DE202009011136U1 - Modular tank for liquefied gas transport - Google Patents
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Abstract
Ladungsbehälter (unabhängige Tanks) für den Einbau in die Laderäume von Schiffen für den Flüssiggastransport (LNG oder PLNG) dadurch gekennzeichnet, das die unabhängigen Tanks in der Regel eine Quaderform haben und begrenzt werden durch einen räumlichen Rahmen aus Rohren geeigneten Querschnitts und dass in die Rahmenfelder ein Trägerrost aus aneinander gereihten, in der Ebene des Feldes liegenden miteinander und mit den Rahmen gasdicht verbundenen Schalen eingesetzt istCargo tanks (independent tanks) for installation in the holds of ships for liquefied gas transport (LNG or PLNG), characterized in that the independent tanks are generally of parallelepiped shape and bounded by a spatial frame of pipes of suitable cross-section and that in the frame fields a support grid of juxtaposed, lying in the plane of the field and each other is used with the frame gas-tight connected bowls
Description
Die derzeit als Massenguttransporter fahrenden Gastanker transportieren das Erdgas als Flüssiggas (LNG = Liquefied Natural Gas). Damit wird der flüssige Zustand des Methans (Methan als Hauptbestandteil des Erdgases) bei einem Druck von 1 bar und der Temperatur von –162°C bezeichnet und für den Transport genutzt. Die transportierte Masse an flüssigem Erdgas ist infolge der hohen Dichte, die Methan im flüssigen Zustand hat (etwa 0,425 kg/dm3), relativ hoch. Alle Zustände des Erdgases bei höheren Temperaturen und höheren Drücken führen wegen geringerer Dichte zu einer Abnahme der Erdgasmasse pro Transporteinheit.The gas tankers currently operating as bulk carriers transport natural gas as liquefied natural gas (LNG). Thus, the liquid state of methane (methane as the main component of the natural gas) at a pressure of 1 bar and the temperature of -162 ° C is designated and used for transport. The transported mass of liquid natural gas is relatively high due to the high density of methane in the liquid state (about 0.425 kg / dm 3 ). All conditions of the natural gas at higher temperatures and higher pressures lead to a decrease in the natural gas mass per transport unit due to lower density.
Die Gastankschiffe fahren mit etwas geringeren Temperaturen von –162°C bis –164°C, um das während der Fahrt durch steigende Temperaturen eintretendes Abgasen zu verringern. Außerdem verschieben die im Erdgas enthaltenen höheren Homologe der Kohlenwasserstoffe die Dampfdruckkurve für das Gemisch zu etwas höheren Temperaturen.The Gas tankers operate at slightly lower temperatures of -162 ° C to -164 ° C to the while driving reduce exhaust gas entering through rising temperatures. In addition, the higher levels contained in natural gas shift Homologues of hydrocarbons the vapor pressure curve for the mixture to slightly higher temperatures.
Zwei Formen des Transports haben sich international durchgesetzt.Two Forms of transport have become internationally accepted.
Das Kugeltanksystem (nach Moss-Rosenberg), bei dem annähernd kugelförmige Behälter aus Edelstahl oder Aluminiumlegierung mit einem Durchmesser von 40 m oder mehr zum Transport des flüssigen Gases genutzt werden. Die Kugeltanks sind schiffsunabhängige Tanks, selbsttragend und kein Bestandteil des Schiffskörpers.The Ball tank system (after Moss-Rosenberg), in which approx Spherical tanks made of stainless steel or aluminum alloy with a diameter of 40 m or more to transport the liquid Gases are used. The spherical tanks are ship-independent Tanks, self-supporting and not part of the hull.
Die Membransysteme (von Gaztransport und Technigaz). Dabei handelt sich um Integraltanks, die in den Schiffskörper integriert und nicht selbsttragend sind.The Membrane systems (from Gaztransport and Technigaz). This is to integrated tanks, which are integrated into the hull and are not self-supporting.
Beide Systeme benutzen den oben erwähnten Betriebszustand mit 1 bar Druck und einer Temperatur von unter –162°C.Both Systems use the above-mentioned operating state 1 bar pressure and a temperature of below -162 ° C.
