EP3850263B1 - Tank - Google Patents

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EP3850263B1
EP3850263B1 EP19772982.5A EP19772982A EP3850263B1 EP 3850263 B1 EP3850263 B1 EP 3850263B1 EP 19772982 A EP19772982 A EP 19772982A EP 3850263 B1 EP3850263 B1 EP 3850263B1
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EP
European Patent Office
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tank
film
outer tank
base
insulation
Prior art date
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EP19772982.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3850263A1 (de
EP3850263C0 (de
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Marian Krol
Christina SCHMIDEDER
Till Waas
Fabian HANSLMAIER
Peter ASEN
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
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Definitions

  • the invention relates to a tank for storing a cryogenic fluid.
  • Closed flat-bottomed tanks are known for storing cryogenic fluids, such as liquefied natural gas, which comprise an outer tank and an inner tank arranged within the outer tank.
  • Thermal insulation can be provided between the outer tank and the inner tank. This thermal insulation can also be arranged in particular between a bottom of the inner tank and a bottom of the outer tank.
  • a vapor barrier a so-called liner, can be provided on the inside of the outer tank. This liner ensures that the outer tank is gas-tight.
  • the liner can comprise a steel membrane.
  • the thermal insulation can also be protected with a steel membrane, in particular with a so-called second bottom.
  • This second bottom is also made of interconnected steel plates. If the cryogenic fluid escapes from the inner tank, the second bottom prevents the cryogenic fluid from penetrating the thermal insulation, penetrating to the bottom of the outer tank and thus exposing the tank's foundation to undesirable cryogenic temperatures. This prevents stresses from occurring in the foundation as a result of temperature differences, which could lead to damage to the foundation.
  • the object of the present invention is to provide an improved tank for storing a cryogenic fluid.
  • a tank for storing a cryogenic fluid in particular for storing liquefied natural gas
  • the tank comprises an outer tank, an inner tank arranged within the outer tank, a floor insulation arranged between an outer tank floor of the outer tank and an inner tank floor of the inner tank, a liquid-tight first film arranged between the outer tank bottom and the inner tank bottom, and a gas-tight second film which is arranged between the first film and the outer tank bottom.
  • the outer tank bottom and an outer tank wall are made of concrete and the inner tank is made of a metal material.
  • the first film reliably prevents the tank foundation from being exposed to unacceptably low temperatures, as this prevents a liquid phase of the cryogenic fluid from penetrating the floor insulation. Because films and not a rigid steel membrane are used, only minimal forces are applied to the outer tank wall, even if the second film is glued to an outer tank wall. Compared to a second bottom made of steel plates as explained above, the first film can be installed much more quickly and with less work. This significantly reduces installation costs. Material costs are also significantly reduced. Installation of the films is made even easier by the fact that they can be laid as individual film strips that are bonded together after installation. Complex pre-assembly of the films is not necessary. The layout of the film strips and the installation direction and sequence can be selected individually depending on the local conditions.
  • the first film can be referred to as the second bottom.
  • the second film can be a liner lining the inside of the outer tank.
  • the first film is designed to prevent fluid leaking from the inner tank from penetrating or seeping into the floor insulation and thereby inducing stresses in the foundation of the tank due to temperature differences.
  • a "film” is understood to be a flexible or elastically deformable component of low thickness, in contrast to a steel membrane. Due to their low thickness, the films are very flexible and can be folded, bent or deformed without noticeable effort. This enables the films to be easily installed. According to the invention, the films are elastically deformable.
  • the first film is preferably liquid-tight and gas-permeable. Alternatively, the first film can also be gas-tight.
  • the second film is gas-tight and liquid-tight.
  • the first film and the second film can be made of the same material.
  • the gas-tightness of the material of the first film and the second film results in particular from a metal component, in particular from a metal layer, which the first film and the second film have. Since the first film is not necessarily gas-tight, it does not necessarily require a metal component. Due to the required gas-tightness of the second film, this preferably always contains a metal component.
  • the first film therefore preferably has a liquid-tight and gas-permeable or non-gas-tight construction or design.
  • the second film has a liquid-tight and gas-impermeable or gas-tight construction or design.
  • the cryogenic fluid is preferably liquefied natural gas.
  • the cryogenic fluid can have a gaseous state and a liquid state and can be changed from the liquid state to the gaseous state and vice versa.
  • the states of matter can also be referred to as phases.
  • the cryogenic fluid can also be referred to as cryogenic gas or as liquefied cryogenic gas.
  • the tank is designed in particular to store the cryogenic fluid in its liquid state.
  • the cryogenic fluid changes from the liquid state to the gaseous state, this can be referred to as boil-off gas.
  • This boil-off gas can be released using a blow-off valve, for example.
  • the outer tank preferably comprises the outer tank base, the aforementioned outer tank wall connected to the outer tank base, which is cylindrical and/or constructed rotationally symmetrically to a central or symmetry axis, and an outer tank roof.
  • the outer tank roof is preferably dome-shaped and curves outwards.
  • the inner tank is arranged completely within the outer tank.
  • the inner tank comprises an inner tank wall, which is also preferably cylindrical and rotationally symmetrical to the axis of symmetry.
  • the outer tank and the inner tank are preferably arranged concentrically with respect to the axis of symmetry.
  • the inner tank and the outer tank can also be cuboid-shaped or cube-shaped.
  • the inner tank is preferably designed as a cup that is open at the top. This means that the inner tank is not fluid-tight.
  • the inner tank can be covered with a heat-insulating cover that is supported by a supporting structure that can be suspended from the outer tank roof using rods or struts. Alternatively, the inner tank can also be closed with a dome roof. When storing the cryogenic fluid, the cryogenic fluid comes into contact with the inner tank floor and the inner tank wall.
  • the inner tank is preferably designed to be self-supporting.
  • This means that the inner tank wall is designed in such a way that it completely supports its own weight and the weight of the stored cryogenic fluid. In other words, this means that no tank component touching the inner tank wall from the inside or outside bears the load of the inner tank wall or the cryogenic fluid.
  • the wall thickness of the inner tank wall, and preferably of the inner tank bottom is preferably at least 2 mm, preferably at least 4 mm and particularly preferably at least 6 mm.
  • the wall thickness of the inner tank wall, and preferably of the inner tank bottom is preferably up to 50 mm, more preferably up to 40 mm and particularly preferably up to 30 mm.
  • the foils comprise a metal, in particular aluminum.
  • the films can be made of the same material or of different materials.
  • the films can be or have metal foils, in particular aluminum foils.
  • the films can each have a multi-layer structure, with one layer being a metal foil.
  • the metal foil can also be referred to as the metal core, in particular the aluminum core, of the respective film.
  • the films can also each be a metallized, in particular a metal-vaporized, plastic film. By using a metal, a particularly good diffusion barrier effect can be achieved. Other suitable metals can also be used instead of aluminum.
  • the first film and the second film each have an aluminum layer with a thickness of at least 0.05 mm, in particular to be considered an impermeable material with a water vapor diffusion-equivalent air layer thickness greater than 1500 m.
  • the first film can also be metal-free, since gas-tightness is not required for the first film.
  • the films can be compound films. This means that the films can be made from a multi-layer composite material.
  • the films are fiber-reinforced, in particular glass fiber-reinforced.
  • the films can also be reinforced with carbon fiber, aramid fiber or similar. This makes the films highly resilient.
  • the second film is arranged between the floor insulation and the outer tank floor.
  • the second film rests on the outer tank floor.
  • the second film is integrally connected to an outer tank wall of the outer tank, in particular glued to it.
  • material-bonded connections In material-bonded connections, the connecting partners are held together by atomic or molecular forces. Material-bonded connections are non-detachable connections that can only be separated by destroying the connecting elements and/or connecting partners.
  • the second film completely covers the outer tank wall.
  • the second film completely covers the outside tank wall on the inside, i.e. facing the inside tank.
  • the second film can line the inside of the entire outside tank, particularly if the entire outside tank including the outside tank roof is made of concrete. This ensures that the outside tank is gas-tight. In the event that the outside tank is partially made of steel is made, it is not necessary to completely cover the outer tank in the areas of the outer tank that are made of steel with the second film.
  • the first film is arranged at least in sections within the floor insulation.
  • the first film can therefore run through the floor insulation.
  • the first film can also cover the floor insulation on top.
  • the floor insulation comprises a pressure-resistant insulation layer, in particular a foam glass block layer, a perlite concrete layer, a wood layer or a reinforced polyurethane layer, wherein the first film is arranged between the insulation layer and the inner tank floor.
  • a pressure-resistant insulation layer in particular a foam glass block layer, a perlite concrete layer, a wood layer or a reinforced polyurethane layer, wherein the first film is arranged between the insulation layer and the inner tank floor.
  • the number of insulation layers is optional.
  • the insulation layer is preferably made up of a large number of foam glass blocks.
  • Foam glass can also be referred to as cellular glass or foam glass.
  • the floor insulation has several insulation layers between which the first film is arranged.
  • the number of insulation layers is optional. For example, two or three such insulation layers are provided.
  • the first film can run between two adjacent insulation layers.
  • the floor insulation comprises a load distribution plate, wherein the load distribution plate is arranged between the inner tank floor and the insulation layer, and wherein the first film is arranged between the load distribution plate and the insulation layer.
  • the first foil can also be placed on the load distribution plate.
  • the load distribution plate can be made of concrete and/or wood, for example.
  • the load distribution plate can comprise mineral and non-mineral materials.
  • the load distribution plate is provided directly below the inner tank floor and distributes the load of the inner tank evenly to the floor insulation.
  • the load distribution plate is a cast concrete plate.
  • the load distribution plate can also be ring-shaped so that it is only arranged below the inner tank wall of the inner tank and supports it.
  • the floor insulation has a leveling layer, wherein the leveling layer is arranged between the outer tank floor and the insulation layer.
  • the floor insulation may comprise a first leveling layer disposed between the outer tank floor and the insulation layer, and a second leveling layer disposed between the insulation layer and the load distribution plate.
  • the leveling layers may be cast concrete plates.
  • the load distribution plate may also have a ring shape, in which case the second leveling layer may be located within the ring shape.
  • the second film is arranged between the outer tank bottom and the compensation layer.
  • the second film is arranged between the outer tank bottom and the first leveling layer.
  • the second film then preferably rests on the outer tank bottom.
  • the floor insulation has a cylindrical casing which is arranged between the outer tank and the inner tank, wherein the first film is provided on the inside and the second film on the outside of the casing.
  • the jacket can also be referred to as thermal corner protection or thermal corner protection.
  • the jacket is preferably also made up of a large number of foam glass blocks and can be connected to the insulation layer. "Inside” here means facing the inner tank, and “outside” here means facing the outer tank.
  • the first film is provided between the inner tank and the jacket and the second film is provided between the jacket and the outer tank. The films can be bonded to the jacket be connected.
  • the second film preferably covers the outer tank wall completely.
  • the first film is integrally connected to the second film.
  • the first film is preferably glued or welded to the second film.
  • Each film can have a plurality of film webs that are bonded to one another.
  • the first film and the second film can enclose the casing, the insulation layer and the two compensation layers like a bag. This means that the floor insulation is in particular partially positioned within the films, so that the films preferably enclose the floor insulation at least in sections.
  • the first film and the second film are bonded to one another at a connecting section, in particular welded or glued to one another.
  • the outer tank roof can be made of concrete or steel.
  • the outer tank floor and the outer tank wall can be made of concrete and the outer tank roof can be made of steel.
  • the outer tank floor, the outer tank wall and the outer tank roof can be made of concrete.
  • the outer tank can be a cast concrete component in which the outer tank floor, the outer tank wall and the outer tank roof are connected to one another in one piece, in particular in one piece.
  • the inner tank is preferably made of steel.
  • the inner tank can also be made of aluminum.
  • the tank can also be referred to as a concrete-metal tank, in particular as a concrete-steel tank.
  • the Fig. 1 shows a highly simplified schematic sectional view of an embodiment of a tank 1 for storing a cryogenic fluid 2.
  • the cryogenic fluid 2 is in particular a cryogenic or cryogenic liquefied gas.
  • the tank 1 is suitable for storing liquefied natural gas (LNG).
  • the cryogenic fluid 2 can have a liquid state or a liquid phase and a gaseous state or a gaseous phase, or can be transferred from the liquid phase to the gaseous phase and vice versa.
  • the cryogenic fluid 2 is stored in its liquid phase in the tank 1.
  • the cryogenic fluid 2 can partially evaporate and pass into the gaseous phase.
  • the evaporated cryogenic fluid 2 can be referred to as boil-off gas.
  • the tank 1 has a plate-shaped foundation 3.
  • the foundation 3 can be anchored directly in the ground 4.
  • the foundation 3 can also have a plurality of supports or stands, so that the foundation 3 or the tank 1 is elevated and placed at a distance from the ground 4.
  • the foundation 3 can be made of concrete, for example.
  • the foundation 3 can be a cast circular concrete slab.
  • the foundation 3 can also have any other geometry.
  • the tank 1 comprises a central or Axis of symmetry M.
  • the foundation 3 can be constructed rotationally symmetrically to the axis of symmetry M.
  • the tank 1 further comprises an outer tank 5 arranged on the foundation 3.
  • the outer tank 5 has an outer tank wall 6.
  • the outer tank wall 6 can also be referred to as an outer tank shell.
  • the outer tank wall 6 can be circular-cylindrical in shape.
  • the outer tank wall 6 can be constructed rotationally symmetrically to the axis of symmetry M of the tank 1.
  • the outer tank 5 can also be referred to as an outer container.
  • the outer tank 5 has an outer tank base 7, which can be formed in one piece, in particular in one piece, with the outer tank wall 6.
  • the outer tank base 7 is placed on the foundation 3.
  • the outer tank base 7 and the outer tank wall 6 are made of concrete.
  • the outer tank wall 6 and the outer tank base 7 can be cast in one piece.
  • the outer tank base 7 and the outer tank wall 6 can be formed in the form of a cup that is open at the top, which can be referred to as an outer cup.
  • the foundation 3, the outer tank base 7 and the outer tank wall 6 can be cast in one piece.
  • the outer tank 5 further comprises an outwardly curved dome-shaped outer tank roof 8.
  • the outer tank base 7 and the outer tank wall 6 can be made of concrete and the dome-shaped outer tank roof 8 can be made of steel. If the outer tank roof 8 is also made of steel, the outer tank roof 8 can be placed on the outer tank wall 6.
  • the outer tank base 7, the outer tank wall 6 and the outer tank roof 8 can be made of concrete.
  • the outer tank base 7, the outer tank wall 6 and the outer tank roof 8 can be cast monolithically, i.e. in one piece, from concrete.
  • the tank 1 further comprises an inner tank 9 arranged within the outer tank 5.
  • the inner tank 9 is preferably made of a steel material.
  • the inner tank 9 is designed in the form of a cup or closed with a dome-shaped inner tank roof.
  • the inner tank 9 comprises a circular-cylindrical inner tank wall 10 and an inner tank base 11.
  • the inner tank wall 10 can also be referred to as an inner tank shell.
  • the inner tank 9 is, like the outer tank 5, preferably constructed rotationally symmetrically to the axis of symmetry M.
  • the inner tank 9 can also be referred to as an inner container or inner cup.
  • the inner tank 9 is positioned inside the outer tank 5 and coaxially with respect to the axis of symmetry M. During storage of the cryogenic fluid 2, the cryogenic fluid 2 contacts the inner tank bottom 11 and the inner tank wall 10.
  • the cup-shaped inner tank 9 is covered with a cover 12 suspended from the outer tank roof 8 of the outer tank 5.
  • the cover 12 is not connected to the inner tank 9 in a fluid-tight manner, so that the previously mentioned boil-off gas, i.e. cryogenic fluid 2 which has changed from the liquid state to the gaseous state, can escape from the cup-shaped inner tank 9.
  • the cover 12 is suspended from the outer tank roof 8 with the aid of metal rods or struts 13.
  • the cover 12 is also thermally insulated upwards or towards the outer tank 5 with, for example, block-shaped insulation elements 14.
  • the insulation elements 14 can be referred to as insulation blocks, insulation mats or insulation bags or can be designed as such.
  • the insulation elements 14 can be made from a foamed plastic material such as polyurethane, polystyrene or the like.
