DE2161283A1 - Verfahren und anlage zur deckung der verdampfungsverluste in tankschiffen - Google Patents

Verfahren und anlage zur deckung der verdampfungsverluste in tankschiffen

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Description

Beschreibung zum Patentgesuch
der Firma Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/ Schweiz
betreffend:
"Verfahren und Anlage zur Deckung der Verdampfungsverluste
in Tankschiffen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Deckung der Verdampfungsverluste an Erdgas in Tankschiffen, welche verflüssigtes, Stickstoff enthaltendes Erdgas transportieren, und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Man kann in Tankschiffen, die Flüssig-Erdgas transportieren, Kältemaschinen vorsehen, die dazu dienen, das während der Fahrt durch Wärmeeinfall in die Tankräume verdampfte Erdgas wieder zu verflüssigen.
Um die Leckverluste der Kältemaschinen, die beispielsweise an den Stopfbuchsdichtungen der Kompressoren und der Armaturen auftreten, zu decken, müßte man Vorräte an Kältemittel mitführen, die die Leckverluste decken würden.
Weiterhin sind Verluste an Inertgas, z.B. Stickstoff, das in Feuerlöscheinrichtungen mitgeführt wird, unvermeidlich. Zur Deckung dieser Verluste wäre es daher ebenfalls erforderlich, separate Vorratsflaschen mit Inertgas mitzuführen oder auf den Schiffen selbst in kostspieliegen Inertgasgeneratoren die dem Bedarf entsprechende Menge an Inertgas zu gewinnen.
309821/0224
Es gibt jedoch relativ viele Vorkommen an Stickstoff enthaltendem Erdgas.
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, in Tankschiffen, welche Stickstoff enthaltendes Erdgas transportieren, auf einfache und wirtschaftliche Weise den durch' Verluste an Kältemittel bzw. Inertgas entstehenden Verbrauch zu decken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus dem verdampften Erdgas Stickstoff abgetrennt und dieser Stickstoff zur Deckung von Stickstoff-Verlusten in mit Stickstoff als Arbeitsmittel betriebenen Einrichtungen verwendet wird, und daß nach Abtrennung des Stickstoffes das Erdgas in verflüssigter Form in den Tankraum zurückgeführt wird.
Nach der Erfindung ist eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens gekennzeichnet durch eine Trennanlage für die Abtrennung von Stickstoff aus Erdgas, sowie eine Kälteanlage zur Verflüssigung des abgetrennten Stickstoffs und zur Rückverflüssigung des verdampften Erdgases.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiels.
Im Ausführungsbeispiel sind zwei Tankräume 1 und 2 vor-
die gegen die Umgebung mi"
3 bzw. 4 thermisch isoliert sind.
handen, die gegen die Umgebung mittels einer Wärmeisolierung
Da infolge Wärmeeinfall in den Tankraum ständig Erdgas verdampft, wird dieses mit Hilfe einer Kältemaschine wieder rUckverflüssigt und in die Tankräume zurückgeführt.
Durch die Kältemaschine, die an späterer Stelle noch im einzelnen beschrieben wird, zirkuliert Stickstoff als Kältemittel/
309821/0224
Wie bereits erwähnt, entweicht an undichten Stellen der Kältemaschine Kältemittel, das wieder ersetzt werden muß.
Erfindungsgemäß erfolgt die Deckung dieser Verluste durch Stickstoff, der aus dem verdampften Erdgas abgetrennt worden ist.
Die Trennanlage besteht aus einer Rektifizierkolonne 5c Der in ihr aus dem Erdgas abgetrennte Stickstoff wird in flüssigem Zustand teilweise in einem Behälter 6 und teilweise in einem Behälter J gespeichert. Beide Behälter, deren Verwendungszweck im folgenden erläutert wird, sind gegen die Umgebung ebenfalls mittels einer Wärmeisolierung 8 bzw. 9 thermisch abgeschirmt.
Der Betrieb der Gesamtanlage erfolgt in folgender Weise.
Während der meistens langen Fahrzeit eines Tankschiffes verdampft ein Teil des in den Tankräumen 1 und 2 gelagerten Erdgases. Es wird nun während der Fahrt verdampf te i3 Erdgas mittels Leitungen loa und lob, die an eine Leitung Io angeschlossen sind, entnommen und in einem im Kältekreislauf der Kältemaschine angeordneten Wärmeaustauscher 11 durch Wärmeaustausch mit Stickstoff verflüssigt. Das verflüssigte Erdgas fließt in ein Zulaufgefäß 12 ab, aus welchem es zu einem Teil mittels einer Pumpe 13 durch eine Leitung 14 und AnschluSleitiangen 14a und 14b in die Tankräume 1 und 2 zurückgefördert wird.