Die Transportbehälter beider Systeme sind isoliert, um das verflüssigte Erdgas längere Zeit ohne Kühlung unter seinem Siedepunkt zu halten und den Kälteeinfluß auf das Transportsystem Schiffskörper zu verhindern. Damit wird eine Versprödung des Schiffskörpers vermieden, die bei Belastung zu seiner Zerstörung führen würde.The Transport containers of both systems are insulated to the Liquefied natural gas for a long time without cooling to keep below its boiling point and the cold influence on to prevent the transport system hull. In order to if embrittlement of the hull is avoided which lead to its destruction under load would.
Der Nachteil dieser Transportsysteme ist, dass die damit ausgerüsteten Schiffe sehr bauaufwändig sind, damit lange Bauzeiten und als Folge hohe Kosten haben. Notwendige Reparaturen am Transportsystem können nur mit sehr hohem Kostenaufwand ausgeführt werden.Of the Disadvantage of these transport systems is that the so equipped Ships are very bulky, so long construction times and as a result have high costs. Necessary repairs to the transport system can only run at a very high cost become.
Zur
Verbesserung des ökonomischen Problems gibt es eine Reihe
von technischen Lösungen, die in Patenten beschrieben sind
und die zum Teil im Bereich höherer Drücke arbeiten.
Sie konnten sich jedoch bisher nicht durchsetzen, da mit den höheren Drücken
entlang der Dampfdruckkurve von Methan gleichzeitig die Dichte der
flüssigen Phase reduziert und damit die Transportmasse
bei gleichem Transportvolumen verringert wird. Dazu gehört
das Gebrauchsmuster
Im
Eine neue Lösung für den Gastransport in Form von Flüssiggas wurde in der Gebrauchsmusterschrift 20 206 020 562.4 angegeben. Sie besteht aus röhrenförmigen Containern, gelagert in Containerstaugerüsten von Schiffen.A new solution for gas transport in the form of LPG was given in the utility model 20 206 020 562.4. It consists of tubular containers, stored in container skids of ships.
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines für Schiffe geeigneten Transportsystems für flüssiges Erdgas, das im Vergleich zu bestehenden Systemen zu etwa gleichen Transportmassen bei gleichem Volumen kommt, in der Herstellung des Schiffes jedoch wesentliche Kosten einspart.aim The invention is the development of a suitable for ships Transport system for liquefied natural gas, used in the Compared to existing systems to about the same transport masses at the same volume, but in the manufacture of the ship essential Saves costs.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, für den Flüssiggastransport auf Schiffen als Massengut unabhängige Flüssiggastanks in Quaderform, angepasst an die Laderaumform des Schiffes einzusetzen, wobei Wände, Boden und Decke des Tanks in Leichtbauweise als Schalenbauform ausgeführt sind.According to the invention proposed for liquefied gas transport Ships as bulk independent LPG tanks in cuboid form, adapted to the cargo hold of the ship, whereby walls, floor and ceiling of the tank in lightweight construction designed as a shell design.
Der unabhängige Tank hat ein Rahmengerüst aus Rohren, die als Kanten einen Raum aufspannen und deren Querschnitt dem Zweck angepasst ist und vorzugsweise rechteckig ist. In dieses Gerüst sind als schließende Wände Tragroste aus Schalen eingesetzt, wobei die einzelnen Schalen so miteinander verbunden sind, dass sie eine ebene Wand bilden und in das Rohrgerüst eingesetzt und verbunden werden können. Diese Schalentragroste bilden damit die Wände, die Decke und den Boden des unabhängigen Tanks.Of the independent tank has a framework of pipes, which span a space as edges and their cross-section to the purpose is adapted and preferably rectangular. In this framework are as closing walls supporting grids made of shells used, with the individual shells so interconnected are that they form a level wall and into the pipe frame can be used and connected. Form these shell gratings so that the walls, the ceiling and the floor of the independent Tanks.