  • the insulation elements 14 can be made from mineral wool such as slag wool, glass wool or rock wool.
  • the insulation elements 14 can comprise mineral and/or non-mineral materials.
  • a floor insulation 15 is provided between the inner tank floor 11 of the inner tank 9 and the outer tank floor 7 of the outer tank 5.
  • the floor insulation 15 can, for example, be made partly of foam glass. Foam glass can also be referred to as foam glass or cellular glass. Furthermore, the floor insulation 15 can be constructed from individual block-shaped elements, in particular from foam glass blocks. The floor insulation 15 can also be made at least partly of concrete.
  • the floor insulation 15 is a load-bearing insulation component and supports the inner tank 9.
  • a circumferential gap 16 is provided between the outer tank wall 6 and the inner tank wall 10.
  • the gap 16 can be at least partially filled with an insulating material, such as perlite or mineral wool.
  • the floor insulation 15 can at least partially arranged in the gap 16, that is, between the inner tank wall 10 and the outer tank wall 6.
  • the Fig. 2 shows an enlarged section of the tank 1 according to the detailed view II of the Fig. 1 .
  • the outer tank wall 6 and the outer tank bottom 7 are manufactured as a one-piece, in particular a one-piece concrete component.
  • the floor insulation 15 is arranged at least in sections between the outer tank floor 7 and the inner tank floor 11. However, as previously mentioned, the floor insulation 15 can also be arranged partially in the gap 16.
  • the floor insulation 15 preferably comprises several pressure-resistant insulation layers 17, 18, in particular foam glass block layers, of which Fig. 2 however, only two are shown.
  • the number of insulation layers 17, 18 is arbitrary.
  • Each insulation layer 17, 18 can be made up of a large number of foam glass blocks 19.
  • the insulation layers 17, 18 can also comprise perlite concrete, wood, reinforced polyurethane or other suitable insulation materials.
  • a first leveling layer 20 is provided between a lowest or lower insulation layer 18 and the outer tank floor 7.
  • the first leveling layer 20 can be a cast concrete slab.
  • a second leveling layer 21 can be provided above a top or upper insulation layer 17 and under the inner tank floor 11.
  • the second leveling layer 21 can also be a cast concrete slab.
  • the insulation layers 17, 18 are thus arranged between the leveling layers 20, 21. Only one such leveling layer 20, 21 can also be provided.
  • the leveling layers 20, 21 are preferably part of the floor insulation 15.
  • a load distribution plate 22 is also provided between the second leveling layer 21 and the inner tank floor 11.
  • the load distribution plate 22 can also be made of concrete or wood, for example.
  • the load distribution plate 22 can comprise mineral and/or non-mineral materials.
  • the inner tank 9 is supported on the load distribution plate 22.
  • the load distribution plate 22 can also be part of the floor insulation 15, but does not have to be.
  • the floor insulation 15 comprises a cylindrical casing 23 which is arranged in the gap 16.
  • the casing 23 can be constructed rotationally symmetrically to the axis of symmetry M.
  • the casing 23 thus runs completely around the inner tank 9, in particular around the inner tank wall 10.
  • the casing 23 is also constructed from foam glass blocks 19 and can, as in the Fig. 2 shown, be connected to the insulation layers 17, 18.
  • the jacket 23 is arranged in particular between the inner tank wall 10 and the outer tank wall 6.
  • the jacket 23 can rest on the outer tank wall 6.
  • the jacket 23 can also be referred to as thermal corner protection or thermal corner protection, since the jacket 23 thermally insulates a transition or a corner between the outer tank base 7 and the outer tank wall 6.
  • the tank 1 further comprises a first film 24 which is in the Fig. 2 is shown with a dotted line.
  • the first slide 24 is in the orientation of the Fig. 2 positioned below the inner tank bottom 11.
  • the first film 24 can also be referred to as the second bottom of the tank 1. Accordingly, the inner tank bottom 11 is then a first bottom of the tank 1.
  • the first film 24 is arranged in particular between the outer tank bottom 7 and the inner tank bottom 11.
  • the first film 24 covers the bottom insulation 15 upwards, that is, in the direction of the inner tank 9.
  • the first film 24 fulfills the function of a second bottom as explained at the beginning and can therefore also be referred to as such.
  • the first film 24 is not made of steel plates.
  • the first film 24 is preferably part of the bottom insulation 15. However, the first film 24 does not have to be part of the bottom insulation 15.
  • the first film 24 is liquid-tight, but not necessarily gas-tight.
  • the first film 24, as already explained in the introduction, preferably has a liquid-tight and gas-permeable or non-gas-tight construction or design.
  • the first film 24 has an aluminum layer with a thickness of at least 0.05 mm in order to represent an impermeable material with a water vapor diffusion-equivalent air layer thickness greater than 1500 m. If the first film 24 represents an impermeable material with a water vapor diffusion-equivalent air layer thickness greater than 1500 m (this applies, for example, to an aluminum layer with a thickness of 0.05 mm), the first film 24 can be considered gas-tight. This is not the case for liquid-tightness. required. This means that the first film 24, which is only impermeable to liquids, can also be metal-free.
  • the first film 24 is very flexible and can be folded, bent or deformed without any noticeable effort.
  • the first film 24 can be or comprise a metal film, for example an aluminum foil, or a metal-coated plastic film, for example an aluminum-coated plastic film.
  • the first film 24 is preferably fiber-reinforced, in particular glass fiber-reinforced.
  • the first film 24 can also be carbon fiber-reinforced, aramid fiber-reinforced or the like.
  • the first film 24 can also be referred to as a liquid barrier or liquid barrier.
  • the first film 24 is resistant to low temperatures, so that it is not damaged even if the cryogenic fluid 2 escapes from the inner tank 9, for example in the event of a leak.
  • the first film 24 can be constructed from a large number of film strips arranged next to one another, which are connected to one another in a materially bonded manner, for example glued or welded together. This enables the first film 24 to be installed very easily and quickly.
  • the tank 1 further comprises a second film 25 which lines the inside of the concrete outer tank 5.
  • the second film 25 is in the Fig. 2 shown with a dashed line.
  • the second film 25 can line the outside tank bottom 7, the outside tank wall 6 and the outside tank roof 8 on the inside.
  • the second film 25 is a liner or can be referred to as such.
  • the second film 25 is not only liquid-tight but also gas-tight.
  • the second film 25 can also be referred to as a diffusion barrier, gas barrier or gas barrier.
  • the second film 25 seals the outside tank 5 made of concrete in a gas-tight manner. Accordingly, the second film 25 has a liquid-tight and gas-impermeable or gas-tight construction or design.
  • the second film 25 is preferably made of the same material as the first film 24.
  • the films 24, 25 can be connected to one another in a material-locking manner at a connecting section 26, for example welded or glued together.
  • the first film 24 is between the second compensating layer 21 and the Load distribution plate 22 is arranged and runs on the inside, i.e. facing the inner tank wall 10, upwards on the jacket 23 and covers it.
  • the second film 25 is arranged between the first leveling layer 20 and the outer tank base 7 and runs upwards along the outer tank wall 6 so that the second film 25 covers the outside of the casing 23.
  • the second film 25 can be firmly bonded, for example glued, to both the outer tank wall 6 and the casing 23.
  • the second film 25 can also be firmly bonded to the outer tank base 7.
  • the second film 25 can cover the entire outer tank wall 6. As the Fig. 2 shows, the first leveling layer 20, the insulation layers 17, 18, the casing 23 and the second leveling layer 21 are completely accommodated between the films 24, 25.
  • the first film 24 prevents the liquid phase of the cryogenic fluid 2 from penetrating the floor insulation 15 in the direction of the foundation 3. This reliably prevents both the penetration of the cryogenic fluid 2 into the floor insulation 15 and the penetration of the cryogenic fluid 2 to the outer tank floor 7. Without the first film 24, the foundation 3 could be exposed to undesirably low temperatures, which could induce strong bending stresses in the foundation 3. This could lead to damage to the foundation 3. This is particularly true if the foundation 3 is elevated. The effects explained above are reliably avoided with the help of the first film 24.
  • the second film 25 ensures that the tank 1 is gas-tight and prevents moisture from penetrating the floor insulation 15 from the outside.
