EP0454880A1 - Verfahren an einem kältegedämmten Lagertank für verflüssigtes Gas und Lagertank zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren an einem kältegedämmten Lagertank für verflüssigtes Gas und Lagertank zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0454880A1
EP0454880A1 EP90108305A EP90108305A EP0454880A1 EP 0454880 A1 EP0454880 A1 EP 0454880A1 EP 90108305 A EP90108305 A EP 90108305A EP 90108305 A EP90108305 A EP 90108305A EP 0454880 A1 EP0454880 A1 EP 0454880A1
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    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0678—Concrete

Definitions

  • the invention has a method on a cold-insulated storage tank for liquefied gases to the opposite beach, in which the liquefied gas storage temperature is below the ambient temperature, which is usually the outside temperature, and also a storage tank for carrying out the method, in which is inside a closed outside tank there is an inner tank connected to this on the gas side, which contains the liquid gas to be stored - hereinafter referred to as product gas.
  • the storage temperature of a liquid gas for example a liquid butane (n-butane or i-butane) is, depending on the excess pressure, at a barometric pressure of
  • a liquid gas for example a liquid butane (n-butane or i-butane)
  • n-butane or i-butane liquid butane
  • i-butane i-butane
  • the object of the invention is to be seen in proposing a method and a storage tank in order to avoid the formation of condensate, which must be removed from the storage tank, which requires expensive devices such. B. required for pumping, precautions must also be taken to counter a floating of the inner tank by the resulting buoyancy.
  • the proposed procedure for a generic storage tank for liquefied gases consists in admixing lower-boiling gases to lower the dew point temperature.
  • the applicability of the procedure according to the invention is not dependent on a specific type of cold-insulated storage tank for liquefied gases at low temperatures; it can basically be used for any type of tank.
  • an open inner tank (open cup) is arranged inside a closed outer tank, and both tanks are connected to one another on the gas side.
  • the outer tank can fulfill two functions, namely that it can serve as a collecting container to hold the entire tank contents in the event of failure of the inner tank, and in addition to this task, it can be designed as an insulating container.
  • a gas which is compatible with the product gas and has a higher vapor pressure is fed into the space between the outer and inner tank in the floor area at locally evenly distributed locations, which increases as a result of the force of gravity and increases distributed in the space of the entire surrounding area of the inner tank and thereby mixed with the product gas present there, thereby producing a gas mixture whose temperature is below the ambient temperature.
  • a particularly safe tank design is created. If necessary, liquid can accumulate in the roof area, which is discharged into the inner tank by suitable deflecting devices or deflecting plates.
  • the gas compatible with the product gas can also be a mixture of the gas with higher vapor pressure and product gas.
  • the gas fed into the space between the inner and outer tanks cannot rise freely in the desired manner, which hinders the feed and can therefore undesirably prolong the feed time.
  • This can be attributed to a too narrow interspace, due to built-in or stiffening or the like in the interspace, or due to the cold insulation being carried out using a bed of granular material. This can cause undesirable pressure build-up due to the resistance in the bed.
  • the gas to be fed in with a higher vapor pressure becomes a larger one Share the space in the upper or roof area of the storage tank under sufficient pressure and thereby flushing the space from top to bottom is carried out, and a modification is also provided in such a way that the entire gas to be fed with higher vapor pressure to the space in the upper or Roof area of the storage tank is fed.
  • the further invention relates to a storage tank provided with cold insulation for liquefied gases, hereinafter referred to as product gas, in which an inner tank connected to this on the gas side is arranged within a closed outer tank and cold-insulating layers are used within the space created by the walls of the outer and inner tanks , and it consists of a ring line laid in the floor area of the intermediate space with evenly distributed outlet openings for feeding in a gas which is compatible with the product gas and has a higher vapor pressure, which is connected to supply tanks or supply systems via supply lines, shut-off and control elements.
  • individual or slit-like inlet openings for the gas to be fed in which is compatible with the product gas and have a higher vapor pressure, are locally distributed in the upper or roof area and are connected to the supply lines.
  • the storage tanks can advantageously be designed in such a way that the cold-insulating layers are applied in the bottom region between the bottom of the inner and outer tanks.
  • the cold insulation can be created by placing on the space facing the side and / or roof walls of the inner and / or the outer tank the cold-insulating layers are attached, while in the roof area an expedient solution can be that the cold-insulating layer in the roof area is designed as a suspended insulating ceiling and is attached to the roof of the outer tank.
  • the inner tank 3 is formed from its bottom 5 and the side walls 13 and is open at the top. Between the bottom 5 of the inner tank 3 and the outer tank 7, a cold insulation layer is used in a manner not shown.
