EP2459922A1 - Brenngas-system, insbesondere für handelsschiffe - Google Patents

Brenngas-system, insbesondere für handelsschiffe

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EP2459922A1
EP2459922A1 EP10747577A EP10747577A EP2459922A1 EP 2459922 A1 EP2459922 A1 EP 2459922A1 EP 10747577 A EP10747577 A EP 10747577A EP 10747577 A EP10747577 A EP 10747577A EP 2459922 A1 EP2459922 A1 EP 2459922A1
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EP
European Patent Office
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tank
transport
gas
liquefied gas
pressure
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EP10747577A
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English (en)
French (fr)
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Olaf Beyer
Annette Kalsbach
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TGE Marine Gas Engineering GmbH
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TGE Marine Gas Engineering GmbH
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    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/031—Treating the boil-off by discharge
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    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
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    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
    • F17C2270/0189—Planes

Definitions

  • Fuel gas system especially for merchant ships
  • the invention relates to a method and a system for storing cryogenic liquefied gas, in particular LNG, in a transport medium tank, which is used to drive the
  • Means of transport in particular a ship, is provided.
  • the prerequisite for gas operation is that appropriate quantities of gas can be bunkered on board.
  • the required quantities depend on the type of ship and the ship.
  • LNG liquefied natural gas
  • a LNG gas delivery system on a ship usually has the following components:
  • the loading is done with so-called gas commuting. That is, the gas phase contained in the empty ship tank is displaced by refilled liquid LNG and returned by a second line next to the bunker line to the filling ship or storage tank.
  • a tank In order to connect lines to a tank, a tank is usually provided with nozzles, are flanged to the lines. For safety reasons, it would be better to weld cables to a tank. In a conventional tank, however, this can not be done regularly in practice. For safety reasons, it is also advisable not to pass lines through a tank bottom or through side walls of the tank. Otherwise, a corresponding leak in the line in the tank area will cause the liquid in the tank to drain due to gravity.
  • Document EP 1 353 113 A2 discloses a system and a method for discharging gas tankers.
  • the system includes a cargo tank with and a cargo tank without submersible pump.
  • the cargo tanks are connected to each other via two pipes, one pipe being provided with a compressor.
  • a gas phase is pumped from the cargo tank with the submersible pump into the tank without submersible pump.
  • liquid from the tank without submersible pump passes through the further line into the tank with submersible pump.
  • LPG is conveyed from the associated tank via a discharge line to a land plant.
  • the system allows a suitable temperature control.
  • liquefied natural gas is filled into a tank via a first conduit.
  • Boil-off gas produced in the tank is condensed by spraying cryogenic liquid into the gas phase via a second line.
  • Boil-off gas generated in the tank therefore does not have to be removed from the tank.
  • LPG is taken from the tank via a third line.
  • a conventional tank of the type mentioned above is regularly provided with 8 to 10 nozzles for the connection of pipes.
  • WO 2009/063127 A1 pictured tank already on 6 lines that are connected for reasons of practicality by connecting the tank.
  • further lines will be required which were merely not shown.
  • a first nozzle or a line to be connected to it is needed to the
  • a second port another line is needed to unload the transport tank when there is a submersible pump in the transport tank.
  • a connection for a spray line is required in order to be able to temper the tank appropriately and to condense boil-off gas.
  • a fourth port is used to direct a gas phase out of the tank. Further nozzles are for
  • Storage implies both the meanings “storage”, ie “filling”, as well as “outsourcing”, ie removal, as well as “holding” or "containing”.
  • a tank of a means of transport is filled with liquefied gas, such as LNG, by heating the liquefied gas and pumping it into the tank after heating.
  • liquefied gas such as LNG
  • heating it is meant that stored liquefied gas is not merely pumped from a storage tank into the transport medium tank. Instead, liquefied gas is actively heated from the storage tank and is heated to the transport tank.
  • An active heating in the context of the invention is when the liquefied gas originating from the storage tank is supplied with controlled heat, for example by mixing boil-off gas with the liquefied petroleum gas or by heating the liquefied gas originating from the storage tank with a heat exchanger and heating it Heat exchanger enters the transport tank.
  • the invention accordingly relates to a method for storing cryogenic liquefied petroleum gas in a tank of a means of transport, in particular a ship, comprising the steps of: removing liquefied gas from a storage tank, in particular from a stationary storage tank, heating the withdrawn liquefied gas, filling the tank of the means of transport the heated LPG by pumping the liquefied gas into the tank of the transport.
  • LNG is stored in a storage tank at a temperature of less than -161 0 C, so as to be able to store LNG at normal pressure.
  • the storage temperature of LNG in a ship's tank usually also at less than -161 0 C.
  • a system for filling and / or emptying a tank of a ship with LNG is provided for carrying out the method, for example with a tank for the tank
  • design pressure also called design pressure
  • design pressure is at least 5 bar g (bar gauge), preferably at least 10 bar g
  • the tank being provided with a cryogenic liquified gas inlet and an outlet for unloading the tank , wherein the inlet comprises means for heating LNG.
  • the invention thus also relates to a system for storing cryogenic liquefied petroleum gas for a means of transport, in particular for a ship, comprising: a transport medium tank for storing liquefied gas, an inlet device, for the removal of liquefied gas from a storage tank, in particular from a stationary storage tank, Means for heating the withdrawn liquefied gas, and a filling device for the tank of the means of transport with a pump for pumping the heated liquefied gas into the tank of the means of transport; as well as one
  • Means of transport in particular a ship, with such a system.
  • the temperature of the liquefied gas present in the transport medium tank is preferably above the boiling point of the liquefied gas at normal pressure.
  • liquid gas can be taken immediately after filling, so after refueling about the ship, so as to be able to supply a drive with fuel gas.
  • a ship can continue its journey immediately after refueling without having to use a pump for the fuel supply.
  • the liquefied gas has been heated by at least 10 0 C so as to arrive at a desired bearing pressure.
  • a temperature difference is regularly conducive to immediately a sufficiently high bearing pressure in the
  • the bearing pressure in such a ship's tank is preferably at least 3 bar absolute; a pressure of more than 5 bar absolute or even 8 bar absolute can also be beneficial. So before that was the
  • gas present in the ship's tank is added to the liquefied gas during filling, which is introduced into the ship's tank.
  • the liquefied gas is not only heated, but condensed advantageous in the vessel's tank gas at the same time.
  • the supply of the gas is preferably carried out in the supply line, via which the liquefied petroleum gas is pumped into the ship's tank.
  • the feed advantageously takes place outside the ship's tank, specifically in a process space. Gas is thus sucked out of the ship's tank via a second line and pressed into the line, via which the liquid gas is pumped into the ship's tank.
  • the originating from the ship's tank gas is mixed with the liquefied gas, in particular by means of a z. B. static mixer mixed.
  • the mixer is also advantageously located in a process room.
  • the LPG Since with the help of the gas located approximately in the vessel tank, the LPG may only be heated by about 0.5 0 C to 1 ° C and a heating of 0.5 0 C to 1 ° C may not be sufficient, the LPG is at a preferred embodiment, at least in addition to a heat exchanger heated.
  • the heat exchanger is preferably also outside the ship's tank and in particular in one
  • the liquid gas is pumped into it by means of a pump, namely with a pressure which is above the bearing pressure in the tank.
  • the bearing pressure in the tank is 3 bar absolute
  • the liquefied gas is pumped absolutely into the tank at a pressure of more than 3 bar, for example at a pressure of 4 bar absolute.
  • gas originating from the transport medium tank is added to the liquid gas which is pumped into the transport tank, this gas is injected into the liquid gas at a pressure which is above the liquid pressure of the liquefied gas to be heated.
  • This gas pressure is, for example, 5 bar absolute (bar a) when the liquid pressure of the liquefied gas to be heated is 4 bar absolute.
  • a ship tank In order to be able to fill a ship tank particularly quickly with liquefied gas, it is preferably filled via only one supply line. If liquefied petroleum gas is to be refueled, then only one line (tank line) must be connected and removed after refueling, what the for refueling required time required. The speed with which one
  • Transport tank can be filled with LPG is limited only by the cross section of the tank line and the pressure at which the LPG is pumped into the tank. It is therefore possible to pump liquid gas into the tank at high speed, so that the means of transport can be refueled quickly.
  • a transport medium tank in particular a ship tank, in which heated LPG is located, is preferably taken from LPG by opening a valve of a withdrawal line.
  • the overpressure in the transport tank then ensures that the liquid is pushed out through the withdrawal line out of the tank and can be supplied to the drive as the ship.
  • the extraction line extends approximately in a ship, preferably through a vessel tank top through to the bottom of the
  • valves with which a sampling line is to be closed or opened housed in a pressure vessel.
  • the relevant valves are adjacent to the transport tank.
  • valves If a leak occurs behind the valves when viewed from the tank, the valves are closed immediately. It can then get no more liquid gas from a tank in the lines of the system and leak through a leak. If, however, a leak occurs in a valve which is arranged adjacent to the tank and through which a withdrawal line can be opened or closed, there is no possibility of being able to close the withdrawal line and prevent further escape of liquefied gas. This difficulty is solved by the additional pressure vessel, which shields such a valve to the outside. If a leak occurs in such a valve, then the extraction line can not be closed. The leaking liquefied gas then passes into the pressure vessel, which then ensures that liquefied gas can not damage the ship beyond that.
  • the valve of the extraction line is located advantageously outside the transport tank, in particular of the ship's tank, in particular in a process space.
  • the extraction line advantageously has a relatively thin cross-section compared to the conduit through which the transporting agent tank is filled.
  • a large cross-section of the line, through which the tank is filled, advantageously allows fast refueling of a ship. Since the removal is much slower, this is sufficient for a small cross section for this
  • the withdrawal conduit is disposed within the conduit through which liquid gas is pumped approximately into the vessel's tank. This reduces the number of lines leading into the tank separated from each other. The risk of a leak is thus minimized further.
  • the double tube thus provided extends advantageously only up to the top of the tank. All that is needed is the bottom of the tank
  • the ship's tank is provided with a line through which gas can be removed from it.
  • the line therefore preferably flows into the vessel tank from above and does not extend further into the tank.
  • the conduit is connected to a heat exchanger and preferably also to a compressor to heat and compress the gas so that it can be used to propel the vessel.
  • This line therefore always leads to the drive, for example, to be able to use boil-off gas for the drive.
  • boil-off gas is used for the drive, then a pressure is initially given by the warm-up during refueling. If necessary, this pressure is either by recirculation of hot gas from a compressor of the system or by suction of gas to
  • the said process space is outside the transport tank, in particular the
  • Ship tanks arranged. This particular has a preferably made of stainless steel tub.
  • the above-mentioned devices which are preferably arranged in the process space, are located in or above the tub. Occurs in these devices, a leak, it is collected leaking liquefied gas from the tub and can not continue to be destructive.
  • the process room can also be open but also completely closed.
  • the transport tank comprises only two lines which are connected thereto. This reduces the risk of leakage occurring. Preferred are the lines welded to the tank, which is manageable due to the small number of lines in practice. The security is thereby further increased.
  • valves of the liquid lines closest to the transport tank are enclosed by a collecting container whose design pressure is higher than that of the respective tank. This greatly minimizes the possibility of leakage of liquid into the process space.
  • Such valves are basically remote-controlled.
  • lines connected to the transport tank are each provided with an enclosed shut-off valve, for example with the aforementioned remotely controllable valves with collecting container.
  • These lines and connections are preferably made fully welded. So it lacks neck, to a line
  • Liquefied gas in the vessel tank is at least 3 bar absolute.
  • System for filling and / or discharging a tank of a ship with LNG with a tank for the storage of LNG, whose design pressure is at least 5 bar g, preferably at least 10 bar g, the tank having a cryogenic liquified gas inlet and an outlet for discharging the tank, the inlet comprising means for heating LNG.
  • the means for heating LNG comprises a heat exchanger and / or means for adding gas from the tank to the LNG pumped into the tank.
  • Pressure vessel for opening and closing at least one
  • the invention can, as mentioned, not only for ships, but also for the drive of other mobile systems, ie means of transport are used, such as for the propulsion of aircraft or land vehicles. Instead of a ship's tank is then about the tank about an aircraft. Generalizing here is placed on transport tanks.
  • the aspects disclosed in the foregoing and following description are related to both the method and the system, although not always expressly stated. In principle, the individual features can also be essential to the invention in combinations other than those shown.
  • Figure 1 shows a system according to the invention.
  • FIG. 2 shows another system according to the invention.
  • FIG. 3 shows a time chart for a method according to the invention.
  • each tank 1 of a ship is shown in section, which are intended for receiving the fuel and set up and dimensioned accordingly.
  • the tanks 1 are such that they are able to withstand a temperature of -163 ° C to 45 ° C.
  • the design pressure of the tanks 1 is about or slightly more than 10 bar g.
  • In the top of each tank 1 opens a line 2, but does not reach into the tank.
  • each tank 1 is provided with a line 3, which extends through the respective tank top through to the respective tank bottom.
  • Each line 3 is used to fill the associated tank 1 with LPG.
  • the line 3 may be partially designed as a double tube. Liquefied petroleum gas is taken from the tank via an inner tube of the double tube. Liquid gas is pumped into the respective tank via an outer tube of the double tube.
  • the system shown in FIG. 1 has a connection 4, via which liquefied gas to be heated is introduced into the system when a ship is to be refueled.
  • the liquefied gas entering the system via port 4 is heated in a heat exchanger 5.
  • the liquefied gas is also passed through a mixer 6 and mixed here with coming from the tanks 1 gas.
  • the liquid gas thus heated is then pumped into the tanks 1 via the line 3.
  • Boil-off gas in the tanks is led out of the tanks via lines 2 during refueling.
  • the outgoing gas is passed through a heat exchanger 7, in order to heat the gas when needed can.
  • the gas is in two compressors 8 introduced, which are able to compress the gas in the desired manner. If inexpensive oil-lubricated compressors 8 are used, the gas is then passed through the oil separator 9. The oil separated here can be returned to the compressors 8. For redundancy reasons, two compressors are provided in order to be able to continue driving in the event of a compressor failure.
  • the gas is introduced through a cooler 10 into a buffer volume 11.
  • the cooler if necessary, cools the gas to a temperature that is required by the consumer.
  • the buffer volume 11 serves to bridge, if in the short term not enough fuel (LPG or Boil-off Gas) can be removed from the tanks 1.
  • the gas is either forwarded via the line 12 to the consumer or via the line 13 into the mixer 6 into it.
  • the conduit 13 can pass through an activated charcoal filter 14 in order to purify the gas to be introduced into the liquefied gas to be heated beforehand.
  • the system includes a connected to the lines 3 pump 15, with the tanks 1 can be pumped empty in an emergency.
  • Via a line 16 can be removed from the system in an emergency gas.
  • liquefied gas If liquefied gas is pressed out of the tanks, it is first led into an evaporator 17 and vaporized here. From the evaporator 17, the gas is introduced, for example, in the heat exchanger 7 in order to be able to supply the gas to the consumer.
  • the lines are provided with a plurality of valves 18 to control the flow through the lines to the individual devices in the manner described.
  • the system shown in Figure 1 is provided with a load-control bypass 19, with which gas can be withdrawn behind the compressors 8 and fed back into the line with which gas is supplied to the compressors.
  • Process room 20 which is provided at the bottom with a stainless steel drip tray. Any conduit that passes outside the tank through the room presents a safety hazard.
  • the fuel gas By mixing boiled gas with vaporized gas, the fuel gas can be treated in the desired manner, for example, to achieve a desired anti-knocking properties.
  • the system shown in FIG. 1 may include one or more pressure regulators (PIC) and / or
  • Pressure control valves include, in order to regulate the pressure in the system suitable. With the help of temperature control instruments (TIC), temperatures in the system can be monitored and / or controlled. A temperature control takes place especially when loading the tanks.
  • TIC temperature control instruments
  • Test leads which lead into the tank, enter via existing lines into the tank and in particular via the intended for the discharge line 3. It is thus achieved a very high safety standard. Security measures can be saved accordingly.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the invention.
  • the remote-controllable valves with which a withdrawal line of a tank can be closed and which are arranged adjacent to the respective tank, are enclosed by a pressure-resistant container 21. If a leak occurs in these valves, liquid gas enters the pressure-resistant container, so that further damage is avoided. Via a line 22, liquefied gas can be suitably forwarded by a pressure-resistant container 21 in a line of the system. Therefore, the embodiment shown in Figure 2 is particularly safe.
  • the embodiment shown in Figure 2 also still includes level gauge 23. Although there is then a third compound which leads into the tank. But since this is not connected to external lines, this is not a problem and does not hinder the construction of the system further.
  • the level indicator of the level gauge is located in the process room. This can also be accommodated in a separate container.
  • the present invention can be provided by reducing the pressure in a ship's tank 1 immediately a desired amount of gas, since the pressure prevailing in the tank overpressure for the liquefaction of the gas is needed.
  • the bearing pressure in the vessel tank is above the pressure required by the consumer, no compressor is required to provide the gas pressure needed by the consumer. It then suffices a reducing valve, with which the gas pressure can be lowered if necessary suitably. For example, if the bearing pressure in the tank is 6 bar a and requires one
  • the ship's tanks 1 can be insulated with insulating material or by vacuum. In-tank pumps are not used because they are not needed.
  • the system according to the invention is robust and less susceptible to interference. Wear parts lie outside the tank and are therefore easy to reach without having to go through the tank.
  • FIG. 3 shows a flowchart for the essential steps of the invention
  • LNG is taken from a stationary storage tank located on land 31. After removal and before LPG is pumped into the tank of a ship, the LPG is heated by means of a heat exchanger 32. After heating, the
  • Liquefied petroleum gas is pumped into a tank of the ship to be used as fuel for a propulsion system

Landscapes

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Lagern von kryogenem Flüssiggas in einem Tank (1) eines Transportmittels, insbesondere eines Schiffs, mit den Schritten: Entnehmen von Flüssiggas aus einem Lagertank, Erwärmen des entnommenen Flüssiggases, Befüllen des Tanks (1) des Transportmittels mit dem erwärmten Flüssiggas durch Pumpen des Flüssiggases in den Tank (1) des Transportmittels. Die Erfindung betrifft außerdem ein System, mit dem dieses Verfahren ausgeführt werden kann sowie ein Schiff mit einem solchen System.

Description

Brenngas-System, insbesondere für Handelsschiffe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für das Lagern von kryogenem Flüssiggas, insbesondere von LNG, in einem Transportmitteltank, welches für den Antrieb des
Transportmittels, insbesondere eines Schiffes, vorgesehen ist.
Im Zuge der Verschärfung von Abgasgrenzwerten sowie der Bemühungen, die Emissionen von Schadgasen und hier insbesondere SOx, CO2 und NOx insbesondere durch die
Handelsschifffahrt zu reduzieren, werden zur Zeit Systeme entwickelt, die den Antrieb von Handelsschiffen auf Basis von Erdgas in sogenannten Dual Fuel-Motoren, die alternativ Erdgas und Schweröl und/oder Dieselöl verbrennen oder anderen Einrichtungen, die Gas als Brennstoff nutzen, ermöglichen.
Voraussetzung für den Gasbetrieb ist, dass entsprechende Mengen Gas an Bord gebunkert werden können. Die erforderlichen Mengen hängen dabei von Schiffstyp und Schiffseinsatz ab. Die Anforderungen, die an den Gasdruck, die Gastemperatur und die Gasqualität des
Brenngases gestellt werden, hängen individuell vom verwendeten Verbraucher ab.
Aufgrund der geringen Energiedichte von Erdgas bietet sich als bevorzugte Speicherform des Brenngases verflüssigtes Erdgas, sogenanntes LNG, an, das bei relativ geringem Druck und kryogenen Temperaturen eine relativ hohe Energiedichte im Speichervolumen erlaubt und damit unter den beschränkten Platzverhältnissen an Bord eines Schiffes die geforderte Energiemenge im verfügbaren Schiffsvolumen gespeichert werden kann.
Ein System zur Gasbereitstellung aus LNG auf einem Schiff weist üblicherweise folgende Komponenten auf:
- Beladesystem (Bunkeranschluss);
- LNG-Speicher (so ausgeführt, dass an das Speichervolumen angrenzende Schiffsteile nicht Gefahr laufen, extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt zu werden, die ein Versagen des Schiffbaustahls zur Folge haben würden);
- Brennstoffförderung bzw. Druckerhöhung auf den Verbraucherdruck;
- Brennstoffaufbereitung (Anpassung von Temperatur und ggfs. Qualität);
- Sicherheitseinrichtungen.
Nach dem Stand der Technik werden überwiegend relativ kleine, vakuumisolierte zylindrische Tanks als Speicherbehälter eingesetzt. Die Brennstoffaufbereitung erfolgt entweder durch im Tank installierte Pumpen durch gasförmigen Abzug verdampften LNGs und Verdichtung in Kompressoren oder durch Druckerhöhung in Naturumlaufverdampfern, die einen Bodenauslass des Tanks erfordern.
Die Beladung erfolgt etwa mit sogenanntem Gaspendeln. Das heißt, die im leeren Schiffstank enthaltene Gasphase wird durch nachgefülltes flüssiges LNG verdrängt und durch eine zweite Leitung neben der Bunkerleitung zum befüllenden Schiff bzw. Lagertank zurückgegeben.
Um an einen Tank Leitungen anzuschließen, ist ein Tank in der Regel mit Stutzen versehen, an die Leitungen angeflanscht werden. Zwar wäre es aus Sicherheitsgründen besser, Leitungen an einen Tank anzuschweißen. Bei einem konventionellen Tank lässt sich dies jedoch in der Praxis regelmäßig nicht realisieren. Aus Sicherheitsgründen ist es ferner ratsam, Leitungen nicht durch einen Tankboden oder durch Seitenwände des Tanks hindurchzuführen. Andernfalls hat ein entsprechendes Leck bei der Leitung im Tankbereich zur Folge, dass die Flüssigkeit im Tank schwerkraftbedingt ausläuft.
Aus der Druckschrift EP 1 353 113 A2 sind ein System und ein Verfahren zur Entladung von Gastankschiffen bekannt. Das System umfasst einen Ladetank mit und einen Ladetank ohne Tauchpumpe. Die Ladetanks sind über zwei Leitungen miteinander verbunden, wobei eine Leitung mit einem Kompressor versehen ist. Mit Hilfe des Kompressors wird aus dem Ladetank mit der Tauchpumpe eine Gasphase in den Tank ohne Tauchpumpe gepumpt. Durch die so bewirkte Druckerhöhung im Tank ohne Tauchpumpe gelangt Flüssigkeit aus dem Tank ohne Tauchpumpe über die weitere Leitung in den Tank mit Tauchpumpe. Mit Hilfe der Tauchpumpe wird Flüssiggas aus dem zugehörigen Tank über eine Abgabeleitung zu einer Landanlage gefördert. Das System ermöglicht eine geeignete Temperierung.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren für das Befüllen eines Tanks wird beispielsweise verflüssigtes Erdgas in einen Tank über eine erste Leitung gefüllt. Im Tank entstehendes, sogenanntes Boil-off Gas wird kondensiert, indem über eine zweite Leitung tiefkalte Flüssigkeit in die Gasphase gesprüht wird. Im Tank entstehendes Boil-off Gas muss daher nicht aus dem Tank entnommen werden. Über eine dritte Leitung wird Flüssiggas bei Bedarf dem Tank entnommen. Die Druckschrift WO 2009/063127 A1 zeigt eine Tankanlage, mit der ein solches Verfahren durchgeführt wird.
Wird im Tank befindliches Gas während des Befüllens mit Flüssiggas kondensiert, um so einen Überdruck im Tank zu vermeiden, so begrenzt dies die Geschwindigkeit, mit der ein Tank mit Flüssiggas gefüllt werden kann.
Ein konventioneller Tank der oben erwähnten Art ist regelmäßig mit 8 bis 10 Stutzen für den Anschluss von Leitungen versehen. So weist beispielsweise der in der WO 2009/063127 A1 bildlich dargestellte Tank bereits 6 Leitungen auf, die aus Praktikabilitätsgründen durch Stutzen am Tank angeschlossen werden. In der Praxis werden bei dem aus der WO 2009/063127 A1 bekannten Tank noch weitere Leitungen erforderlich sein, die lediglich nicht dargestellt wurden.
Bei einem Tank eines Transportmittels, insbesondere eines Schiffes, werden in der Praxis folgende Leitungen bzw. Stutzen für den Anschluss von Leitungen am Tank benötigt.
Ein erster Stutzen bzw. eine daran anzuschließende Leitung wird benötigt, um den
Transportmitteltank zu befüllen. Ein zweiter Stutzen, eine weitere Leitung wird benötigt, um den Transportmitteltank zu entladen, wenn sich in dem Transportmitteltank eine Tauchpumpe befindet. Es wird drittens ein Stutzen für eine Sprayleitung benötigt, um den Tank geeignet temperieren sowie Boil-off Gas kondensieren zu können. Ein vierter Stutzen wird verwendet, um eine Gasphase aus dem Tank heraus leiten zu können. Weitere Stutzen werden für
Sicherheitsventile und für die Messung von Parametern wie Druck, Temperatur und Füllstand vorgesehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und System für das Lagern von kryogenem Flüssiggas in einem Tank eines Transportmittels, insbesondere eines Schiffes, zu schaffen. Der Begriff„Lagern" impliziert dabei sowohl die Bedeutungen„Einlagern", also „Befüllen", als auch„Auslagern", also Entnahme, sowie„Halten" bzw.„Beinhalten".
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Tank eines Transportmittels mit Flüssiggas, wie LNG, befüllt, indem das Flüssiggas erwärmt und nach dem Erwärmen in den Tank gepumpt wird.
Mit Erwärmen ist gemeint, dass gelagertes Flüssiggas nicht lediglich von einem Lagertank in den Transportmitteltank gepumpt wird. Stattdessen wird Flüssiggas aus dem Lagertank aktiv erwärmt und gelangt erwärmt in den Transportmitteltank. Eine aktive Erwärmung im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn dem aus dem Lagertank stammenden Flüssiggas Wärme gesteuert zugeführt wird, beispielsweise indem Boil-Off Gas mit dem Flüssiggas gemischt wird oder aber indem das aus dem Lagertank stammende Flüssiggas mit einem Wärmetauscher erwärmt wird und von dem Wärmetauscher in den Transportmitteltank gelangt.
Die Erfindung betrifft entsprechend ein Verfahren für das Lagern von kryogenem Flüssiggas in einem Tank eines Transportmittels, insbesondere eines Schiffes, mit den Schritten: Entnehmen von Flüssiggas aus einem Lagertank, insbesondere aus einem stationären Lagertank, Erwärmen des entnommenen Flüssiggases, Befüllen des Tanks des Transportmittels mit dem erwärmten Flüssiggas durch Pumpen des Flüssiggases in den Tank des Transportmittels. Typischerweise wird zum Beispiel LNG in einem Lagertank bei einer Temperatur von weniger als -1610C gelagert, um so LNG bei Normaldruck lagern zu können. Aus gleichem Grund liegt die Lagertemperatur von LNG in einem Schiffstank üblicherweise ebenfalls bei weniger als -1610C. Durch das Erwärmen gelangt nun erfindungsgemäß deutlich wärmeres Flüssiggas in den Schiffstank. Die Temperatur des erwärmten LNGs kann beispielsweise nach dem Erwärmen statt -163°C nur noch -1400C bis -1500C betragen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird insbesondere ein System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Tanks eines Schiffes mit LNG bereitgestellt, etwa mit einem Tank für die
Lagerung von LNG, dessen Auslegungsdruck (auch genannt Designdruck) wenigstens 5 bar g (bar gauge; Druck relativ zur Atmosphäre), vorzugsweise wenigstens 10 bar g beträgt, wobei der Tank mit einem Einlass für kryogenes Flüssiggas und einem Auslass für das Entladen des Tanks versehen ist, wobei der Einlass Mittel für das Erwärmen von LNG umfasst.
Die Erfindung betrifft also auch ein System für das Lagern von kryogenem Flüssiggas für ein Transportmittel, insbesondere für ein Schiff, mit: einem Transportmitteltank für das Lagern von Flüssiggas, einer Einlasseinrichtung, für die Entnahme von Flüssiggas aus einem Lagertank, insbesondere aus einem stationären Lagertank, Mittel zur Erwärmung des entnommenen Flüssiggases, und einer Befülleinrichtung für den Tank des Transportmittels mit einer Pumpe zum Pumpen des erwärmten Flüssiggases in den Tank des Transportmittels; sowie ein
Transportmittel, insbesondere ein Schiff, mit einem solchen System.
Da in dem Transportmitteltank, etwa in einem Schiffstank, trotz Erwärmen dennoch eine flüssige Phase vorliegt, herrscht in dem Transportmitteltank nach dem Befüllen ein Überdruck. Dieser Überdruck wird erfindungsgemäß angestrebt, da mit dessen Hilfe Brennstoff dem Tank entnommen werden kann, ohne eine Pumpe einsetzen zu müssen. Die Temperatur des im Transportmittelstank befindlichen Flüssiggases liegt vorzugsweise oberhalb der Siedetemperatur des Flüssiggases bei Normaldruck.
Da der Überdruck sofort bereitsteht, kann etwa Flüssiggas sofort nach dem Befüllen, also nach dem Betanken etwa des Schiffs entnommen werden, um damit einen Antrieb mit Brenngas versorgen zu können. Etwa ein Schiff kann daher sofort nach einem Betanken seine Fahrt fortsetzen, ohne für die Brennstoffzufuhr eine Pumpe einsetzen zu müssen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Flüssiggas um wenigstens 100C erwärmt worden, um so zu einem gewünschten Lagerdruck zu gelangen. Eine solche Temperaturdifferenz ist regelmäßig förderlich, um sofort einen hinreichend hohen Lagerdruck in dem
Transportmitteltank für den beschriebenen Zweck zu erhalten; förderlich kann auch eine
Erwärmung um wenigstens 15°C sein. Um eine hinreichende Brennstoffmenge etwa aus dem Schiffstank sofort nach dem Betanken entnehmen zu können, welche benötigt wird, um ein Schiff antreiben zu können, beträgt der Lagerdruck in so einem Schiffstank vorzugsweise wenigstens 3 bar absolut; förderlich kann auch ein Druck von über 5 bar absolut oder sogar 8 bar absolut sein. Zuvor wurde daher das
Flüssiggas auf eine entsprechend hohe Temperatur erwärmt.
Um ein Flüssiggas zu erwärmen, wird etwa im Schiffstank befindliches Gas während des Befüllens dem Flüssiggas hinzugefügt, welches in den Schiffstank eingeleitet wird. Hierdurch wird das Flüssiggas nicht nur erwärmt, sondern in dem Schiffstank befindliches Gas zugleich vorteilhaft kondensiert. Die Zuführung des Gases erfolgt vorzugsweise in die Zuleitung hinein, über die das Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird. Die Zuführung erfolgt vorteilhaft außerhalb des Schiffstanks und zwar insbesondere in einem Prozessraum. Gas wird also aus dem Schiffstank über eine zweite Leitung abgesaugt und in die Leitung gepresst, über die das Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird. Das aus dem Schiffstank stammende Gas wird mit dem Flüssiggas insbesondere mit Hilfe eines z. B. statischen Mischers vermischt. Auch der Mischer befindet sich vorteilhaft in einem Prozessraum.
Da mit Hilfe des etwa in dem Schiffstank befindlichen Gases das Flüssiggas möglicherweise lediglich um ca. 0,50C bis 1°C erwärmt wird und eine Erwärmung von 0,50C bis 1°C ggf. nicht ausreicht, wird das Flüssiggas bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ergänzend mit einem Wärmetauscher erwärmt. Der Wärmetauscher befindet sich aus Kostengründen vorzugsweise ebenfalls außerhalb des Schiffstanks und zwar insbesondere in einem
Prozessraum. Wird Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt, so gelangt dieses zuerst zu dem Wärmetauscher und von dem Wärmetauscher aus in den Schiffstank.
Da in dem Transportmitteltank ein Überdruck aufgebaut werden soll, wird das Flüssiggas mit Hilfe einer Pumpe in diesen hineingepumpt und zwar mit einem Druck, der oberhalb des Lagerdrucks in dem Tank liegt. Beträgt also der Lagerdruck in dem Tank 3 bar absolut, so wird das Flüssiggas mit einem Druck von mehr als 3 bar absolut in den Tank hineingepumpt, so zum Beispiel mit einem Druck von 4 bar absolut. Wird in das Flüssiggas, welches in den Transportmitteltank hineingepumpt wird, aus dem Transportmitteltank stammendes Gas hinzugefügt, so wird dieses Gas mit einem Druck in das Flüssiggas hineingepresst, der oberhalb des Flüssigkeitsdrucks des zu erwärmenden Flüssiggases liegt. Dieser Gasdruck beträgt beispielsweise 5 bar absolut (bar a), wenn der Flüssigkeitsdruck des zu erwärmenden Flüssiggases 4 bar absolut beträgt.
Um insbesondere einen Schiffstank besonders schnell mit Flüssiggas füllen zu können, wird er vorzugsweise über nur eine Zuleitung befüllt. Soll Flüssiggas getankt werden, so muss dann nur eine Leitung (Tankleitung) angeschlossen und nach dem Tanken entfernt werden, was den für das Tanken erforderlichen Zeitaufwand reduziert. Die Geschwindigkeit, mit der ein
Transportmitteltank mit Flüssiggas gefüllt werden kann, wird allein durch den Querschnitt der Tankleitung und den Druck begrenzt, mit dem das Flüssiggas in den Tank hineingepumpt wird. Es ist daher möglich, Flüssiggas mit hoher Geschwindigkeit in den Tank hineinzupumpen, so dass das Transportmittel schnell betankt werden kann.
Einem Transportmitteltank, insbesondere einem Schiffstank, in dem sich erwärmtes Flüssiggas befindet, wird vorzugsweise Flüssiggas entnommen, indem ein Ventil einer Entnahmeleitung geöffnet wird. Der Überdruck in dem Transportmitteltank trägt dann dafür Sorge, dass die Flüssigkeit durch die Entnahmeleitung hindurch aus dem Tank herausgedrückt wird und so dem Antrieb etwa des Schiffes zugeführt werden kann. Die Entnahmeleitung reicht etwa bei einem Schiff vorzugsweise durch eine Schiffstankoberseite hindurch bis zu dem Boden des
Schiffstanks. Wird eine Leitung durch die Oberseite des Tanks hindurch in den Tank hinein geführt, so wird damit die Gefahr eines solchen Lecks minimiert, über welches der Tankinhalt vollständig auslaufen könnte. Reicht die Entnahmeleitung bis zu dem Boden des Schiffstanks, so wird damit erreicht, dass der Tankinhalt praktisch vollständig durch die Entnahmeleitung hindurch herausgedrückt werden kann.
Tritt, etwa bei einem Schiff, ein Leck bei einer Entnahmeleitung auf, die durch die Oberseite des Tanks hindurch aus dem Tank herausgeführt wird, so kann aufgrund des im Tank herrschenden Überdrucks dennoch Kraftstoff austreten und das Schiff beschädigen. Allerdings kann im Fall eines Lecks der im Tank herrschende Druck relativ schnell durch Ablassen von Gas entspannt werden, so dass jedenfalls in einer Notsituation gegenüber einem Tank mit Bodenauslass der Vorteil besteht, dass dann allenfalls eine sehr kleine Menge aus dem Tank austreten wird. Auf diese Weise kann sehr zuverlässig vermieden werden, dass Material des Schiffes bei Auftreten eines Lecks beschädigt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Ventile, mit denen eine Entnahmeleitung verschlossen oder geöffnet werden soll, in einem Druckbehälter untergebracht. Die maßgeblichen Ventile liegen benachbart zu dem Transportmitteltank. Tritt ein Leck von dem Tank aus gesehen hinter den besagten Ventilen auf, so werden die Ventile sofort geschlossen. Es kann danach kein weiteres Flüssiggas aus einem Tank in die Leitungen des Systems gelangen und durch ein Leck austreten. Tritt ein Leck dagegen bei einem Ventil auf, welches benachbart zu dem Tank angeordnet ist und durch welches eine Entnahmeleitung geöffnet oder geschlossen werden kann, so fehlt die Möglichkeit, die Entnahmeleitung schließen und weiteren Austritt von Flüssiggas verhindern zu können. Diese Schwierigkeit wird durch den zusätzlichen Druckbehälter gelöst, der ein solches Ventil nach außen abschirmt. Tritt ein Leck bei einem solchen Ventil auf, so kann zwar die Entnahmeleitung nicht verschlossen werden. Das austretende Flüssiggas gelangt dann aber in den Druckbehälter hinein, der dann dafür Sorge trägt, dass Flüssiggas nicht darüber hinaus etwa das Schiff beschädigen kann. Das Ventil der Entnahmeleitung befindet sich vorteilhaft außerhalb des Transportmitteltanks, insbesondere des Schiffstanks, und zwar insbesondere in einem Prozessraum.
Die Entnahmeleitung hat vorteilhaft einen relativ dünnen Querschnitt im Vergleich zu der Leitung, über die der Transportrnitteltank gefüllt wird. Ein großer Querschnitt der Leitung, über die der Tank gefüllt wird, ermöglicht vorteilhaft ein schnelles Betanken eines Schiffes. Da die Entnahme sehr viel langsamer erfolgt, genügt hierfür ein geringer Querschnitt für die dadurch
vergleichsweise kostengünstige Entnahmeleitung.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Entnahmeleitung innerhalb der Leitung angeordnet, durch die Flüssiggas etwa in den Schiffstank gepumpt wird. Hierdurch wird die Zahl der Leitungen reduziert, die voneinander getrennt in den Tank hineinführen. Die Gefahr eines Lecks wird so weiter minimiert. Das so bereitgestellte Doppelrohr reicht allerdings vorteilhaft nur bis zu der Oberseite des Tanks. Bis zu dem Boden des Tanks reicht dann nur noch die
Entnahmeleitung.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist etwa der Schiffstank mit einer Leitung versehen, über die Gas aus diesem entnommen werden kann. Die Leitung mündet daher bevorzugt von oben in den Schiffstank ein und reicht nicht weiter in den Tank hinein. Die Leitung ist mit einem Wärmetauscher und bevorzugt auch mit einem Verdichter verbunden, um das Gas so zu erwärmen und zu verdichten, so dass es für den Antrieb des Schiffes verwendet werden kann. Diese Leitung führt daher grundsätzlich zu dem Antrieb, um zum Beispiel Boil-off Gas für den Antrieb einsetzen zu können.
Wird Boil-off Gas für den Antrieb eingesetzt, so ist zunächst ein Druck durch das Aufwärmen während des Betankens vorgegeben. Bei Bedarf wird dieser Druck entweder durch Rezirkulation von heißem Gas aus einem Verdichter des Systems oder durch Absaugen von Gas zur
Verbrennung reguliert.
Der genannte Prozessraum ist außerhalb des Transportmitteltanks, insbesondere des
Schiffstanks, angeordnet. Dieser weist insbesondere eine bevorzugt aus Edelstahl bestehende Wanne auf. Die oben genannten Vorrichtungen, die vorzugsweise in dem Prozessraum angeordnet sind, befinden sich in oder oberhalb der Wanne. Tritt bei diesen Vorrichtungen ein Leck auf, so wird darüber austretendes Flüssiggas von der Wanne aufgefangen und kann nicht weitergehend zerstörerisch wirken. Der Prozessraum kann darüber hinaus offen aber auch vollständig geschlossen sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Transportmitteltank nur zwei Leitungen, die mit diesem verbunden sind. Dies reduziert die Gefahr eines auftretenden Lecks. Bevorzugt sind die Leitungen an dem Tank angeschweißt, was aufgrund der kleinen Zahl an Leitungen in der Praxis beherrschbar ist. Die Sicherheit wird dadurch weiter erhöht.
Zusätzlich sind bei einer Ausführungsform der Erfindung die dem Transportmitteltank am nächsten liegenden Ventile der Flüssigkeitsleitungen von einem Auffangbehälter umschlossen, dessen Auslegungsdruck höher als der des jeweiligen Tanks ist. Dadurch wird die Möglichkeit einer Leckage von Flüssigkeit in den Prozessraum stark minimiert. Solche Ventile sind grundsätzlich fernbedienbar.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind mit dem Transportmitteltank verbundene Leitungen jeweils mit einer gekapselten Absperrarmatur versehen, so zum Beispiel mit vorgenannten fernbedienbaren Ventilen mit Auffangbehälter. Diese Leitungen nebst Anschlüssen sind vorzugsweise voll verschweißt ausgeführt. Es fehlen also Stutzen, um eine Leitung
anzuschließen. Die Sicherheit des Systems wird so weiter verbessert.
Der Übersichtlichkeit halber werden im Folgenden bevorzugte Aspekte der Erfindung noch einmal in nummerierter Form zusammengefasst:
1.
Verfahren für das Befüllen eines Tanks eines Schiffes mit Flüssiggas und/oder für das
Entnehmen von Flüssiggas aus dem Tank, indem Flüssiggas erwärmt und erwärmtes Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird.
2.
Verfahren nach Ausführung 1 , bei dem das Flüssiggas zunächst bei Normaldruck gelagert wird und das bei Normaldruck gelagerte Flüssiggas auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb der Siedetemperatur des Flüssiggases bei Normaldruck liegt.
3.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungen, bei dem das Flüssiggas um wenigstens
10°C erwärmt wird.
4.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungen, bei dem der Lagerdruck des
Flüssiggases im Schiffstank wenigstens 3 bar absolut beträgt.
5.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungen, bei dem das Flüssiggas durch Zufuhr von Gas erwärmt wird, welches sich im Schiffstank befindet. 6.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungen, bei dem das Flüssiggas in einem Wärmetauscher erwärmt wird.
7.
Verfahren, insbesondere nach einer der vorhergehenden Ausführungen, bei dem im Schiffstank befindliches Flüssiggas entnommen wird, indem ein Ventil einer Entnahmeleitung geöffnet wird und anschließend durch einen im Tank herrschenden Überdruck Flüssiggas durch die
Entnahmeleitung hindurch aus dem Schiffstank herausgedrückt wird.
8.
Verfahren nach der vorhergehenden Ausführung, bei dem das entnommene Flüssiggas für die
Versorgung des Antriebs des Schiffes mit Brennstoff verwendet wird.
9.
System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Tanks eines Schiffes mit LNG, mit einem Tank für die Lagerung von LNG, dessen Designdruck wenigstens 5 bar g, vorzugsweise wenigstens 10 bar g beträgt, wobei der Tank mit einem Einlass für kryogenes Flüssiggas und einem Auslass für das Entladen des Tanks versehen ist, wobei der Einlass Mittel für das Erwärmen von LNG umfasst.
10.
System nach der vorhergehenden Ausführung, bei dem die Mittel für das Erwärmen von LNG einen Wärmetauscher und/oder Mittel für das Hinzufügen von Gas aus dem Tank zum LNG, welches in den Tank hineingepumpt wird, umfassen.
11.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit einem Mischer für das Mischen von Gas aus dem Tank und in den Tank hinein zu pumpendes LNG:
12.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit einem Prozessraum , in dem sich die Mittel für das Erwärmen von LNG befinden.
13.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit einer Pumpe, mit der das LNG mit einem Druck von wenigstens 4 bar a, vorzugsweise von wenigstens 6 bar a in den Tank gepumpt werden kann. 14.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit einem Kompressor, mit dem Gas aus dem Tank mit einem Druck von wenigstens 3 bar a, vorzugsweise von wenigstens 4 bar a in das in den Tank zu pumpende LNG gepumpt werden kann.
15.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen wobei sich im Tank keine Pumpe befindet.
16.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit einer als Auslass dienenden
Entnahmeleitung, die bis zum Boden des Tanks reicht.
17.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit einem insbesondere in einem
Prozessraum befindlichen Verdampfer für Flüssiggas, welches dem Tank entnommen wird.
18.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit Mitteln für die Zuführung von
Brennstoff aus dem Tank zu einem Schiffsantrieb.
19.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen, wobei an dem Tank bis zu zwei Leitungen angeschweißt sind und keine Tankstutzen für das Verbinden von mehr als zwei Leitungen mit dem Tank vorgesehen sind.
20.
System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen mit wenigstens einem
Druckbehälter, der wenigstens ein Ventil für das Öffnen und Schließen mindestens einer
Entnahmeleitung umhüllt.
21.
Schiff mit einem System nach einer der vorhergehenden Systemausführungen.
Die Erfindung kann, wie erwähnt, nicht nur für Schiffe, sondern auch für den Antrieb von anderen mobilen Systemen, d. h. Transportmitteln, eingesetzt werden, so zum Beispiel für den Antrieb von Flugzeugen oder Landfahrzeugen. Anstelle eines Schiffstanks handelt es sich dann um den Tank etwa eines Flugzeugs. Verallgemeinernd wird hier auf Transportmitteltanks abgestellt. Die in der vorangehenden und folgenden Beschreibung offenbarten Aspekte beziehen sich sowohl auf das Verfahren als auch auf das System, auch wenn dies nicht immer ausdrücklich ausformuliert ist. Die einzelnen Merkmale können grundsätzlich auch in anderen als den gezeigten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Im Folgenden soll die Erfindung auch anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, ohne dabei die Erfindung durch die Beispiele einschränken zu wollen:
Figur 1 zeigt ein System nach der Erfindung.
Figur 2 zeigt ein weiteres System nach der Erfindung.
Figur 3 zeit ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
In der Figur 1 werden drei Tanks 1 eines Schiffs im Schnitt gezeigt, die für die Aufnahme des Treibstoffs bestimmt und entsprechend eingerichtet und dimensioniert sind. Die Tanks 1 sind so beschaffen, dass diese einer Temperatur von -163°C bis 45°C zu widerstehen vermögen. Der Auslegungsdruck der Tanks 1 beträgt ca. oder etwas mehr als 10 bar g. In die Oberseite eines jeden Tanks 1 mündet eine Leitung 2 ein, die aber nicht in den Tank hineinreicht. Darüber hinaus ist jeder Tank 1 mit einer Leitung 3 versehen, die durch die jeweilige Tankoberseite hindurch bis zu dem jeweiligen Tankboden reicht. Jede Leitung 3 dient dem Befüllen des zugehörigen Tanks 1 mit Flüssiggas. Darüber hinaus wird durch diese Leitung hindurch Flüssiggas aus dem Tank aufgrund eines in dem Tank herrschenden Überdrucks von beispielsweise 3, 5 oder 9 bar absolut herausgedrückt und zu einem Antrieb für das Schiff weitergeleitet, also zum Beispiel zu einem Motor oder zu einer Turbine des Schiffes. Die Leitung 3 kann teilweise als Doppelrohr ausgeführt sein. Über ein Innenroh des Doppelrohrs wird Flüssiggas dem Tank entnommen. Über ein Außenrohr des Doppelrohrs wird Flüssiggas in den jeweiligen Tank hineingepumpt.
Das in der Figur 1 gezeigte System verfügt über einen Anschluss 4, über den zu erwärmendes Flüssiggas in das System hineingeleitet wird, wenn ein Schiff betankt werden soll. Das über den Anschluss 4 in das System gelangende Flüssiggas wird in einem Wärmetauscher 5 erwärmt. Das Flüssiggas wird auch durch einen Mischer 6 hindurch geleitet und hier mit aus den Tanks 1 stammendem Gas vermischt. Das so erwärmte Flüssiggas wird anschließend über die Leitung 3 in die Tanks 1 hineingepumpt.
In den Tanks befindliches Boil-Off Gas wird u. a. während des Tankens über die Leitungen 2 aus den Tanks heraus geleitet. Das heraus geleitete Gas wird durch einen Wärmetauscher 7 hindurch geleitet, um das Gas bei Bedarf erwärmen zu können. Anschließend wird das Gas in zwei Kompressoren 8 eingeleitet, die das Gas in gewünschter Weise zu verdichten vermögen. Werden preiswerte ölgeschmierte Kompressoren 8 eingesetzt, so wird das Gas anschließend durch Ölabschneider 9 hindurch geleitet. Das hier abgeschiedene Öl kann zu den Kompressoren 8 zurück geleitet werden. Aus Redundanzgründen werden zwei Kompressoren vorgesehen, um bei Ausfall eines Kompressors dennoch weiter fahren zu können.
Anschließend wird das Gas durch einen Kühler 10 hindurch in ein Puffervolumen 11 eingeleitet. Der Kühler kühlt erforderlichenfalls das Gas auf eine Temperatur, die für den Verbraucher erforderlich ist. Das Puffervolumen 11 dient der Überbrückung, falls kurzfristig nicht hinreichend Brennstoff (Flüssiggas oder Boil-off Gas) den Tanks 1 entnommen werden kann.
Von dem Puffervolumen 11 aus wird das Gas entweder über die Leitung 12 zu dem Verbraucher weitergeleitet oder aber über die Leitung 13 in den Mischer 6 hinein.
Die Leitung 13 kann durch einen Aktivkohlefilter 14 hindurch führen, um das in das zu erwärmende Flüssiggas einzuleitende Gas zuvor zu reinigen.
Das System umfasst eine an die Leitungen 3 angeschlossene Pumpe 15, mit der im Notfall die Tanks 1 leer gepumpt werden können.
Über eine Leitung 16 kann im Notfall Gas aus dem System abgeführt werden.
Wird Flüssiggas aus den Tanks heraus gedrückt, so wird dieses zunächst in einen Verdampfer 17 hineingeleitet und hier verdampft. Von dem Verdampfer 17 aus wird das Gas zum Beispiel in den Wärmetauscher 7 eingeleitet, um das Gas dem Verbraucher zuführen zu können.
Die Leitungen sind mit einer Vielzahl von Ventilen 18 versehen, um den Durchfluss durch die Leitungen zu den einzelnen Einrichtungen in der beschriebenen Weise steuern zu können.
Das in Figur 1 gezeigte System ist mit einem Lastregelbypass 19 versehen, mit dem Gas hinter den Kompressoren 8 entnommen und in die Leitung zurück eingespeist werden kann, mit der Gas den Kompressoren zugeführt wird. Durch diesen Lastregelbypass können unerwünschte Druckschwankungen und schnelle Druckwechsel ausgeglichen werden.
Die in der Figur 1 gezeigten Einrichtungen des Systems befinden sich innerhalb eines
Prozessraums 20, der nach unten hin mit einer aus Edelstahl bestehenden Auffangwanne versehen ist. Jede Leitung, die außerhalb des Tanks durch den Raum geführt wird, stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform gibt es nur zwei Schweißverbindungen und nur zwei Leitungen, die von einem jeden Schiffstank 1 in den Prozessraum 20 hineinführen.
Durch Mischen von Boü-off Gas mit verdampftem Gas kann das Brenngas in gewünschter Weise aufbereitet werden, um so beispielsweise eine gewünschte Klopffestigkeit zu erzielen.
Das in Figur 1 gezeigte System kann ein oder mehrere Druckregler (PIC) und/oder
Druckkontrollventile (PCV) umfassen, um den Druck im System geeignet regeln zu können. Mit Hilfe von Temperaturkontrollinstrumenten (TIC) können Temperaturen im System überwacht und/oder gesteuert werden. Eine Temperaturregelung erfolgt vor allem beim Beladen der Tanks.
Messleitungen, die in den Tank hineinführen, gelangen über vorhandene Leitungen in den Tank hinein und zwar insbesondere über die für die Entladung vorgesehene Leitung 3. Es wird so ein sehr hoher Sicherheitsstandard erzielt. Sicherheitsmaßnahmen können entsprechend eingespart werden.
Auf Sprühleitungen um den Tank kühlen zu können, kann verzichtet werden. Einerseits sind die Tanks ohnehin bestimmungsgemäß ständig mit kryogenem Flüssiggas gefüllt, da andernfalls das Schiff wegen fehlendem Brennstoff nicht bewegt werden könnte. Außerdem wird relativ warmes Flüssiggas eingefüllt, was thermische Probleme reduziert. So wird LNG bei Temperaturen von ca. -1400C oder auch ca. -145°C oder -1500C in dem Schiffstank gelagert und nicht wie üblich bei Temperaturen unter -1600C.
In der Figur 2 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 sind die fernbedienbaren Ventile, mit denen eine Entnahmeleitung eines Tanks verschlossen werden kann und die benachbart zum jeweiligen Tank angeordnet sind, von einem druckfesten Behälter 21 umschlossen. Tritt ein Leck bei diesen Ventilen aus, so gelangt Flüssiggas in den druckfesten Behälter hinein, so dass weiter gehende Beschädigungen vermieden werden. Über eine Leitung 22 kann Flüssiggas von einem druckfesten Behälter 21 in eine Leitung des Systems geeignet weitergeleitet werden. Daher ist die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform besonders sicher.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform umfasst außerdem noch Füllstandsmesser 23. Zwar gibt es dann eine dritter Verbindung, die in den Tank hineinführt. Da diese aber nicht darüber hinaus mit externen Leitungen verbunden ist, ist diese unproblematisch und behindert den Aufbau des Systems nicht weitergehend. Die Füllstandsanzeige des Füllstandsmessers befindet sich im Prozessraum. Diese kann aber auch in einem separaten Behälter untergebracht sein.
Entsprechendes gilt für die weiteren Einrichtungen, die im Prozessraum 20 angeordnet sind. Durch die vorliegende Erfindung kann durch Reduzierung des Drucks in einem Schiffstank 1 sofort eine gewünschte Gasmenge bereitgestellt werden, da der im Tank herrschende Überdruck für die Verflüssigung des Gases benötigt wird.
Liegt der Lagerdruck in dem Schiffstank oberhalb des Drucks, den der Verbraucher benötigt, so ist kein Verdichter erforderlich, um den für den Verbraucher benötigten Gasdruck bereitzustellen. Es genügt dann ein Reduzierventil, mit dem der Gasdruck erforderlichenfalls geeignet gesenkt werden kann. Beträgt beispielsweise der Lagerdruck im Tank 6 bar a und benötigt ein
Verbraucher einen Gasdruck von 5 bar a, so steht eine genügend hohe Druckdifferenz zur Verfügung, um den Gasdruck im Tank absenken zu könne, um so schnell genügend Gas zur Verfügung zu haben. Auf der anderen Seite wird kein zusätzlicher Kompressor oder Verdichter benötigt, um das Gas auf den für den Verbraucher benötigten Druck verdichten zu müssen.
Die Schiffstanks 1 können mit Dämmstoff oder durch Vakuum isoliert sein. Im Tank befindliche Pumpen werden nicht eingesetzt, da diese nicht benötigt werden.
Das erfindungsgemäße System ist robust und wenig störanfällig. Verschleißteile liegen außerhalb des Tanks und sind daher gut zu erreichen, ohne den Tank begehen zu müssen.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Zunächst wird LNG einem an Land befindlichen stationären Lagertank entnommen 31. Nach der Entnahme und bevor Flüssiggas in den Tank eines Schiffes gepumpt wird, wird das Flüssiggas mit Hilfe eines Wärmetauschers erwärmt 32. Nach der Erwärmung wird das
Flüssiggas in einen Tank des Schiffes gepumpt, um als Brennstoff für einen Antrieb zur
Verfügung zu stehen 33.

Claims

Ansprüche
1.
Verfahren für das Lagern von kryogenem Flüssiggas in einem Tank (1) eines Transportmittels, insbesondere eines Schiffes, mit den Schritten:
Entnehmen von Flüssiggas aus einem Lagertank, insbesondere aus einem stationären
Lagertank,
Erwärmen des entnommenen Flüssiggases,
Befüllen des Tanks (1) des Transportmittels mit dem erwärmten Flüssiggas durch Pumpen des
Flüssiggases in den Tank (1) des Transportmittels.
2.
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Flüssiggas zunächst in einem Lagertank bei
Normaldruck gelagert wird und das bei Normaldruck gelagerte Flüssiggas dann vor dem Befüllen des Tanks (1 ) des Transportmittels auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb der
Siedetemperatur des Flüssiggases bei Normaldruck liegt.
3.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flüssiggas um wenigstens
10°C erwärmt wird.
4.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Lagerdruck des
Flüssiggases in dem Tank (1) des Transportmittels wenigstens 3 bar absolut beträgt.
5.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt:
Zuführen von Gas aus dem Tank (1 ) des Transportmittel zu dem in den Tank (1) des
Transportmittels zu füllenden Flüssiggas, so dass das in den Tank (1) des Transportmittels zu füllende Flüssiggas durch das zugeführte Gas erwärmt wird.
6.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flüssiggas in einem
Wärmetauscher (5, 7) erwärmt wird.
7.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Transportmitteltank (1) ein Überdruck herrscht und bei dem in dem Transportmitteltank (1) befindliches Flüssiggas entnommen wird, indem ein Ventil einer Entnahmeleitung (3) geöffnet wird und anschließend durch einen in dem Transportmitteltank (1) herrschenden Überdruck Flüssiggas durch die Entnahmeleitung (3) hindurch aus dem Transportmitteltank (1) herausgedrückt wird.
8.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das aus dem Transportmitteltank (1) entnommene Flüssiggas für die Versorgung des Antriebs des Transportmittels mit Brennstoff verwendet wird.
9.
System für das Lagern von kryogenem Flüssiggas für ein Transportmittel, insbesondere für ein
Schiff, mit:
einem Transportmitteltank (1) für das Lagern von Flüssiggas,
einer Einlasseinrichtung (4), für die Entnahme vom Flüssiggas aus einem Lagertank, insbesondere aus einem stationären Lagertank,
Mittel zur Erwärmung des entnommenen Flüssiggases (5, 6, 7), und
einer Befülleinrichtung für den Tank (1) des Transportmittels mit einer Pumpe zum Pumpen des erwärmten Flüssiggases in den Tank (1) des Transportmittels.
10.
System nach Anspruch 9, bei dem der Transportmitteltank (1 ) einen Auslegungsdruck von wenigstens 5 bar g, vorzugsweise von wenigstens 10 bar g, aufweist, sowie einen Einlass (4) für
Flüssiggas für das Befüllen des Transportmitteltanks (1) und einen Auslass für das Entleeren des
Transportmitteltanks (1), wobei der Einlass (4) Mittel (5, 6) für das Erwärmen von Flüssiggas aufweist.
11.
System nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Mittel (5, 6) für das Erwärmen von Flüssiggas einen Wärmetauscher (5) und/oder Mittel (6) für das Hinzufügen von Gas aus dem
Transportmitteltank (1) zu dem Flüssiggas, welches in den Tank hineingepumpt wird, aufweisen.
12.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Mischer (6) für das Mischen von Gas aus dem Transportmitteltank (1) und in den Transportmitteltank (1 ) hinein zu pumpendem Flüssiggas.
13.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Prozessraum (20), in dem sich die Mittel (5, 6, 7) für das Erwärmen von Flüssiggas befinden.
14.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einer Pumpe, mit der das Flüssiggas mit einem Druck von wenigstens 4 bar a, vorzugsweise von wenigstens 6 bar a in den Transportmitteltank (1) gepumpt werden kann.
15.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Kompressor (8), mit dem Gas aus dem Transportmitteltank (1 ) mit einem Druck von wenigstens 3 bar a, vorzugsweise von wenigstens 4 bar a in das in den Transportmitteltank (1) zu pumpende Flüssiggas gepumpt werden kann.
16.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche, bei dem der Transportmitteltank (1) in seinem Inneren pumpmittelfrei ist.
17.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einer als Auslass dienenden
Entnahmeleitung (3), die bis zu dem Boden des Tanks (1) reicht.
18.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Verdampfer (17) für
Flüssiggas aus dem Transportmitteltank (1).
19.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit Mitteln für die Zuführung von
Brennstoff aus dem Transportmitteltank (1) zu einem Schiffsantrieb.
20.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei an dem Transportmitteltank (1) bis zu zwei Leitungen (2, 3) angeschweißt sind und keine Tankstutzen für das Verbinden von mehr als zwei Leitungen (2, 3) mit dem Tank (1 ) vorgesehen sind.
21.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit wenigstens einem Druckbehälter (21), der wenigstens ein Ventil (18) für das Öffnen und Schließen mindestens einer
Entnahmeleitung (3) umhüllt.
22.
Schiff mit einem System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche.
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