  • the films 24, 25 are very thin and therefore flexible, only minimal forces are applied to the second film 25 even when it is glued to the outer tank wall 6.
  • the first film 24 can be installed much more quickly and with less work. This significantly reduces the installation costs.
  • the material costs are also significantly reduced.
  • the installation of the films 24, 25 is made even easier by laying them in the form of individual film strips. which are bonded together after installation.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tank zum Lagern eines kryogenen Fluids.
  • Zum Lagern von kryogenen Fluiden, wie beispielsweise Flüssigerdgas, sind geschlossene Flachbodentanks bekannt, die einen Außentank und einen innerhalb des Außentanks angeordneten Innentank umfassen. Zwischen dem Außentank und dem Innentank kann eine Wärmedämmung vorgesehen sein. Diese Wärmedämmung kann insbesondere auch zwischen einem Boden des Innentanks und einem Boden des Außentanks angeordnet sein. Wenn der Außentank aus Beton gefertigt ist, kann innenseitig an dem Außentank eine Dampfsperre, ein sogenannter Liner, vorgesehen sein. Dieser Liner sorgt für eine Gasdichtheit des Außentanks. Der Liner kann eine Stahlmembran umfassen. Um im Falle eines Austretens des kryogenen Fluids aus dem Innentank ein Eindringen desselben in die zwischen dem Boden des Innentanks und des Außentanks angeordnete Wärmedämmung oder ein Durchdringen bis zu dem Boden des Außentanks zu verhindern, kann auch die Wärmedämmung mit einer Stahlmembran, insbesondere mit einem sogenannten Second Bottom, geschützt werden. Auch dieser Second Bottom ist aus miteinander verbundenen Stahlplatten gefertigt. Der Second Bottom verhindert bei einem Austreten des kryogenen Fluids aus dem Innentank, dass das kryogene Fluid in die Wärmedämmung eindringt, bis zum Boden des Außentanks durchdringt und so ein Fundament des Tanks in unerwünschter Weise mit kryogenen Temperaturen beaufschlagt wird. Hierdurch wird verhindert, dass in dem Fundament in Folge von Temperaturdifferenzen Spannungen entstehen können, die zu einer Beschädigung des Fundaments führen könnten.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Tank zum Lagern eines kryogenen Fluids zur Verfügung zu stellen.
  • Demgemäß wird ein Tank zum Lagern eines kryogenen Fluids, insbesondere zum Lagern von Flüssigerdgas, vorgeschlagen. Der Tank umfasst einen Außentank, einen Innentank, der innerhalb des Außentanks angeordnet ist, eine Bodendämmung, die zwischen einem Außentankboden des Außentanks und einem Innentankboden des Innentanks angeordnet ist, eine flüssigkeitsdichte erste Folie, die zwischen dem Außentankboden und dem Innentankboden angeordnet ist, und eine gasdichte zweite Folie, die zwischen der ersten Folie und dem Außentankboden angeordnet ist. Der Außentankboden und eine Außentankwand sind aus Beton und der Innentank aus einem Metallwerkstoff gefertigt.
  • Die erste Folie verhindert zuverlässig, dass ein Fundament des Tanks mit unzulässig tiefen Temperaturen beaufschlagt wird, da diese ein Eindringen einer flüssigen Phase des kryogenen Fluids in die Bodendämmung unterbindet. Dadurch, dass Folien und keine steife Stahlmembran eingesetzt werden, werden auch dann, wenn die zweite Folie mit einer Außentankwand des Außentanks verklebt ist, auf die Außentankwand nur minimale Kräfte aufgebracht. Im Vergleich zu einem wie zuvor erläuterten, aus Stahlplatten gefertigten, Second Bottom kann die erste Folie mit geringerem Arbeitseinsatz deutlich schneller montiert werden. Dies reduziert die Montagekosten signifikant. Auch die Materialkosten werden signifikant reduziert. Die Montage der Folien wird dadurch noch vereinfacht, dass diese als einzelne Folienbahnen verlegt werden können, die nach dem Verlegen stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Eine aufwändige Vormontage der Folien ist nicht erforderlich. Das Layout der Folienbahnen und die Montagerichtung und -sequenz können individuell in Abhängigkeit der lokalen Bedingungen gewählt werden.
  • Die erste Folie kann als Second Bottom bezeichnet werden. Die zweite Folie kann ein den Außentank innenseitig auskleidender Liner sein. Insbesondere ist die erste Folie dazu eingerichtet, zu verhindern, dass aus dem Innentank ausgetretenes Fluid in die Bodendämmung eindringt oder einsickert und dadurch aufgrund von Temperaturdifferenzen Spannungen in dem Fundament des Tanks induziert werden. Unter einer "Folie" ist vorliegend im Gegensatz zu einer Stahlmembran ein flexibel oder elastisch verformbares Bauteil geringer Dicke zu verstehen. Aufgrund ihrer geringen Dicke sind die Folien sehr flexibel und können ohne merklichen Kraftaufwand gefaltet, gebogen oder verformt werden. Dies ermöglicht eine einfache Montage der Folien. Die Folien sind erfindungsgemäß elastisch verformbar.
  • Die erste Folie ist bevorzugt flüssigkeitsdicht und gasdurchlässig. Alternativ kann die erste Folie zusätzlich auch gasdicht sein. Die zweite Folie ist gasdicht und flüssigkeitsdicht. Dabei können die erste Folie und die zweite Folie aus demselben Material gefertigt sein. Die Gasdichtheit des Materials der ersten Folie und der zweiten Folie ergibt sich insbesondere durch einen Metallanteil, insbesondere durch eine Metallschicht, den die erste Folie und die zweite Folie aufweisen. Da die erste Folie nicht zwingend gasdicht ist, benötigt diese jedoch nicht unbedingt einen Metallanteil. Aufgrund der erforderlichen Gasdichtheit der zweiten Folie umfasst diese bevorzugt immer einen Metallanteil. Insbesondere bei der Verwendung desselben Materials für die erste Folie und die zweite Folie weist die erste Folie demnach bevorzugt eine flüssigkeitsdichte und gasdurchlässige oder nicht gasdichte Bauausführung oder Bauweise auf. Dementsprechend weist die zweite Folie eine flüssigkeitsdichte und gasundurchlässige oder gasdichte Bauausführung oder Bauweise auf.
  • Das kryogene Fluid ist bevorzugt Flüssigerdgas. Das kryogene Fluid kann jedoch auch flüssiges Ethen oder Ethylen (Siedepunkt bei Umgebungsdruck 169,43 K = -103,72 °C), flüssiges Ethan (Siedepunkt bei Umgebungsdruck 184,1 K = -88,9 °C) oder flüssiges Propan (Siedepunkt bei Umgebungsdruck 231,15 K = -42,1 °C) sein. Das kryogene Fluid kann einen gasförmigen Aggregatszustand und einen flüssigen Aggregatszustand aufweisen und von dem flüssigen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatszustand und umgekehrt verbracht werden. Die Aggregatszustände können auch als Phasen bezeichnet werden. Das kryogene Fluid kann auch als kryogenes Gas oder als verflüssigtes tiefkaltes Gas bezeichnet werden. Der Tank ist insbesondere dazu eingerichtet, das kryogene Fluid in seinem flüssigen Aggregatszustand zu lagern. Wenn das kryogene Fluid von dem flüssigen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatszustand übergeht, kann dieses als sogenanntes Boil-Off-Gas bezeichnet werden. Dieses Boil-Off-Gas kann beispielsweise mit Hilfe eines Abblasventils abgeblasen werden.
  • Der Außentank umfasst vorzugsweise den Außentankboden, die zuvor erwähnte, mit dem Außentankboden verbundene Außentankwand, die zylinderförmig ausgebildet und/oder rotationssymmetrisch zu einer Mittel- oder Symmetrieachse aufgebaut ist, sowie ein Außentankdach. Das Außentankdach ist vorzugsweise kuppelförmig und wölbt sich nach außen.
  • Der Innentank ist vollständig innerhalb des Außentanks angeordnet. Der Innentank umfasst neben dem Innentankboden eine Innentankwand, die ebenfalls bevorzugt zylinderförmig und rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse ausgebildet ist. Der Außentank und der Innentank sind bezüglich der Symmetrieachse vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet. Der Innentank und der Außentank können auch quaderförmig oder würfelförmig sein. Der Innentank ist vorzugsweise als nach oben hin offene Tasse ausgebildet. Das heißt, der Innentank ist nicht fluiddicht. Der Innentank kann mit einer wärmedämmenden Abdeckung abgedeckt sein, die durch eine Tragstruktur, die mit Hilfe von Stäben oder Streben an dem Außentankdach abgehängt sein kann, getragen wird. Der Innentank kann alternativ auch mit einem Kuppeldach geschlossen sein. Beim Lagern des kryogenen Fluids kontaktiert das kryogene Fluid den Innentankboden und die Innentankwand.
  • Der Innentank ist vorzugsweise selbsttragend ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Innentankwand derart ausgelegt ist, dass sie ihre Eigengewichtslast und die Gewichtslast des eingelagerten kryogenen Fluids vollständig selbst abträgt. In anderen Worten bedeutet dies, dass keine von innen oder außen seitlich die Innentankwand berührende Tankkomponente die Last der Innentankwand oder des kryogenen Fluids trägt.
  • Die Wandstärke der Innentankwand, und vorzugsweise des Innentankbodens, beträgt vorzugsweise mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm und besonders bevorzugt mindestens 6 mm. Die Wandstärke der Innentankwand, und vorzugsweise des Innentankbodens, beträgt vorzugsweise bis zu 50 mm, weiter bevorzugt bis zu 40mm und besonders bevorzugt bis zu 30 mm.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen die Folien ein Metall, insbesondere Aluminium, auf.
  • Die Folien können aus demselben Werkstoff oder aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein. Insbesondere können die Folien Metallfolien, insbesondere Aluminiumfolien, sein oder aufweisen. Beispielsweise können die Folien jeweils mehrschichtig aufgebaut sein, wobei eine Schicht eine Metallfolie sein kann. Die Metallfolie kann auch als Metallseele, insbesondere als Aluminiumseele, der jeweiligen Folie bezeichnet werden. Die Folien können jedoch auch jeweils eine metallisierte, insbesondere eine metallbedampfte, Kunststofffolie sein. Durch die Verwendung eines Metalls kann eine besonders gute Diffusionssperrwirkung erreicht werden. Anstatt Aluminium können auch andere geeignete Metalle eingesetzt werden. Beispielsweise weisen die erste Folie und die zweite Folie jeweils eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von mindestens 0,05 mm auf, um insbesondere als undurchlässiger Stoff mit einer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke größer als 1500 m zu gelten. Alternativ kann die erste Folie auch metallfrei sein, da bei der ersten Folie eine Gasdichtheit nicht erforderlich ist. Die Folien können Compoundfolien sein. Das heißt, die Folien können aus einem mehrschichtigen Verbundmaterial gefertigt sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Folien faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt.
  • Die Folien können auch kohlefaserverstärkt, aramidfaserverstärkt oder dergleichen sein. Hierdurch sind die Folien hochbelastbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Folie zwischen der Bodendämmung und dem Außentankboden angeordnet.
  • Insbesondere liegt die zweite Folie auf dem Außentankboden auf. Erfindungsgemäß ist die zweite Folie stoffschlüssig mit einer Außentankwand des Außentanks verbunden, insbesondere mit dieser verklebt.
  • Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder Verbindungspartner trennen lassen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform bedeckt die zweite Folie die Außentankwand vollständig.
  • Vorzugsweise bedeckt die zweite Folie die Außentankwand innenseitig, das heißt, dem Innentank zugewandt vollständig. Die zweite Folie kann, insbesondere für den Fall, dass der gesamte Außentank einschließlich Außentankdach aus Beton gefertigt ist, den gesamten Außentank innenseitig auskleiden. Hierdurch wird die Gasdichtheit des Außentanks gewährleistet. Für den Fall, dass der Außentank teilweise aus Stahl gefertigt ist, ist ein vollständiges Abdecken des Außentanks in den Bereichen des Außentanks, die aus Stahl gefertigt sind, mit der zweiten Folie verzichtbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Folie zumindest abschnittsweise innerhalb der Bodendämmung angeordnet.
  • Die erste Folie kann somit durch die Bodendämmung hindurchlaufen. Die erste Folie kann die Bodendämmung auch oberseitig abdecken.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bodendämmung eine druckfeste Dämmschicht, insbesondere eine Schaumglasblockschicht, eine Perlitbetonschicht, eine Holzschicht oder eine verstärkte Polyurethanschicht, auf, wobei die erste Folie zwischen der Dämmschicht und dem Innentankboden angeordnet ist.
  • Die Anzahl der Dämmschichten ist beliebig. Vorzugsweise ist die Dämmschicht aus einer Vielzahl an Schaumglasblöcken aufgebaut. Schaumglas kann auch als Cellular Glass oder Foam Glass bezeichnet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bodendämmung mehrere Dämmschichten auf, zwischen denen die erste Folie angeordnet ist.
  • Die Anzahl der Dämmschichten ist beliebig. Beispielsweise sind zwei oder drei derartige Dämmschichten vorgesehen. Die erste Folie kann zwischen zwei benachbarten Dämmschichten hindurchlaufen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bodendämmung eine Lastverteilungsplatte auf, wobei die Lastverteilungsplatte zwischen dem Innentankboden und der Dämmschicht angeordnet ist, und wobei die erste Folie zwischen der Lastverteilungsplatte und der Dämmschicht angeordnet ist.
  • Die erste Folie kann auch auf der Lastverteilungsplatte platziert sein. Die Lastverteilungsplatte kann beispielsweise aus Beton und/oder Holz gefertigt sein. Die Lastverteilungsplatte kann mineralische und nicht-mineralische Werkstoffe umfassen. Die Lastverteilungsplatte ist unmittelbar unterhalb des Innentankbodens vorgesehen und verteilt die Last des Innentanks gleichmäßig auf die Bodendämmung.
  • Beispielsweise ist die Lastverteilungsplatte eine gegossene Betonplatte. Die Lastverteilungsplatte kann auch ringförmig sein, so dass diese nur unterhalb der Innentankwand des Innentanks angeordnet ist und diese abstützt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bodendämmung eine Ausgleichsschicht auf, wobei die Ausgleichsschicht zwischen dem Außentankboden und der Dämmschicht angeordnet ist.
  • Die Bodendämmung kann eine erste Ausgleichsschicht, die zwischen dem Außentankboden und der Dämmschicht angeordnet ist, und eine zweite Ausgleichsschicht, die zwischen der Dämmschicht und der Lastverteilungsplatte angeordnet ist, aufweisen. Die Ausgleichsschichten können gegossene Betonplatten sein. Die Lastverteilungsplatte kann auch eine Ringform aufweisen, wobei sich die zweite Ausgleichsschicht dann innerhalb der Ringform befinden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Folie zwischen dem Außentankboden und der Ausgleichsschicht angeordnet.
  • Insbesondere ist die zweite Folie zwischen dem Außentankboden und der ersten Ausgleichsschicht angeordnet. Die zweite Folie liegt dann bevorzugt auf dem Außentankboden auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bodendämmung einen zylinderförmigen Mantel auf, der zwischen dem Außentank und dem Innentank angeordnet ist, wobei die erste Folie innenseitig und die zweite Folie außenseitig an dem Mantel vorgesehen ist.
  • Der Mantel kann auch als thermischer Eckenschutz oder Thermal Corner Protection bezeichnet werden. Der Mantel ist vorzugsweise ebenfalls aus einer Vielzahl an Schaumglasblöcken aufgebaut und kann in Verbindung mit der Dämmschicht stehen. "Innenseitig" heißt hierbei dem Innentank zugewandt, und "außenseitig" heißt hierbei dem Außentank zugewandt. Vorzugsweise ist die erste Folie zwischen dem Innentank und dem Mantel und die zweite Folie ist zwischen dem Mantel und dem Außentank vorgesehen. Die Folien Können dabei stoffschlussig mit dem Mantel verbunden sein.
  • Die zweite Folie deckt die Außentankwand bevorzugt vollständig ab.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Folie stoffschlüssig mit der zweiten Folie verbunden.
