DE2101412A1

DE2101412A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Gas

Info

Publication number: DE2101412A1
Application number: DE19712101412
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-01-13
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1971-08-12
Also published as: NL7100381A

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Gas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Gas aus den Frachträumen oder Tanks eines Frachtölschiffes, also den Betrieb eines Frachtölsehiffes und insbesondere ein Verfahren zum sicheren Entfernen von Gasansammlungen in den Tanks oder Frachträumen des Schiffes nach dem Entladen des Frachtöls.
Die alarmierende Zunahme des Auftretens von Explosionen begleitet von Feuern in den Frachttanks von großen Rohölfrachtern hat in Schiffskreisen der ganzen Welt zu ernster Beunruhigung geführt.
Innerhalb eines Zeitraums von drei Wochen sind z.B. drei ernstere Fälle in schneller Aufeinanderfolge bekannt geworden. Einzelheiten der betroffenen Schiffe sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 Schiff Tonnen Eigner Erbauer Marpessa 206 000 Shell Ishikawajima-Harima Heavy Industries Mactra 209 000 Shell Howaldtswerke-Deutsche Werft Kong Haakon 200 000 Hilmar Riksten Akers Mek Verkstads VII Aus der Lloyd-Liste ergibt sich, daß alle drei in Tabelle 1 genannten Schiffe auf Ballastfahrt waren, als die Explosionen auftraten. Im folgenden sollen die im Zusammenhang mit der Konzentration von Gas in Frachttanks auftretenden Probleme, die Verfahren zum Waschen und Entgasen dieser Tanks und die wahrscheinlichen Quellen einer Entzündung bei einem Tanker betrachtet werden. Vorab sind auch schon Einzelheiten eines neuen und revolutionierenden Systems für das Entgasen bei Frachttanks in der Darstellung enthalten, da es klar ist, daß die primäre Forderung darin besteht, vor und während des Waschzyklus alles Gas vollständig aus dem Tank zu entfernen.
Um die Art zu erkennen, in welcher Konzentration von Gas in einem Frachttank auftreten, werden die zwei Hauptphasen des Tankerbetriebs im folgenden kurz betrachtet.
a. Wenn ein Frachttank gefüllt wird, bildet sich eine Schicht fetten Gases über der Oberfläche der in den Tank eintretenden Flüssigkeit.
Unmittelbar über dieser Schicht wird sich eine Schicht explosiven Gases bilden, während der Rest des Tanks Luft und eine magere Mischung von Gas enthalten wird. Die Zusammensetzung des Gases in dem Verlustraum eines Frachttanks, wenn er mit Rohöl aus dem Mittelosten oder Südamerika gefüllt ist, ist in Tabelle 2 gezeigt. Diese Information ist enthalten in einem Aufsatz "Gaskonzentrationen in den Frachttanks von Rohölfrachtern", welcher von Logan und Drinkwater dem Institut of Marine Engineers und dem Royal Institute of Naval Architects in Kanada vorgelegt worden ist.
Tabelle 2 Crude Arabien Kuwait Südamerika Gaszusammensetzung Luft - 35 15 44 Methan CH4 0 9 4 Äthan C2H6 Spuren 18 9 Propan C3H8 18 27 19 Butane C4Hlo 27 17 17 Pentane C5H12 15 9 5 Hexane C6H14 5 4 2 Heptane C7H16 Spuren 1 Spuren Benzol Spuren Spuren Spuren Toluol Spuren Spuren Spuren Während der Lastfahrt tritt praktisch keine änderung in der Zusammensetzung des Gases im Verlustraum auf, und die Temperatur hat keinerlei Einfluß hierauf.
b. Wenn ein Frachttank entladen wird, nimmt die Konzentration des Gases ab; wenn jedoch der Entleerungsvorgang bei gleichzeitigem freien Zutritt von Luft zu dem Tank schnell ist, kann das Gas leicht explosiv werden. Wenn die Entleerung beendet ist, wird von dem Schlamm am Boden des Tanks zusätzliches Gas erzeugt werden, und in einigen Fällen wird die Gasmischung Uberfett oder eigensicher vom Standpunkt einer Explosion aus werden.
Explosionen und Feuer in Frachttanks müssen nicht auftreten, da es die Verwendung eines Schutzgassystems physikalisch unmöglich macht, daß beim Betrieb des Tankers Feuer oder eine Explosion auftreten.
In diesem Zusammenhang sind die Meinungen geteilt, und insbesondere deshalb, weil ein für die Verwendung bei sehr großen Erdölfrachtern geeignetes Schutzgassystem beträchtliche Kapitalinvestierungen erforderlich macht. Weiter bedeutet ein Schutzgassystem beträchtliche zusätzliche Pflichten für das Personal an Bord des Schiffes, welches in Jedem Fall sorgfältig im Betrieb der Anlage geschult werden muß, um sicherzustellen, daß die Qualität des hergestellten und verwendeten Gases den notwendigen Grad von Schutz gegen die Wahrschinlichkeit einer Explosion oder eines Feuers in den Frachttanks bietet.
Im Gegensatz zu dieser Kritik machen die Hersteller geltend, daß die von ihnen vorgesehenen Schutzgassysteme im Betrieb vollautomatisch sind und keine Schwierigkeiten im Unterhalt zeigen.
Das Hauptproblem besteht darin, eine stöchiometrische Verbrennung während der Erzeugung des als Schutzgas zu verwendenden Gases sicherzustellen, da der Sauerstoff- und Kohlenmonoxydgehalt des Gases genau auf 1% bzw. 2% geregelt werden muß.