Der andere Teil des verflüssigten Erdgases wird mit Hilfe einer Pumpe 15 durch eine Leitung 16, in welcher ein Wärmeaustauscher 17 und ein Regelventil 18 angeordnet sind, in die ReIctifizierkolonne 5 eingespeist. Hierin wird Stickstoff aus dem Erdgas in nahezu reiner Form abgetrennt und als Kopf produkt dur-cli eine Leitung 19 entnommen, in einem Kondensator 2o durch Wärmeaustausch mit aus dem Kreislauf der Kältemaschine stammenden Stickstoff verflüssigt und in ein Zulaufgefäß 21 geführt. Ein Teil des verflüssigten Stickstoffs wird durch eine Leitung 22,
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In welcher ein Regelventil 23 angeordnet ist, als Rücklauf in die Kolonne eingespeist.
Der andere Teil des Stickstoffs strömt durch eine Leitung 24, die ein Regelventil 25 aufweist, und Anschlußleitungen 24a und 24b in die Speicherbehälter 6 und 7.
Als Bodenprodukt wird aus der Kolonne 5 flüssiges, an Stickstoff verarmtes Erdgas durch eine Leitung 39 entnommen, in der ein Regelventil 38 angeordnet ist. Nach Abkühlung des Erdgases im Wärmeaustauscher I7 strömt das Flussig-Erdgas durch Leitungen 39 und die Anschlußleitungen 14, l4a und 14b in die Tankräume 1 und 2 zurück.
Im Kreislauf der Kältemaschine wird Stickstoff in einem Kompressor 26 verdichtet, in einem Kühler 2? die Kompressionswärme abgeführt, in einem Gegenstromwärmeaustauscher 28 gekühlt, in einer Expansionsturbine 29 entspannt und dabei weiter gekühlt.
Der expandierte Stickstoff wird zum größten Teil durch den Kondensator 11 geführt, in dem er sich durch Wärmeaustausch mit kondensierendem Erdgas erwärmt, und sodann duroh den Wärmeaustauscher 28, in welchem er sich weiter erwärmt. Schließlich wird er in dem auf der Welle der Expansionsturbine 29 angeordneten Bremskompressor 30 verdichtet" und etwa laei Umgebungstemperatur vom Kompressor 26 angesaugt.
Nach dem Austritt des Stickstoffs aus uem Bremskcmpressor 3o wird eine geringe Menge Stickstoff abgezweigt and durch ein Regelventil 351 einem Gegenstromwärmer 32 zugeleitet und dort gekühlt. Sodann durchströmt der Stickstoff eine in dar Kolonne angeordnete Heizschlange 33j welche zu einer teilwaisen Verdampfung des Bodenproduktes führt, wird danach im Wärmeaustauscher 32 erwärmt und in die Saugleitung des Kompressors 30 zurückgeführt.
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Weiterhin wird aus dem Kältekreislauf an der Ausgangsseite der Expansionsturbine 29 eine geringe Stickstoff-Menge entnommen, die durch ein Regelventil 3^ bestimmt wird und sodann eine im Kondensator 2o angeordnete Wärmeaustauschspirale 35 durchströmt. Anschließend wird dieser Stickstoff in die RUckleitung des Kältekreislaufes vor dem Wärmeaustauscher 28 eingeleitet.
Die in der Kältemaschine entstehenden Leckverluste an Stickstoff werden im Ausführungsbeispiel aus dem Behälter 6 gedeckt. Aus letzterem führt eine Leitung 36 heraus, in welcher ein Drosselventil 37 zur Entspannung des Stickstoffs auf den Saugdruck des Kompressors 26 angeordnet ist-, wobei die Leitung an ihrem anderen Ende an die Saugseite des Kompressors 26 angeschlossen ist.
Weiterhin kann vorteilhaft der Behälter 6 den Bedarf an Stickstoff für die Erhaltung einer inerten Atmosphäre in den die Tankräume 1 und 2 umgebenden, in der Zeichnung im Detail nicht dargestellten Auffangräume decken bzw. zur Aufrechterhaltung einer trockenen Atmosphäre in den Wärmeisolierungen 3 bzw. 4 dienen. Die zugehörigen Verbindungsleitungen und Einrichtungen zur Druckminderung und Regelung sind in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt.