  • Vorzugsweise ist die erste Folie mit der zweiten Folie verklebt oder verschweißt. Jede Folie kann eine Vielzahl an Folienbahnen aufweisen, die miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Die erste Folie und die zweite Folie können den Mantel, die Dämmschicht und die beiden Ausgleichsschichten tütenartig einschließen. Das heißt, die Bodendämmung ist insbesondere teilweise innerhalb der Folien positioniert, so dass die Folien die Bodendämmung bevorzugt zumindest abschnittsweise umschließen. Die erste Folie und die zweite Folie sind an einem Verbindungsabschnitt miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere miteinander verschweißt oder verklebt.
  • Das Außentankdach kann aus Beton oder Stahl gefertigt sein. Beispielsweise können der Außentankboden und die Außentankwand aus Beton und das Außentankdach aus Stahl gefertigt sein. Alternativ können der Außentankboden, die Außentankwand und das Außentankdach aus Beton gefertigt sein. Beispielsweise kann der Außentank ein gegossenes Betonbauteil sein, bei dem der Außentankboden, die Außentankwand und das Außentankdach einteilig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden sind. Der Innentank ist vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Der Innentank kann aber auch aus Aluminium gefertigt sein. Der Tank kann auch als Beton-Metall-Tank, insbesondere als Beton-Stahl-Tank, bezeichnet werden.
  • Weitere mögliche Implementierungen des Tanks umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Tanks hinzufügen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Tanks sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Tanks. Im Weiteren wird der Tank anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Tanks zum Lagern eines kryogenen Fluids; und
    • Fig. 2 zeigt die Detailansicht II gemäß Fig. 1.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszechen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Die Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Tanks 1 zum Lagern eines kryogenen Fluids 2. Das kryogene Fluid 2 ist insbesondere ein kryogenes oder tiefkaltes verflüssigtes Gas. Beispiele für derartige kryogene Fluide sind Flüssigerdgas, flüssiges Ethen oder Ethylen (Siedepunkt bei Umgebungsdruck 169,43 K = -103,72 °C), flüssiges Ethan (Siedepunkt bei Umgebungsdruck 184,1 K = -88,9 °C) oder flüssiges Propan (Siedepunkt bei Umgebungsdruck 231,15 K = -42,1 °C).
  • Bevorzugt ist der Tank 1 jedoch zum Lagern von Flüssigerdgas oder Liquefied Natural Gas (LNG) geeignet. Das kryogene Fluid 2 kann einen flüssigen Aggregatszustand oder eine flüssige Phase und einen gasförmigen Aggregatszustand oder eine gasförmige Phase aufweisen beziehungsweise kann von der flüssigen Phase in die gasförmige Phase und umgekehrt verbracht werden. In dem Tank 1 wird das kryogene Fluid 2 in seiner flüssigen Phase gelagert. Dabei kann das kryogene Fluid 2 jedoch teilweise verdampfen und in die gasförmige Phase übergehen. Das verdampfte kryogene Fluid 2 kann als Boil-Off-Gas bezeichnet werden.
  • Der Tank 1 weist ein plattenförmiges Fundament 3 auf. Das Fundament 3 kann direkt im Erdboden 4 verankert sein. Das Fundament 3 kann auch eine Vielzahl an Stützen oder Ständern aufweisen, so dass das Fundament 3 beziehungsweise der Tank 1 aufgeständert ist und beabstandet von dem Erdboden 4 platziert ist. Das Fundament 3 kann beispielsweise aus Beton gefertigt sein. Beispielsweise kann das Fundament 3 eine gegossene kreisförmige Betonplatte sein. Das Fundament 3 kann jedoch auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen. Der Tank 1 umfasst eine Mittel- oder Symmetrieachse M. Das Fundament 3 kann rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse M aufgebaut sein.
  • Weiterhin umfasst der Tank 1 einen auf dem Fundament 3 angeordneten Außentank 5. Der Außentank 5 weist eine Außentankwand 6 auf. Die Außentankwand 6 kann auch als Außentankmantel bezeichnet werden. Die Außentankwand 6 kann kreiszylinderförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Außentankwand 6 rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse M des Tanks 1 aufgebaut sein. Der Außentank 5 kann auch als Außenbehälter bezeichnet werden.
  • Der Außentank 5 weist einen Außentankboden 7 auf, der einteilig, insbesondere materialeinstückig, mit der Außentankwand 6 ausgebildet sein kann. Der Außentankboden 7 ist auf dem Fundament 3 platziert. Der Außentankboden 7 und die Außentankwand 6 sind aus Beton gefertigt. Die Außentankwand 6 und der Außentankboden 7 können einteilig miteinander gegossen sein. Der Außentankboden 7 und die Außentankwand 6 können in Form einer nach oben offenen Tasse ausgebildet sein, die als Außentasse bezeichnet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform können das Fundament 3, der Außentankboden 7 und die Außentankwand 6 in einem Stück gegossen sein.
  • Ferner umfasst der Außentank 5 ein nach außen gewölbtes kuppelförmiges Außentankdach 8. Beispielsweise können der Außentankboden 7 und die Außentankwand 6 aus Beton und das kuppelförmige Außentankdach 8 aus Stahl gefertigt sein. Falls das Außentankdach 8 auch Stahl gefertigt ist, kann das Außentankdach 8 auf die Außentankwand 6 aufgesetzt sein. Alternativ können der Außentankboden 7, die Außentankwand 6 und das Außentankdach 8 aus Beton gefertigt sein. Der Außentankboden 7, die Außentankwand 6 und das Außentankdach 8 können monolithisch, d.h. einteilig, aus Beton gegossen sein.
  • Der Tank 1 umfasst weiterhin einen innerhalb des Außentanks 5 angeordneten Innentank 9. Der Innentank 9 ist bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Der Innentank 9 ist in Form einer Tasse ausgestaltet oder mit einem kuppelförmigen Innentankdach geschlossen. Der Innentank 9 umfasst eine kreiszylinderförmige Innentankwand 10 und einen Innentankboden 11. Die Innentankwand 10 kann auch als Innentankmantel bezeichnet werden. Der Innentank 9 ist, wie der Außentank 5, bevorzugt rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse M aufgebaut. Der Innentank 9 kann auch als Innenbehälter oder Innentasse bezeichnet werden. Der Innentank 9 ist innerhalb des Außentanks 5 und in Bezug auf die Symmetrieachse M koaxial zu diesem positioniert. Während des Lagerns des kryogenen Fluids 2 kontaktiert das kryogene Fluid 2 den Innentankboden 11 und die Innentankwand 10.
  • Der tassenförmige Innentank 9 ist mit einer von dem Außentankdach 8 des Außentanks 5 abgehängten Abdeckung 12 abgedeckt. Die Abdeckung 12 ist nicht fluiddicht mit dem Innentank 9 verbunden, so dass das zuvor erwähnte Boil-Off-Gas, das heißt, kryogenes Fluid 2, das von dem flüssigen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatszustand übergegangen ist, aus dem tassenförmigen Innentank 9 austreten kann.
  • Die Abdeckung 12 ist mit Hilfe von metallischen Stäben oder Streben 13 von dem Außentankdach 8 abgehängt. Die Abdeckung 12 ist weiterhin nach oben oder zum Außentank 5 hin mit beispielsweise blockförmigen Dämmelementen 14 thermisch gedämmt. Die Dämmelemente 14 können als Dämmblöcke, Dämmmatten oder Dämmsäcke bezeichnet werden oder als solche ausgebildet sein. Beispielsweise können die Dämmelemente 14 aus einem aufgeschäumten Kunststoffmaterial, wie Polyurethan, Polystyrol oder dergleichen, gefertigt sein. Weiterhin können die Dämmelemente 14 aus Mineralwolle, wie beispielsweise Schlackenwolle, Glaswolle oder Steinwolle, gefertigt sein. Die Dämmelemente 14 können mineralische und/oder nicht-mineralische Werkstoffe umfassen.
  • Zwischen dem Innentankboden 11 des Innentanks 9 und dem Außentankboden 7 des Außentanks 5 ist eine Bodendämmung 15 vorgesehen. Die Bodendämmung 15 kann beispielsweise teilweise aus Schaumglas gefertigt sein. Schaumglas kann auch als Foam Glass oder Cellular Glass bezeichnet werden. Weiterhin kann die Bodendämmung 15 aus einzelnen blockförmigen Elementen, insbesondere aus Schaumglasblöcken, aufgebaut sein. Die Bodendämmung 15 kann weiterhin zumindest teilweise aus Beton gefertigt sein. Die Bodendämmung 15 ist ein lasttragendes Dämmbauteil und trägt den Innentank 9.