Vorzugsweise haben die einzelnen Schalen eine Halbkreisform. Um die erforderliche doppelte Barriere eines unabhängigen Tanks zu bilden, sind die einzelnen Schalensegmente eines Schalentragrostes gedoppelt. Dabei werden zwei gleiche Schalen im festgelegten Abstand voneinander angeordnet, an den Rändern miteinander verbunden und bilden so eine Doppelwand mit abgeschlossenem Raum. Diese Doppelschalensegmente werden zu einem Wandschalenmodul zusammen gefügt, wobei die Doppelschalensegmente an den Rändern mit Hilfe von Stegen biegesteif miteinander verbunden werden und die Stege die Doppelwandfunktion fortsetzen. Die Doppelschalenfunktion hat den Vorteil, die gleiche Festigkeit der Wand bei einer Leckage der ersten Barriere zu sichern. Die konkave Seite der Einzelschalenelemente soll vorzugsweise zum Tankinnern angeordnet sein, um damit den Flüssigkeitsschlag (sloshing) in den Tanks infolge Schiffsbewegung, hervorgerufen durch die Bewegung des Schiffes im Seegang, zu unterbinden bzw. zu reduzieren. Bei der Schalendoppelwand kann die äußere Schale durch ein Konstruktion aus ebenen Bauteilen ersetzt sein.Preferably, the individual shells have a semicircular shape. To form the required double barrier of an independent tank, the individual shell segments of a shell grid are doubled. In this case, two identical shells are arranged at a fixed distance from each other, connected to each other at the edges and thus form a double wall with enclosed space. This double shell segments are joined together to form a wall shell module, the double shell segments at the edges by means of webs rigidly connected to each other who and the webs continue the double wall function. The double shell function has the advantage of ensuring the same strength of the wall in case of leakage of the first barrier. The concave side of the individual shell elements should preferably be arranged to the tank interior in order to prevent or reduce the liquid shock (sloshing) in the tanks due to ship movement, caused by the movement of the ship in the sea state. In the shell double wall, the outer shell may be replaced by a construction of planar components.
Die Flüssiggastanks stehen auf Stützen geringer Wärmeleitfähigkeit, die im geeigneten Raster auf dem Doppelboden befestigt sind. An den Tankseitenwänden angebrachte Stützen gegen Kräfte aus den Schiffsbewegungen, besonders bei Fahrt des Schiffes im Seegang, sind in geeigneter Form verstellbare Verankerungen geringer Wärmeleitfähigkeit die an der Schiffsinnenwand und an den Schotten befestigt sind. Diese erfindungsgemäßen Verankerungen basieren vorzugsweise auf bekannten Hydraulik-zylindern, die eine Steuerung der Hydraulikkolben für zwei Betriebszustände besitzen, in denen sie arretiert werden können. Die Steuerung kann manuell oder automatisch erfolgen. Beide Betriebszustände betreffen die Fahrt auf dem Meer im Seegangszustand. Der eine Betriebszustand betrifft das beladene Schiff mit Tanks, die mit Flüssiggas gefüllt sind. Bei diesem Betriebszustand hat der Tank mit Flüssiggas eine Temperatur von etwa –162°C und bei Annahme einer linearen Ausdehnung des Tanks von etwa 40 m schrumpft der Tank gegenüber Raumtemperatur um etwa 90 mm. Der andere Betriebszustand ist der des leeren Schiffes mit einer Tanktemperatur von maximal Raumtemperatur.The LPG tanks stand on supports of low thermal conductivity, which are fixed in the appropriate grid on the raised floor. At the tank side walls attached supports against Forces from ship movements, especially when the ship is sailing in swell, suitably adjustable anchorages are lower Thermal conductivity at the ship's inner wall and attached to the bulkheads. These inventive Anchors are preferably based on known hydraulic cylinders, a control of the hydraulic piston for two operating conditions own, in which they can be locked. The control can be done manually or automatically. Both operating conditions apply the ride on the sea in sea state. The one operating condition concerns the loaded ship with tanks containing liquefied gas are filled. In this operating condition, the tank has Liquefied gas has a temperature of about -162 ° C and assuming a linear expansion of the tank of about 40 m, the tank shrinks from room temperature by about 90 mm. The other operating state is that of the empty ship with one Tank temperature of maximum room temperature.