Der Behälter 7 dient dazu, die Verluste an Stickstoff in einem oder mehreren nicht dargestellten Feuerlöschgeräten zu decken. Die Verbindungsleitungen zu diesen Geräten, sowie die Geräte selbst sind in der Zeichnung einfachheitshalber nicht dargestellt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte AusfUhrungsbeispiel beschränkt. So könnte beispielsweise auch Erdgas dampfförmig in die Rektifizierkolonne eingespeist werden, d.h. ohne vorherige Verflüssigung.
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Außerdem umfaßt die Erfindung auch die Fälle, wo z.B. mit Hilfe des abgetrennten Stickstoffs nur die Verluste der Kältemaschine oder nur die Verluste bzw. der Verbrauch von Inertgas in Feuerlöschgeräten bzw. in den Auffangräumen oder Isolierräumen der Tänkräume gedeckt werden sollen. Ein solcher Bedarf an Inertgas kann durch die Notwendigkeit, entstehen, in den Auffangräumen, welche die mit Flüssig-Erdgas gefüllten Tankräume umgeben, dauernd eine inerte Atmosphäre zu erhalten. Auch Isolierräume von Tankräumen, die keine Auffangräume aufweisen, werden mit Vorteil in einer Atmosphäre aus trockenem Stickstoff gekühlt, um das Eindringen der Luftfeuchtigkeit in die Wärmeisolation zu vermeiden.
Allgemein kann der aus dem Erdgas abgetrennte Stickstoff in allen Einrichtungen auf Tankschiffen verwendet werden, in denen ein Verlust bzw. ein Verbrauch an Stickstoff entsteht, der gedeckt werden muß.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    9 1 R 1 9*3 £. ι Ό ι ζ, ο
    Verfahren zur Deckimg der Verdampfungsverluste an Erdgas Tankschiffen, welche verflüssigtes, Stickstoff enthaltendes Erdgas transportieren, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem verdampften Erdgas Stickstoff abgetrennt wird, daß dieser Stickstoff zur Deckung von Stickstoff-Verlusten in mit Stickstoff als Arbeitsmittel betriebenen Einrichtungen verwendet wird, und daß nach Abtrennung des Stickstoffs das Erdgas in verflüssigter Form in den Tankraura zurückgeführt wird.
    2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trennanlage für die Abtrennung von Stickstoff aus Erdgas, sowie eine Kälteanlage sur Verflüssigung des abgetrennten Stickstoffs und zur RÜck^/erflüss igung des verdampftes Frdgases.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet a daß aus dem verdampften Erdgas in einem Rektifizierverfahren Stickstoff abgetrennt wird, welcher mindestens teilweise in den Kreislauf einer mit Stickstoff betriebenen Kältemaschine eingespeist wird, wobei diese Kältemaschine zur Rückverflüssigung des verdampften Erdgases dient.
    4. Verfahren nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, daß
    aus dem verdampften Erdgas Stickstoff in einem Rektifizierverfahren abgetrennt wird, welcher mindestens teilsweise in eine "Speichereinrichtung gefördert wird, die flüssigen Stickstoff für Feuerlösehzwecke enthält.
    5. Anlage nach Anspruch 2:, dadurch gekennzeichnet, daS die Trennanlage aus einer Rektifizierkolonne besteht, an welche eine Einspweiseleitung für Erdgas* weiterhin ©ine Snfcnahmeleitung .für das im wesentlichen aus Stickstoff bestehende Kopfprodukt und eine Entnahme leitung für das an Stickstoff ver-
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    armte flüssige Erdgas angeschlossen sind, wobei diese Entnahmeleitung mit ihrem anderen Ende in den Tankraum und die Entnahmeleitung für Stickstoff in einen Kondensator münden, welcher von einem aus einer Kältemaschine stammendem, aus Stickstoff bestehenden Kältemittel durchströmt wird, wobei an den Kondensator Ableitungen für das Kopfprodukt angeschlossen sind, von denen eine in mindestens einen Speicherbehälter führt und eine andere zur Einleitung von flüssigem Stickstoff als Rücklauf in die Kolonne dient.
    6. Anlage nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß im Kältekreislauf der Kältemaschine ein Wärmeaustauscher angeordnet ist, in welchem verdampftes Erdgas vor seiner Einleitung in die Rektifizierkolonne durch Wärmeaustausch mit Stickstoff verflüssigt wird.
    7. Anlage nach Anspruch 5$ dadurch gekennzeichnet, daß an denSpeicherbehälter eine Entnahmeleitung für die Einleitung von dampfförmigem Stickstoff in den Kältekreislauf der Kältemaschine angeschlossen ist.
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Legal Events

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8230 Patent withdrawn