  • Zwischen der Außentankwand 6 und der Innentankwand 10 ist ein umlaufender Spalt 16 vorgesehen. Der Spalt 16 kann zumindest teilweise mit einem Dämmmaterial, wie beispielsweise Perlit oder Mineralwolle, ausgefüllt sein. Die Bodendämmung 15 kann zumindest teilweise in dem Spalt 16, das heißt, zwischen der Innentankwand 10 und der Außentankwand 6, angeordnet sein.
  • Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Tanks 1 gemäß der Detailansicht II der Fig. 1. Bei der Ausführungsform des Tanks 1 gemäß den Fig. 1 und 2 sind die Außentankwand 6 und der Außentankboden 7 als ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Betonbauteil gefertigt. Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Bodendämmung 15 zumindest abschnittsweise zwischen dem Außentankboden 7 und dem Innentankboden 11 angeordnet. Die Bodendämmung 15 kann jedoch, wie zuvor erwähnt, auch teilweise in dem Spalt 16 angeordnet sein.
  • Die Bodendämmung 15 umfasst bevorzugt mehrere druckfeste Dämmschichten 17, 18, insbesondere Schaumglasblockschichten, von denen in der Fig. 2 jedoch nur zwei gezeigt sind. Die Anzahl der Dämmschichten 17, 18 ist beliebig. Jede Dämmschicht 17, 18 kann aus einer Vielzahl an Schaumglasblöcken 19 aufgebaut sein. Die Dämmschichten 17, 18 können neben Schaumglasblöcken 19 auch Perlitbeton, Holz, verstärktes Polyurethan oder andere geeignete Dämmmaterialien umfassen.
  • Zwischen einer untersten oder unteren Dämmschicht 18 und dem Außentankboden 7 ist eine erste Ausgleichsschicht 20 vorgesehen. Die erste Ausgleichsschicht 20 kann eine gegossene Betonplatte sein. Oberhalb einer obersten oder oberen Dämmschicht 17 und unter dem Innentankboden 11 kann eine zweite Ausgleichsschicht 21 vorgesehen sein. Die zweite Ausgleichsschicht 21 kann ebenfalls eine gegossene Betonplatte sein. Die Dämmschichten 17, 18 sind somit zwischen den Ausgleichsschichten 20, 21 angeordnet. Es kann auch nur eine derartige Ausgleichsschicht 20, 21 vorgesehen sein. Die Ausgleichsschichten 20, 21 sind bevorzugt Teil der Bodendämmung 15.
  • Zwischen der zweiten Ausgleichsschicht 21 und dem Innentankboden 11 ist weiterhin eine Lastverteilungsplatte 22 vorgesehen. Die Lastverteilungsplatte 22 kann beispielsweise ebenfalls aus Beton oder auch aus Holz gefertigt sein. Die Lastverteilungsplatte 22 kann mineralische und/oder nicht-mineralische Werkstoffe aufweisen. Der Innentank 9 stützt sich auf der Lastverteilungsplatte 22 ab. Auch die Lastverteilungsplatte 22 kann, muss jedoch nicht, Teil der Bodendämmung 15 sein. Weiterhin umfasst die Bodendämmung 15 einen zylinderförmigen Mantel 23, der in dem Spalt 16 angeordnet ist. Der Mantel 23 kann rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse M aufgebaut sein. Der Mantel 23 läuft somit vollständig um den Innentank 9, insbesondere um die Innentankwand 10, um. Der Mantel 23 ist ebenfalls aus Schaumglasblöcken 19 aufgebaut und kann, wie in der Fig. 2 gezeigt, mit den Dämmschichten 17, 18 in Verbindung sein. Der Mantel 23 ist insbesondere zwischen der Innentankwand 10 und der Außentankwand 6 angeordnet. Dabei kann sich der Mantel 23 auf der Außentankwand 6 abstützen. Der Mantel 23 kann auch als thermischer Eckenschutz oder Thermal Corner Protection bezeichnet werden, da der Mantel 23 einen Übergang oder eine Ecke zwischen dem Außentankboden 7 und der Außentankwand 6 thermisch dämmt.
  • Der Tank 1 umfasst weiterhin eine erste Folie 24, die in der Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt ist. Die erste Folie 24 ist in der Orientierung der Fig. 2 unterhalb des Innentankbodens 11 positioniert. Die erste Folie 24 kann auch als zweiter Boden oder Second Bottom des Tanks 1 bezeichnet werden. Demgemäß ist dann der Innentankboden 11 ein erster Boden oder First Bottom des Tanks 1. Die erste Folie 24 ist insbesondere zwischen dem Außentankboden 7 und dem Innentankboden 11 angeordnet. Die erste Folie 24 deckt die Bodendämmung 15 nach oben, das heißt, in Richtung des Innentanks 9 ab. Die erste Folie 24 erfüllt die Funktion eines wie Eingangs erläuterten Second Bottoms und kann daher auch als solcher bezeichnet werden. Anders als bekannte Second Bottoms ist die erste Folie 24 jedoch nicht aus Stahlplatten gefertigt. Die erste Folie 24 ist bevorzugt Teil der Bodendämmung 15. Die erste Folie 24 muss jedoch nicht Teil der Bodendämmung 15 sein.
  • Die erste Folie 24 ist flüssigkeitsdicht, jedoch nicht zwingend gasdicht. Die erste Folie 24 weist, wie einleitend bereits ausgeführt, bevorzugt eine flüssigkeitsdichte und gasdurchlässige oder nicht gasdichte Bauausführung oder Bauweise auf. Beispielsweise weist die erste Folie 24 eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von mindestens 0,05 mm auf, um einen undurchlässigen Stoff mit einer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke größer als 1500 m darzustellen. Falls die erste Folie 24 einen undurchdringlichen Stoff mit einer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke größer als 1500 m (dies gilt beispielsweise bei einer Aluminiumschicht mit 0,05 mm Dicke) darstellt, kann die erste Folie 24 als gasdicht angesehen werden. Für die Flüssigkeitsdichtigkeit ist dies nicht erforderlich. Da heißt, die erste Folie 24, die zwingend nur flüssigkeitsdicht ist, kann auch metallfrei sein.
  • Aufgrund ihrer geringen Dicke ist die erste Folie 24 sehr flexibel und kann ohne merklichen Kraftaufwand gefaltet, gebogen oder verformt werden. Die erste Folie 24 kann eine Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie, oder eine metallbedampfte Kunststofffolie, beispielsweise eine aluminiumbedampfte Kunststofffolie, sein oder umfassen. Die erste Folie 24 ist vorzugsweise faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt. Die erste Folie 24 kann aber auch kohlefaserverstärkt, aramidfaserverstärkt oder dergleichen sein.
  • Die erste Folie 24 kann auch als Flüssigkeitssperre oder Flüssigkeitsbarriere bezeichnet werden. Die erste Folie 24 ist tieftemperaturbeständig, so dass diese auch dann, wenn das kryogene Fluid 2, beispielsweise bei einer Leckage, aus dem Innentank 9 austritt, nicht beschädigt wird. Die erste Folie 24 kann aus einer Vielzahl an nebeneinander angeordneten Folienbahnen aufgebaut sein, die stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verklebt oder verschweißt, sind. Dies ermöglicht eine sehr einfache und schnelle Montage der ersten Folie 24.
  • Der Tank 1 umfasst weiterhin eine zweite Folie 25, die den aus Beton gefertigten Außentank 5 innenseitig auskleidet. Die zweite Folie 25 ist in der Fig. 2 mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die zweite Folie 25 kann den Außentankboden 7, die Außentankwand 6 und das Außentankdach 8 innenseitig auskleiden. Die zweite Folie 25 ist ein Liner oder kann als solcher bezeichnet werden. Die zweite Folie 25 ist im Gegensatz zur ersten Folie 24 nicht nur flüssigkeitsdicht, sondern auch gasdicht. Die zweite Folie 25 kann auch als Diffusionssperre, Gassperre oder Gasbarriere bezeichnet werden. Die zweite Folie 25 dichtet den aus Beton gefertigten Außentank 5 gasdicht ab. Dementsprechend weist die zweite Folie 25 eine flüssigkeitsdichte und gasundurchlässige oder gasdichte Bauausführung oder Bauweise auf.