Es gibt Ausrüstungen, welche Gebrauch vom Verbrennungsgas von Kesseln für die Antriebseinheit mit Dampfturbinen machen, aber es ist zweifelhaft, daß die stöchiometrischen Bedingungen für die Verbrennung, welche zur Regelung der Anteile an Sauerstoff und Kohlenmonoxyd wie oben dargestellt erforderlich sind, ständig über eine längere Zeitdauer aufrecht erhalten werden können.
Ein besser geeignetes System für die Erzeugung eines Schutzgases besteht darin, Schiffsdieselöl in einer besonders entworfenen Verbrennungskammer zu verbrennen. Die Verbrennung muß natürlich unter stöchiometrischen Bedingungen stattfinden. Zusätzlich müssen ein Gaskühler und eine Waschvorrichtung vorgesehen werden, um zu kühlen und die schwefeligen Bestandteile in dem Gas auszuscheiden.
Die Verwendung eines Schutzgassystems in einem Tanker ist nichts Neues. Eine Anzahl in Amerika gebauter Tanker wurde mit einem Schutzgassystem ausgerüstet, und in Jedem Fall war dessen Betrieb insoweit zufriedenstellend, als Explosionen und Feuer nicht aufgetreten sind.
Jedoch übersteigt die Anzahl von Tankern im Dienst ohne ein solches System weit diejenige von Tankern mit einem Schutzgassystem, und der Sicherheitsbericht von Tankern insgesamt ist recht gut. Andererseits wurde eine ähnliche Ausrüstung von in Amerika gebauten Tankern aufgrund der Tatsache entfernt, daß der Unterhalt schwierig und mUhsam ist. Die betroffenen Schiffseigner behaupten, daß das erzeugte Gas ohne geeignete Kontrolle nicht den gewunschten Schutz gibt, während die Mannschaft dazu neigt, einfache Sicherheitsmaßnahmen zu ignorieren, wenn ein solches System eingebaut ist. Hieraus ergibt sich einegrößere Explosionsgefahr, da die Mannschaft ohne ein solches System bewußt oder unbewußt eine größere Sorgfalt während der Reinigungsvorgänge des Frachttanks walten läßt.
Während der Ballastfahftist es üblich, die Frachttanks zu waschen und zu entgasen. Es gibt viele Varianten für die Art, in welcher ein Waschzyklus durchgeführt wird, von denen einige im folgenden aufgeführt sind. EinelQlte und eine heiße Wäsche und in einigen Fällen eine kalte gefolgt von einer heißen Wäsche werden verwencet.
1. Wäsche gefolgt von Entgasen.
2. Entgasen vor dem Waschen.
3. Entgasen vor und während des Waschens.
Im allgemeinen erzeugt eine kalte Wäsche eine Abnahme der Gaskonzentration, und ein überfettes Gas, welches von sich aus in bezug auf eine Explosion sicher gewesen ist, kann explosiv werden.
Wenn die Wasserstrahlen von einer Waschmaschine auf den Schlamm am Boden des Tanks auftreffen, wird das Gas freigesetzt. Kohlenwasserstoffgas ist Jedoch im kalten Seewasser teilweise löslich und dies verringert die Konzentration.
Einige Tankerhalter bestehen auf dem Einbau von überdimensionierten Abzugspumpen oder Ableitern, um während des Waschzyklus einen zusätzlichen Luftstrom in dem Tank zu erzeugen, dessen Zweck darin liegt, die Konzentration des Gases zu verringern. Auf jeden Fall kann das Gas in dem Tank leicht während des Waschzyklus explosiv werden, unabhängig vom Zustand der Gaskonzentration vor Beginn des Waschens. In vielen Fällen kann ein explosiver Zustand nach dem Waschzyklus vorhanden sein.
Erfahrungen im Betrieb haben gezeigt, daß das Entgasen vor und während des Waschens zu den besten Ergebnissen führt. Ein Frachtöltank kann zum Zwecke des Entfernens von Gas durch das Verdünnungs-oder Verdrängungsverfahren belüftet werden. Das erste Verfahren wurde bis heute weitgehend benutzt und besteht im Einführen von Luft in den Tank über öffnungen in dem Deck mit Hilfe tragbarer dampf-oder wasserbetriebener Turbolüfter. Alternativ wird eine zentrale LüStereinheit eingebaut und so angeordnet, daß erwärmte Luft in die Frachtleitungen im Tank über die Abgabe- und Abnahmeleitungen geblasen wird. Dem Boden des Tanks wird durch offenen eines der Saugfüllventile im Tank Luft zugeführt.
In der Regel erfordert das Gasentfernen durch das VerdUnnungsverfahren einen Luftwechsel mehS§chen Tankvolumens ehe die Gaskonzentration unter das explosive Niveau verringert werden kann. Währen dieser Zeit ist es mehr als wahrscheinlich, daß der gesamte Inhalt des Tanks explosiv wird.
Im Gegensatz hierzu erfordert das Verdrängungsverfahren beim Belüften Gasentfernen theoretisch nur einen Luftwechsel, um den Tank vollständig von Gas zu befreien. In der Vergangenheit haben Tankerhalter jedoch Schwierigkeiten beim zufriedenstellenden Durchführen des Verdrängungsverfahrens zum Gasentfernen erfahren müssen.
In diesem Zusammenhang beschreibt ein Bericht aus dem Jahre 1967 mit dem Titel "Die Belüftung von Frachträumen in bltankern" von Hosie und Sommer, welcher im Auftrag der British Shipbuilding Research Association erstellt worden ist, Versuche in natürlicher Größe und Modellversuche, die sowohl mit dem Verdünnungs- als auch bei dem Verdrängungsverfahren beim Entgasen von Lasttanks durchgeführt worden sind.
