DE3222064A1 - Behaelter zur einlagerung von tiefgekuehlten fluessigkeiten - Google Patents
Behaelter zur einlagerung von tiefgekuehlten fluessigkeitenInfo
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Description
— 3 —
Behälter zur Einlagerung von tiefgekühlten
Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Einlagerung von tiefgekühlten Flüssigkeiten, insbesondere von verflüssigten
Gasen, bestehend aus einem Stahlbeton- oder Spannbeton-Außenbehälter und aus einem darin eingesetzten Stahl-
-Innenbehälter, der zur Aufnahme der Flüssigkeit dient, wobei der Stahl-Innenbehälter auf einer Isolierung ruht und zwischen der äußeren ümfangsflache des Stahl-Innenbehälters und der
inneren Ümfangsflache des Außenbehälters ein ringförmiger Zwischenraum vorgesehen ist, der vollständig oder nur auf einem
Teil seiner Dicke mit Isolierstoffen ausgefüllt ist.
-Innenbehälter, der zur Aufnahme der Flüssigkeit dient, wobei der Stahl-Innenbehälter auf einer Isolierung ruht und zwischen der äußeren ümfangsflache des Stahl-Innenbehälters und der
inneren Ümfangsflache des Außenbehälters ein ringförmiger Zwischenraum vorgesehen ist, der vollständig oder nur auf einem
Teil seiner Dicke mit Isolierstoffen ausgefüllt ist.
In letzter Zeit hat der Einsatz von Gas als Energieträger im Privatbereich und der Wirtschaft zunehmend an Bedeutung
gewonnen. Abgesehen vom Transport des Gases von weit abgelegenen Förderorten zu Abnehmern durch Rohrleitungen erfolgt
der Transport auch nach Verflüssigung des Gases auf dem Seeweg. Das verflüssigte Gas erfordert dann auch entsprechende stationäre
Lagerungsvorrichtungen, wobei vorgeschriebene Sicherheitsbedingungen erfüllt sein müssen.
Die Ausbildung des Innen- und Außenbehälters richtet sich danach, welche Sicherheitsanforderungen gestellt werden,
um in außergewöhnlichen Fällen Einwirkungen von außen nach innen oder im Leckagefall den Austritt von Gas von innen nach
außen zu behindern.
außen zu behindern.
Zur Lagerung von flüssigem Naturgas (LNG) wird häufig
ein oben offener Stahlinnenbehälter in einen allseitig geschlossenen
Stahlbeton-/Spannbetonbehälter verlangt. Flüssiges Ammoniak, Butan und Ethan wird häufig in, geschlossenen;Stahlbehältern
gelagert, die in oben offenen Stahlbeton-/Spannbetonbehältern stehen.
Die Isolierung richtet sich nach der Art des Gase's.
Bei Einlagerung von verflüssigtem Naturgas, das bei einer Temperatur
von etwa -160° gelagert werden muß, wird in der Regel der Zwischenraum vollständig mit Isoliermaterial ausgefüllt.
Da der Zwischenraum nicht nur zur Aufnahme der Isolierung
dient, sondern auch vorhanden sein muß, damit er im Falle von Störungen oder Reparaturarbeiten begehbar ist, wird als Isoliermaterial üblicherweise expandiertes Perlit verwendet. Ausgangsmaterial ist dabei ein vulkanisches Silikatgestein, bei
dem durch kurzfristiges Erhitzen auf etwa 10000C das gebundene Wasser in Dampf verwandelt wird, so daß die Glasschmelze
auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens aufgebläht
wird. Im Bedarfsfall kann das Perlit aus dem Zwischenraum
entfernt werden.
Da der Zwischenraum nicht nur zur Aufnahme der Isolierung
dient, sondern auch vorhanden sein muß, damit er im Falle von Störungen oder Reparaturarbeiten begehbar ist, wird als Isoliermaterial üblicherweise expandiertes Perlit verwendet. Ausgangsmaterial ist dabei ein vulkanisches Silikatgestein, bei
dem durch kurzfristiges Erhitzen auf etwa 10000C das gebundene Wasser in Dampf verwandelt wird, so daß die Glasschmelze
auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens aufgebläht
wird. Im Bedarfsfall kann das Perlit aus dem Zwischenraum
entfernt werden.
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Falls {in dem Behälter verflüssigtes Butangas gelagert
Falls {in dem Behälter verflüssigtes Butangas gelagert
werden soll, ist1 eine vollständige Ausfüllung des Zwischenraumes
mit Isoliermaterial nicht erforderlich, da die Lagertemperatur für flüssiges Butangas bei nur etwa -10° liegt und daher
eine dünne Isolierschicht, z. B. aus Polyurethan, auf dem
Außenumfang des Innenbehälters ausreicht.
Außenumfang des Innenbehälters ausreicht.
Für den Betrieb solcher Behälter müssen umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen getroffen sein. So muß der Außenbehälter
einerseits erdbebensicher sein, andererseits aber auch Belastungen bei einer Gaswolken-Explosion überstehen können.
Für den Innenbehälter muß aber auch dem Lastfall begegnet werden, daß dieser plötzlich aufreißt. Da Stahl bei niedrigen Temperaturen zur Sprödigkeit neigt, können Materialfehler im
Stahl tatsächlich dazu führen, daß eine zunächst kleine Bruchstelle sich zu einem durchgehenden Riß aufweitet. Die Folge
davon ist, daß gekühlte Flüssigkeit aus dem Riß austritt und
sich in den Zwischenraum zwischen dem Stahl-Innenbehälter und dem Stahlbeton-Außenbehälter ergießt und von der Austrittsstelle in beiden Richtungen in den Zwischenraum einströmt.
Für den Innenbehälter muß aber auch dem Lastfall begegnet werden, daß dieser plötzlich aufreißt. Da Stahl bei niedrigen Temperaturen zur Sprödigkeit neigt, können Materialfehler im
Stahl tatsächlich dazu führen, daß eine zunächst kleine Bruchstelle sich zu einem durchgehenden Riß aufweitet. Die Folge
davon ist, daß gekühlte Flüssigkeit aus dem Riß austritt und
sich in den Zwischenraum zwischen dem Stahl-Innenbehälter und dem Stahlbeton-Außenbehälter ergießt und von der Austrittsstelle in beiden Richtungen in den Zwischenraum einströmt.
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- 5 —
Betrachtet man zunächst den vereinfachten Fall, daß sich in dem Zwischenraum kein Isoliermaterial befindet,
läuft der Strom der Flüssigkeit in beiden Richtungen innerhalb des Zwischenraums, bis sich die beiden Teilströme etwa
an der der Bruchstelle diametral gegenüberliegenden Seite treffen,
und Modellversuche haben gezeigt, daß dann an dieser Stelle des Aufeinandertreffens ein Druck auf den Stahlbeton-Behälter
einwirkt, der örtlich bis zu dem sechsfachen hydrostatischen Druck beträgt, so daß damit der Stahlbeton-Außenbehälter
unzulässig beansprucht werden kann.
Ein solcher Flüssigkeitsstrom kann auch dann noch auftreten, wenn der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenbehälter
mit hinreichend durchlässigem und/oder verdrängungsfähigem
Material gefüllt ist wie z. B. mit expandiertem Perlit.
In jedem Falle würde bei den bekannten Behältern ein Bersten des Stahl-Innenbehälters dazu führen, daß sich
das Flüssiggas schwallartig in den Zwischenraum ergießt und entweder das leichte Perlitmaterial verdrängt oder in dem
freigelassenen Ringspalt entlangläuft, so daß das Zusammentreffen
des auslaufenden Flüssiggases an der der Bruchstelle diametral gegenüberliegenden Seite zu unzulässigen Beanspruchungen
des Stahlbeton-Außenbehälters führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreten solcher unzulässigen Beanspruchungen zu verhindern.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß am Innenumfang des Außenbehälters und/oder
am Außenumfang des Stahl-Innenbehälters mehrere in den Zwischenraum hineinragende schwallbremsende Körper angebracht
sind.
Vorzugsweise nehmen die schwallbremsenden Körper in radialer Richtung etwa ein Drittel der Breite des Zwischenraums
ein.
Die schwallbremsenden Körper können plattenförmig
ausgebildet sein, jedoch weisen sie vorzugsweise einen dreieckförmigen
Querschnitt auf.
Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die schwallbremsenden Körper im Falle eines Risses des Stahl-Innenbehälters
nicht schlechthin den Strom des austretenden Flüssiggases aufhalten, weil hierdurch beträchtliche und z. T. unkontrollierbare
Kräfte auftreten können, sondern die schwallbremsenden Körper sollen so ausgebildet sein, daß an der Spitze des in
den Zwischenraum hineinragenden Profils die Strömung abreißt und in eine Verwirbelung übergeht, so daß dadurch dem Schwall
die Energie entzogen wird, die an der der Bruchstelle diametral gegenüberliegenden Seite zu Schwierigkeiten führen würde. Diese
Voraussetzungen erfüllt ein im Querschnitt dreieckförmiges
Profil sehr gut.
Vorzugsweise ist eine ungerade Zahl von schwallbremsenden Körpern gleichmäßig auf dem Innenumfang des Außenbehälters
angeordnet, wobei insgesamt fünf solcher Körper ausreichen.
Es hat sich ferner gezeigt, daß es ausreichen kann, wenn die schwallbremsenden Körper sich nur bis etwa zwei Drittel
der Gesamthöhe des Zwischenraums erstrecken.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten.Ausführungsbeispiels naher erläutert.
■' ν·*·:- 322206
— 7 —
In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Behälters zur Einlagerung von Flüssiggas,
wobei im linken Teil der Figur der Zwischenraum vollständig mit einem Isolierstoff ausgefüllt
ist, während in der rechten Hälfte lediglich die Außenfläche des Innenbehälters eine Isolierschicht trägt,
und
Fig. 2 einen Detail-Querschnitt durch die Wand des Behälters.
Fig. 1 zeigt einen Stahlbeton-Außenbehälter, der aus einer Bodenplatte 2a, einer Wand 2b und im linken Teil aus
einer Dachkuppel 2c besteht. Innerhalb des Außenbehälters ist getrennt durch einen Zwischenraum 3 ein Innenbehälter 1 aus
Stahl angeordnet, der im linken Teil nach oben hin offen, im rechten Teil oben geschlossen ist und zur Aufnahme von verflüssigtem
Gas dient. Bei einem solchen Behälter mit einem Fassungsvermögen von 50 000 m3 beträgt die Wandstärke des
Stahl-Innenbehälters 1 etwa 14 bis 30 mm, die Dicke des Zwischenraums 3 etwa 1 m und die Wandstärke des Stahlbeton-Außenbehälters
etwa 50 crn. Die Isolierung unter dem Boden des Stahlbehälters besteht dabei aus Schaumglas, das in der
Lage ist, die statische Belastung des mit Flüssiggas gefüllten Behälters 1 auszuhalten. Im linken Teil der Figur ist der
Zwischenraum zwischen den beiden Behältern mit einem Granulat aus Perlit gefüllt. Das nicht brennbare Perlitgranulat hat
den Vorteil, daß es auf einfache Weise in den Zwischenraum eingebracht werden kann, daß es aber auch für Inspektions-
zwecke oder für erforderliche Reparaturarbeiten genauso leicht
durch Absaugen wieder entfernt werden kann.
Im rechten Teil der Fig. 1 ist im Zwischenraum 3 nur eine dünne Schicht 5 aus Polyurethan vorgesehen, die wie
dargestellt, an der äußeren ümfangsflache des Stahl-Innenbehälters
1 angebracht ist.
