DE2048271C3 - Einrichtung zum Beladen und Entladen von Behältern für Flüssiggas u.dgl., insbesondere für Flüssiggasbehälter auf Schiffen - Google Patents

Einrichtung zum Beladen und Entladen von Behältern für Flüssiggas u.dgl., insbesondere für Flüssiggasbehälter auf Schiffen

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DE2048271C3 DE2048271A DE2048271A DE2048271C3 DE 2048271 C3 DE2048271 C3 DE 2048271C3 DE 2048271 A DE2048271 A DE 2048271A DE 2048271 A DE2048271 A DE 2048271A DE 2048271 C3 DE2048271 C3 DE 2048271C3
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Description

bO
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Beladen und Entladen von Behältern für Flüssiggas und Kühlen oder Erwärmen des Flüssiggases, insbesondere für Flüssiggasbehälter auf Schiffen, wobei die Einrichtung Pumpen, Wärmetauscher und Kompressoren 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, wie dies beispielsweise aus der GB-PS 9 13 545 und der US-PS 33 03 660 hervorgeht Bei der Einrichtung zur Vorratshaltung von Flüssiggas nach der GB-PS wird ein stehender Wärmetauscher verwendet mit einem Einlaß und Auslaß an den Böden desselben für den Röhrenteil und mit Durchgangsanschlüssen in der einen oder anderen Richtung für den Gehäuseteil desselben. Bei der Vorrichtung zur Vorratshaltung von Mehrkomponenten-Kältemitteln nach der US-PS 33 03 660 wird ein Wärmetauscher verwendet, in dem außer dem oder den Rohrbündeln kaskadenartig angeordnete Leitbleche im Gehäuse eingebaut sind, um die Dampfphase von dem Medium abspalten oder anreichern zu können.
Bei anderen Einrichtungen ist u. a. ein wasser- bzw. seewasser-gekühlter Kondensator notwendig, um in einem Rückverflüssigungskreislauf Dämpfe zu kondensieren, die beim Beladen von Flüssiggasbehältern 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 lotwendig, um aus flüssigem Ladegut Gas erzeugen zu können, das mit Hilfe eines Kompressors als Druckpolster auf den zu entladenen Tank gegeben wird, um einen ausreichend hohen 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 gegebenenfalls 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 Beladen und Entladen von Behältern für Flüssiggas und Kühlen oder Erwärmen des Flüssiggases den apparativen Aufwand gering zu halten und zu vereinfachen. Bei der Einrichtung der anfangs genannten Art zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Wärmetauscher zwei voneinander unabhängige, in einem gemeinsamen Wärmetauschergehäuse räumlich übereinanderliegende Rohrbündel aufweist, wobei das oben liegende Rohrbündel mit Flüssiggas und das unten liegende Rohrbündel mit Kühlwasser beaufschlagbar ist, und daß das Wärmetauschergehäuse am oberen Teil mit Verbindungen als Gaseintritt oder Gasaustritt über den Kompressor zu dem Flüssiggasbehälter und am unteren Teil mit einer Verbindung zu der Beladeleitung für Flüssiggasbehälter versehen ist.
Man erhält durch eine solche Ausbildung der Einrichtung einen für alle erforderlichen Zwecke benutzbaren Wärmetauscher. Dieser kann sowohl als Kondensator oder Verdampfer als auch als Flüssigkeitsaufwärmer mit Verdampfer- und Kondensatorfunktion verwendet werden. Man kommt mit einem einzigen Wärmetauscher aus, um alle Prozess;e durchführen zu können, die beim Be- und Entladen eines Flüssiggastankers, sowie beim Aufwärmen oder Abkühlen des Ladegutes auftreten können. Es wird zugleich die Bedienungseinrichtung im Aufbau vereinfacht Außerdem £Γ7ΐ#»ι* man eine wesentliche P!2tzcrspnrn*s für d***
Einrichtung; es sind nicht mehr drei verschiedene WärmeUtuscher (bzw. sechs) wegen der Sicherheitsvorschriften erforderlich, sondern es reicht ein einziger (bzw. zwei) Wärmetauscher zur Erfüllung alier genannten Aufgaben aus.
Das Flüssigkeitsniveau des Wärmetauschers kann auf verschiedene Höhen in Bezug auf die Rohrbündel mittels eines bekannten Niveaureglers einreguliert werden, 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 dem unteren Gehäuseteil des Wärmetauschers führenden Leitungen sind vorteilhaft niveaugesteuerte Regelventile angeordnet
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Anwendungsbeispiele nachstehend erläutert
F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der einrichtung zum Beiaden von Behältern für Flüssiggas, wobei der stark ausgezogene Linienzug das Schaltschema der Leitungen für den Beladungsvorgang veranschaulicht
Fig.2 und 3 stellen die Einrichtung gemäß der Erfindung für den Entladevorgang dar, wobei der Gehäuseraum des Wärmetauschers mit Kühlwasser (F i g. 2) oder mit dem flüssigen Ladegut beheizt wird (F ig- 3*
Fig.4 veranschaulicht die Einrichtung gemäß der Erfindung mit dem Wärmetauscher für den Beladevorgang bei gleichzeitiger Aufwärmung.
F i g. 5 zeigt die Einrichtung mit dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung für den Entladevorgang bei gleichzeitiger Aufwärmung.
F i g. 6 stellt die Einrichtung mit dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung zur Durchführung eines Abkühlvorganges für das Ladegut während des Transports dar.
F i g. 7 zeigt die Einrichtung mit dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung zur Durchführung des Aufwärmens des Ladegutes während des Transports.
F i g. 8 und 9 veranschaulichen weitere Nutzungsmöglichkeiten des Wärmetauschers gemäß der Erfindung bei zwei vorhandenen Einrichtungen, wobei F i g. 8 die Schaltung der Teile zueinander zeigt, wenn ein Ladegut, das als Kältemittel nicht geeignet ist, mittels eines Kältekreislaufs abgekühlt werden soll, während F i g. 9 eine Einrichtung darstellt, bei der das nicht als Kältemittel verwendbare Ladegut aufgewärmt werden soll, und zwar mit Hilfe eines Wärmepumpen-Kreislaufs.
Bei der Bedienungseinrichtung zur Durchführung von kältetechnischen Prozessen bei einer Flüssiggasanlage ist ein Wärmetauscher 1 vorgesehen, dessen Gehäuse 1' mit zwei voneinander unabhängigen Rohrbündeln ausgerüstet ist. Das unten liegende Rohrbündel 2 ist an den Leitungen 14,15 für Wasser angeschlosser, wobei das Wasser Süß- oder Seewasser, z. B. erwärmtes Wasser von sonstigen Antriebsmaschinen, z. B. von an Bord befindlichen Haupt- oder Hilfsmaschinen, 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 Flüssiggasbehälter 10 verbunden werden. An der oberen Seite des Gehäuseraumes 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 Behälter 10 über die Leitung 23 und die Zweigleitung 21 und 22 mit dem Kompressor It in Verbindung gebracht werden kann. An der unteren Seite des Gehäuseraumes 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 Gehäuseraum 1'
ίο des Wärmetauschers 1 auf der für die jeweilige Funktion des Wärmetauschers erforderlichen Höhe gehalten werden.
Eine Pumpe 12 kann über die Leitung 26 mit der Leitung 17 oder 18 verbunden werden, wobei von der Leitung 18 eine Leitung 28 zu einer nach außen führenden Anschlußstelle 16 abgeht Mit 13 ist ein Sprührohr bezeichnet, das sich in dem Behälter 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 30 an vorbestimmten Stellen angeordnet.
Wie F i g. 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 Flüssiggasbehälter 10a angedeutet, um zu zeigen, daß mehr als ein Flüssiggasbehälter an eine solche Gasanlage angeschlossen werden kann.
F i g. 1 zeigt die Bedienungseinrichtung mit dem Leitungsschema in stark ausgezogenen Linien zur Durchführung des Prozesses zum Beladen des Flüssiggasbehälters 10, wobei der Wärmetauscher 1 als Kondensator dient. Zur Vermeidung eines unzulässig hohen Druckanstieges im Behälter wird Gas, das beim Versprühen des flüssigen Ladegutes über die Leitung 28, 18, 29 und über das Sprührohr 13 im Behälter entstanden ist, mit dem Kompressor 11 abgesaugt, verdichtet und dem Gehäuseraum des Wärmetauschers
■\~ 1 zugeführt. Das Gas kondensiert an dem unteren Rohrbündel 2, durch das Wasser, z. B. Seewasser, strömen kann. Das Kondensat wird auf Behälterdruck entspannt und dem Beladestrom der Leitung 29 über die Leitungen 24 und 17 wieder zugemischt.
Zur Durchführung des Entladevorganges, dessen Leitungsschema in stark ausgezogenen Linien in den F i g. 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 entladenen Behälter 10 gedrückt. Dazu wird vom flüssigen Entladestrom ein Teilstrom über di-; Leitung 18 und 25 abgezweigt und im Gehäuseraum Γ des Wärmetauschers 1 verdampft Je nach Schaltung der
ι-■ Ventile im Leitungssystem kann der Gehäuseraum Γ dabei mit Kühlwasser über das Rohrbündel 2 und die Leitungen 14 und 15 oder mit dem flüssigen Ladegut beheizt werden. In diesem Fall (F i g. 3) wird das zu entlauende Flüssiggas nach dem Avist'iti aus dem
ι·: Behälter 10 durch das obere Rohrbündel 3 des Wärmetauschers 1 mittels de: Leitungen 17, 18 geführt und die zu verdampfende Flüssigkeit wird dem HauDtstrom 18 hinter dem Wärmetauscher durch die
Leitung 25 entnommen.
Bei dem Beladen mit gleichzeitiger Aufwärmung des Ladegutes (Fig.4) dient der Wärmetauscher 1 als Flüssigkeitsanvvärmer. Beim Beladen von Flüssigkeitsgasbehältern aus nicht tieftemperaturbeständigem Stahl muß c?. Ladegut vor d :;ii Eintritt in den Behälter iO 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 Gehäuseraum Γ 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 2 fließende Wasser bewirkt eine Verdampfung des Flüssiggases im Gehäuseraum Γ, 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 (F i g. 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 18 über die Leitung 25 abgezweigt und zum Verdampfen in den Gehäuseraum Γ 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 Gehäuseraum Γ aufsteigende Dampf an dem oberen Rohrbündel 3 kondensieren, dabei seine Kondensationswärme an das aufzuwärmende Flüssiggas im Rohrbündel abgeben und wieder zurücktropfen. Ein Teil des im Gehäuseraum verdampften Gases wird jedoch vom Kompressor 11 abgesaugt, verdichtet und in den zu entladenen Behälter 10 gedruckt, um einen ausreichenden Vorlaufdruck für die Entladepumpe 12 zu gewährleisten.
Beim Abkühlen des Ladegutes während des Transportes (F i g. 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 Gehälter 10 wird Gas angesaugt, im Kompressor 11 verdichtet und in den Gehäuseraum 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 Behälterdruck entspannt und dem Behälter 10 durch die Leitung 25, 18, 29 wieder zugeführt. Um eine gute Durchmischung im Flüssiggasbehälter zu erreichen, kann zugleich das Flüssiggas im Behälter mit Hilfe der Pumpe 12 ständig umgewälzt werden.
Zum Aufwärmen des Ladegutes während des Transports dient der Wärmetauscher 1 als Flüssigkeitsanwärmer (F i g. 7), 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 i .eitung iö und Λ zurück in den Flüssiggasbehälter 10. Der Gehäuscraun Γ des Wärmetauschers i ist wiederum bis etwa zu Hälfte gemäß dem dargestellten Niveau 31 mi Flüssiggas gefüllt. Das durch da.s untere Rohrbündel ί strömende Wasser liefert die notwendige Verdamp fungswärme.
Durch die Anordnung der beiden Rohrbündel ir unterschiedlicher Höhe in dem Wärmetauscher 1, unc
in 7W2' des oberen Rohrbündels für Flüssiggas und de unteren Rohrbündels für Wasser läßt sich derselbi Wärmetauscher mit der gleichzeitigen Wirkung al Verdampfer und Kondensator benutzen. Für den FaI daß ein Ladegut abgekühlt werden soll, das al
is Kältemittel nicht geeignet ist, z.B. Azetaldehyd ode Butadien, oder wenn das Ladegut schon bei Temperatu ren, die im Kompressor bei den üblichen Rückverflüssi gungsverfahren erreicht werden, zum Polymerisierer neigt, wie z. B. Vinylchlorid, kann unter Einbeziehung
2n des Wärmetauschers einer zweiten Flüssiggasanlage eir vom Ladegut unabhängiger Käiiekreisiauf aufgebau werden (siehe Fig.8). Dabei wird der Gehäuseraun vom Wärmetauscher 1 mit einem geeigneten Kältemit tel gefüllt, und zwar bis zu einem Niveau oberhalb de oberen Rohrbündels 3. Ober Leitung 20 wird vor Kompressor 11 verdampftes Kältemittel abgesaugt unc über Leitung 33 und 19a \n Jw. Gehäuseraum de Wärmetauschers la gedrückt Dieser Kältemitteldamp kondensiert an dem unten liegenden Rohrbündel 2a durch welches bei diesem Prozeß Kühlwasser, ζ. Β Seewasser, strömt
Das Kältemittel-Kondensat wird über Leitung 25a, 3Ί und 25 zum Gehäuseraum von Wärmetauscher
zurückgeführt Die zur Verdampfung des Kältemittel!
im Wärmetauscher 1 erforderliche Wärme wird den durch das obere Rohrbündel 3 vom Wärmetauscher 1 strömenden flüssigen Ladegut entzogen, wodurch de Inhalt des Flüssiggasbehälters ohne Rückverflüssi gungsverfahren gekühlt werden kann.
Analog zu dem in F i g. 8 dargestellten Abkühlungs verfahren mit einem Kältekreislauf kann zum Aufwar men von Ladegut, das als Kältemittel nicht verwendbai ist, ein in F i g. 9 dargestellter Wärmepumpenkreislau unter Einbeziehung des zweiten Wärmetauschers dei Flüssiggasanlage geschaltet werden. Bei diesem ProzeC wird der Gehäuseraum des Wärmetauschers la mi einem geeigneten Arbeitsmedium für den Wärmepum penkreislauf, das ein übliches Kältemittel sein kann gefüllt und zwar bis zu einem Niveau oberhalb de:
unteren Rohrbündels 2a. Ober Leitung 20a wird nur vom Kompressor 11a verdampftes Arbeitsmediurr abgesaugt und über Leitung 34 und 19 in der Gehäuseraum von Wärmetauscher 1 gedrückt wo es at dem von flüssigem Ladegut durchströmten oberer Rohrbündel 3 kondensiert, anschließend als Kondensa über Leitung 32 zum Gehäuseraum von Wärmetauschei la zurückfließt und dort erneut verdampft Die erforderliche Verdampfungswärme wird von dem durch das untere Rohrbündel 2a strömenden See- odei
mi Süßwasser geliefert Diese Verdampfungswänne sowit die fan Kompressor aufgenommene Uberhitzungswär me werden im Wärmetauscher 1 an das über die Leitung 26, 17, 3, 29 und 13 strömende flüssige Ladegut zui Aufwärmung desselben abgegeben.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Beladen und Entladen von Behältern für Flüssiggas und Kühlen oder Erwärmen des Flüssiggases, insbesondere für Flüssiggasbehäl- s ter auf Schiffen, wobei die Einrichtung Pumpen, Wärmetauscher und Kompressoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) zwei voneinander unabhängige, in einem gemeinsamen Wärmetauschergehäuse (V) räumlich übereinanderliegende Rohrbündel (2, 3) aufweist, wobei das oben liegende Rohrbündel (3) mit Flüssiggas und das unten liegende Rohrbündel (2) mit Kühlwasser beaufschlagbar ist, und daß das Wärmetauschergehäuse (V) am oberen Teil mit Verbindungen als Gaseintritt oder Gasaustritt über den Kompressor (11) zu dem Flüssiggasbehälter (10) und am unteren Teil mit einer Verbindung zu der Beladeieitung (29,26) für Flüssiggas zum Flüssiggasbehälter (10) versehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Flüssiggasniveau im Wärmetauschergehäuse (V) auf die für die jeweilige Funktion des Wärmetauschers (1) erforderliche Höhe einstellbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu dem unteren Teil des Wärmetauschergehäuses (V) des Wärmetauschers (1) führenden Leitungen (24, 25) niveaugesteuerte Regelventile (8,9) angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer Doppelanlage und bei Verwendung eines vom Ladungsgas unabhängigen Kältekreislaufes mit einem anderen Kältemittel zum Abkühlen des Ladegutes eine Verbindungsleitung (32) vom unteren Teil des Wärmetauschergehäuses des Wärmetauschers (\a) der zweiten Anlage zum unterem Teil des Wärmetauschergehäuses (V) des Wärmetauschers (1) der ersteren Anlage vorgesehen und die Druckseite des Kompressors (11) über Leitung (33, i9a) an den Gaseintrittsstutzen vom Wärmetauscher (ta) angeschlossen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer Doppelanlage für einen vom Ladungsgas unabhängigen Wärmepumpenkreislauf mit einem anderen Kältemittel zum Aufwärmen des Ladegutes eine Verbindungsleitung (32) vom unteren Teil des Wärmetauschergehäuses (V) des Wärmetauschers (1) der ersteren Anlage zum unteren Teil des Wärmetauschergehäuses des Wärmetauschers (ladder zweiten Anlage vorgesehen und der Gasaustrittsanschluß (5a) über Leitung (20a) mit der Saugseite des Kompressors (HaJ der zweiten Anlage und die Druckseite des Kompressors (Wa)über Leitung (34) mit den Gaseintrittsstutzen (4) vom Wärmetauscher (1) verbunden ist
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