Vor diesem Bericht sind in einem Aufsatz "Gaskonzentration in Frachttanks von Raffinatfrachtern" von Laidlaw, Spencer und Ryers, welcher 1963 bei der Jährlichen Tankerkonferenz dem American Petroleum Institute vorgelegt worden ist, ausführlich Modellversuche und Versuche innatürlicher Größe bezüglich des Entgasens bei Frachttanks mit Hilfe des Verdrängungsverfahrens beschrieben.
Es ist interessant festzustellen, daß diese amerikanischen Forscher schon 1963 zusammengestellt haben, was nach ihrer Meinung die wesentlichen Merkmale eines Entgasungssystems sind. Einzelheiten sind im folgenden dargestellt.
1. Ein richtig entworfenes Standrohr in jedem-Tank, durch welches die Gase vom Boden des Tanks ausgestoßen werden können.
2. Eine einfache Art von in jedes Standrohr eingebautem DampfentlÜfter, welcher lediglich durch öffnen eines Ventils betrieben werden kann.
3. Ausreichende Lufteinlässe auf der Oberseite des Tanks, welche mit Ablenkblechen zur Verringerung der Turbulenz auf ein Minimum versehen sind.
4. Ein Probenrohr in jedem Tank, durch welches eine Gasprobe von der Nähe des Tankbodens genommen werden kann. Dieses Probenrohr könnte in der Nachbarschaft der Tankluke enden, um eine Prüfung der Gaskonzentration mit einem tragbaren Instrument durchführen zu können.
Die britischen Forscher Hosie und Sommer haben zusammenfassend festgestellt, daß das Ideal eines einzigen Luftwechsels zum vollständigen Entfernen allen Gases aus einem Frachttank erreicht werden kann, wenn folgenden Empfehlungen gefolgt wird.
1 . Fluten des Tankbodens zum Untertauchen des Aufbaus und hierdurch Herstellung eines flachen Bodens(das Rohr zum Entfernen muß um einen entsprechenden Betrag gehoben werden).
2. Vorsehen mehrfacher Saugeinlässe in dem Rohr zum Entfernen.
Um eineExplosion in einem Frachttank einzuleiten, muß eine Flamme durch das Gas laufen und so einen raschen Anstieg der Temperatur und des Drucks bewirkt. Die Bestandteile von Gas brd Luft in der Mischung müssen jedoch im ersten Moment entflammbar sein. Im Gegensatz hierzu gibt es die Erscheinung der nlangsamen Verbrennung", bei welcher Wärme allmählich frei wird und kein wesentlicher Anstieg der Temperatur auf tritt.
Die minimalen Selbstzundungstemperaturen von Kohlenwasserstoffgas in Luft bei Atmosphärendruck sind zu hoch für das Auftreten einer "langsamen Verbrennung" in einem Frachttank. Im allgemeinen weist die Selbstzündung einer Gasmischung eine gewisse VerzögerungSzeit auf, welche vom Bruchteil einer Sekunde bis zu vielen Minuten variieren kann. Die niedrigste SelbstzLindungstemperatury welche von Mullins in einem Aufsatz "Selbstzündung von flüssigen Brennstoffen" festgestellt wurde, ist 2020 Cel für n-Hexandekane, In bezug auf örtliche Entzündung treten in dem Frachttank eines modernen Tankers fast keine Quellen hierfür infolge des hohen Standards der zur Verwendung kommenden Sicherheitsmaßnahmen auf. Das Haupthindernis gegen Entzündung durch eine örtliche Quelle in einem Frachttank besteht in der Unfähigkeit einer solchen Quelle, die Temperatur eines gegebenen Gasvolumens ueber eine gegebene Zeitdauer zum Einleiten der Zündung anzuheben.
Eine weitere Entzündungsgefahr entsteht aus der Entladung statischer Elektrizität von der Tankreinigungsausrüstung in einem Fr>achttank. Das Energieniveau muß jedoch genügend hoch sein, um ein minimales Volumen an Gas zu zünden und so eine Flamme einzuleiten, welche sich ausbreiten kann. In diesem Zusammenhang ist die Entzündungsenergie eine Funktion des Verhältnisses Gas zu Luft, und das zu ehtmündende Volumen ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit in dem Gas. In Tabelle 3 sind die minimalen Entzündungsenergien für verschiedene Brennstoffe in Luft bei Atmosphärendruck und -temperatur gezeigt. Diese Information ist enthalten in einem Aufsatz t'ZufAllige Entzündungen und Explosionen von Gasen in Schiffen't, welcher von Burgoyne für das kanadische Institute of Marine Engineers geschrieben worden ist.
Tabelle 3 Brennstoff Minimale Entzündungsenergie (Millijoule) Methan 0,29 äthan 0,24 Propan 0,25 n-Butan 0,25 n-Hexan 0,25 n-Heptan 0,25 Zyclopropan 0/17 lY Zyclohexan 0,24 Benzol 0,22 Äthylen 0,12 Azetylen 0,02 Wasserstoff. 0,019 Schließlich ist die Entzündungsgefahr durch Reibung und Aufprall ein wichtiges Merkmals gegen welche jede mögllche Sicherheitsmaßnahme ergriffen werden muß. In diesem Zusammenhang muß ein Aufprall nicht notwendigerweise gefährlich sein Nur wenn mSt dem Aufprall ein Abrieb auftritt, kann ein ausreichender Temperaturanstieg zwischen den abgeriebenen Oberflächen auftreten, um das Gas zu entzünden.
