernt an dem Schiffskörper, z. B. an der Begrenzung 3 eines Ballasttanks anliegend. Die inneren Kanäle 8 und die äußeren Kanäle 7 für die Umwälzung des trockenen Gases sind unabhängig von der Anordnung der Isolierung 5. In allen drei Fällen ist ein Schutzraum zwischen Behälter und Schiffskörper gezeichnet, doch ist dieser für die Anwendung und Funktion der Erfindung nicht erforderlich.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Behälter für tiefsiedende verflüssigte Gase mit einer in dem Zwischenraum zwischen einer inneren und einer äußeren Wandung angeordneten Isolierung aus einem diffusionsdurchlässigen Isoliermaterial, in welchem von einem trockenen Gas durchströmte Kanäle ausgespart sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (7, 8) in an sich bekannter Weise auf beiden Seiten der Isolierung (5) vorgesehen sind und das trockene Gas bei gefülltem Behälter durch die Kanäle (7) auf der warmen Seite und bei geleertem Behälter durch die Kanäle (8) auf der kalten Seite der Isolierung umgewälzt wird.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Gas bei geleertem Behälter zusätzlich durch die Kanäle (7) auf der warmen Seite der Isolierung (5) umgewälzt wird.

3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Gas bei gefülltem Behälter mit Wasserdampf unterhalb der Temperatur der Atmosphäre jedoch oberhalb des Siedepunktes des verflüssigten Gases in dem Behälter gesättigt ist.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Gas unter Überdruck steht.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Gas Stickstoff ist..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen