DE4020074C1 - Feed for cryogenic gases - has liquid gas fed via displacement chamber with riser assembly - Google Patents
Feed for cryogenic gases - has liquid gas fed via displacement chamber with riser assemblyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Förderung tiefkalter Flüssiggase aus einem Behälter, wobei als För dermittel gleiches Gas in der Gasphase eingesetzt wird, so wie auf eine Vorrichtung zum Fördern derartiger Flüssigga se.The invention relates to a method for funding cryogenic liquid gases from a container, whereby as För dermittel the same gas is used in the gas phase, so as on a device for conveying such liquid Ga se.
Es ist bekannt, tiefkalte Flüssiggase, wie Wasserstoff LH2, Sauerstoff LOX, Stickstoff LN2, Helium LHe u. dgl., in doppelwandigen, vakuumisolierten Behältern zu lagern, wobei diese Gase auf einer Temperatur gehalten werden, bei der der entsprechende Gasdruck in der Größenordnung des atmosphärischen Druckes liegt. Bei LH2 beträgt diese Temperatur z. B. 20 K. Soll aus derartigen Behältern tief kaltes Flüssiggas entnommen werden und im flüssigen Ag gregatzustand zum Verbraucher befördert werden, z. B. in ei nem Treibstofftank einer Raketenstufe oder in einem Tank fahrzeug, wird der Behälter mit Gas gleicher Art beaufschlagt und so der Gasdruck zum Fördern aufgebracht.It is known to use cryogenic liquid gases such as hydrogen LH 2 , oxygen LOX, nitrogen LN 2 , helium LHe and the like. Like. To store in double-walled, vacuum-insulated containers, these gases being kept at a temperature at which the corresponding gas pressure is of the order of magnitude of atmospheric pressure. At LH 2 this temperature is e.g. B. 20 K. Should deep cold liquid gas be removed from such containers and be transported to the consumer in the liquid state, e.g. B. in egg nem fuel tank of a rocket stage or in a tank vehicle, the container is charged with gas of the same type and so the gas pressure is applied to convey.
Im International Journal of Hydrogen Energy, Vol. I, 1976 pp. 173-183, Verfasser A.L. Bain, Titel: NASA SPACE PROGRAM EXPERIENCE IN HYDROGEN TRANSPORTATION AND HANDLING wird beschrieben, wie auf diese Weise Raketenstufen mit LH2 betankt werden bzw. das mit Tankfahrzeugen angelie ferte LH2 aus dem Tankfahrzeug in den Behälter gefördert wird.In the International Journal of Hydrogen Energy, Vol. I, 1976 pp. 173-183, author AL Bain, title: NASA SPACE PROGRAM EXPERIENCE IN HYDROGEN TRANSPORTATION AND HANDLING describes how rocket stages are refueled with LH 2 in this way and how the LH 2 delivered by tanker is conveyed from the tanker into the container.
Aus der DE-OS 27 24 477 ist es bekannt, eine verdampfende Flüssigkeit, z. B. LN2, über ein zentrisches Steigrohr durch Verdampfung der Flüssigkeit selbst auszudrücken. Ei ne vergleichbare Vorgehensweise zeigt auch die DE-OS 27 58 893.From DE-OS 27 24 477 it is known to use an evaporating liquid, for. B. LN 2 , express itself via a central riser by evaporation of the liquid. A comparable procedure is also shown in DE-OS 27 58 893.
Man geht davon aus, daß in Zukunft beispielsweise LH2 in größerem Umfang als Energieträger eingesetzt wird, so daß entsprechende Transportschiffe eingesetzt werden zum Transport von verflüssigtem Methan oder eben zum Transport von flüssigem LH2. Damit sind große Volumen an Flüssig gasen zu fördern. Ein Problem eines wirtschaftlichen Um schlages von Flüssiggasen liegt darin, daß bei Beaufschla gung von tiefkalten Flüssiggasen mit gleicher Qualität in der Gasphase eine Rückkondensation der Gase, die als För dermittel eingesetzt werden, zu beobachten ist, so daß das einzusetzende Treibgasvolumen größer ist als das zu för dernde Volumen des Flüssiggases.It is assumed that in the future, for example, LH 2 will be used to a greater extent as an energy source, so that corresponding transport ships will be used for the transport of liquefied methane or just for the transport of liquid LH 2 . This means that large volumes of liquid gases have to be pumped. A problem of an economic order of liquefied gases lies in the fact that, when exposed to cryogenic liquefied gases of the same quality in the gas phase, a re-condensation of the gases used as a means of conveyance can be observed, so that the volume of propellant gas to be used is greater than that conveying volume of the liquid gas.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß nach Austreiben des Flüssiggases im Vorratsbehälter ein Gasdruck herrscht, der relativ zum Umgebungsdruck um den Differenzdruck des Förderdruckes höher liegt, so daß das Gas bei einer späte ren erneuten Befüllung entweder rückkondensiert oder in an derer Weise aus dem Behälter entfernt werden muß, will man es nicht an die Umgebung abgeben mit dem damit verbundenen erheblichen Verlust an diesem Stoff.Another problem is that after expulsion There is a gas pressure in the liquid gas in the reservoir, the relative to the ambient pressure around the differential pressure of the Delivery pressure is higher, so that the gas at a late refilling either recondensed or in on one has to remove it from the container not relinquish it to the environment associated with it significant loss of this substance.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der der Hang zur Rückkondensation des Fördergases in die Flüssigphase verhindert und im übrigen der Druckaufbau im Behälter auf ein Mindestmaß reduziert wird, wenn es zur Ge samtentleerung des Behälters kommt.The object of the invention is to provide a solution with the tendency to recondense the production gas into the Prevents liquid phase and the pressure build-up in Container is reduced to a minimum when it comes to Ge complete emptying of the container comes.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird die se Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Flüssiggas über eine in das Flüssiggas eintauchende Ver drängungskammer mit Steigleitung durch Einleiten des För dergases in die Verdrängungskammer gefördert wird.With a method of the type mentioned at the beginning se object achieved according to the invention in that the Liquefied petroleum gas via a Ver pressure chamber with riser by introducing the för dergases is promoted in the displacement chamber.
Mit dem Vorsehen einer als Fördermittel dienenden Verdrän gungskammer ist erreichbar, daß dem fördernden Gas nur ei ne vergleichsweise kleine Behälteroberfläche und kleine Oberfläche an kaltem und tiefkaltem Flüssiggas gegenüber steht, so daß das Problem des Wärmetransfers und der Rekon densierung auf ein noch tolerierbares Maß reduziert wird. Auch wird ein Überdruck nur in einer vergleichsweisen klei nen Kammer aufgebaut, der durch einfache Mittel abgebaut werden kann, etwa, indem eine Verbindung mit dem Gasraum des Hauptbehälters nachträglich hergestellt wird.With the provision of a displacement serving as a subsidy supply chamber is achievable that the conveying gas only egg ne comparatively small container surface and small Surface of cold and cryogenic liquid gas opposite stands, so the problem of heat transfer and recon densification is reduced to a still tolerable level. Also, an overpressure is only in a comparatively small NEN chamber built that dismantled by simple means can be, for example, by connecting to the gas space of the main container is subsequently manufactured.
In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß zur kontinu ierlichen Förderung wenigstens zwei Flüssiggasbehälter mit je einer Verdrängungskammer im Wechsel eingesetzt werden.In an embodiment, the invention provides that for continuous Official promotion with at least two liquid gas containers one displacement chamber can be used alternately.
Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß in einer Art Tandembetrieb wechselweise gefördert werden kann, so daß letztendlich beim Verbraucher ein kontinuierlicher Strom beim zufließenden Flüssiggas erreicht werden kann, wenn dies gewünscht ist.This procedure has the advantage that in a kind Tandem operation can be promoted alternately, so that ultimately a continuous flow at the consumer can be achieved with the incoming liquid gas if this is desired.
Zweckmäßig ist es, wenn Verdrängungskammern, die im Boden bereich permanent vom Flüssiggas beaufschlagte Füll-Rück schlagventile aufweisen, wobei der Gasdom der Verdrängungs kammer mit dem Gasdom des Behälters über eine absperrbare Leitung verbunden ist, eingesetzt werden, wie dies die Er findung ebenfalls vorsieht.It is useful if displacement chambers in the floor Fill-back area permanently loaded with liquid gas have impact valves, the gas dome of the displacement chamber with the gas dome of the container via a lockable Line is used, as is the Er provision also provides.
Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung bzw. Anlage zum Fördern von tiefkalten Flüssiggasen mit wenigstens einem das Flüssiggas aufnehmenden Behälter vor, der zur Lösung der oben formulierten Aufgabe sich dadurch auszeichnet, daß der Behälter einen Gasdom aufweist und mit einer in das Flüssiggas eintauchenden Verdrängungskammer mit Gasdom ausgerüstet ist, wobei der Gasdom der Verdrängungskammer mit einer Gaszuführleitung zum Aufbringen des Fördergases gleicher Qualität versehen ist.The invention also provides a device or system for Pumping cryogenic liquid gases with at least one the liquefied gas container before that to the solution the task formulated above is characterized by that the container has a gas dome and with a in the displacement chamber immersed in liquid gas with gas dome is equipped, the gas dome of the displacement chamber with a gas supply line for applying the conveying gas is of the same quality.