Die Wandschalenmodule von Boden und Decke der Flüssiggastanks sind vorzugsweise in der Mitte durch ein Sammellängsrohr getrennt, in das die Schalensegmente des Moduls gasdicht eingebunden sind. Die Wandschalenmodule des Bodens können unter einem geringen Winkel von dem Längsrohr zur Tankseite hin ansteigen, um so den Zufluss des Flüssiggases zum Längsrohr beim Entleeren des Tanks zu erleichtern und die Wandschalenmodule der Decke können unter einem geringen Winkel von dem Längsrohr zur Tankseite hin abfallen, um das Sammeln von Gas im Längsrohr zu erleichtern. In der Tankmitte ist ein senkrechtes Rohr angeordnet, das auf dem Längsrohr des Bodens abgestützt ist und durch das Längsrohr der Decke in einen Dom zum Gassammeln führt. Alle Rohre sind gasdicht miteinander verbunden und besitzen geeignete Öffnungen an den Verbindungsstellen zum Durchtritt von Flüssiggas.The Wall shell modules of floor and ceiling of LPG tanks are preferably in the middle by a collective pipe separated, in which the shell segments of the module are incorporated gas-tight. The wall shell modules of the floor can be under a small Angle from the longitudinal tube to the tank side rise to so the inflow of liquefied gas to the longitudinal tube to facilitate the emptying of the tank and the wall shell modules the ceiling can be at a slight angle from the longitudinal tube fall down to the tank side to the collection of gas in the longitudinal tube to facilitate. In the middle of the tank a vertical pipe is arranged, which is supported on the longitudinal tube of the soil and through the longitudinal tube of the ceiling into a dome for gas collection leads. All pipes are gas-tight and connected have suitable openings at the joints for the passage of liquefied gas.
Die Außenseite des quaderförmigen Flüssiggastanks trägt eine offene oder geschlossene Tragwand, auf der eine Kälteisolierung befestigt ist.The Outside of the cuboid liquid gas tank carries an open or closed supporting wall, on which one Cold insulation is attached.
Als Werkstoff für die Bauelemente des Tanks kommen mehrere Werkstoffarten infrage, die die Bedingungen der Tieftemperatur mit ausreichender Zähigkeit erfüllen und eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Das kann ein hochfester legierter Stahl mit einem Nickelanteil bis 9% sein, der bei der niedrigen Temperatur von etwa –162°C eine ausreichende Bruchzähigkeit aufweist oder eine hochfeste Aluminiumlegierung, geeignet für die tiefen Temperaturen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen, die ebenfalls eine ausreichende Festigkeit und Bruchzähigkeit für diese niedrigern Temperaturen haben und außerdem den Vorteil der geringen Masse besitzen. Auch eine Misch- oder Verbundkonstruktion der erwähnten Werkstoffe ist denkbar.When Material for the components of the tank come several Material types in question, which the conditions of low temperature with sufficient toughness and sufficient Have strength. This can be a high strength alloy steel with a Nickel content to be 9% at low temperature of about -162 ° C has a sufficient fracture toughness or a high strength Aluminum alloy, suitable for low temperatures. A Another possibility is the use of fiber-reinforced Plastics, which also have sufficient strength and fracture toughness for those lower temperatures have and besides have the advantage of low mass. Also a mixed or composite construction the mentioned materials is conceivable.
Durch die erfindungsgemäße Transportform von flüssigem Erdgas in quaderförmigen Tanks aus Wandschalenmodulen kann der Transportbereich für flüssiges Erdgas erweitert werden. Dadurch ist es möglich, mit der Transportform Erdgas nicht nur in dem LNG-Be triebszustand bei einer Temperatur von etwa –162°C und einem Druck von 1 bar zu transportieren. Der Transportbereich des Betriebszustands von flüssigem Erdgas LNG wird durch die erfindungsgemäße Tankform auf einen ganzen Bereich des Betriebszustands des Erdgases erweitert. Dieser Bereich reicht entsprechend der Dampfdruckkurve für Methan beim Druck von 1 bis 15 bar und einer zugehörigen Temperatur von –162°C bis –114°C.By the transport form of liquid according to the invention Natural gas in cuboid tanks from wall shell modules can expanded the transport area for liquid natural gas become. This makes it possible with the transport form of natural gas not only in the LNG operating state at a temperature of about -162 ° C and a pressure of 1 bar to transport. The transport area of the operating state of liquid natural gas LNG is through the tank shape according to the invention to a whole Range of operating state of natural gas extended. This area ranges according to the vapor pressure curve for methane at Pressure from 1 to 15 bar and an associated temperature from -162 ° C to -114 ° C.