Um nun bei dem Auftreten eines plötzlichen Aufreißens zu verhindern, daß die aus dem Spalt zu beiden Seiten aus
dem Behälter austretenden Teilströme im Zwischenraum zwischen den beiden Behältern an der der Austrittsstelle gegenüberliegenden
Seite unter Verdrängung des Perlitgranulats bzw. unter Vorbeiströmung an der Polyurethan-Isolierung schwallartig aufeinandertreffen,
sind an der inneren Ümfangsflache mehrere
Schwallkörper 4 angebracht, die - wie aus dem Querschnitt der Fig. 2 ersichtlich ist - ein dreieckförmiges Profil mit nach
innen weisender Spitze aufweisen. Die radialen Abmessungen der Körper 4 sind so gewählt, daß sie etwa ein Drittel der
Breite des Zwischenraumes 3 einnehmen. Ihre Höhe über der Bodenplatte 2a beträgt etwa zwei Drittel der Gesamthöhe der Seitenwand
2b.
Die schwallhemmenden Körper 4 bestehen vorzugsweise aus Blech, wobei es ausreichend ist, wenn auf dem gesamten
Umfang fünf solcher Körper in gleichmäßiger Verteilung angeordnet werden. Es können aber auch mehr solcher Körper vorgesehen
werden, und es wäre auch möglich, diese Körper nur oder zusätzlich am Außenumfang des Stahl-Innenbehälters 1 anzubringen.
Bei einem Bersten des angeströmten Stahl-Innenbehälters läuft der Flüssigkeitsstrom an den Seitenflächen der
dreieckförmigen Körper 4a entlang; an der Spitze tritt eine
• · * 0
Verwirbelung ein, die die Energie des Flüssigkeitsstromes herab
setzt.
Die Seitenflächen der Körper 4a brauchen nicht exakt
eben zu sein, sie können auch einwärts gewölbt sein, um die Wirbelbildung zu unterstützen.
Die Form der Körper 4 ist nicht auf dreieckigen Querschnitt beschränkt. Es wären auch andere Formen denkbar,
wobei jedoch solche Formen zu bevorzugen sind, die in eine Spitze auslaufen. Im einfachsten Fall könnten auch radial verlaufende
Platten 4b verwendet werden, die gegebenenfalls -mit Löchern versehen sind.
Leerseite
Claims (9)
- EIKENBERG & BRÜMMERSTEDTPATENTANWÄLTE IN HANNOVER322206ΛPhilipp Holzmann AG, Georg Noell GmbH 332/40Patentansprücheίΐ. ι Behälter zur Einlagerung von tiefgekühlten Flüssigkeiten, insbesondere von verflüssigten Gasen, bestehend aus einem Stahlbeton- oder Spannbeton-Außenbehälter und aus einem darin eingesetzten.Stahl-Innenbehälter, der zur Aufnahme der Flüssigkeit dient, wobei der Stahl-Innenbehälter auf einer Isolierung ruht und zwischen der äußeren Umfangsflache des Stahl-Innenbehälters und der inneren Umfangsflache des Außenbehälters ein ringförmiger Zwischenraum vorhanden ist, der vollständig oder nur auf einem Teil seiner Dicke mit Isolierstoffen ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des Außenbehälters (2) und/oder am Außenumfang des Stahl-Innenbehälters (1) mehrere in den Zwischenraum (3) hineinragende, schwallbremsende Körper (4) angebracht sind.
- 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwallbremsenden Körper (4) in radialer Richtung etwa ein Drittel der Breite des Zwischenraums (3) einnehmen.
- 3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwallbremsenden Körper (4b) plattenförmig ausgebildet sind.
- 4. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ' daß die schwallbremsenden Körper (4a) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.
- 5. Behälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Zahl von schwallbremsenden Körpern (4) gleichmäßig auf dem Innenumfang des Außenbehälters (2) angeordnet ist.
- 6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt fünf schwallbremsende Körper (4) vorgesehen sind.
- 7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schwallbremsenden Körper (4) nur bis etwa zwei Drittel der Gesamthöhe des Zwischenraums (3) reichen.
- 8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des inneren Behälters oder am Innenumfang des äußeren Behälters eine isolierende Schicht aus Polyurethan, Mineralwolle oder dergl. angebracht ist.
- 9. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Zwischenraum (3) in an sich bekannter Weise mit expandiertem Perlit gefüllt ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19823222064 DE3222064A1 (de) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | Behaelter zur einlagerung von tiefgekuehlten fluessigkeiten |
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ID=6165869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP (1) | EP0096235B1 (de) |
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