Wenn in diesem Zusammenhang ein Leichmetall wie Aluminium eine oxydierte Stahloberfläche trifft und eine "Schmiere" hinterläßt, tritt ein sehr gefährlicher Zustand auf. Ein Aufprallen von metallischem oder nichtmetallischem Material auf die !1Schmierefl wird zur Ausbildung von gefährlichen Funken führen. Ebenso werden, wenn eine oxydierte Stahloberfläche mit Aluminiumfarbe überzogen ist, gefährliche Funken auftreten, wenn die Oberfläche von metallischen oder nichtmetallischen Materialien getroffen wird.
Die Tatsache, daß die drei Tanker, auf welchen die Explosionen aufgetreten sind, mit Gunclean-Maschinen ausgerüstet sind, hat natürlich zu Zweifeln in bezug auf die Zweckmäßigkeit der Verwendung derartiger Arten von Ausrüstung geführt. In den meisten Fällen besteht in Schiffskreisen eine Neigung, nachträgliche Begründungen für die Ursache eines Unfalls finden zu wollen.
Ziel der Erfindung ist es, ein System zum Entgasen zu schaffen, welches das Entfernen von Gas im Frachtraum eines Schiffes in einem solchen Ausmaß wirksam bewirkt, daß Explosionen vermieden werden.
Dabei soll ein System zum Entfernen von Gas geschaffen werden, welches einfach und billig einzubauen ist und wenig oder keinen Unterhalt erfordert. Das Entfernen von Gas aus den Tanks soll ohne wesentliche Störung der natürlichen Schichtung des Gases erfolgen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, zum Entfernen von Gas Gebrauch von den in den Schiffsaufbau eingebauten Leitungen zu machen und so die Verwendung von Rohren großen Durchmessers zu vermeiden, welche wertvollen Frachtraum einnehmen würden. Durch die Erfindung soll eine Einrichtung zum Entfernen von Gas aus ungefüllten Tanks einschließlich des von dem in den nach dem Entleeren der Tanks in diesem zurückgelassenen blsumpf erzeugten Gases geschaffen werden.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schiff eine oder mehrere in Längsrichtung des Schiffes verlaufende Längsleitungen aufweist, Steuerventile zwischen den Langsleitungen und den Frachträumen oder Tanks des Schiffes zum selektiven Steuern des Gasstromes von den Frachträumen oder Tanks in die Längsleitungen vorgesehen sind, vertikale Zugangsleitungen von den Längsleitungen nach oben über Deck des Schiffes ragen, eine Gasentferneinrichtung mit den oberen Enden der Zugangsleitungen über Deck verbunden ist, und Luftdiffusoren in dem Deck des Schiffes angeordnet sind, mit welchen der Luftstrom in die Frachträume oder Tanks des Schiffes auf einen horizontalen Strom zur Verhinderung der Entschichtung des Gases in den Frachträumen oder Tanks des Schiffes begrenzbar ist, wenn über die Zugangsleitungen und die Längsleitungen eine Saugwirkung auf die unteren Teile der Frachträume ausgeübt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abscheiden von Gas besteht darin, daß das Gas selektiv aus dem untersten Teil des Frachtraums oder Tanks in eine am Boden des Frachtraums oder Tanks angeordnete Längsleitung gezogen wird, und daß das entfernte Gas durch Zugangsleitungen nach oben geführt und in die Atmosphäre ausgestoßen wird.
Weiterbildungen der Erfindung und zweckmäßige Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Ansprüchen.
Aus der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung ergeben sich weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 ein Diagramm, welches die Schichtung von Gas in dem Frachtraum oder Tank eines Tankschiffes nach Entladen des Frachtöls zeigt, Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf ein typisches Tankschiff für Frachtöl in Höhe des Decks, welches auf Deckhöhe die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen von Gas zeigt.
Fig. 3 eine schematische Draufsicht ähnlich Fig. 2, jedoch in der Höhe der Frachträume oder Tanks des Schiffes, Fig. 4 einen teilweisen Querschnitt des Schiffes nach Fig. 2 und 3 längs der Linie 4-4 in Fig. 3, Fig. 4A eine teilweise Ansicht von unten einer der in Fig. 4 gezeigten Leitungen für das Entfernen von Gas, Fig. 5 eine vergrößerte Einzelheit einer der Frachtölleitungen und des unteren Teils der in Fig. 4 gezeigtenZugangsleitungen, Fig. 6 einen teilweisen Querschnitt des Schiffes nach Fig. 2 und 3 entlang der Linie 6-6 in Fig. 5, Fig. 7 eine vergrößerte Einzelheit der Frachtölleitung und des unteren Teils der in Fig. 6 gezeigten Zugangsleitung, Fig. 8 eine teilweise Draufsicht in Höhe des Decks, welche eine Art von mit dem oberen Teil der in Fig. 3 gezeigten Zugangsleitungen verbundener Vorrichtung für das Entfernen von Gas zeigt, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine in einer Butterworthöffnung auf Deck des Schiffes eingebaute Luftablenkeinrichtung, Fig. 10 einen vertikalen Schnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 9, Fig. 11 eine teilweise Draufsicht in Deckhöhe einer modifizierten Form der Vorrichtung zum Entfernen von Gas aus den Frachtöltanks des Schiffes, Fig. 12 eine veoßerte Ansicht der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung zum Entfernen von Gas, und Fig.15 eine Längsansicht einer Einzelheit, welche eine modifizierte Einrichtung zum Abscheiden von Gas aus dem Tank eines Schiffes und Abgeben des Gases an die Frachtölleitung zeigt.
In Fig. 1 ist die Art von Gasschichtung gezeigt, welche normalerweise in einem Frachttank nach dem Entladen einer Fracht Rohöl auftritt.
Die gezeigte Schichtung wird sich natürlich abhängig von dem beförderten Rohöl und von den vorherrschenden klimatischen Bedingungen ändern.
In dem typischen Laderaum eines Schiffs mit einer Tiefe von 16,8 m ist eine untere Schicht A überfettet Gas vorhanden, welche sich vom Boden des Tanks bis zu etwa der 14,6m-Höhe erstreckt und nicht explosiv ist. Eine Schicht B explosiven Gases erstreckt sich über der Schicht A bis etwa zur 11,6 m-Höhe, und eine zu magere, nicht explosive Schicht C erstreckt sich von der Oberfläche der explosiven Schicht B bis zum oberen Ende des Tanks.
In Fig. 2 und 3 ist ein Frachtschiff für Frachtöl gezeigt, welches folgende Frachttankanordnung aufweist :Die Tanks Nummer 1, 2, 5 und 5 bestehen aus Backbord-, Steuerbord- und Mitteltanks, während der Tank Nummer 4 ein gemeinsamer Tank über die Breite des Schiffes ist.
Wie später im Zusammenhang mit dem Betrieb der Erfindung erklärt werden wird, werden normalerweise der Mitteltank Nummer 1, der gemeinsame Tank Nummer 4 und der Mitteltank Nr. 5 für die Beförderung sauberen Ballasts ausgewählt und müssen daher auf Jeder Ballastreise ausgewaschen werden.
Das Einfüllen des Frachtöls erfolgt von der Fülleitung 8 am Hauptdeck durch die Putzen im Pumpenraum 9 des Schiffes und in Längsleitungen 10, welche über die gesamte Länge der Tanks Nr. 1, 2, 5, 4 und 5 des Schiffes verlaufen. Von den Längsleitungen 10 wird das Frachtöl über geeigneteVentile 11, welche von einem nicht gezeigten Hauptsteuerpult ferngesteuert werden, in die verschiedenen Tanks verteilt. Das Entladen des Frachtöls von den Tanks erfolgt über Rohre 12 und Steuerventile 15 zu den Längs leitungen 10 und von da über die Pumpen in dem Pumpenraum des Schiffes zu den Abgabeverbindungen auf dem Hauptdeck auf bekannte Weise.
Ein solches System ist in der US-Patentschrift 3 209 715 gezeigt.
Das erfindungsgemäße System zum Entfernen von Gas enthält ein oder mehrere vertikale Zugangsleitungen 14, welche von den Längsleitungen 10 nach oben ragen.
Die langsleitungen für Frachtöl sind vorzugsweise benachbart den die Tanks 6 und 7 trennenden Längsschotten 15 angeordnet und die vertikalen Zugangsleitungen 14 sind vorzugsweise ebenfalls benachbart diesen Längsschotten 15 angeordnet.
Die Zugangsleitungen 14 ragen nach oben durch das Hauptdeck 16 und enden in Sollen 17, welche mit geeigneten wetter- und gasdichten Abdeckungen versehen sind.
Die Längsleitungen 10 für Frachtöl und die Zugangsleitungen weisen jeweils eine glatte innere Oberfläche auf, um den Reibungswiderstand gegenüber dem Durchströmen von Gasen auf ein Minimum zu verringern.
Sämtliche Verstärkungen sind extern, wie in Fig. 5 und 7 zu sehen ist.
Die Längsleitungen 10 auf dem Weg der Backbord- und Steuerbordtanks Nr. 1 und der Backbord-, Steuerbord- und Mitteltanks Nr. 2, 3 und 5 sind mit Steuerventilen 18 für den Durchlaß von Gas von diesen Frachttanks direkt indie Längsleitungen 10 ausgerüstet.
Diese Steuerventile sind hier als in den Längs leitungen 10 angeordnete gezeigt, und werden von einem nicht gezeigten Steuerpult ferngesteuert.
Damit das Gas aus dem Bodenbereich der Frachttanks abgezogen und nicht von einem oberen Niveau kurzgeschlossen wird, sind auf der Tankseite der Längsleitungen 10 Hauben 19 vorgesehen, so daß das Gas durch die Steuerventile wie durch die Pfeile 20 in Fig. 7 angedeutet, strömen wird.
Der Mitteltank Nr. 1, der gemeinsame Tank Nr. 4 und der MMSeltank Nr. 5 werden normalerweise für die Beförderung von sauberem Ballast verwendet und daher auf Jeder Ballastreise ausgewaschen. Dies ist wichtig, da der im Ladehafen abgegebene Wasserbalast keine Spuren von b1 enthalten darf. Aus diesem Grunde sind der Mitteltank Nr.l, der gemeinsame Tank Nr. 4 und der Mitteltank Nr. 5 mit Leitungen 21 zum Entfernen von Gas wie in Fig. 3,4 und 5 gezeigt ausgerüstet.
Die Leitungen 21 sind mit den Längsleitungen 10 mittels Rohrverbindungen 22 verbunden, in welche Steuerventile 23 eingebaut sind.
