EP3317577A1 - Tank und verfahren zum herstellen eines tanks - Google Patents

Tank und verfahren zum herstellen eines tanks

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EP3317577A1
EP3317577A1 EP16733289.9A EP16733289A EP3317577A1 EP 3317577 A1 EP3317577 A1 EP 3317577A1 EP 16733289 A EP16733289 A EP 16733289A EP 3317577 A1 EP3317577 A1 EP 3317577A1
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EP
European Patent Office
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inner container
heat
wall
thermal barrier
convection
Prior art date
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Application number
EP16733289.9A
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English (en)
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Marian Krol
Josef IRL
Till Waas
Jörg LÜTZOW
Norman BRUCKHAUS
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LINDNER GROUP KG
Linde GmbH
Original Assignee
Lindner Group KG
Linde GmbH
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Publication date
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground

Definitions

  • the invention relates to a tank for storing cryogenic gases and a method for producing such a tank.
  • cryogenic gases such as liquefied natural gas
  • dome-shaped flat bottom tanks known, the inner container, a
  • the thermal barrier coating may for example consist of between the inner container and the outer container
  • US 3,401,910 A describes a tank for storing cryogenic gases.
  • thermal insulation layer Between an inner container and an outer container of the tank constructed of individual thermal insulation elements thermal insulation layer is provided.
  • the thermal insulation elements are prestressed.
  • the thermal barrier coating is thereby supported on the inner container and on the outer container.
  • the object of the present invention is to provide an improved tank for storing cryogenic gases.
  • the tank includes an inner container, an outer container and an between the
  • Inner container and the outer container arranged heat-insulating wall, wherein the heat-insulating wall is self-supporting.
  • the heat-insulating wall is self-supporting, no loads, in particular no vertical and / or horizontal loads, are applied to the inner container.
  • the inner container can be listed with a smaller wall thickness.
  • the wall thickness of the inner container can be 5 to 50 millimeters.
  • the thermal insulation wall is supported neither on the inner container nor on the Outer container off. As a result, a mechanical load on the inner container is prevented. The risk of collapse of the inner container is thereby reduced.
  • the thermal barrier can also be referred to as insulation wall.
  • Inner container and the outer container are circular cylindrical and arranged concentrically with each other.
  • the inner container is positioned inside the outer container.
  • the inner container and the outer container are spaced from each other.
  • the thermal barrier wall is arranged.
  • the thermal barrier wall preferably has thermal insulation properties.
  • the inner container and / or the outer container preferably each have a circular bottom and a cylindrical shell.
  • the heat-insulating wall preferably has a circular-cylindrical geometry and completely circumscribes the inner container.
  • the gas in the inner container is also referred to below as the product gas. The gas can be liquefied during storage by heating it
  • cryogenic gases can also be referred to as liquefied cryogenic gases.
  • the thermal barrier wall is made of each other
  • the thermal insulation elements can also be referred to as insulation elements.
  • Form-fitting connections are created by the interaction of at least two connection partners. As a result, the connection partners can not solve each other without or with interrupted power transmission.
  • Thermal insulation elements can be positively connected to each other by means of a tongue and groove connection. Additionally or optionally to the tongue and groove connection, the thermal insulation elements can be glued together. In particular, the thermal insulation elements are material, force and / or positively connected. Force-fit connections require a normal force on the surfaces to be joined together. Their mutual displacement is prevented, as long as caused by the static friction counterforce is not exceeded.
  • Cohesive connections are all compounds in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. They are at the same time non-detachable connections, which can only be separated by destruction of the connecting means. Examples of cohesive connections are adhesive or welded joints.
  • the thermal insulation elements are releasably connected to each other. The thermal insulation elements can be stacked on each other to manufacture the thermal barrier wall.
  • the thermal insulation elements can be stacked on each other to manufacture the thermal barrier wall.
  • Plastic material in particular made of a plastic foam.
  • Polystyrene foam a polyisocyanate foam or the like.
  • the thermal barrier wall is made vapor-tight and / or gas-tight.
  • the thermal barrier wall has a vapor and / or gas barrier, in particular a metal foil or a coating.
  • the vapor barrier may be, for example, an aluminum foil or a paint.
  • the vapor barrier can on the inside and / or outside of the
  • Heat insulation wall be provided.
  • the block-shaped thermal insulation elements of the thermal insulation wall may already have the vapor and / or gas barrier, which may be applied to the prefabricated thermal insulation elements on the inside or outside, in particular adhesively bonded.
  • a gas and / or vapor permeable material is applicable for the thermal barrier wall.
  • a gas-filled gap is provided between the heat-insulating wall and the outer container.
  • the thermal barrier wall may be spaced from the outer vessel.
  • the gap can also be referred to as free gas space.
  • the gap preferably completely circumscribes the thermal barrier wall.
  • the gap is preferably filled with gaseous nitrogen or with the vaporized product gas.
  • a cast thermal barrier coating is provided between the thermal barrier wall and the inner vessel.
  • the thermal barrier coating may also be referred to as an insulating layer.
  • the thermal barrier coating is poured in particular in sections in the vertical direction between the thermal barrier wall and the inner container. For this purpose, a first portion of the thermal insulation wall is first erected, then a first portion of the heat insulating layer according to its height introduced liquid and brought to cure, then a second, third to n-th section of the thermal barrier wall is constructed and a second, third to nth section of the thermal barrier coating introduced liquid. Due to the partial casting of the thermal barrier coating, excessive heat generation during curing of the thermal barrier coating is prevented.
  • the thermal barrier wall can serve as outer formwork for casting the thermal barrier coating.
  • the inner formwork is then the inner container. Alternatively, a removable inner formwork
  • the thermal barrier coating may be flexible after curing, in particular elastically deformable. Alternatively, the thermal barrier coating may be stiff after curing.
  • the thermal barrier coating is made of a foamed, in particular closed-pore, plastic material.
  • a convection barrier is arranged between the thermal barrier coating and the inner container.
  • the convection barrier prevents free convection of the vaporized product gas between the thermal barrier coating and the inner container, creating a Condensation of the product gas is prevented on the outside of the inner container.
  • the thermal insulation unit may have the convection barrier.
  • the convection barrier is elastic
  • the convection barrier is compressible and stretchable.
  • Convection barrier can be made for example of a mineral wool or an elastically deformable foamed plastic material.
  • the convection barrier with the convection barrier with the convection barrier
  • the thermal barrier coating can be cast on the convection barrier.
  • the convection barrier can be connected to the heat-insulating layer in a material, force and / or form-fitting manner.
  • the convection barrier can be glued, for example, with the thermal barrier coating and / or the inner container, suspended in this or otherwise connected to these.
  • the convection barrier can be suspended on an upper side of the inner container and be rolled from there.
  • the convection is also connected to the inner container material, force, and / or positively connected.
  • the convection barrier can not be connected to the inner container, but only abut against it.
  • the convection barrier between the heat-insulating wall and the inner container is biased.
  • the convection barrier is made of a compressed mineral wool. Due to the bias, the convection barrier follows temperature-induced dimensional changes of the inner container.
  • material for the convection barrier can be used any material that can be pulled or pressed at low temperatures in a large Weg Kunststoff and this only a small
  • the inner container is designed as an upwardly open cup for receiving the cryogenic gases and the outer container as a shell surrounding the cup.
  • the cup takes up the liquefied product gas.
  • the cup is open at the top so that evaporating product gas can escape from the cup.
  • the inner container is preferably made of a steel material, in particular of a steel sheet.
  • the inner container comprises a circular cylindrical shell and a bottom.
  • the outer container preferably has a circular cylindrical shell, a bottom and a dome-shaped ceiling.
