DE2048271A1 - Einrichtung zum Bedienen von Flüssiggas aufnehmenden, abgebenden oder enthaltenden Tanks - Google Patents

Einrichtung zum Bedienen von Flüssiggas aufnehmenden, abgebenden oder enthaltenden Tanks

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DE2048271A1 DE19702048271 DE2048271A DE2048271A1 DE 2048271 A1 DE2048271 A1 DE 2048271A1 DE 19702048271 DE19702048271 DE 19702048271 DE 2048271 A DE2048271 A DE 2048271A DE 2048271 A1 DE2048271 A1 DE 2048271A1
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Description

DR.-ING. VON KREiSLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH
KÖLN 1, DEIGHMANNHAUS
50. 9. 1970 5ch/cg
Liquid Gas Anlagen Union GmbH,
5^8 Remagen-Rolandseck, Hauptstraße 1/2.
Einrichtung zum Bedienen von Flüssiggas aufnehmenden, abgebenden oder enthaltenden Tanks.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bedienen von Flüssiggas aufnehmenden, abgebenden oder enthaltenden Tanks, z.B. zum Be- und Entladen des Tanks und/oder Kühlen bzw. Erwärmen des Ladegutes, insbesondere d von Schiffstanks, unter Verwendung von Pumpe, Wärmetauscher und Kompressor.
Es ist bekannt, daß zur Durchführung von kältetechnischen Prozessen eine Flüssiggasanlage verwendet wird, die außer den Flüssiggaspumpen und Kompressoren als wesentliche Bestandteile auch Wärmetauscher von verschiedener Art enthält. So ist u.a. ein Wasser- bzw. Seewasser-gekühlter Kondensator notwendig, um in einem Rückverflüssigungskreislauf Dämpfe zu kondensieren, die beim Beladen von Flüssig-
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gasbehältern oder durch Wärmeeinstrahlung entstanden sind. Hierdurch wird ein unzulässig hoher Druck im Flüssiggastank: vermieden und auch gleichzeitig eine Abkühlung des Ladegutes erzielt. Beim Entladen des Tanks sind Verdampfer notwendig, um aus flüssigem Ladegut Gas erzeugen zu können, das mit Hilfe eines Kompressors als Druckpolster auf den zu entladenden Tank gegeben wird, um einen ausreichend großen Vordruck für die Entladepumpen zu erzielen. Ferner ergibt sich auch die Notwendigkeit, das flüssige Ladegut vor dem Be- oder Entladen anzuwärmen, wozu ebenfalls ein Wärmetauscher erforderlich ist. Die Flüssiggasanlage benötigt somit drei Wärmetauscher, um allen Anforderungen beim Be- und Entladen sowie beim Abkühlen oder Aufwärmen des Ladegutes gerecht zu werden. Da aus Sicherheitsgründen jeder Apparat zweifach vorhanden sein muß, verdoppelt sich somit die Anzahl der Wärmetauscher, die vorhanden sein müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Einrichtung zum Bedienen von Flüssiggas aufnehmenden, abgebenden bzw. enthaltenden Tanks den apparativen Aufwand gering zu halten und zu vereinfachen. Bei einer solchen Einrichtung zum Be- und Entladen des Tanks und/oder Kühlen bzw. Erwärmen des Ladegutes, insbesondere von Schifftanks unter Verwendung einer Pumpe, Wärmetauscher und Kompressor zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß dem Kesselraum des Wärmetauschers zwei voneinander unabhängige Rohrbündel zugeordnet sind, daß das oben liegende Rohrbündel mit flüssigem Ladegut und das unten liegende Rohrbündel mit Wasser, z.B. Süß- oder Seewasser, beschickbar sind, und daß der Kesselraum des Wärmetauschers am oberen Teil mit Verbindungen als Gaseintritt oder Gasaustritt über den
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Kompressor zu dem Tank und am unteren Teil mit einer Verbindung zu der Ladeleitung für Flüssiggas zum Tank versehen ist.
Man erhält durch eine solche Ausbildung einen für alle erforderlichen Zwecke benutzbaren Wärmetauscher. Dieser kann sowohl als Kondensator oder Verdampfer als auch als PlUssigkeitsaufwärmer mit Verdampfer- und Kondensatorfunktion verwendet werden. Man kommt mit einem einzigen Wärmetauscher aus, um alle Prozesse durchführen zu können, die beim Be- oder Entladen eines Flüssiggastankers, sowie beim Aufwärmen oder Abkühlen des Ladegutes auftreten können. Es wird zugleich die Bedienungseinrichtung im Aufbau vereinfacht. Außerdem erzielt man eine wesentliche Platzersparnis fiir die Einrichtung; es sind nicht mehr drei verschiedene Wärmetauscher (bzw. sechs) wegen der Sicherheitsvorschriften erforderlich, sondern es reicht ein einziger (bzw. zwei). Wärmetauscher zur Erfüllung aller genannten Aufgaben aus.
Das FlUssigkeitsniveau des Wärmetauschers ist auf verschiedene Höhen in Bezug auf die Rohrbündel mittels eines bekannten Niveaureglers einregulierbar, und zwar z.B. einerseits auf ein Niveau, bei dem die beiden Rohrbündel in der Flüssigkeit eingetaucht sind und andererseits auf eine zwischen den beiden Rohrbündeln einstellbare Höhe. In den zu der unteren Kesselseite des Wärmetauschers führenden Leitungen sind vorteilhaft niveaugesteuerte Einspritzventile angeordnet.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Anwendungsbeispiele nachstehend erläutert.
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Pig. 1 zeigt die Ausbildung und Anordnung des Wärmetauschers gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit der gesamten Bedienungseinrichtung für Flüssiggas aufnehmende, abgebende bzw. enthaltende Tanks, wobei der stark ausgezogene Linienzug das Schaltschema der Leitungen für das Beladen des Tanks darstellt.
Pig. 2 bis 7 veranschaulichen den Wärmetauscher gemäß der Erfindung in Verbindung mit anderen Leitungsschaltungen zur Durchführung von Entladungsvorgängen und/oder zum Kühlen bzw. Erwärmen des Ladegutes, im Schema.
Pig. 8 und 9 zeigen weitere Nutzungsmöglichkeiten des Wärmetauschers gemäß der Erfindung bei zwei vorhandenen Einrichtungen.
Bei der Bedienungseinrichtung zur Durchführung von kältetechnischen Prozessen bei einer Flüssiggasanlage ist ein Wärmetauscher 1 vorgesehen, dessen Kesselraum lf mit zwei voneinander unabhängigen Rohrbündeln ausgerüstet ist. Das unten liegende Rohrbündel 2 ist an den Leitungen 14, 15 für Wasser angeschlossen, wobei das Wasser Süß- oder See-.wasser, z.B. erwärmtes Wasser von sonstigen Antriebsmaschinen, z.B. von an Bord befindlichen Haupt- oder Hilfs-. maschinen, sein kann. Das über dem Rohrbündel 2 liegende Rohrbündel 3 wird von dem flüssigen Ladegut durchströmt und kann mittels der Leitungen 17 und 18 mit dem Flüssiggastank 10 verbunden werden. An der oberen Seite des Kesselraumes 1' des Wärmetauschers 1 ist ein Anschluß 4 für Gaseintritt und ein Anschluß 5 für Gasaustritt vorgesehen. Von diesen Anschlüssen 4 und 5 führen Leitungen 19 und 20 zu einem Kompressor 11, wobei der Tank 10 über die Leitung 23 und die Zweigleitung 21 und 22 mit dem Kompressor 11 in Verbindung gebracht werden kann. An der unteren Seite
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des Kesselraumes 1' des Wärmetauschers 1 sind Anschlüsse
6 und 7 für Flüssiggas vorgesehen, wobei der Anschluß 6 durch die Leitung 24 mit der Leitung 17 und der Anschluß
7 durch die Leitung 25 mit der Leitung 18 in Verbindung steht. In den Leitungen 24 und 25 sind Regelventile 8 und 9 angeordnet, die mittels eines Druckmittels, z.B. auf pneumatischem Wege betätigt werden können. Mit Hilfe eines (nicht dargestellten)Niveaureglers kann die Flüssigkeit im Kesselraum 1' des Wärmetauschers 1 auf der für die jeweilige Funktion des Wärmetauschers erforderlichen Höhe gehalten werden.
Eine Pumpe 12 kann über die Leitung 2.6 mit der Leitung 17 oder l8 verbunden werden, wobei von der Leitung 18 eine Leitung 28 zu einer nach außen führenden Anschlußstelle l6 abgeht. Mit 13 ist ein Sprührohr bezeichnet, das sich in dem Tank 10 befindet und mittels der Leitung 29 mit der Leitung 17 oder der Leitung 18 in Verbindung gebracht werden kann. In den genannten Leitungen sind jeweils Absperrventile j50 an vorbestimmten Stellen angeordnet.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die gesamte Bedienungseinrichtung unter Berücksichtigung der Sicherheitsvorschriften in doppelter Ausführung vorgesehen, wobei entsprechende Verbindungsleitungen angeordnet sind, so daß wahlweise die eine Bedienungseinrichtung oder die andere in Benutzung genommen werden kann. Bei der anderen Bedienungseinrichtung sind die Bezugsziffern für die betreffenden Teile jeweils mit dem Zusatz "a" versehen. Es ist ferner ein weiterer Tank 10a angedeutet, um zu zeigen, daß mehr als ein Tank an eine solche Gasanlage angeschlossen werden kann.
Fig. 1 zeigt die Bedienungseinrichtung mit dem Leitungsschema in stark ausgezogenen Linien zur Durchführung des Prozesses zum Beladen des Tanks 10, wobei der Wärmetau-
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scher 1 als Kondensator dient. Zur Vermeidung eines unzulässig hohen Druckanstiegs im Tank wird Gas, das beim Versprühen des flüssigen Ladegutes über die Leitung 28, 18, 29 und über das Sprührohr 13 im Tank entstanden ist, mit dem Kompressor 11 abgesaugt, verdichtet und dem Kesselraum des Wärmetauschers 1 zugeführt. Das Gas kondensiert an dem unteren Rohrbündel 2, durch das Wasser, z.B. Seewasser, strömen kann. Das Kondensat wird auf Tankdruck entspannt und dem Beladestrom der Leitung 29 über die Leitungen 24 und 17 wieder zugemischt.
Zur Durchführung des Entladevorganges, dessen Leitungsschema in den Pig. 2 und 3 dargestellt ist, dient der Wärmetauscher 1 als Verdampfer. Um einen ausreichenden Vorlaufdruck für die Entladepumpe 12 aufrechtzuerhalten, wird bei diesem Prozeß gasförmiges Ladegut in den zu entladenden Tank 10 gedrückt. Dazu wird vom flüssigen Entladestrom ein Teilstrom über die Leitung 18 und 25 abgezweigt und im Kesselraum 1' des Wärmetauschers 1 verdampft. Je nach Schaltung der Ventile im Leitungssystem kann der Kesselraum I1 dabei mit Kühlwasser über das Rohrbündel 2 und die Leitungen 14 und 15 beheizt werden oder mit dem flüssigen Ladegut. In diesem Fall (Fig. 3) wird das zu entladende Flüssiggas nach dem Austritt aus dem Tank 10 durch das obere Rohrbündel 3 des Wärmetauschers 1 mittels der Leitungen 17, l8 geführt und die zu verdampfende Flüssigkeit wird dem Hauptstrom 18 hinter dem Wärmetauscher durch die Leitung 25 ent- : nommen.
Bei dem Beladen mit gleichzeitiger Aufwärmung des Lade- £ gutes (Fig. 4) dient der Wärmetauscher 1 als Flüssigkeit sanwärmer. Beim Beladen von Flüssigkeitsgasbehältern
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aus nicht tieftemperaturbeständigem Stahl muß das Ladegut vor dem Eintritt in den Tank 10 auf eine höhere Temperatur angewärmt werden. Zu diesem Zweck wird das Flüssiggas vorher durch das obere Rohrbündel 3 des Wärmetauschers 1 geführt. Das untere Rohrbündel 2 wird von Wasser, z.B. Seewasser, durchströmt. Hierbei wird der Kesselraum I1 bis etwa zur Hälfte mit Flüssiggas, d.h. bis zu dem Niveau 31> gefüllt, wobei dieses Niveau durch einen Niveauregler eingestellt werden kann. Das durch das Rohrbündel 3 fließende Wasser bewirkt eine Verdampfung des Flüssiggases im Kesselraum 1', wobei der aufsteigende Dampf an dem vom kalten Ladegut durchströmten Rohrbündel 3 im oberen Teil des Wärmetauschers 1 kondensiert und als Kondensat zurücktropft. Die dabei abgegebene Verdampfungswärme dient zum Aufwärmen des Ladegutes.
Beim Entladen mit gleichzeitiger Aufwärmung des Ladegutes (Fig. 5) dient der Wärmetauscher 1 als Flüssigkeitsanwärmer/Verdampfer. Das aufzuwärmende Flüssiggas wird durch das obere Rohrbündel 3 des Wärmetauschers 1 geleitet, wobei ein Teilstrom hinter dem Austritt aus dem Rohrbündel 3 von der Leitung ]8 über die Leitung 25 abgezweigt und zum Verdampfen in den Kesselraum 1' eingespeist wird. Die erforderliche Verdampfungswärme wird dem durch das untere Rohrbündel 2 strömenden Wasser, z.B. Seewasser, entnommen. ,Auch bei diesem Prozeß wird der im Kesselraum I1 aufsteigende Dampf an dem oberen Rohrbündel 3 kondensieren, dabei seine Kondensationswärme an das aufzuwärmende Flüssiggas im Rohrbündel abgegeben und wieder zurücktropfen. Ein Teil des im Kesselraum verdampften Gases wird jedoch vom Kompressor 11 abgesaugt, verdichtet und in den zu entladenden Tank 10 gedrückt, um einen ausreichenden Vorlaufdruck für die Entladepumpe 12 zu gewährleisten.
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Beim Abkühlen des Ladegutes während des Transportes (Fig.6) dient der Wärmetauscher 1 als Kondensator, wobei das Abkühlen der Ladung durch Rückverflüssigung von gasförmigem Ladegut geschieht, was z.B. während der Fahrt des Schiffes vorgenommen werden kann. Aus dem Tank 10 wird Gas abgesaugt, im Kompressor 11 verdichtet und in den Kesselraum 1' des Wärmetauschers 1 gedrückt, wo es an dem unteren Rohrbündel 2, das von Wasser, z.B. Seewasser, durchströmt wird, kondensiert. Das Kondensat wird auf Tankdruck entspannt und dem Tank 10 durch die Leitung 25, 18, 29 wieder zugeführt. Um eine gute Durchmischung im Tank zu erreichen, kanri zugleich das Flüssiggas im Tank mit Hilfe der Pumpe 12 ständig umgewälzt werden.
Zum Aufwärmen des Ladegutes während des Transportes dient der Wärmetauscher 1 als FlUssigke itsanwärmer (Fig. Ί), wobei das Aufwärmen des Ladegutes, z.B. während der Fahrt des Schiffes vorgenommen werden kann. Hierbei wird das Flüssiggas durch das obere Rohrbündel 3 des Wärmetauschers
1 mittels der Pumpe 12 durch die Leitung 17 gepumpt. Dabei wird die zur Aufwärmung erforderliche Wärme dem am oberen Rohrbündel 3 kondensierenden Dampf entzogen. Das aufgewärmte Ladegut läuft durch die Leitung 18 -und 29 zurück in den Tank 10. Der Kesselraum 1' des Wärmetauschers 1 ist wiederum bis etwa zu Hälfte gemäß dem dargestellten Niveau 31 mit Flüssiggas gefüllt. Das durch das untere Rohrbündel
2 strömende Wasser liefert die notwendige Verdampfungswärme,
Durch die Anordnung der beiden Rohrbündel in unterschiedlicher Höhe in dem Wärmetauscher 1, und zwar des oberen Rohrbündels für Flüssiggas und des unteren Rohrbündels für Wasser läßt sich derselbe Wärmetauscher mit der gleichzeitigen Wirkung als Verdampfer und Kondensator benutzen.
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Für den Fall, daß ein Ladegut abgekühlt werden soll, das als Kältemittel nicht geeignet ist, z.B. Azetaldehyd oder Butadien, oder wenn das Ladegut schon bei Temperaturen, die im Kompressor bei den üblichen Rückverflüssigungsverfahren erreicht werden, zum Polymerisieren neigt, wie z.B. Vinylchlorid, kann unter Einbeziehung des Wärmetauschers einer zweiten Flüssiggasanlage ein vom Ladungsgas unabhängiger geschlossener Kältekreislauf aufgebaut werden (siehe Fig. 8). Dabei wird der Kesselraum vom Wärmetauscher 1 mit einem geeigneten Kältemittel gefüllt, und zwar bis zu einem Niveau oberhalb des oberen Rohrbündels 3< Über Leitung 20 wird von Kompressor 11 verdampftes Kältemittel abgesaugt und über Leitung 33 und 19a in den Kesselraum des Wärmetauschers la gedrückt. Dieser Kältemitteldampf kondensiert.an dem unten liegenden Rohrbündel 2a, durch welches bei diesem Prozess Kühlwasser, z.B. Seewasser, strömt.
Das Kältemittel-Kondensat wird über Leitung 25a, 32 und 25 zum Kesselraum von Wärmetauscher 1 zurückgeführt. Die zur Verdampfung des Kältemittels in Wärmetauscher 1 erforderliche Wärme wird dem durch das obere Rohrbündel 3 von Wärmetauscher 1 strömenden flüssigen Ladegut entzogen, wodurch der Tankinhalt ohne Rückverflüssigungsverfahren gekühlt werden kann.
Analog zu dem in Fig. 8 dargestellten Abkühlungsverfahren mit einem geschlossenem Kältekreislauf kann zum Aufwärmen von Ladegut, das als Kältemittel nicht verwendbar ist, ein in Fig. 9 dargestellter Wärmepumpenkreislauf unter Einbeziehung des zweiten Wärmetauschers der Flüssiggasanlage geschaltet werden. Bei diesem Prozeß wird der Kesselraum von Wärmetauscher la mit einem geeigneten Arbeitsmedium für den Wärmepumpenkreislauf, das ein übliches Kältemittel
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- ίο -
sein kann, gefüllt und zwar bis zu einem Niveau oberhalb des unteren Rohrbündels 2a. Über Leitung 20a wird nun von Kompressor 11a verdampftes Arbeitsmedium abgesaugt und über Leitung J>*\ und 19 in den Kesselraum von Wärmetauscher 1 gedrückt, wo es an dem von flüssigen Ladegut durchströmten oberen Rohrbündel J5 kondensiert, anschliessend als Kondensat über Leitung J52 zum Kesselraum von Wärmetauscher la zurückfließt und dort erneut verdampft. Die erforderliche Verdampfungswärme wird von dem durch das untere Rohrbündel 2a strömenden See- oder Süßwasser geliefert. Diese Verdampfungswärme sowie die im Kompressor aufgenommene Überhitzungswärme werden in Wärmetauscher 1 an das über die Leitung 26, 17, 3, 18, 29 und 13 strömende flüssige Ladegut zur Aufwärmung desselben abgegeben.
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Claims (4)

  1. - li -
    Einrichtung zum Bedienen von Flüssiggas aufnehmenden bzw. enthaltenden Tanks, z.B. zum Be- und Entladen des Tanks und/oder Kühlen bzw. Erwärmen des Ladegutes, insbesondere von Schifftanks, unter Verwendung von Pumpe, Wärmetauscher und Kompressor, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kesselraum (I1) des Wärmetauschers (1) zwei voneinander unabhängige Rohrbündel (2, 3) zugeordnet sind, daß das oben liegende Rohrbündel (3) mit flüssigem Ladegut und das unten liegende Rohrbündel (2) mit Süß- oder Seewasser beschickbar sind und daß der Kesselraum des Wärmetauschers (1) am oberen Teil mit Verbindungen (4, 5) als Gaseintritt oder Gasaustritt über den Kompressor (11) zu dem Tank (10) und am unteren Teil mit einer Verbindung (25) zu der Ladeleitung (18, 29) für Flüssiggas zum Tank (10) versehen ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssiggasniveau im Kesselraum des Wärmetauschers (1) auf die für die jeweilige Funktion des Wärmetauschers erforderliche Höhe einstellbar ist.
  3. 3· Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu dem unteren Teil des Kesselraumes (I1) des Wärmetauschers (1) führenden Leitungen (24, 25) niveaugesteuerte Regelventile (8, 9) angeordnet sind.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer Doppelanlage für einen vom Ladungsgas unabhängigen, geschlossenen Kaitekreislauf eine Ver-
    209815/0652
    bindungsleitung (32) vom unteren Teil des Kesselraums des Wärmetauschers (la) der zweiten Anlage zum unteren Teil des Kesselraums des Wärmetauschers (1) der ersteren Anlage vorgesehen und die Druckseite des Kompressors (11) über Leitung (33) an den Gaseintrittsstutzen von Wärmetauscher (la) angeschlossen ist.
    Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer Doppelanlage für einen vom Ladungsgas unabhängigen Wärmepumpenkreislauf zum Anwärmen des Ladeguts eine Verbindungsleitung (32) vom unteren Teil des Kesselraumes des Wärmetauschers (1) der ersteren Anlage zum unteren Teil des Kesselraumes des Wärmetauschers (la) der zweiten Anlage vorgesehen und der Gasaustrittsanschluß (5a) über Leitung (20a) mit der Saugseite des Kompressors (lla) und die Druckseite des Kompressors (Ha) über Leitung (34) mit den Gaseintrittsstutzen (4) von Wärmetauscher (1) verbunden ist.
    209815/065?
    Lee rse ι te
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