Eine derartige Vorrichtung weist zweckmäßig auch ein (oder mehrere) permanent in das Flüssiggas eintauchendes Rück schlagventil an der Verdrängungskammer auf, wobei in Ausge staltung die Verdrängungskammer und der Behälter mit Flüs siggassteigleitungen ausgehend von den Behältersümpfen und mit Gaszuführleitungen in den Gasdomen ausgerüstet sind mit Absperr- und Regelorgangen.Such a device expediently also has a (or several) permanently immersed in the liquid gas Impact valve on the displacement chamber, in Ausge design the displacement chamber and the container with rivers siggas risers starting from the container sumps and are equipped with gas supply lines in the gas domes with shut-off and control items.
Die Vorrichtung bzw. Anlage ist zweckmäßig mit zwei Behäl tern mit Verdrängungskammer zum abwechselnden Betrieb aus gestattet, hier können auch eine Mehrzahl von Behältern pa rallel oder in Reihe geschaltet sein.The device or system is useful with two containers tern with displacement chamber for alternating operation allowed, a plurality of containers can be pa be connected in parallel or in series.
Zweckmäßig ist, wenn neben der Wärmeisolierung des Behäl ters auch die Wände der Verdrängungskammer wärmeisoliert sind.It is useful if in addition to the thermal insulation of the container The walls of the displacement chamber are also thermally insulated are.
Die letztere Maßnahme empfiehlt sich insbesondere dann, wenn, wie dies die Erfindung ebenfalls in weiterer Ausge staltung vorsieht, die Verdrängungskammer und/oder der Be hälter mit einer Heizeinrichtung zur Verdampfung des Flüs siggases zum Aufbau des Förderdruckes ausgerüstet ist.The latter measure is particularly recommended if, as this is the invention also in more staltung provides, the displacement chamber and / or the loading container with a heater for evaporation of the river siggases is equipped to build up the delivery pressure.
Diese Gestaltung hat den besonderen Vorteil, daß etwa nach vollständigem Fluten der Verdrängungskammer mit Flüssiggas durch Einschalten einer Heizung ein Teil des Flüssiggases verdampft und damit in der Verdrängungskammer einen Über druck aufbaut, der dann zum Fördern des in der Verdrän gungskammer befindlichen Flüssiggases eingesetzt werden kann.This design has the particular advantage that after complete flooding of the displacement chamber with liquid gas by turning on a heater part of the liquid gas evaporates and thus an over in the displacement chamber pressure builds up, which then to promote the in the displacement supply chamber liquid gas are used can.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in einer Prinzip skizze eine Vorrichtung nach der Erfindung.The invention is below with reference to the drawing explained in more detail, for example. This shows in one principle sketch a device according to the invention.
Die in der Figur allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung bzw. Anlage weist im dargestellten Beispiel vier wärmeiso lierte Behälter 2 bis 2′′′ beispielsweise als Vorratstanks in einem Transportschiff auf und zwei Verbrauchertanks 3, die über entsprechende Zuführleitungen 4 für das Flüssig gas und Zuführleitungen 5 für das Gas gleicher Qualität im gasförmigen Zustand verbunden sind.The device or system generally designated 1 in the figure has four heat-insulated containers 2 to 2 '''in the example shown, for example as storage tanks in a transport ship, and two consumer tanks 3 , which have corresponding supply lines 4 for the liquid gas and supply lines 5 for the gas of the same quality in the gaseous state.
Der Behälter 2 weist im Inneren eine Verdrängungskammer 6 auf, wobei sowohl die Behälter 2 bis 2′′′ als auch die Ver drängungskammern 6 bis 6′′′ je einen Gasdom aufweisen, wo bei der Gasdom des Behälters 2 mit 7 und der Gasdom der Verdrängungskammer 6 mit 8 bezeichnet ist.The container 2 has in its interior a displacement chamber 6, wherein both the container 2 to 2 '''as well as the Ver drängungskammern 6 to 6' '' each have a gas dome, where in the gas dome of the container 2 with 7 and the gas dome Displacement chamber 6 is designated 8 .