Mit der möglichen Erweiterung des Betriebszustands LNG für einen ganzen Bereich von Betriebszuständen durch die vorgeschlagene erfindungsgemäße konstruktive Tankstruktur wird die Nutzung der Transportform für den ganzen o. a. Temperatur- und Druckbereich des flüssigen Erdgases entsprechend der Dampfdruckkurve von Methan möglich. Damit wird der LNG-Transport (LNG = Liquefied Natural Gas) auch zum PLNG-Transport (PLNG = Pressurized Liquefied Natural Gas) und der LNG-Tanker mit der erfindungsgemäßen Tankform kann ebenfalls als PLNG-Tanker eingesetzt werden.With the possible extension of the operating state LNG for a whole range of operating conditions by the proposed inventive constructive tank structure is the use of the transport form for the whole o. a. Temperature- and pressure range of the liquid natural gas according to the Vapor pressure curve of methane possible. This will be the LNG transport (LNG = Liquefied Natural Gas) also for PLNG transport (PLNG = Pressurized Liquefied Natural Gas) and the LNG tanker with the inventive Tankform can also be used as a PLNG tanker.
Die Dichte von Methan hat bei etwa 10 bar und –124°C um etwa 12% und bei etwa 15 bar und –115°C um etwa 20% gegenüber LNG abgenommen, was zu einer entsprechenden Minderung der Transportmasse um die gleiche Größe bei gleichem Transportvolumen führt. Allerdings kann für den gleichen Wärmefluss die Isolierung des Laderaums entsprechend verringert werden. Das zeigt, dass in dem beanspruchten Betriebszustandsbereich spezielle Optimierungen der Gesamtkosten möglich sind.The Density of methane has about 10 bar and -124 ° C by about 12% and at about 15 bar and -115 ° C to about 20% compared to LNG decreased, resulting in a corresponding Reduction of the transport mass by the same size at the same transport volume leads. However, for the same heat flow, the insulation of the cargo space accordingly be reduced. This shows that in the claimed operating condition range Special optimizations of the total costs are possible.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The The invention will be closer to exemplary embodiments explained.
- 11
- FlüssiggastankLPG tank
- 22
- Tankbodentank bottom
- 33
- Tankdecketank top
- 44
- TankseitenwandTank sidewall
- 55
- Tankrahmentank frame
- 66
- Festigkeitsrahmenstrength frame
- 77
- Längsrohrlongitudinal tube
- 88th
- Zentralrohrcentral tube
- 8.18.1
- Tankdomtank dome
- 99
- TankquerwandTank bulkhead
- 1010
- TankinnenwandTank inner wall
- 1111
- TankaußenwandTank outer wall
- 1212
- Stegweb
- 1313
- Stegweb
- 1414
- Tragwand für Tankisolierungsupporting wall for tank insulation
- 1515
- Tankisolierungtank insulation
- 1616
- Schiffskörperhull
- 1717
- SchiffsaußenhautShip hull
- 1818
- LaderaumwandHold wall
- 1919
- DoppelbodenRaised floor
- 2020
- Inspektionsganginspection tour
- 2121
- SchiffshauptdeckShip main deck
- 2222
- Seitenstützenside supports
- 2323
- Tankabstützung seitlichtank support laterally
- 2424
- Tankabstützung untentank support below
- 2525
- Oberdeckupper deck
- 2626
- Schott vornbulkhead front
- 2727
- Schott hintenbulkhead behind
- 2828
- Druckstück mit Abstützung seitlichPressure piece with support laterally
- 2929
- Pufferplattebuffer plate
- 3030
- Verkleidungpaneling
- 3131
- Halterungbracket
- 3232
- Bodenfundamentfloor foundation
- 3333
- Stützfundament untensupport foundation below
- 3434
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
- 3535
- Hydraulikanschlußhydraulic connection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 29824939 U1 [0009] - DE 29824939 U1 [0009]
- - US 3414155 [0010] - US 3414155 [0010]
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