Wie in Fig. 4 zu sehen, nehmen die Querteile 24 und 25 in einem großen Tanker enorme Proportionen an, die Kombination dieser Querteile und der tiefen Längsträger 26 bildet sehr tiefe Taschen. Um das Gas aus diesen Taschen zu entfernen, sind die Leitungen 21 mit einer Reihe oeffnungen 27 auf ihrer unteren Seite wie in Fig. 4A versehen. Diese Öffnungen 27 sind mit Abstand zueinander längs der Leitung in einer Zahl angeordnet, welche der Zahl von Taschen zwischen den Querteilen 24 und 25 entspricht, über welchen die Leitungen 21 angebracht sind. Die Öffnungen 27 haben eine solche Größe, daß das Gas wirksam aus dem Tank und insbesondere aus den im Boden des Tanks durch die Querteile 24 und 25 und die Längsträger 26 gebildeten Taschen ausgestoßen wird.
Wie bereits erwähnt, ragen von jeder der Längs leitungen 10 eine oder mehrere Zugangsleitungen 14 nach oben.
Zum Entfernen des Gases nach oben durch die Zugangsleitungen 14 sino zwei Verfahren dargestellt.
In Fig. 2 und 8 sind die oberen Sülle 17 der Zugangsleitungen 14 durch Rohre 28 und T-Stücke 29 miteinander verbunden. Ventile 30 und 31 in Form von Drosselklappenventilen sind mit dem Abgabezweig der T-StUcke 29 verbunden, und Dampfableiter 32 und 33 sind mit ihrer Einlaßseite mit den Ventilen 30 bzw. 31 verbunden.
In Fig. 11 und 12 sind die oberen Sülle 17 der Zugangsleitungen 14 durch Rohre 34 und 35 verbunden, Jedoch auch voneinander durch Ventile 36 und 3T in der Form von Drosselklappenventilen isoliert.
Ein T-Stück 38 ist zwischen den Ventilen 37 und 36 angeordnet, und ein Zweig des T-StUcks ist mit einem Turbolüfter 39 verbunden. Der Ausgang des Turbolüfters 39 ist durch ein Rohr 40 zum Inneren eines Stützträgers 41 zur Abgabe des Gases an die Atmosphäre geführt. Auch andere Einrichtungen als Stützträger können zur Abgabe des Gases an die Atmosphäre benutzt werden.
Die Verwendung von Dampfableitern 32 und 33 anstatt des Turbolüfters 39 ergibt einen größeren Sicherheitsgrad beim Entfernen des Gases, weil zahlreiche Versuche gezeigt haben, daß das Gas auf der Abgabeseite des Systems immer unterhalb der untersten Explosionsgrenze ist, wenn Dampfableiter verwendet werden.
Um maximale Sicherheit zu erreichen, werden an den Dampfableiter 32 und 33 keine Abgaberohre angebracht, weil Versuche gezeigt haben, daß bei der Abgabe von Wasserdampf kombiniert mit Gas aus einem Frachttank durch ein Rohr eine Gefährdung dadurch auftritt, daß in dem Rohr statische Elektrizität erzeugt wird. Wenn die von einem Dampfableiter abgegebene Mischung von Gas und Wasserdampf immer unterhalb der unteren Explosionsgrenze ist, bildet die Abgabe dieser Mischung auf der Höhe des Hauptdecks kein Problem.
Um jede Wahrscheinlichkeit der Zerstörung der Schichten aus mageren, explosiven und fetten Gasmischungen, welche während des Gasentfernungsvorgangs in den Frachttanks (siehe Fig. 1) enthalten sind, durch Eintreten von Luft über die Butterworthöffnungen 42 auf dem Hauptdeck wie in Fig. 2 und 9 gezeigte welche während des Gasentfernungszyklus offen gelassen werden, zu vermeiden, sind in alle Butterworthöffnungen 42 auf dem Hauptdeck 16 Diffusoren 43 aus Kunststoff eingesetzt.
Die Diffusoren 43 bestehen aus einem Teil 44, dessen obere Oberfläche von einer zentralen Nabe 45 nach unten und außen schwingt und einen Durchmesser am Umfang aufweist, der merklichkleiner als derwenige der Butterworthöffnungen 43 im Hauptdeck 16 ist, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Eine Reihe kübelförmiger Flügel 46 ragen von der gekrümmten oberen Oberfläche des Teils 44 nach außen und erstrecken sich von der zentralen Nabe 45 zum äußeren Umfang des Teils 44. Eine Stange 47 ist zentral am oberen Ende der Nabe 45 durch eine Schraube 48 befestigt, Die äußeren Endteile 49 der Stange 47 sind an Abstandhaltern 50 befestigt, welche ihrerseits über das Niveau des Hauptdeks 16 angehoben sind und an diesem über Bolzen 51 befestigt sind.
Der Luftstrom von über dem Hauptdeck 16 in den Frachttank folgt dem durch die Pfeile 52 angedeuteten Weg, und es ist sichergestellt, daß der Luftstrom in den Tank horizontal abgelenkt wird, so daß kein Düseneffekt zur Zerstörung der Schichtung des Gases in dem Tank wie in Fig. 1 gezeigt, erzeugt wird. So wird das explosive Gas auf ähnliche Weise wie bei Anwendung eines Verdünnungsverfahrens beim Entfernen von Gas durch die Tanks verteilt, Wenn ein Frachttank völlig entleert worden ist, wird jr dem Tank durch auf dem Boden des Tanks wie in Fig. 3 gezeigt, zurückgelassenen Schlamm 53 zusätzlich Gas erzeugt werden, und in einigen Fällen wird die Gasmischung die in Flg. ' gezeigten Schichtungshöhen beeinflussen und muß in Rechnung gestellt werden, wenn der Gasentfernvorgang durchgeführt wird, wobei auch die Art des befördertn Rohöls und die vorherrschenden klimatischen Bedingurlgen in Betracht gezogen werden müssen.
Die obige Beschreibung bezieht ich auf speziell für die Beförderung von Öl entworfene Schiffe, welche als Tankschiffe bezeichnet werden. Zur Zeit werden Jedoch O.B.O.-Schiffe für die Beförderung von Öl in Dienst genommen. Solche Schiffe sind allgemein mit Doppelbodentanks versehen und weisen zusätzliche L§ngsleStungen lOA wie in Fig. 13 gezeigt auf Um das Gas aus den Frachträumen solcher O.B.O.-Schiffe entfernen zu können, ist die Rampe 54 am unteren Ende des Querschotts 55 mit einer Öffnung 56 und einer Rohrleitung 57 versehen, welche die Öffnung 56 mit der Längsleitung lOA verbindet. n ferngesteuertes Ventil 58 in der Rohrleitung 57 steuert den Gasst,m zon dem Frachtraum 59 zur Längsleitung lOA.
Wenn das Schiff oder die einzelnen Frachträume 59 nicht für die Beförderung von Ö1, sondern statt dessen für andere Arten von Fracht verwendet werden, wird Über der Öffnung 56 eine Deckplite 60 befestigt.
Beim Gasentfernvorgang von den Tanks oder Frachträumen eines Schiffes nach dem Entladen des Frachtöls werden die Tanks oder Frachträume erst auf bekannte Weise durch in den Tank oder den Frachtraum durch die Butterworthöffnungen 42 im Hauptdeck abgesenkte Vorrichtungen ausgewaschen, und hierauf werden Diffusoren 43 in die Butterworthöffnungen 42 eingepaßt, nachdem die Vorrichtung zum Waschen des Tanks entfernt worden ist. Die Steuerventile 18 oder 23 werden dann geöffnet, und die Dampfableiter 32 und 33 in Fig. 8 oder der Turbolüfter 39 in Fig. 12 werden in Betrieb gesetzt.
Die Schicht A aus Gas (Fig. 1) wird dann in die Längsleitungen 10 gezogen und durch die vertikalen Zugangsleitungen 14 entweder direkt von den Dampfableitern 32 und 33 oder von dem Turbolüfter 39 in einen Mast oder Stützträger 41 und an die Atmosphäre abgegeben.
Die aufeinanderfolgenden Schichten A, B und C werden mit geringer oder keiner Störung der Schichtung des Gases aus dem Tank evakuiert, weil die in die Tanks gezogene Luft so geführt wird, daß sie in einem horizontalen Wirbel in die Tanks strömt, wodurch ihre direkte Strömung nach unten durch das Gas und die Zerstörung seiner wie in Fig. 1 gezeigten Schichtung vermieden wird. Als Ergebnis wird das Gas durch die in den vertikalen Zugangs leitungen 14 und in den Längsleitungen 10 erzeugte Saugwirkung mit geringer oder keiner Störung seiner Schichtung nach unten gezogen werden, so daß tatsächlich die Schicht B explosiven Gases in Fig. 1 zusammenhängend während einer frühen Stufe des Gasentfernvorgangs entfernt werden wird.
Da sich die längsleitungen 10 über die volle Länge der die Fracht befördernden Tanks oder Frachträume erstrecken und eine Verbindung zwischen den Längsleitungen 10 und den einzelnen Tanks oder Frachtreizen durch ferngesteuerte Ventile hergestellt wird, ist zu erkennen, daß der Gasentfernvorgang auf einzelne Tanks oder Frachträume beschränkt werden oder fUr eine beliebige ausgewählte Zahl von Tanks oder Frachträumen gleichzeitig durchgefühft werden kann.
Die Tatsache, daß die längsleitungen 10 zum Laden und Entladen des Frachtöls verwendet werden, beeinflußt den Gasentfernvorgang nicht, da die Längsleitungen 10 während des Ölabgabevorgangs völlig von Öl geleert werden und frei zur Aufnahme von Gas von den Tanks oder Frachträumen gehalten werden können.
Durch die Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung und des Verfahrens zum Entfernen von Gas aus den Ölfrachträumen oder Tanks eines Schiffes wird ein direktes und wirksames Entfernen des Gases erreicht, bei welchem die Schichtung des Gases wie in Fig. 1 so wenig wie möglich gestört wird. Alle Ventile zum wahlweisen Entfernen des Gases werden vom Hauptdeck gesteuert, vorzugsweise von einem zentral angeordneten Steuerpult. Das Gas wird sofort aus der unteren Schichtung unmittelbar in Leitungen mit großem Querschnitt entfernt, welche sich über die volle Länge der Frachträume oder Tanks des Schiffes erstrecken, und wird von dort mit Hilfe geeigneter Saugvonichtungen durch vertikale Zugangsleitungen in die Atmosphäre geführt.
Durch die Verwendung der beschriebenen Luftdiffusoren wird die Schichtung des Gases zu einem hohen Grad erhalten, wodurch ein gewöhnlicher Grund für die Explosion des Gases vermieden wird.
Durch die Verwendung der eingebauten Längs- und Zugangsleitungen ist eine minimale Anzahl von Verbindungen und Dichtungen in dem System erforderlich, so daß ein Lecken von Gas während des Gasentfernvorgangs auf einem Minimum gehalten wird.