  • Die zweite Folie 25 ist bevorzugt aus demselben Material gefertigt wie die erste Folie 24. Die Folien 24, 25 können an einem Verbindungsabschnitt 26 stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt oder verklebt, sein. Die erste Folie 24 ist zwischen der zweiten Ausgleichsschicht 21 und der Lastverteilungsplatte 22 angeordnet und läuft innenseitig, das heißt, der Innentankwand 10 zugewandt, an dem Mantel 23 nach oben und deckt diesen ab.
  • Die zweite Folie 25 ist zwischen der ersten Ausgleichsschicht 20 und dem Außentankboden 7 angeordnet und läuft an der Außentankwand 6 nach oben, so dass die zweite Folie 25 den Mantel 23 außenseitig abdeckt. Das heißt, die zweite Folie 25 ist zwischen dem Mantel 23 und der Außentankwand 6 angeordnet. Dabei kann die zweite Folie 25 sowohl mit der Außentankwand 6 als auch mit dem Mantel 23 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verklebt, sein. Darüber hinaus kann die zweite Folie 25 auch mit dem Außentankboden 7 stoffschlüssig verbunden sein. Die zweite Folie 25 kann die gesamte Außentankwand 6 abdecken. Wie die Fig. 2 zeigt, sind die erste Ausgleichsschicht 20, die Dämmschichten 17, 18, der Mantel 23 und die zweite Ausgleichsschicht 21 vollständig zwischen den Folien 24, 25 aufgenommen.
  • Die erste Folie 24 verhindert bei einem Austreten des kryogenen Fluids 2 aus dem Innentank 9, beispielsweise bei einer Leckage, dass die flüssige Phase des kryogenen Fluids 2 in Richtung des Fundaments 3 in die Bodendämmung 15 eindringt. Hierdurch wird zuverlässig sowohl das Eindringen des kryogenen Fluids 2 in die Bodendämmung 15 als auch das Durchdringen des kryogenen Fluids 2 bis zum Außentankboden 7 vermieden. Ohne die erste Folie 24 könnte das Fundament 3 in unerwünschter Weise mit unzulässig tiefen Temperaturen beaufschlagt werden, wodurch starke Biegespannungen in dem Fundament 3 induziert werden könnten. Dies könnte zu Beschädigungen des Fundaments 3 führen. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Fundament 3 aufgeständert ist. Mit Hilfe der erste Folie 24 werden die zuvor erläuterten Effekte zuverlässig vermieden. Die zweite Folie 25 sorgt dabei für die Gasdichtheit des Tanks 1 und verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit von außen in die Bodendämmung 15.
  • Dadurch, dass die Folien 24, 25 sehr dünn und somit auch flexibel sind, werden auch dann, wenn die zweite Folie 25 mit der Außentankwand 6 verklebt ist, auf diese nur minimale Kräfte aufgebracht. Im Vergleich zu einem Second Bottom und einem Liner aus Stahlplatten kann die erste Folie 24 mit geringerem Arbeitseinsatz deutlich schneller montiert werden. Dies reduziert die Montagekosten signifikant. Auch die Materialkosten werden signifikant reduziert. Die Montage der Folien 24, 25 wird dadurch noch vereinfacht, dass diese in Form von einzelnen Folienbahnen verlegt werden können, die nach dem Verlegen stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  • Eine Vormontage der Folien 24, 25 ist daher nicht erforderlich. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie, soweit nicht vom Umfang des Anspruchs 1 abweichend, vielfältig modifizierbar.
    • Verwendete Bezugszeichen
    • 1
    Tank
    2
    Fluid
    3
    Fundament
    4
    Erdboden
    5
    Außentank
    6
    Außentankwand
    7
    Außentankboden
    8
    Außentankdach
    9
    Innentank
    10
    Innentankwand
    11
    Innentankboden
    12
    Abdeckung
    13
    Strebe
    14
    Dämmelement
    15
    Bodendämmung
    16
    Spalt
    17
    Dämmschicht
    18
    Dämmschicht
    19
    Schaumglasblock
    20
    Ausgleichsschicht
    21
    Ausgleichsschicht
    22
    Lastverteilungsplatte
    23
    Mantel
    24
    Folie
    25
    Folie
    26
    Verbindungsabschnitt
    M
    Symmetrieachse

Claims (14)

  1. Tank (1) zum Lagern eines kryogenen Fluids (2), insbesondere zum Lagern von Flüssigerdgas, mit einem Außentank (5), einem Innentank (9), der innerhalb des Außentanks (5) angeordnet ist, einer Bodendämmung (15), die zwischen einem Außentankboden (7) des Außentanks (5) und einem Innentankboden (11) des Innentanks (9) angeordnet ist, einer flüssigkeitsdichten ersten Folie (24), die zwischen dem Außentankboden (7) und dem Innentankboden (11) angeordnet ist, und einer gasdichten zweiten Folie (25), die zwischen der ersten Folie (24) und dem Außentankboden (7) angeordnet ist, wobei der Außentankboden (7) und eine Außentankwand (6) aus Beton und der Innentank (9) aus einem Metallwerkstoff gefertigt sind, wobei die Folien (24, 25) elastisch verformbar sind, wobei zweite Folie (25) stoffschlüssig mit der Außentankwand (6) des Außentanks (5) verbunden, insbesondere mit dieser verklebt, ist.
  2. Tank nach Anspruch 1, wobei die Folien (24, 25) ein Metall, insbesondere Aluminium, aufweisen.
  3. Tank nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Folien (24, 25) faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt, sind.
  4. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die zweite Folie (25) zwischen der Bodendämmung (15) und dem Außentankboden (7) angeordnet ist.
  5. Tank nach einem der Ansprüche 1- 4, wobei die zweite Folie (25) die Außentankwand (6) vollständig bedeckt.
  6. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die erste Folie (24) zumindest abschnittsweise innerhalb der Bodendämmung (15) angeordnet ist.
  7. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die Bodendämmung (15) eine druckfeste Dämmschicht (17, 18), insbesondere eine Schaumglasblockschicht, eine Perlitbetonschicht, eine Holzschicht oder eine verstärkte Polyurethanschicht, aufweist, und wobei die erste Folie (24) zwischen der Dämmschicht (17, 18) und dem Innentankboden (11) angeordnet ist.
  8. Tank nach Anspruch 7, wobei die Bodendämmung (15) mehrere Dämmschichten (17, 18) aufweist, zwischen denen die erste Folie (24) angeordnet ist.
  9. Tank nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Bodendämmung (15) eine Lastverteilungsplatte (22) aufweist, wobei die Lastverteilungsplatte (22) zwischen dem Innentankboden (11) und der Dämmschicht (17, 18) angeordnet ist, und wobei die erste Folie (24) zwischen der Lastverteilungsplatte (22) und der Dämmschicht (17, 18) angeordnet ist.
  10. Tank nach einem der Ansprüche 7 - 9, wobei die Bodendämmung (15) eine Ausgleichsschicht (20) aufweist, und wobei die Ausgleichsschicht (20) zwischen dem Außentankboden (7) und der Dämmschicht (17, 18) angeordnet ist.
  11. Tank nach Anspruch 10, wobei die zweite Folie (25) zwischen dem Außentankboden (7) und der Ausgleichsschicht (20) angeordnet ist.
  12. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei die Bodendämmung (15) einen zylinderförmigen Mantel (23) aufweist, der zwischen dem Außentank (5) und dem Innentank (9) angeordnet ist, und wobei die erste Folie (24) innenseitig und die zweite Folie (25) außenseitig an dem Mantel (23) vorgesehen ist.
  13. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 12, wobei die erste Folie (24) stoffschlüssig mit der zweiten Folie (25) verbunden ist.
  14. Tank nach einem der Ansprüche 1 - 13, wobei der Außentank (5) ein Außentankdach (8) aufweist, das aus Beton oder Stahl gefertigt ist.
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