  • the outer container may be made of a steel material or concrete, for example. Alternatively, the concrete shell and the dome-shaped ceiling can be made of steel.
  • the outer container may on the inside a vapor barrier, a so-called liner.
  • the liner may include metal plates or metal sheets applied on an inside of the outer container. With the help of the vapor barrier, the outer container becomes gas impermeable.
  • the inner container is covered with a cover, in particular a circular lid, which is suspended from the dome-shaped ceiling of the outer container.
  • the cup may also have a closed, dome-shaped roof.
  • heat insulation elements may be arranged, which are made for example of mineral wool.
  • the method comprises the following steps: providing an inner container and an outer container; and arranging a
  • Heat-insulating wall between the inner container and the outer container, so that the heat-insulating wall is formed self-supporting.
  • the thermal barrier wall is preferably constructed of individual thermal insulation elements in layers.
  • the thermal insulation elements can be positively connected to each other, for example, and additionally or optionally glued together.
  • the positive connection can be achieved by a tongue and groove system. According to one embodiment, during or after arranging the
  • Thermal insulation wall between the thermal insulation wall and the inner container poured a thermal barrier coating.
  • the thermal barrier coating is produced in situ during the manufacture of the tank. That is, the heat-insulating layer is cast in sections in the vertical direction between the heat-insulating wall and the inner container. This serves the
  • Thermal insulation wall as shuttering for the thermal barrier coating.
  • the thermal barrier wall and the thermal barrier coating form a self-supporting thermal insulation unit or insulation unit.
  • the thermal barrier coating may for example consist of a
  • foamed polyurethane material can be made.
  • thermal barrier coating is too high heat load of
  • Thermal insulation wall during curing of the thermal barrier layer prevented. According to another embodiment, before pouring the
  • Heat-insulating layer between the heat-insulating wall and the inner container an elastically deformable convection dam disposed, wherein the heat-insulating layer is poured between the heat-insulating wall and the convection dam.
  • a removable formwork can be provided between the convection barrier and the thermal barrier wall, which after pouring the
  • the Konvezzyssperre can in the use of such a removable formwork even after pouring the
  • Heat insulation layer are attached to the inner container.
  • the convection barrier may be additionally or optionally attached to the inner container.
  • the convection barrier is compressible and stretchable. According to another embodiment, a first portion of the
  • Thermal insulation wall is built and then a first portion of the heat insulating layer according to a first portion of the heat insulating layer is introduced and cured liquid, wherein then a second, third to n-th section of the thermal insulation wall is established and a second, third to n-th
  • tank and / or the method also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments which are not explicitly mentioned.
  • the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the tank and / or the method.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a tank for storing cryogenic gases
  • Fig. 2 shows an enlarged detail II of the sectional view of the tank according to Fig. 1;
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of the tank according to the section line III-III of Fig. 2;
  • FIG. 4 shows a block diagram of an embodiment of a method for
  • Fig. 1 shows a highly simplified schematic sectional view of a tank 1 for storing cryogenic or cryogenic liquefied gases 2.
  • a liquefied gas 2 is liquefied natural gas or Liquefied Natural Gas (LNG).
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • the gas may be ethylene, ethane, nitrogen, oxygen, helium, or the like.
  • the gas 2 may also be referred to as product gas.
  • the tank 1 has a plate-shaped concrete foundation 3 here in the form of a cast circular concrete slab. Furthermore, the tank 1 comprises a on the
  • the outer container 4 may be made of a steel material or concrete. If the outer container 4 is made of concrete, a vapor barrier, a so-called liner 5, may be provided on the inside thereof.
  • the liner 5 provides a gas tightness of the outer container 4.
  • the liner 5 may comprise a steel diaphragm, welded together steel plates or clamped steel sheets. If the outer container 4 is made of a steel material, the liner 5 can be dispensed with.
  • the outer container 4 has a circular cylindrical outer container wall or casing 6, an outer container bottom 7, which may be formed integrally with the concrete foundation 3, and an outwardly curved dome-shaped ceiling 8.
  • the outer container bottom 7 and the outer container wall or jacket 6 made of concrete and the dome-shaped ceiling 8 may be made of steel.
  • the outer container 4 may be in the form of an upwardly open cup with outer container bottom 7 and
  • Outer container wall or jacket 6 may be formed.
  • the outer container 4 is also referred to as outer tank or outer cup.
  • the tank 1 further comprises an inner container 9 arranged inside the outer container 4.
  • the inner container 9 is made of a steel material.
  • the inner container 9 is also configured in the form of a cup with a circular cylindrical inner container wall or jacket 10 and an inner container bottom 11.
  • the inner container 9 is referred to hereinafter as the inner tank or inner cup.
  • the inner container 9 is positioned inside the outer container 4 coaxially with respect to the vertical axes.
  • the cup-shaped inner container 9 is covered with a suspended from the ceiling 8 of the outer container 4 cover 12.
  • the cover 12 is not fluid-tightly connected to the inner container 9, so that so-called boil-off gas, that is, gas 2, which has passed from the liquid state to the gaseous state, can escape from the cup-shaped inner container 9.
  • the cover 12 is suspended by means of metallic rods / struts 13 of the ceiling 8.
  • the cover 12 is further up or to the outer container 4 out with block-shaped Thermal insulation elements, mats or bags 14 thermally insulated.
  • the thermal insulation elements 14 may, for example, a foamed
  • Plastic material such as polyurethane, polystyrene or the like may be made.
  • thermal insulation elements 14 may be made of mineral wool such as slag, glass or rock wool.
  • the floor thermal insulation 15 is provided.
  • the floor thermal insulation 15 can be any suitable material.
  • the floor thermal insulation 15 may be constructed of individual block-shaped elements.
  • thermal barrier wall 16 is arranged between the inner container wall or jacket 10 and the outer container wall or - coat 6, a thermal barrier wall 16 is arranged.
  • the thermal barrier wall 16 is self-supporting, that is, the thermal barrier wall 16 is supported neither on the
  • Thermal insulation wall 16 is introduced into the floor thermal insulation 15. Between the heat-insulating wall 16 and the outer container 4, the heat-insulating wall 16 completely surrounding free gas space or gap 17 is provided.
  • the gap 17 may be filled with vaporized gas 2 or with an inner container 9 with a closed lid with gaseous nitrogen.
  • the floor thermal insulation 15 is a load-bearing insulating component, which is covered by a liquid-tight and gas-tight bottom liner or second bottom upwards. This second bottom can be made of cold-strength steel, aluminum compound layers, or other suitable materials.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the tank 1 according to the number II of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the tank 1 according to the section line III-III of FIG. 2.
  • the floor thermal insulation 15 has a circular cylindrical wall or a wall 18 extending in the direction of the ceiling 8.
  • the jacket 18 may also be referred to as thermal corner protection or thermal corner protection.
  • the Thermal insulation wall 16 is not supported on the jacket 18.
  • the inner container 9 may shrink due to temperature or expand.
  • Fig. 2 is with the
  • Reference numeral 9a denotes an expanded state and the reference numeral 9b denotes a shrunken state of the inner container 9.
  • the thermal barrier wall 16 is made of block-shaped interconnected
  • Thermal insulation elements 19 formed.
  • the thermal insulation elements 19 are material, force and / or positively connected with each other.
  • the thermal insulation elements 19 may be connected to each other, for example by means of a tongue and groove connection. Alternatively or additionally, the thermal insulation elements 19 may be glued together.
  • the thermal insulation elements 19 are made of a foamed, in particular closed-pore, plastic material. Alternatively, the
  • Heat insulation elements 19 made of an open-pored plastic material.
  • Polyurethane foam a polystyrene foam, a polyisocyanate foam or the like.
  • the thermal barrier wall 16 may have a vapor barrier.
  • the vapor barrier may be provided on the inside and / or outside of the heat-insulating wall 16.
  • the vapor barrier is required when the thermal insulation elements 19 are made of an open-pored plastic material.
  • the vapor barrier may be, for example, an aluminum foil or a paint.
  • the vapor barrier can be applied to the individual thermal insulation elements 19 before the completion of the thermal insulation wall 16. Alternatively, the vapor barrier after completion of the
  • Thermal insulation wall 16 are applied to this.
  • thermal barrier coating 20 is provided between the thermal barrier wall 16 and the inner container 9, a cast thermal barrier coating 20 is provided.
  • the thermal barrier coating 20 is at the
  • the thermal barrier wall 16 is in
  • Elevation direction constructed in sections and the thermal barrier coating 20 then cast in sections.
  • Thermal insulation 16 built and accordingly a second, third to nth section the thermal barrier coating 20 introduced liquid. Due to the partial casting of the thermal barrier coating 20, excessive heat development during curing of the thermal barrier coating 20 is prevented.
  • the thermal barrier coating 20 consists of a foamed, in particular of a closed-pore foamed, plastic material.
  • the thermal barrier coating 20 may be made of a polyurethane material.
  • the thermal barrier wall 16 forms with the thermal barrier coating 20 a thermal insulation unit 21.
  • the thermal insulation unit 21 is self-supporting.
  • Thermal barrier 16 serves as a formwork for casting the thermal barrier coating 20. Between the thermal barrier coating 20 and the inner container 9 is a
  • Convection 22 arranged.
  • the convection 22 prevents a
  • the convection barrier 22 prevents the passage of large amounts of the vaporized gas 2 to the inner container.
  • the thermal insulation unit 21 may have the convection barrier 22.
  • the convection 22 is elastic and provided such that it a temperature-induced shrinkage and / or expansion of the
  • the convection barrier 22 may be connected to the thermal barrier coating 20 and / or the inner container 9. A compressed state of
  • Convection barrier 22 is shown in Figs. 2 and 3 with a solid line
  • the convection barrier 22 may be material, force and / or positively connected to the thermal barrier coating 20 and / or the inner container 9.
  • the convection barrier 22 can be hung on the thermal barrier coating 20 and / or on the inner container 9 or adhesively bonded thereto.
  • the convection barrier 22 may be at an upper edge of the
  • Inner container wall or jacket 10 of the inner container 9 mechanically fasten.
  • the convection 22 is this attached to an upper edge of the inner container 9 and then rolled out in tracks down.
  • the sticking of the convection 22 on the inner container 9 is a suitable method to fix them for assembly purposes, before then the
  • Thermal barrier layer 20 is introduced.
  • the thermal barrier coating 20 may be cast between the convection barrier 22 and the thermal barrier wall 16. As a result, a reliable and durable connection of the thermal barrier coating 20 is achieved with the convection 22.
  • the convection barrier 22 may be between the
  • Konvetationssperre 22 be made of mineral wool.
  • the convection barrier 22 may also be made of a foamed, elastically deformable plastic material.
  • the convection barrier 22 is compressible and expandable. As a result, the convection barrier 22 follows the inner container 9 at temperature-induced
  • the convection barrier 22 may be coated with a laminating aluminum foil. With the help of elastic
  • Inner container 9 are prevented due to temperature-dimensional variations thereof. Characterized in that the heat-insulating wall 16 and the thermal barrier coating 20 are made of a closed-cell plastic material, a rapid drying and inerting of the system can be realized.
  • 4 is a block diagram schematically showing a method of manufacturing such a tank 1. The method comprises a step S1 of providing the inner container 9 and the outer container 4.
  • the inner container 9 can be designed as a cup for receiving the cryogenic gas 2 and the outer container 4 can be designed as a jacket surrounding the cup.
  • the thermal barrier wall 16 between the inner container 9 and the outer container 4 is arranged, so that the heat-insulating wall 16 is formed self-supporting. More specifically, the thermal barrier wall 16 is arranged so that it is supported neither on the inner container 9 nor on the outer container 4. During or after arranging the thermal barrier wall 16 may between these and the Convection barrier 22 in a step S3, the thermal barrier coating 20 are poured. The thermal barrier coating 20 and the thermal barrier wall 16 form the self-supporting thermal insulation unit 21.
  • the convection barrier 22 can be suspended at the upper edge of the inner tank 9.
  • a first portion of the thermal barrier wall 16 is erected, then a first portion of the height corresponding to a first portion of the thermal barrier coating 20 liquid introduced and cured, then a second, third to n-th section of the thermal barrier wall 16 is constructed and accordingly a second, third to n-th section of the thermal barrier coating 20 introduced liquid. Due to the partial casting of the thermal barrier coating 20, excessive heat development during curing of the thermal barrier coating 20 is prevented.
  • the thermal barrier wall 16 may, as explained above, be constructed in sections. Here, the thermal insulation elements 19 are piled up or stacked and connected to each other.
  • the thermal barrier coating 20 is
  • the thermal barrier wall 16 serves as outer formwork for the
  • Thermal insulation layer 20 In the manufacture of the tank 1, a further formwork between the heat-insulating wall 16 and the inner container 9 may be provided, so that the thermal barrier coating 20 has no direct contact with the inner container 9. Before pouring the thermal barrier coating 20 between the thermal barrier wall 16 and the inner container 9, the elastically deformable convection 22 is disposed between the inner container 9 and the thermal barrier wall 16.
  • Thermal barrier coating 20 is then between the thermal barrier wall 16 and the
  • Convection lock 22 cast.
  • the convection 22 serves as internal formwork. As a result, a reliable and durable connection between the thermal barrier coating 20 and the convection 22 is made.
  • thermal barrier wall 16 is constructed of material, force and / or positively connected heat insulation elements 19, this can be made quickly and easily. Due to the self-supporting properties of Heat insulation wall 16 no loads, in particular no vertical loads, applied to the inner container 9, so that this correspondingly with lesser
  • the inner container 9 may have a wall thickness of 5 to 50 millimeters. With the help of the elastic convection 22, detachment of the thermal insulation unit 21 from the inner container 9 during shrinkage of the inner container 9 and thus a radial displacement of the inner container shell 10 is prevented inwardly, whereby condensation of the evaporated gas 2 on the outside of the inner container 9 is prevented.
  • the present invention has been described with reference to embodiments, it is variously modifiable.
  • the convection barrier 22 can be dispensed with. Furthermore, a two-sided pouring of the thermal barrier coating 20 between the

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Abstract

Ein Tank (1) zum Lagern von kryogenen Gasen (2) mit einem Innenbehälter (9), einem Außenbehälter (4) und einer zwischen dem Innenbehälter (9) und dem Außenbehälter (4) angeordneten Wärmedämmwand (16), wobei die Wärmedämmwand (16) selbsttragend ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Tank und Verfahren zum Herstellen eines Tanks
Die Erfindung betrifft einen Tank zum Lagern von kryogenen Gasen und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Tanks.
Zum Lagern von kryogenen Gasen, wie beispielsweise Flüssigerdgas, sind
kuppeiförmige Flachbodentanks bekannt, die einen Innenbehälter, einen
Außenbehälter und eine zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter angeordnete Wärmedämmschicht aufweisen. Die Wärmedämmschicht kann beispielsweise aus zwischen den Innenbehälter und den Außenbehälter
eingeschüttetem Perlit gefertigt sein.
Die US 3,401 ,910 A beschreibt einen Tank zum Lagern von kryogenen Gasen.