Zusammengefaßt umfaßt die Erfindung ein System zum Entfernen von Gas für Frachtölsohiffe, bei welchem eine oder mehrere kontinuSerliche Leitungen durch die Länge der Frachträume oder Tanks des Schiffes laufen und vertikale Leitungen von diesen Leitungen zum Hauptdeck hinaufführen. Steuerventile verbinden die unteren Niveaus der Frachträume oder Tanks mit den Leitungen, und eine Gasentfernvorrichtung auf Deck ruft eine Saugwirkung an den oberen Enden der vertikalen Leitungen hervor. Luftdiffusoren auf Deck sorgen für das Einführen von Luft in horizontaler Richtung in die oberen Bereiche der Frachträume oder Tanks, um eine Verwirbelung der Schichtung des Gases in den Frachträumen oder Tanks zu vermeiden, wenn eine Saugwirkung an den oberen Enden der vertikalen Leitungen hervorgerufen wird

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Entfernen von Gas aus Frachträumen oder Tanks w es FrachtolschlffesJ dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schiff eine oder mehrere in Längsrichtung des Schiffes ver-Laufende Längsleitungen (10) aufweist, Steuerventile (18, 2 zwischen den Längsleitungen (10) und den Frachträumen oder Tanks des Schiffes zum selektiven Steuern des Gasstromes von den Frachträumen oder Tanks in die LEngsleitungen (10) vorgesehen sind, vertikale Zugangsleitungen (14) von den Längsleitungen (10) nach oben über Deck des Schiffes ragen, eine Gasentfernvorrichtung mit den oberen Enden der Zugangsleitungen (14) über Deck verbunden ist, und Luftdiffusoren (43) in dem Deck (16) des Schiffes angeordnet sind, mit welchen der Luftstrom in die Frachträumen oder Tanks des Schiffes auf einen horizontalen Strom zur Verhinderung der Entschichtung des Gases in den Frachträumen oder Tanks des Schiffes begrenz»bar ist, wenn über die Zugangsleitungen (14) und die Längsleitungen (10) eine Saugwirkung auf die unteren Teile der Frachträume ausgeübt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerventile (18) von einem Steuerpult mindestens über Deckhohe fernbedienbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerventile (18) in den Längsleitungen (10) so angeordnet sind, daß eine individuelle Verbindung mit den getrennten Frachträumen oder Tanks des Schiffes herstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Jede Ventilverbindung mit einem Frachtraum oder Tank eine Haube (19) in dem Frachtraum oder Tank aufweist, durch welche ein Gasstrom von dem untersten Teil des Frachtraums oder Tanks durch das Steuerventil (18) in die Längsleitung (10) richtbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung der Steuerventile (23) eine längs des unteren Teils des Frachtraums verlegte Leitung (21) umfaßt, welche eine Reihe von Öffnungen (27) auf ihrer Unterseite zur Erzielung eines Gasstromes von dem untersten Teil des Frachtraums oder Tanks durch das Steuerventil (23) und in die Längsleitung (10) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerventile (23) in den Frachträumen oder Tanks angeordnet sind und eine Rohrverbindung (22) die Steuerventile (23) mit der Leitung (21) und der Längsleitung (10) verbindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Langsleitungen (10) vorgesehen und die Zugangsleitungen (14) paarweise zueinander ausgerichtet angeordnet sind, und daß die Gasentfernungsvorrichtung zwischen den oberen Enden des Jeweiligen Paars von Zugangsleitungen (14) über Deck angeordnet und mit diesen verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t, daß die Gasentferneinrichtung aus einem Turbolüfter (39) besteht, welcher auf seiner Einlaßseite mit den Zugangsleitungen (14) über Deck und mit seiner Auslaßseite mit einem hohlen Stützträger (41) zur Abgabe des Gases in einer Höhe über Deckshöhe verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gasentferneinrichtung aus Dampfableitern (31, 32) besteht, welche mit ihrer Einlaßseite mit den Zugangsleitungen (14) über Deck verbunden sind und mit ihrer Auslaßseite direkt in die Atmosphäre führen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g-e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftdiffusoren (43) in den Butterworthöffnungen (42) im Hauptdeck (16) des Schiffes hängend gelagert sind und aus einer Scheibe (44) mit nach unten und außen geschwungener oberer Oberfläche und eirar Reihe kübelförmiger Rippen (46), welche aus der oberen Oberfläche herausstehen, bestehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z ei c h n e t, daß die Scheibe (44) eine zentrale nach oben ragende Nabe (45) aufweist, eine Stange (47) zur Aufhängung in der Mitte deren Länge mit der Nabe (45) verbunden ist, und die äußeren Enden der Stange (47) an der benachbarten Deckoberfläche gegenüber dem Deck angehoben befestigt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die kübelförmigen Rippen (46) und die obere Oberfläche der Scheibe (44) zusammen Luftverteiler bilden, welche den Luftstrom in eine horizontale Richtung unter Deck des Schiffes richten.
13. Vonichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Längsleitungen (lo) und die Zugangsleitungen (14) glatte innere Oberflächen haben und außen verstärkt sind.
14. Verfahren zum Entfernen von Gas aus den Frachträumen oder Tanks eines Frachtölschiffes, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gas selektiv aus dem untersten Teil des Frachtraums oder Tanks in eine am Boden des Frachtraums oder Tanks angeordnete Längs leitung gezogen wird, und daß das entfernte Gas durch Zugangsleitungen nach oben geführt und in die Atmosphäre ausgestoßen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß dem oberen Bereich des Frachtraums oder Tanks aus der Atmosphäre Luft zugeführt und die Luft horizontal verteilt wird, um ein Minimum an Störung der Schichtung des Gases während dessen Entfernen zu bewirken.