  • the outer tank 7 consists of a bottom 6, the side walls 12 and the roof 18; it is made of concrete and is provided on its inner wall surfaces with a liquid-tight lining 16 made of corrosion-resistant steel.
  • the side wall surfaces 13 of the inner tank 3 facing the intermediate space 4 are provided with a cold-insulating layer 14.
  • a suspended insulating blanket 17 is attached.
  • a circumferential ring line 21 is laid with locally distributed outlet openings 22 and connected by means of the feed lines 23 via shut-off and control valves 24, 25 to a storage tank (not shown) for the gas to be fed in with a higher vapor pressure.
  • butane is transported and stored as a mixture of n- and i-butane - as well as admixtures of a few mol% of propane and pentane.
  • the composition of the stored product is the boiling point (ie the storage temperature) at an overpressure of In the cold season, the lowest possible tank pressure should be kept for the aforementioned reasons.
  • the equilibrium gas phase at 50 mbar is at the specified storage temperature of 0 ° C at the dew point.
  • the required dew point temperature depends on the coldest temperature in the intermediate jacket space. This coldest temperature depends on the ambient temperature (in the case of a concrete outer tank, rather on the daily mean temperature) and on the heat transfer between the warmer tank content in the inner tank and the inside of the outer tank, including any cold insulation, which is exposed to the product gas (mixed with lighter-boiling gas).
  • Corresponding temperature displays can be installed at these points and alarms can be triggered for the measured temperature values that are the same or lower than the product temperature or product gas dew point, and the feed of lower-boiling gas can be initiated. It is irrelevant whether the low-boiling gas is fed in alone or premixed with the product gas (set to the desired dew point). In the latter case, the total amount of light gas to be fed in is lower, which also has advantages with regard to further treatment (e.g. re-liquefaction) when the warm ambient temperatures occur.
  • further treatment e.g. re-liquefaction

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Abstract

Verfahren an einem kältegedämmten Lagertank für verflüssigte Gase, bei dem die Flüssiggas-Lagertemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt und bei dem durch kontrolliertes Zumischen von leichter siedenden Gasen zur Absenkung der Taupunkttemperatur ein unerwünschtes Kondensieren des gelagerten, als Produktgas bezeichneten Flüssiggases bei absinkender Umgebungstemperatur vermieden wird, sowie mit einer Kältedämmung versehener Lagertank für verflüssigte Gase, bei dem innerhalb eines geschlossenen Außentanks 7 ein mit diesem gasseitig verbundener Innentank 3 angeordnet und innerhalb des durch die Wandungen des Außen- und Innentanks geschaffenen Zwischenraumes 4 kälteisolierende Schichten 14,15,17 eingesetzt sind und im Bodenbereich 8 des Zwischenraumes 4 eine Ringleitung 21 mit gleichmäßig verteilten Austrittsöffnungen zur Einspeisung eines mit dem Produktgas verträglichen Gases mit höherem Dampfdruck verlegt ist, die über Zuführungsleitungen 23 über Absperr- und Regelorgane 24,25 mit Vorratstanks bzw. Versorgungssystemen verbunden ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung hat ein Verfahren an einem kältegedämmten Lagertank für verflüssigte Gase zum Gegenstrand, bei dem die Flüssiggas-Lagertemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, die in der Regel die Außentemperatur ist, und ferner einen Lagertank zur Durchführung des Verfahrens, bei dem sich innerhalb eines geschlossenen Außentanks ein mit diesem gasseitig verbundener Innentank befindet, welcher das zu lagernde Flüssiggas - im folgenden als Produktgas bezeichnet - enthält.
  • Die Lagertemperatur eines Flüssiggases, beispielsweise eines Flüssigbutans (n-Butan oder i-Butan) beträgt je nach Überdruck bei einem barometrischen Druck von
    Figure imgb0001
    Wie diese Beispiele zeigen, ist in der kalten Jahreszeit oder in kälteren Klimazonen mit Betriebsfällen zu rechnen, bei denen die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Flüssiggas-Lagertemperatur mit der Folge, daß das gelagerte Produktgas an den von außen gekühlten Wandflächen des Innentanks kondensiert. Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren und einen Lagertank vorzuschlagen, um die Bildung von Kondensat zu vermeiden, welches aus dem Lagertank entfernt werden muß, was aufwendige Vorrichtungen z. B. zum Verpumpen erfordert, wobei auch Vorkehrungen zu treffen sind, um einem Aufschwimmen des Innentanks durch den entstehenden Auftrieb zu begegnen.
  • Die vorgeschlagene Verfahrensweise bei einem gattungsgemäßen Lagertank für verflüssigte Gase besteht in einer Zumischung von leichter siedenden Gasen zur Absenkung der Taupunkttemperatur.
  • Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist nicht von einer bestimmten Bauart eines kältegedämmten Lagertanks für verflüssigte Gase bei tiefen Temperaturen abhängig; sie kann grundsätzlich für jede Tankbauart eingesetzt werden. Bei einer häufig angewandten Bauart derartiger Tanks ist ein offener Innentank (offene Tasse) innerhalb eines geschlossenen Außentankes angeordnet, und beide Tanks sind gasseitig miteinander verbunden. Dabei kann der Außentank zwei Funktionen erfüllen, und zwar kann er als Auffangbehälter dienen, um im Versagensfalle des Innentanks den gesamten Tankinhalt aufzunehmen, und neben dieser Aufgabe kann er als Isolierbehälter ausgebildet sein.
  • Hier setzt die weitere Verfahrenserfindung ein, und diese besteht darin, daß ein in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innentank im Bodenbereich an örtlich gleichmäßig verteilten Stellen ein mit dem Produktgas verträgliches Gas mit höherem Dampfdruck eingespeist wird, welches infolge Schwerkraftwirkung nach oben steigt und sich in dem Zwischenraum des gesamten Umgebungsbereichs des Innentanks verteilt und sich dabei mit dem dort vorhandenen Produktgas vermischt und dadurch eine Gasmischung erzeugt wird, deren Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Durch Verwirklichung dieser Verfahrensweise in Verbindung mit einem gattungsgemäß ausgebildeten Tank wird eine besonders sichere Tankkonzeption geschaffen. Dabei kann sich gegebenenfalls im Dachbereich Flüssigkeit ansammeln, welche durch geeignete Abweisvorrichtungen bzw. Abweisbleche in den Innentank abgeleitet wird. Das mit dem Produktgas verträgliche Gas kann auch ein Gemisch aus dem Gas mit höherem Dampfdruck und Produktgas sein.
  • Bei manchen Tankbauarten kann das in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außentank eingespeiste Gas nicht in der gewünschten Weise frei nach oben steigen, wodurch die Einspeisung behindert und daher die Einspeisdauer in unerwünschter Weise sehr stark verlängert werden kann. Dies kann auf einen zu engen Zwischenraum, durch Einbauten oder Versteifungen o. ä. im Zwischenraum oder durch Ausführung der Kältedämmung durch eine Schüttung aus körnigem Material zurückzuführen sein. Dadurch kann infolge der Widerstände in der Schüttung eine unerwünschte Druckbildung hervorgerufen werden. In diesen Fällen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das einzuspeisende Gas mit höherem Dampfdruck zu einem größeren Anteil dem Zwischenraum im oberen bzw. Dachbereich des Lagertanks unter ausreichendem Überdruck zugeführt und dadurch eine Spülung des Zwischenraumes von oben nach unten durchgeführt wird, und es ist ferner eine Abwandlung dahingehend vorgesehen, daß das gesamte einzuspeisende Gas mit höherem Dampfdruck dem Zwischenraum im oberen bzw. Dachbereich des Lagertanks zugeführt wird.
  • Die weitere Erfindung betrifft einen mit einer Kältedämmung versehenen Lagertank für verflüssigte Gase, im folgenden als Produktgas bezeichnet, bei dem innerhalb eines geschlossenen Außentanks ein mit diesem gasseitig verbundener Innentank angeordnet und innerhalb des durch die Wandungen des Außen- und Innentanks geschaffenen Zwischenraumes kälteisolierende Schichten eingesetzt sind, und sie besteht in einer im Bodenbereich des Zwischenraumes verlegte Ringleitung mit gleichmäßig verteilten Austrittsöffnungen zur Einspeisung eines mit dem Produktgas verträglichen Gases mit höherem Dampfdruck, die über Zuführungsleitungen, über Absperr- und Regelorgane mit Vorratstanks bzw. Versorgungssystemen verbunden ist. In Abwandlung hiervon oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, daß im oberen bzw. Dachbereich örtlich verteilt einzelne oder schlitzartige Eintrittsöffnungen für das einzuspeisende, mit dem Produktgas verträgliche Gas mit höherem Dampfdruck angeordnet sind, die mit den Zuführungsleitungen in Verbindung stehen.
  • Vorteilhafterweise kann die Ausbildung der Lagertanks derart getroffen sein, daß die kälteisolierenden Schichten im Bodenbereich zwischen dem Boden des Innen- und des Außentanks angebracht sind. Im seitlichen Mantelbereich kann die Kältedämmung dadurch geschaffen werden, daß auf den dem Zwischenraum zugekehrten Seiten- und/oder Dachwandungen des Innen- und/oder des Außentanks die kälteisolierenden Schichten angebracht sind, während im Dachbereich eine zweckmäßige Lösung darin bestehen kann, daß im Dachbereich die kälteisolierende Isolierschicht als abgehängte Isolierdecke ausgebildet und am Dach des Außentanks befestigt ist.
  • Ein erfindungsgemäß ausgelegter Lagertank der gattungsgemäßen Bauart ist als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
  • Mit 1 ist der Lagertank als Ganzes und mit 2 sein Fundament bezeichnet. Der Innentank 3 ist aus seinem Boden 5 und den Seitenwandungen 13 gebildet und nach oben offen. Zwischen dem Boden 5 des Innentanks 3 und des Außentanks 7 ist in nicht dargestellter Weise eine Kältedämmungsschicht eingesetzt. Der Außentank 7 besteht aus einem Boden 6, den Seitenwandungen 12 und dem Dach 18; er ist aus Beton hergestellt und ist an seinen Innenwandungsflächen mit einer flüssigkeitsdichten Auskleidung 16 aus korrosionsfestem Stahl versehen. Die dem Zwischenraum 4 zugekehrten Seitenwandflächen 13 des Innentanks 3 sind mit einer kältedämmenden Isolierschicht 14 versehen. Am Dach 18 des Außentanks 7, ist eine abgehängte Isolierdecke 17 befestigt.
  • Im Bodenbereich 8 ist eine umlaufende Ringleitung 21 mit örtlich verteilten Austrittsöffnungen 22 verlegt und mittels der Zuführungsleitungen 23 über Absperr- und Regelventile 24, 25 an einen nicht dargestellten Vorratstank für das einzuspeisende Gas mit höherem Dampfdruck angeschlossen.
  • Den folgenden Ausführungen ist eine Erläuterung der Wirkungsweise des Verfahrens anhand des beschriebenen Verfahrensbeispiels zu entnehmen.
  • Butan wird handelsüblich als ein Gemisch aus n- und i-Butan - sowie Beimischungen einiger Mol % Propan und Pentan - transportiert und gelagert.
  • Es ist bekannt, daß der Taupunkt eines Gemisches stärker von Gaskomponenten mit niedrigem Dampfdruck und der Siedepunkt eines Gemisches stärker von Gaskomponenten mit höherem Dampfdruck beeinflußt wird.
  • Unter der Annahme, daß die Zusammensetzung des gelagerten Produktes
    Figure imgb0002
    beträgt, ist der Siedepunkt (d. h. die Lagertemperatur) bei einem Überdruck von
    Figure imgb0003
    In der kalten Jahreszeit ist aus vorgenannten Überlegungen ein möglichst niedriger Tankdruck zu halten.
  • Die Gleichgewichtsgasphase bei 50 mbar
    Figure imgb0004
    befindet sich bei der genannten Lagertemperatur von 0°C am Taupunkt.
  • Bei einer Zumischung von Propan - wie beschrieben - wird der Taupunkt abgesenkt, wobei diese Absenkung von dem erreichten Propangehalt abhängig ist, z. B.:
    Figure imgb0005
  • Bei einer Zumischung von Erdgas (das sehr oft verfügbar ist) beträgt die erreichbare Taupunktabsenkung je nach dem erreichten Methangehalt (vereinfachungshalber wird das Erdgas mit einem 100 %-Methangehalt angenommen), z. B.:
    Figure imgb0006
  • Die jeweils erforderliche Taupunkttemperatur richtet sich nach der kältesten Temperatur im Zwischenmantelraum. Diese kälteste Temperatur ist abhängig von der Umgebungstemperatur (bei einem Außentank aus Beton eher von der Tagesmitteltemperatur) und von dem Wärmeübergang zwischen dem wärmeren Tankinhalt im Innentank und der vom Produktgas (vermischt mit leichter siedendem Gas) beaufschlagten Innenseite des Außentanks einschließlich evtl. Kältedämmung.
  • An diesen Stellen können entsprechende Temperaturanzeigen eingebaut und bei den gemessenen Temperaturwerten die gleich oder tiefer als Produkttemperatur bzw. Produktgastaupunkt liegen, Alarm ausgelöst und die Einspeisung von leichter siedendem Gas eingeleitet werden. Dabei ist unerheblich, ob das leichtsiedende Gas alleine oder schon vorgemischt mit dem Produktgas (eingestellt auf den gewünschten Taupunkt) eingespeist wird. Im letzteren Falle ist die gesamteinzuspeisende Leichtgasmenge geringer, was auch Vorteile hinsichtlich der Weiterbehandlung (z. B. Rückverflüssigung) beim Eintritt der warmen Umgebungstemperaturen mit sich bringt.
    Figure imgb0007

Claims (11)

  1. Verfahren an einem kältegedämmten Lagertank für verflüssigte Gase, bei dem die Flüssiggas-Lagertemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, die in der Regel die Außentemperatur ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß durch kontrolliertes Zumischen von leichter siedenden Gasen zur Absenkung der Taupunkttemperatur ein unerwünschtes Kondensieren des gelagerten, als Produktgas (PG) bezeichneten Flüssiggases bei absinkender Umgebungstemperatur vermieden wird.
  2. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bei einem Lagertank mit einem innerhalb eines geschlossenen Außentanks ein mit diesem gasseitig verbundener Innentank angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein in den Zwischenraum (4) zwischen Außen- und Innentank (7, 3) im Bodenbereich (8) an örtlich gleichmäßig verteilten Stellen ein mit dem Produktgas (PG) verträgliches Gas mit höherem Dampfdruck eingespeist wird, welches infolge Schwerkraftwirkung nach oben steigt und sich in dem Zwischenraum (4) des gesamten Umgebungsbereichs (9) des Innentanks (3) verteilt und sich dabei mit dem dort vorhandenen Produktgas (PG) vermischt und dadurch eine Gasmischung erzeugt wird, deren Taupunkt unterhalb der Umgebungstemperatur liegt.
  3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einzuspeisende Gas mit höherem Dampfdruck zu einem größeren Anteil dem Zwischenraum (10) im oberen bzw. Dachbereich (11) des Lagertanks (1) unter ausreichendem Überdruck zugeführt und dadurch eine Spülung des Zwischenraumes (4) von oben nach unten durchgeführt wird.
  4. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte einzuspeisende Gas mit höherem Dampfdruck dem Zwischenraum (10) im oberen bzw. Dachbereich (11) des Lagertanks (1) zugeführt wird.
  5. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einzuspeisende Gas ein überhitztes Produktgas ist.
  6. Mit einer Kältedämmung versehener Lagertank für verflüssigte Gase, im folgenden als Produktgas (PG) bezeichnet, bei dem innerhalb eines geschlossenen Außentanks (7) ein mit diesem gasseitig verbundener Innentank (3) angeordnet und innerhalb des durch die Wandungen (12, 13) des Außen- und Innentanks (7, 3) geschaffenen Zwischenraumes (4) kälteisolierende Schichten (14, 15, 17) eingesetzt sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,
    gekennzeichnet durch
    eine im Bodenbereich (8) des Zwischenraumes (4) verlegte Ringleitung (21) mit gleichmäßig verteilten Austrittsöffnungen (22) zur Einspeisung eines mit dem Produktgas (PG) verträglichen Gases mit höherem Dampfdruck, die über Zuführungsleitungen (23) über Absperr- und Regelorgane (24, 25) mit Vorratstanks bzw. Versorgungssystemen verbunden ist.
  7. Lagertank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen bzw. Dachbereich (11) örtlich verteilt einzelne oder schlitzartige Eintrittsöffnungen (26) für das einzuspeisende, mit dem Produktgas (PG) verträgliche Gas mit höherem Dampfdruck angeordnet sind, die mit den Zuführungsleitungen (23) in Verbindung stehen.
  8. Lagertank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kälteisolierenden Schichten (14, 15, 17) im Bodenbereich (8) zwischen dem Boden (5, 6) des Innen- und des Außentanks (3, 7) angebracht sind.
  9. Lagertank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den dem Zwischenraum (4) zugekehrten Seiten- und/oder Dachwandungen (12, 13) des Innen- und/oder des Außentanks (3, 7) die kälteisolierenden Schichten (14, 15) angebracht sind.
  10. Lagertank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Dachbereich (11) die kälteisolierende Isolierschicht als abgehängte Isolierdecke (17) ausgebildet und am Dach (18) des Außentanks (7) befestigt ist.
  11. Lagertank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Seitenwände (12, 13) des Innen- und Außentanks (3, 7) die kälteisolierende Schicht als Schüttung von körnigem Isoliermaterial im Zwischenraum (4) ausgebildet ist.
EP90108305A 1990-05-02 1990-05-02 Verfahren an einem kältegedämmten Lagertank für verflüssigtes Gas und Lagertank zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime EP0454880B1 (de)

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