Zwischen einem Innenbehälter und einem Außenbehälter des Tanks ist eine aus einzelnen Wärmedämmelementen aufgebaute Wärmedämmschicht vorgesehen. Die Wärmedämmelemente sind vorgespannt. Die Wärmedämmschicht stützt sich dadurch an dem Innenbehälter und an dem Außenbehälter ab. Um ein Kollabieren des
Innenbehälters zu verhindern, ist dieser mit Stützstreben abgestützt. Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Tank zum Lagern von kryogenen Gasen zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß wird ein Tank zum Lagern von kryogenen Gasen vorgeschlagen. Der Tank umfasst einen Innenbehälter, einen Außenbehälter und eine zwischen dem
Innenbehälter und dem Außenbehälter angeordnete Wärmedämmwand, wobei die Wärmedämmwand selbsttragend ausgebildet ist.
Dadurch, dass die Wärmedämmwand selbsttragend ausgebildet ist, werden auf den Innenbehälter keine Lasten, insbesondere keine Vertikal- und/oder Horizontallasten, aufgebracht. Hierdurch kann der Innenbehälter mit einer geringeren Wandstärke aufgeführt werden. Die Wandstärke des Innenbehälters kann 5 bis 50 Millimeter betragen. Die Wärmedämmwand stützt sich weder an dem Innenbehälter noch an dem Außenbehälter ab. Hierdurch wird eine mechanische Belastung des Innenbehälters verhindert. Die Gefahr eines Kollabierens des Innenbehälters wird hierdurch reduziert.
Die Wärmedämmwand kann auch als Isolationswand bezeichnet werden. Der
Innenbehälter und der Außenbehälter sind kreiszylinderförmig und konzentrisch zueinander angeordnet. Der Innenbehälter ist innerhalb des Außenbehälters positioniert. Der Innenbehälter und der Außenbehälter sind voneinander beabstandet. In diesem Raum ist die Wärmedämmwand angeordnet. Die Wärmedämmwand weist vorzugsweise thermische Isolationseigenschaften auf. Der Innenbehälter und/oder der Außenbehälter weisen vorzugsweise jeweils einen kreisförmigen Boden und einen zylinderförmigen Mantel auf. Die Wärmedämmwand weist vorzugsweise eine kreiszylinderförmige Geometrie auf und umläuft den Innenbehälter vollständig. Das im Innenbehälter befindliche Gas wird im Weiteren auch als Produktgas bezeichnet. Das Gas kann während der Lagerung durch Erwärmung von dem verflüssigten
Aggregatszustand in den gasförmigen übergehen. Das Gas wird dann als sogenanntes boil-off Gas bezeichnet. Kryogene Gase können auch als verflüssigte tiefkalte Gase bezeichnet werden. Beispiele für derartige kryogene Gase sind Flüssigerdgas, flüssiges Ethen oder Ethylen (Siedepunkt 169,43 K = -103,72 °C), flüssiges Ethan (Siedepunkt 90,15 K = - 183 °C), flüssiges Helium (Siedepunkt 4,22 K = -268,93 °C), flüssiger Wasserstoff (Siedepunkt 20,27 K = -252,88 °C), flüssiger Stickstoff
(Siedepunkt 77,35 K = -195,80 °C) oder flüssiger Sauerstoff (Siedepunkt 90,18 K = -182,97 °C).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Wärmedämmwand aus miteinander
verbundenen blockförmigen Wärmedämmelementen gebildet, die insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Die Wärmedämmelemente können auch als Isolationselemente bezeichnet werden. Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht voneinander lösen. Die
Wärmedämmelemente können mit Hilfe einer Nut-Feder-Verbindung formschlüssig miteinander verbunden sein. Zusätzlich oder optional zu der Nut-Feder-Verbindung können die Wärmedämmelemente miteinander verklebt sein. Insbesondere sind die Wärmedämmelemente stoff-, kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normalkraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange eine durch die Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird.
Stoffschlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Beispiele für stoffschlüssige Verbindungen sind Klebe- oder Schweißverbindungen. Vorzugsweise sind die Wärmedämmelemente lösbar miteinander verbunden. Die Wärmedämmelemente können zum Fertigen der Wärmedämmwand aufeinander aufgestapelt werden. Vorzugsweise sind die
Wärmedämmelemente aus einem offenporigen oder geschlossenporigen
Kunststoffmaterial, insbesondere einem Kunststoffschaum gefertigt. Beispielsweise können die Wärmedämmelemente aus einem Polyurethanhartschaum, einem
Polystyrolschaum, einem Polyisocyanatschaum oder dergleichen gefertigt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmedämmwand dampfdicht und/oder gasdicht ausgeführt.
Insbesondere weist die Wärmedämmwand eine Dampf- und/oder Gassperre, insbesondere eine Metallfolie oder eine Beschichtung, auf. Hierdurch wird
beispielsweise verhindert, dass verdampftes boil-off Gas austritt. Ferner wird ein Inertisieren des Tanks beschleunigt, da die Wärmedämmwand nicht mit Produktgas gesättigt werden kann. Die Dampfsperre kann beispielsweise eine Alufolie oder ein Anstrich sein. Die Dampfsperre kann innenseitig und/oder außenseitig an der
Wärmedämmwand vorgesehen sein. Insbesondere können bereits die blockförmigen Wärmedämmelemente der Wärmedämmwand die Dampf- und/oder Gassperre aufweisen, die auf den vorgefertigten Wärmedämmelementen innenseitig oder außenseitig aufgebracht, insbesondere aufgeklebt, sein kann. Alternativ ist für die Wärmedämmwand ein gas- und/oder dampfdurchlässiger Werkstoff anwendbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Wärmedämmwand und dem Außenbehälter ein gasgefüllter Spalt vorgesehen.
In anderen Worten bedeutet dies, dass die Wärmedämmwand von dem Außenbehälter beabstandet sein kann. Der Spalt kann auch als freier Gasraum bezeichnet werden. Der Spalt umläuft die Wärmedämmwand vorzugsweise vollständig. Der Spalt ist vorzugsweise mit gasförmigem Stickstoff oder mit dem verdampften Produktgas gefüllt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Wärmedämmwand und dem Innenbehälter eine gegossene Wärmedämmschicht vorgesehen.
Die Wärmedämmschicht kann auch als Isolationsschicht bezeichnet werden. Die Wärmedämmschicht wird insbesondere abschnittsweise in Hochrichtung zwischen die Wärmedämmwand und den Innenbehälter eingegossen. Hierzu wird zunächst ein erster Abschnitt der Wärmedämmwand errichtet, dann ein dem ersten Abschnitt in seiner Höhe entsprechend ein erster Abschnitt der Wärmedämmschicht flüssig eingebracht und zum Aushärten gebracht, dann wird ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmwand errichtet und entsprechend ein zweiter, dritter bis n- ter Abschnitt der Wärmedämmschicht flüssig eingebracht. Durch das abschnittsweise Gießen der Wärmedämmschicht wird eine zu hohe Wärmeentwicklung beim Aushärten der Wärmedämmschicht verhindert. Die Wärmedämmwand kann dabei als äußere Schalung für das Vergießen der Wärmedämmschicht dienen. Die innere Schalung ist dann der Innenbehälter. Alternativ kann eine entnehmbare innere Schalung
vorgesehen sein, die nach dem Gießen der Wärmedämmschicht entfernt wird. Die Wärmedämmschicht kann nach dem Aushärten flexibel, insbesondere elastisch verformbar, sein. Alternativ kann die Wärmedämmschicht nach dem Aushärten steif sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmedämmschicht aus einem aufgeschäumten, insbesondere geschlossenporigen, Kunststoffmaterial gefertigt.
Beispielsweise kann die Wärmedämmschicht aus einem aufgeschäumten
Polyurethanmaterial gefertigt sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Wärmedämmschicht und dem Innenbehälter eine Konvektionssperre angeordnet.
Die Konvektionssperre verhindert eine freie Konvektion des verdampften Produktgases zwischen der Wärmedämmschicht und dem Innenbehälter, wodurch eine Kondensation des Produktgases außenseitig an dem Innenbehälter verhindert wird. Die Wärmedämmeinheit kann die Konvektionssperre aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Konvektionssperre elastisch
ausgebildet und derart vorgesehen, dass sie einer temperaturbedingten Schrumpfoder Expansionsbewegung des Innenbehälters folgt.
Insbesondere ist die Konvektionssperre komprimierbar und dehnbar. Die
Konvektionssperre kann beispielsweise aus einer Mineralwolle oder einem elastisch verformbaren aufgeschäumten Kunststoffmaterial gefertigt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Konvektionssperre mit der
Wärmedämmschicht und/oder dem Innenbehälter verbunden. Insbesondere kann die Wärmedämmschicht an die Konvektionssperre angegossen sein. Ferner kann die Konvektionssperre mit der Wärmedämmschicht stoff-, kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein. Die Konvektionssperre kann beispielsweise mit der Wärmedämmschicht und/oder dem Innenbehälter verklebt, in diese eingehängt oder sonst mit diesen verbunden sein. Insbesondere kann die Konvektionssperre an einer Oberseite des Innenbehälters aufgehängt sein und von dort abgerollt werden. Vorzugsweise ist die Konvektionssperre auch mit dem Innenbehälter stoff-, kraft-, und/oder formschlüssig verbunden. Alternativ kann die Konvektionssperre mit dem Innenbehälter nicht verbunden sein, sondern nur an diesem anliegen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Konvektionssperre zwischen der Wärmedämmwand und dem Innenbehälter vorgespannt.
Beispielsweise ist die Konvektionssperre aus einer komprimierten Mineralwolle gefertigt. Durch die Vorspannung folgt die Konvektionssperre temperaturbedingten Dimensionsänderungen des Innenbehälters. Als Werkstoff für die Konvektionssperre kann jedes Material eingesetzt werden, das bei tiefen Temperaturen in einem großen Wegbereich gezogen oder gedrückt werden kann und hierbei nur eine kleine
Federkonstante aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Innenbehälter als nach oben offene Tasse zum Aufnehmen der kryogenen Gase und der Außenbehälter als eine die Tasse umgebende Hülle ausgebildet. Die Tasse nimmt das verflüssigte Produktgas auf. Die Tasse ist obenseitig offen, so dass verdampfendes Produktgas aus der Tasse austreten kann. Der Innenbehälter ist vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere aus einem Stahlblech, gefertigt. Der Innenbehälter umfasst einen kreiszylinderförmigen Mantel und einen Boden. Der Außenbehälter weist vorzugsweise einen kreiszylinderförmigen Mantel, einen Boden und eine kuppeiförmige Decke auf. Der Außenbehälter kann beispielsweise aus einem Stahl werkstoff oder aus Beton gefertigt sein. Alternativ kann der Mantel aus Beton und die kuppeiförmige Decke aus Stahl gefertigt sein. Der Außenbehälter kann innenseitig eine Dampfsperre, einen sogenannten Liner, aufweisen. Der Liner kann Metallplatten oder Metallbahnen, die auf einer Innenseite des Außenbehälters aufgebracht sind, umfassen. Mit Hilfe der Dampfsperre wird der Außenbehälter gasundurchlässig. Der Innenbehälter ist mit einer Abdeckung, insbesondere einem kreisförmigen Deckel, abgedeckt, die von der kuppeiförmigen Decke des Außenbehälters abgehängt ist. Alternativ kann die Tasse auch ein geschlossenes, kuppeiförmiges Dach aufweisen. Auf der Abdeckung können Wärmedämmelemente angeordnet sein, die beispielsweise aus Mineralwolle gefertigt sind.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Tanks zum Lagern von kryogenen Gasen vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Innenbehälters und eines Außenbehälters; und Anordnen einer
Wärmedämmwand zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter, so dass die Wärmedämmwand selbsttragend ausgebildet wird.
Die Wärmedämmwand wird vorzugsweise aus einzelnen Wärmedämmelementen schichtweise aufgebaut. Die Wärmedämmelemente können dabei beispielsweise formschlüssig miteinander verbunden und zusätzlich oder optional miteinander verklebt werden. Die formschlüssige Verbindung kann durch ein Nut-Feder-System erreicht werden. Gemäß einer Ausführungsform wird während oder nach dem Anordnen der
Wärmedämmwand zwischen die Wärmedämmwand und den Innenbehälter eine Wärmedämmschicht eingegossen. Die Wärmedämmschicht wird während der Herstellung des Tanks in situ hergestellt. Das heißt, die Wärmedämmschicht wird in Hochrichtung abschnittsweise zwischen die Wärmedämmwand und den Innenbehälter eingegossen. Hierbei dient die
Wärmedämmwand als Schalung für die Wärmedämmschicht. Die Wärmedämmwand und die Wärmedämmschicht bilden eine selbsttragende Wärmedämmeinheit oder Isolationseinheit. Die Wärmedämmschicht kann beispielsweise aus einem
aufgeschäumten Polyurethanmaterial gefertigt werden. Durch das abschnittsweise Gießen der Wärmedämmschicht wird eine zu hohe Wärmebelastung der
Wärmedämmwand beim Aushärten der Wärmedämmschicht verhindert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Eingießen der
Wärmedämmschicht zwischen der Wärmedämmwand und dem Innenbehälter eine elastisch verformbare Konvektionssperre angeordnet, wobei die Wärmedämmschicht zwischen die Wärmedämmwand und die Konvektionssperre eingegossen wird.
Alternativ kann zwischen der Konvektionssperre und der Wärmedämmwand eine entfernbare Schalung vorgesehen sein, die nach dem Eingießen der
Wärmedämmschicht entfernt wird. Die Konvektionssperre kann bei der Verwendung einer derartigen entfernbaren Schalung auch nach dem Eingießen der
Wärmedämmschicht an dem Innenbehälter angebracht werden. Hierdurch wird eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung der Konvektionssperre mit der Wärmedämmwand erzielt. Die Konvektionssperre kann zusätzlich oder optional an dem Innenbehälter befestigt sein. Insbesondere ist die Konvektionssperre komprimierbar und dehnbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein erster Abschnitt der
Wärmedämmwand errichtet und anschließend wird ein dem ersten Abschnitt in seiner Höhe entsprechend ein erster Abschnitt der Wärmedämmschicht flüssig eingebracht und ausgehärtet, wobei anschließend ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmwand errichtet wird und entsprechend ein zweiter, dritter bis n-ter
Abschnitt der Wärmedämmschicht flüssig eingebracht und ausgehärtet wird. Durch das abschnittsweise Gießen der Wärmedämmschicht wird eine zu hohe Wärmeentwicklung beim Aushärten der Wärmedämmschicht verhindert, n ist dabei ganzzahlig, wobei n = 1 bis unendlich.
Weitere mögliche Implementierungen des Tanks und/oder des Verfahrens umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Tanks und/oder des Verfahrens hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Tanks und/oder des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispiele des Tanks und/oder des Verfahrens. Im Weiteren werden der Tank und/oder das Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Tanks zum Lagern von kryogenen Gasen;
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt II der Schnittansicht des Tanks gemäß der Fig. 1 ;
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des Tanks gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 2; und
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum
Herstellen des Tanks gemäß der Fig. 1. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben
Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht eines Tanks 1 zum Lagern von kryogenen oder tiefkalten verflüssigten Gasen 2. Ein Beispiel für ein verflüssigtes Gas 2 ist Flüssigerdgas oder Liquefied Natural Gas (LNG). Weiterhin kann das Gas 2 Ethylen, Ethan, Stickstoff, Sauerstoff, Helium oder dergleichen sein. Das Gas 2 kann auch als Produktgas bezeichnet werden.
Der Tank 1 weist ein plattenförmiges Betonfundament 3 hier in Form einer gegossenen kreisförmigen Betonplatte auf. Weiterhin umfasst der Tank 1 einen auf dem
Betonfundament 3 angeordneten Außenbehälter 4. Der Außenbehälter 4 kann aus einem Stahlwerkstoff oder aus Beton gefertigt sein. Wenn der Außenbehälter 4 aus Beton gefertigt ist, kann innenseitig an diesem eine Dampfsperre, ein sogenannter Liner 5, vorgesehen sein. Der Liner 5 sorgt für eine Gasdichtheit des Außenbehälters 4. Der Liner 5 kann eine Stahlmembran, miteinander verschweißte Stahlplatten oder geklemmte Stahlbahnen umfassen. Ist der Außenbehälter 4 aus einem Stahlwerkstoff gefertigt, kann auf den Liner 5 verzichtet werden.
Der Außenbehälter 4 weist eine kreiszylinderförmige Außenbehälterwand oder -mantel 6, einen Außenbehälterboden 7, der einteilig mit dem Betonfundament 3 ausgebildet sein kann, und eine nach außen gewölbte kuppeiförmige Decke 8 auf. Beispielsweise können der Außenbehälterboden 7 und die Außenbehälterwand oder -mantel 6 aus Beton und die kuppeiförmige Decke 8 aus Stahl gefertigt sein. Der Außenbehälter 4 kann in Form einer nach oben offenen Tasse mit Außenbehälterboden 7 und
Außenbehälterwand oder -mantel 6 ausgebildet sein. Der Außenbehälter 4 wird im Weiteren auch als Außentank oder Außentasse bezeichnet. Der Tank 1 umfasst weiterhin einen innerhalb des Außenbehälters 4 angeordneten Innenbehälter 9. Der Innenbehälter 9 ist aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Der Innenbehälter 9 ist ebenfalls in Form einer Tasse ausgestaltet mit einer kreiszylinderförmigen Innenbehälterwand oder -mantel 10 und einem Innenbehälterboden 11. Der Innenbehälter 9 wird im Weiteren auch als Innentank oder Innentasse bezeichnet. Der Innenbehälter 9 ist innerhalb des Außenbehälters 4 koaxial in Bezug auf die Hochachsen positioniert.
Der tassenförmige Innenbehälter 9 ist mit einer von der Decke 8 des Außenbehälters 4 abgehängten Abdeckung 12 abgedeckt. Die Abdeckung 12 ist nicht fluiddicht mit dem Innenbehälter 9 verbunden, so dass sogenanntes boil-off Gas, das heißt Gas 2, das von dem flüssigen Aggregatzustand in den gasförmigen übergegangen ist, aus dem tassenförmigen Innenbehälter 9 austreten kann. Die Abdeckung 12 ist mit Hilfe von metallischen Stäben/Streben 13 von der Decke 8 abgehängt. Die Abdeckung 12 ist weiterhin nach oben oder zum Außenbehälter 4 hin mit blockförmigen Wärmedämmelementen, -matten oder -Säcken 14 thermisch isoliert. Die Wärmedämmelemente 14 können beispielsweise aus einem aufgeschäumten
Kunststoffmaterial wie Polyurethan, Polystyrol oder dergleichen gefertigt sein.
Weiterhin können die Wärmedämmelemente 14 aus Mineralwolle wie Schlacken-, Glas- oder Steinwolle gefertigt sein.
Zwischen dem Innenbehälterboden 11 des Innenbehälters 9 und dem Betonfundament 3 bzw. dem Außenbehälterboden 7 des Außenbehälters 4 ist eine
Bodenwärmedämmung 15 vorgesehen. Die Bodenwärmedämmung 15 kann
beispielsweise aus Schaumglas gefertigt sein. Schaumglas kann auch als Foamglass oder Cellular Glass bezeichnet werden. Weiterhin kann die Bodenwärmedämmung 15 aus einzelnen blockförmigen Elementen aufgebaut sein.
Zwischen der Innenbehälterwand oder -mantel 10 und der Außenbehälterwand oder - mantel 6 ist eine Wärmedämmwand 16 angeordnet. Die Wärmedämmwand 16 ist selbsttragend, das heißt, die Wärmedämmwand 16 stützt sich weder an dem
Außenbehälter 4 noch an dem Innenbehälter 9 ab. Die Gewichtskraft der
Wärmedämmwand 16 wird in die Bodenwärmedämmung 15 eingebracht. Zwischen der Wärmedämmwand 16 und dem Außenbehälter 4 ist ein die Wärmedämmwand 16 vollständig umlaufender freier Gasraum oder Spalt 17 vorgesehen. Der Spalt 17 kann mit verdampftem Gas 2 oder bei einem Innenbehälter 9 mit einem geschlossenen Deckel mit gasförmigem Stickstoff gefüllt sein. Die Bodenwärmedämmung 15 ist ein lasttragendes Isolationsbauteil, welches durch einen flüssigkeitsdichten und gasdichten Bottom Liner oder auch Second Bottom nach oben hin abgedeckt ist. Dieser Second Bottom kann aus kaltfestem Stahl, Aluminium Compound Schichten, oder anderen geeigneten Materialien gefertigt sein.
Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Tanks 1 gemäß der Ziffer II der Fig. 1. Die Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Tanks 1 gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 2.
Wie die Fig. 2 zeigt, weist die Bodenwärmedämmung 15 einen kreiszylinderförmigen, sich in Richtung der Decke 8 erstreckenden umlaufenden Mantel oder eine Wand 18 auf. Bei einem aus Beton gefertigten Außenbehältermantel 9 kann der Mantel 18 auch als thermischer Eckenschutz oder Thermal Corner Protection bezeichnet werden. Die Wärmedämmwand 16 stützt sich nicht an dem Mantel 18 ab. Der Innenbehälter 9 kann temperaturbedingt schrumpfen oder sich expandieren. In der Fig. 2 ist mit dem
Bezugszeichen 9a ein expandierter Zustand und mit dem Bezugszeichen 9b ein geschrumpfter Zustand des Innenbehälters 9 bezeichnet.
Die Wärmedämmwand 16 ist aus miteinander verbundenen blockförmigen
Wärmedämmelementen 19 gebildet. Die Wärmedämmelemente 19 sind stoff-, kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Die Wärmedämmelemente 19 können beispielsweise mit Hilfe einer Nut-Feder-Verbindung miteinander verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können die Wärmedämmelemente 19 miteinander verklebt sein. Die Wärmedämmelemente 19 sind aus einem aufgeschäumten, insbesondere geschlossenporigen, Kunststoffmaterial gefertigt. Alternativ sind die
Wärmedämmelemente 19 aus einem offenporigen Kunststoffmaterial gefertigt.
Beispielsweise können die Wärmedämmelemente 19 aus einem
Polyurethanhartschaum, einem Polystyrolschaum, einem Polyisocyanatschaum oder dergleichen gefertigt sein.
Die Wärmedämmwand 16 kann eine Dampfsperre aufweisen. Die Dampfsperre kann innenseitig und/oder außenseitig an der Wärmedämmwand 16 vorgesehen sein. Die Dampfsperre ist dann erforderlich, wenn die Wärmedämmelemente 19 aus einem offenporigen Kunststoffmaterial gefertigt sind. Die Dampfsperre kann beispielsweise eine Alufolie oder ein Anstrich sein. Die Dampfsperre kann vor dem Fertigstellen der Wärmedämmwand 16 auf die einzelnen Wärmedämmelemente 19 aufgebracht werden. Alternativ kann die Dampfsperre nach dem Fertigstellen der
Wärmedämmwand 16 auf diese aufgebracht werden.
Zwischen der Wärmedämmwand 16 und dem Innenbehälter 9 ist eine gegossene Wärmedämmschicht 20 vorgesehen. Die Wärmedämmschicht 20 wird bei der
Herstellung des Tanks 1 in situ gegossen. Die Wärmedämmwand 16 wird in
Höhenrichtung abschnittsweise aufgebaut und die Wärmedämmschicht 20 dann abschnittsweise gegossen. Hierzu wird zunächst ein erster Abschnitt der
Wärmedämmwand 16 errichtet, dann ein dem ersten Abschnitt in seiner Höhe entsprechend ein erster Abschnitt der Wärmedämmschicht 20 flüssig eingebracht und zum Aushärten gebracht, dann wird ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der
Wärmedämmwand 16 errichtet und entsprechend ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmschicht 20 flüssig eingebracht. Durch das abschnittsweise Gießen der Wärmedämmschicht 20 wird eine zu hohe Wärmeentwicklung beim Aushärten der Wärmedämmschicht 20 verhindert. Die Wärmedämmschicht 20 besteht aus einem aufgeschäumten, insbesondere aus einem geschlossenporig aufgeschäumten, Kunststoffmaterial. Die Wärmedämmschicht 20 kann aus einem Polyurethanwerkstoff gefertigt sein. Die Wärmedämmwand 16 bildet mit der Wärmedämmschicht 20 eine Wärmedämmeinheit 21. Die Wärmedämmeinheit 21 ist selbsttragend. Die
Wärmedämmwand 16 dient als Schalung zum Gießen der Wärmedämmschicht 20. Zwischen der Wärmedämmschicht 20 und dem Innenbehälter 9 ist eine
Konvektionssperre 22 angeordnet. Die Konvektionssperre 22 verhindert eine
Konvektion von verdampftem Gas 2 zwischen der Wärmedämmschicht 20 und dem Innenbehälter 9. Hierdurch wird ein Kondensieren des verdampften Gases 2
außenseitig an dem Innenbehälter 9 verhindert. Die Konvektionssperre 22 unterbindet das Vorbeiströmen großer Mengen des verdampften Gases 2 an dem Innenbehälter. Die Wärmedämmeinheit 21 kann die Konvektionssperre 22 aufweisen.
Die Konvektionssperre 22 ist elastisch ausgebildet und derart vorgesehen, dass sie einer temperaturbedingten Schrumpf- und/oder Expansionsbewegung des
Innenbehälters 9 folgt. Die Konvektionssperre 22 kann mit der Wärmedämmschicht 20 und/oder dem Innenbehälter 9 verbunden sein. Ein komprimierter Zustand der
Konvektionssperre 22 ist in den Fig. 2 und 3 mit einer durchgezogenen Linie
dargestellt. Ein expandierter oder gedehnter Zustand der Konvektionssperre 22 ist in den Fig. 2 und 3 mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die Konvektionssperre 22 kann stoff-, kraft- und/oder formschlüssig mit der Wärmedämmschicht 20 und/oder dem Innenbehälter 9 verbunden sein. Beispielsweise kann die Konvektionssperre 22 an der Wärmedämmschicht 20 und/oder an dem Innenbehälter 9 eingehängt oder mit diesen verklebt sein. Die Konvektionssperre 22 kann an einer Oberkante des
Innenbehälters 9 aufgehängt sein und von dort abgerollt werden. Es kann zur
Vereinfachung der Montage sinnvoll sein, die Konvektionssperre 22 an der
Innenbehälterwand oder -mantel 10 des Innenbehälters 9 mechanisch zu befestigen. Die Konvektionssperre 22 wird hierzu an einem oberen Rand des Innenbehälters 9 befestigt und dann in Bahnen nach unten ausgerollt. Auch das Festkleben der Konvektionssperre 22 am Innenbehälter 9 ist eine geeignete Methode um diese zu Montagezwecken zu fixieren, bevor anschließend die
Wärmedämmschicht 20 eingebracht wird. Die Wärmedämmschicht 20 kann zwischen die Konvektionssperre 22 und die Wärmedämmwand 16 eingegossen sein. Hierdurch wird eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung der Wärmedämmschicht 20 mit der Konvektionssperre 22 erreicht. Die Konvektionssperre 22 kann zwischen der
Wärmedämmwand 16 und dem Innenbehälter 9 vorgespannt sein. Hierzu wird die Konvektionssperre 22 beim Aufbau des Tanks 1 komprimiert. Die von der
komprimierten Konvektionssperre 22 auf den Innenbehälter 9 aufgebrachten Vertikal- und/oder Horizontallasten sind jedoch äußerst gering. Beispielsweise kann die
Konvektionssperre 22 aus Mineralwolle gefertigt sein. Die Konvektionssperre 22 kann auch aus einem aufgeschäumten, elastisch verformbaren Kunststoffmaterial gefertigt sein. Die Konvektionssperre 22 ist komprimierbar und ausdehnbar. Hierdurch folgt die Konvektionssperre 22 dem Innenbehälter 9 bei temperaturbedingten
Dimensionsänderungen derselben. Die Konvektionssperre 22 kann mit einer kaschierenden Aluminiumfolie beschichtet sein. Mit Hilfe der elastischen
Konvektionssperre 22 kann ein Ablösen der Wärmedämmeinheit 21 von dem
Innenbehälter 9 aufgrund von temperaturbedingten Dimensionsschwankungen derselben verhindert werden. Dadurch, dass die Wärmedämmwand 16 und die Wärmedämmschicht 20 aus einem geschlossenporigen Kunststoffmaterial gefertigt sind, kann eine schnelle Trocknung und Inertisierung des Systems realisiert werden. Die Fig. 4 zeigt mit einem Blockdiagramm schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Tanks 1. Das Verfahren weist einen Schritt S1 des Bereitstellens des Innenbehälters 9 und des Außenbehälters 4 auf. Der Innenbehälter 9 kann dabei als Tasse zum Aufnehmen des kryogenen Gases 2 und der Außenbehälter 4 kann als ein die Tasse umgebender Mantel ausgebildet sein.
In einem Schritt S2 wird die Wärmedämmwand 16 zwischen der Innenbehälter 9 und der Außenbehälter 4 angeordnet, so dass die Wärmedämmwand 16 selbsttragend ausgebildet wird. Genauer gesagt wird die Wärmedämmwand 16 so angeordnet, dass sie sich weder an der Innenbehälter 9 noch an der Außenbehälter 4 abstützt. Während oder nach dem Anordnen der Wärmedämmwand 16 kann zwischen diese und der Konvektionssperre 22 in einem Schritt S3 die Wärmedämmschicht 20 eingegossen werden. Die Wärmedämmschicht 20 und die Wärmedämmwand 16 bilden die selbsttragende Wärmedämmeinheit 21. Die Konvektionssperre 22 kann am oberen Rand des Innenbehälters 9 eingehängt werden. Anschließend wird zunächst ein erster Abschnitt der Wärmedämmwand 16 errichtet, dann ein dem ersten Abschnitt in seiner Höhe entsprechend ein erster Abschnitt der Wärmedämmschicht 20 flüssig eingebracht und zum Aushärten gebracht, dann wird ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmwand 16 errichtet und entsprechend ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmschicht 20 flüssig eingebracht. Durch das abschnittsweise Gießen der Wärmedämmschicht 20 wird eine zu hohe Wärmeentwicklung beim Aushärten der Wärmedämmschicht 20 verhindert.
Die Wärmedämmwand 16 kann, wie zuvor erläutert, abschnittsweise aufgebaut werden. Hierbei werden die Wärmedämmelemente 19 aufeinander aufgeschichtet oder aufgestapelt und miteinander verbunden. Die Wärmedämmschicht 20 wird
abschnittsweise zwischen die zumindest teilweise aufgebaute Wärmedämmwand 6 und den Innenbehälter 9 eingegossen. Hierdurch wird eine zu große
Wärmeentwicklung bei der Aushärtung des Materials der Wärmedämmschicht 20 verhindert. Die Wärmedämmwand 16 dient dabei als äußere Schalung für die
Wärmedämmschicht 20. Bei der Herstellung des Tanks 1 kann eine weitere Schalung zwischen der Wärmedämmwand 16 und dem Innenbehälter 9 vorgesehen werden, so dass die Wärmedämmschicht 20 keinen direkten Kontakt mit dem Innenbehälter 9 hat. Vor dem Eingießen der Wärmedämmschicht 20 zwischen die Wärmedämmwand 16 und den Innenbehälter 9 wird die elastisch verformbare Konvektionssperre 22 zwischen dem Innenbehälter 9 und der Wärmedämmwand 16 angeordnet. Die
Wärmedämmschicht 20 wird dann zwischen die Wärmedämmwand 16 und die
Konvektionssperre 22 eingegossen. Die Konvektionssperre 22 dient dabei als innere Schalung. Hierdurch wird eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung zwischen der Wärmedämmschicht 20 und der Konvektionssperre 22 hergestellt.
Dadurch, dass die Wärmedämmwand 16 aus miteinander stoff-, kraft- und/oder formschlüssig verbundenen Wärmedämmelementen 19 aufgebaut wird, kann diese schnell und einfach hergestellt werden. Durch die selbsttragenden Eigenschaften der Wärmedämmwand 16 werden keine Lasten, insbesondere keine Vertikallasten, auf den Innenbehälter 9 aufgebracht, so dass dieser entsprechend mit geringerer
Wandstärke ausgeführt werden kann. Der Innenbehälter 9 kann eine Wandstärke von 5 bis 50 Millimeter aufweisen. Mit Hilfe der elastischen Konvektionssperre 22 wird ein Ablösen der Wärmedämmeinheit 21 von dem Innenbehälter 9 bei einem Schrumpfen des Innenbehälters 9 und damit einem radialen Verlagern des Innenbehältermantels 10 nach innen verhindert, wodurch eine Kondensation des verdampften Gases 2 außenseitig an dem Innenbehälter 9 verhindert wird. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Beispielsweise kann auf die Konvektionssperre 22 verzichtet werden. Weiterhin kann ein beidseitiges Eingießen der Wärmedämmschicht 20 zwischen die
Wärmedämmwand 16 und die Konvektionssperre 22 und zwischen die
Konvektionssperre 22 und den Innenbehälter 9 erfolgen.
Verwendete Bezugszeichen
1 Tank
2 Gas
3 Betonfundament
4 Außenbehälter
5 Metallauskleidung oder Liner
6 Außenbehälterwand oder -mantel
7 Außenbehälterboden
8 Außenbehälterdecke
9 Innenbehälter
9a Innenbehälterwand oder -mantel in minimaler radialer Ausdehnung
9b Innenbehälterwand oder -mantel in maximaler radialer Ausdehnung
10 Innenbehälterwand oder -mantel
11 Innenbehälterboden
12 Innenbehälterdeckel/Abdeckung
13 Stab oder Strebe
14 Wärmedämmelement
15 Bodenwärmedämmung
16 Wärmedämmwand
17 Spalt zwischen Wärmedämmwand und Außenbehälterwand oder -mantel
18 Wand oder Mantel der Bodenwärmedämmung
19 Wärmedämmelement
20 Wärmedämmschicht
21 Wärmedämmeinheit
22 Konvektionssperre
51 Schritt
52 Schritt
53 Schritt

Claims

Patentansprüche
Tank (1) zum Lagern von kryogenen Gasen (2), mit einem Innenbehälter (9), einem Außenbehälter (4) und einer zwischen dem Innenbehälter (9) und dem Außenbehälter (4) angeordneten Wärmedämmwand (16), wobei die
Wärmedämmwand (16) selbsttragend ausgebildet ist.
Tank nach Anspruch 1 , wobei die Wärmedämmwand (16) aus miteinander verbundenen blockförmigen Wärmedämmelementen (19) gebildet ist, die insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Tank nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmedämmwand ( 6) dampfdicht und/oder gasdicht ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei zwischen der Wärmedämmwand (16) und dem Außenbehälter (4) ein gasgefüllter Spalt (17) vorgesehen ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei zwischen der Wärmedämmwand (16) und dem Innenbehälter (9) eine gegossene Wärmedämmschicht (20) vorgesehen ist.
Tank nach Anspruch 5, wobei die Wärmedämmschicht (20) aus einem
aufgeschäumten, insbesondere geschlossenporigen, Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Tank nach Anspruch 5 oder 6, wobei zwischen der Wärmedämmschicht (20) und dem Innenbehälter (9) eine Konvektionssperre (22)angeordnet ist.
Tank nach Anspruch 7, wobei die Konvektionssperre (22) elastisch ausgebildet und derart vorgesehen ist, dass sie einer temperaturbedingten Schrumpf- und/oder Expansionsbewegung des Innenbehälters (9) folgt.
9. Tank nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Konvektionssperre (22) mit der
Wärmedämmschicht (20) und/oder dem Innenbehälter (9) verbunden ist.
10. Tank nach einem der Ansprüche 7 - 9, wobei die Konvektionssperre (22) zwischen der Wärmedämmwand (16) und dem Innenbehälter (9) vorgespannt ist.
11. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei der Innenbehälter (9) als nach oben offene Tasse zum Aufnehmen der kryogenen Gase (2) und der Außenbehälter (4) als eine die Tasse umgebende Hülle ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Tanks (1) zum Lagern von kryogenen Gasen (2), mit folgenden Schritten:
Bereitstellen (S1) eines Innenbehälters (9) und eines Außenbehälters (4); und Anordnen (S2) einer Wärmedämmwand (16) zwischen dem Innenbehälter (9) und dem Außenbehälter (4), so dass die Wärmedämmwand (16) selbsttragend ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei während oder nach dem Anordnen (S2) der Wärmedämmwand (16) zwischen die Wärmedämmwand (16) und den
Innenbehälter (9) eine Wärmedämmschicht (20) eingegossen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei vor dem Eingießen (S3) der
Wärmedämmschicht (20) zwischen der Wärmedämmwand (16) und dem
Innenbehälter (9) eine elastisch verformbare Konvektionssperre (22) angeordnet wird, wobei die Wärmedämmschicht (20) zwischen die Wärmedämmwand (16) und die Konvektionssperre (22) eingegossen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein erster Abschnitt der Wärmedämmwand (16) errichtet wird und anschließend ein dem ersten Abschnitt in seiner Höhe entsprechend ein erster Abschnitt der Wärmedämmschicht (20) flüssig eingebracht und ausgehärtet wird, wobei anschließend ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmwand (16) errichtet wird und entsprechend ein zweiter, dritter bis n-ter Abschnitt der Wärmedämmschicht (20) flüssig eingebracht und ausgehärtet wird.
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