In die nicht näher bezeichneten Sümpfe sowohl der Verdrän gungskammer 6 als auch der Behälter 2 tauchen Steigleitun gen 9, 9a ein, während die Gasdome mit Gasleitungen 10 bzw. 10a ausgerüstet sind. Sowohl die Steigleitungen 9 und 9a als auch die Gasleitungen 10 und 10a sind mit Regelarma turen, allgemein mit 11 bzw. 12 bezeichnet, versehen, zu sätzlich ist noch in der Figur eingezeichnet, daß das Gas über die Leitung 5 mittels einer Pumpe bzw. einem Verdich ter 13 gefördert werden kann. In einer Verdrängungskammer 6′ ist symbolisch eine Heizschlange 14 angedeutet, deren Funktion weiter unten noch beschrieben wird. Darüber hin aus weisen alle Verdrängungskammern 6 an ihrem unteren En de immer geflutete Rückschlagventile 15 auf.In the swamps unspecified both the displacement chamber 6 and the container 2 dip riser conditions 9 , 9 a, while the gas domes are equipped with gas lines 10 and 10 a. Both the risers 9 and 9 a as well as the gas lines 10 and 10 a are provided with control mechanisms, generally designated 11 and 12 , in addition, it is also shown in the figure that the gas via line 5 by means of a pump or a compression ter 13 can be promoted. In a displacement chamber 6 ', a heating coil 14 is symbolically indicated, the function of which will be described below. In addition, all displacement chambers 6 always have flooded check valves 15 at their lower end.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung bzw. Anlage 1 ist die folgende:The device or system 1 works as follows:
Unterstellt, die Tanks 3 sollen mit Flüssiggas aus den Be hältern 2 gefüllt werden, so ist zunächst von einem Füll stand der Behälter auszugehen, wie er in der Figur unten rechts dargestellt ist, d. h., der Flüssigkeitsstand sowohl im Behälter 2 als auch in der Verdrängungskammer ist gleich. Nunmehr wird beispielsweise mittels Kompressor 13 Gas in den Gasdom 8 einer Verdrängungskammer im gasförmi gen Zustand eingedrückt, die Rückschlagventile 15 schlie ßen und das Flüssiggasvolumen in der Verdrängungskammer 8 wird über die Steigleitung 9 und die Zuführleitung 4 den Tanks 3 in flüssiger Form zugeführt.Assuming that the tanks 3 are to be filled with liquid gas from the containers 2 , it must first be assumed that the container was filled, as shown in the figure at the bottom right, that is, the liquid level both in the container 2 and in the displacement chamber is equal to. Now, for example by means of a compressor 13, gas is pressed into the gas dome 8 of a displacement chamber in the gaseous state, the check valves 15 close and the liquid gas volume in the displacement chamber 8 is supplied to the tanks 3 in liquid form via the riser 9 and the feed line 4 .
Ist der Inhalt der Verdrängungskammer 6 im wesentlichen ausgetrieben, wird die Befüllung mit Gas unterbrochen und über die Leitungen 10 und 10a eine Überbrückung der Gasdo me 8 und 7 erreicht, derart, daß das unter Überdruck ste hende Gas im Gasdom 8 in den Gasdom 7 strömen kann. Dabei wird Flüssiggas über die Rückschlagventile 15 zurück in die Verdrängungskammer 6 gedrückt, bis wiederum ein Aus gleich des Flüssigkeitsspiegels und auch ein Druckaus gleich erreicht ist. Nunmehr kann erneut der Gasdom 8 mit Fördergas beaufschlagt und das entsprechende Flüssiggasvo lumen ausgedrückt werden.If the content of the displacement chamber 6 is substantially expelled, the filling with gas is interrupted and a bridging of the gas do me 8 and 7 is achieved via the lines 10 and 10 a, such that the pressurized gas in the gas dome 8 in the gas dome 7th can flow. In this case, liquid gas is pressed back into the displacement chamber 6 via the check valves 15 until the liquid level is equalized and the pressure equalized. Now the gas dome 8 can be acted upon again with conveying gas and the corresponding LPG volume can be expressed.
Um ein kontinuierliches Fördern zu ermöglichen, können, wie dargestellt, eine Mehrzahl von Behältern mit Verdrän gungskammer vorgesehen sein.In order to enable continuous funding, as shown, a plurality of containers with displacement supply chamber may be provided.
Statt eine Pumpe 13 vorzusehen, kann, wie dargestellt, bei spielsweise eine Verdrängungskammer mit einer Heizeinrich tung versehen sein, die geringe Mengen an Flüssiggas ver dampfen kann, um so im Gasdom 8 einen Überdruck aufzubau en, der dann zum Fördern herangezogen wird.Instead of providing a pump 13 , as shown, for example, a displacement chamber can be provided with a heating device, which can vaporize small amounts of liquid gas, so as to build up an overpressure in the gas dome 8 , which is then used for conveying.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |