NO177202B

NO177202B - Method of emptying a tank containing gas in vapor form and plant for use in emptying such a tank according to the method

Info

Publication number: NO177202B
Application number: NO932417A
Authority: NO
Inventors: Joern M Jonas; Baard Norberg
Original assignee: Joern M Jonas; Baard Norberg
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-04-24
Also published as: NO932417D0; NO932417L; NO177202C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved tømming av en tank som inneholder gass i dampform - etter at dens innhold av gass i flytende form er tømt - ved tilførsel til tanken av fordampet nitrogen som oppbevares i flytende form i et forråd. Oppfinnelsen angår dessuten et anlegg til bruk ved tømming av The present invention relates to a method for emptying a tank that contains gas in vapor form - after its content of gas in liquid form has been emptied - by supplying the tank with vaporized nitrogen that is stored in liquid form in a warehouse. The invention also relates to a facility for use when emptying

en slik tank, omfattende et forråd av flytende nitrogen for tilførsel til tanken i fordampet form. such a tank, comprising a supply of liquid nitrogen for supply to the tank in vaporized form.

Nitrogen tilføres for å fjerne rester av brennbare gasser i tanker, og dessuten for å unngå at tankene kommer til å inne-holde en blanding av forskjellige gasser når det skal skiftes fra en gasstype til en annen. Fordampet nitrogen tilføres således tankene etter at de hovedsakelig er tømt for sitt innhold av flytende gass, for å drive ut restene av gassene i dampform som finnes i tankene. Restgassene kan enten brennes eller slippes ut i atmosfæren. Derved skjer en forurensning enten på grunn av forbrenningen eller ved at gassene i seg selv virker forurensende. Dessuten går det tapt en ikke ubetydelig mengde restgass hver gang dette utføres, noe som har vært akseptert som uunngåelig. Nitrogen is supplied to remove residues of flammable gases in tanks, and also to prevent the tanks from containing a mixture of different gases when changing from one type of gas to another. Vaporized nitrogen is thus supplied to the tanks after they have been mainly emptied of their liquid gas content, in order to drive out the rest of the gases in vapor form that are present in the tanks. The residual gases can either be burned or released into the atmosphere. Thereby, pollution occurs either because of the combustion or because the gases themselves are polluting. Moreover, a not insignificant amount of residual gas is lost each time this is carried out, which has been accepted as inevitable.

En annen side ved spyling av tanker med nitrogen er at nitrogenet oppbevares i flytende form, slik at det forbrukes varme til å fordampe nitrogenet før det tilføres tankene. Riktignok kan omgivelsesluften benyttes som varmeavgivende medium for fordampningen, men dermed utnyttes ikke den store kjølekapasiteten som flytende nitrogen har til annet enn å Another aspect of flushing tanks with nitrogen is that the nitrogen is stored in liquid form, so that heat is consumed to evaporate the nitrogen before it is supplied to the tanks. Admittedly, the ambient air can be used as a heat-releasing medium for the evaporation, but this means that the large cooling capacity that liquid nitrogen has is not utilized for anything other than

kjøle luften som bevirker fordampningen. cool the air that causes the evaporation.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem According to the present invention, it has been achieved

til en fremgangsmåte og et anlegg som samtidig gjør det mulig å samle opp innholdet av restgasser i dampform i tanker som er tømt for sitt innhold av gass i flytende form og å fordampe flytende nitrogen som skal tilføres tankene ved utnyttelse av varmen i restgassene. to a method and a facility that simultaneously makes it possible to collect the content of residual gases in vapor form in tanks that have been emptied of their content of gas in liquid form and to vaporize liquid nitrogen that is to be supplied to the tanks by utilizing the heat in the residual gases.

Fremgangsmåten og anlegget i henhold til oppfinnelsen fremgår The method and the plant according to the invention appear

av de etterfølgende patentkrav. of the subsequent patent claims.

I henhold til oppfinnelsen drives således restgasser i dampform fra en ufullstendig tømt tank til varmeveksling med flytende nitrogen som i fordampet form skal tilføres tanken. Varmen i de fordampede restgasser utnyttes til fordampning av nitrogenet, og restgassene kan kondenseres til væskefase, for å oppsamles. According to the invention, residual gases are thus driven in vapor form from an incompletely emptied tank to heat exchange with liquid nitrogen which is to be supplied to the tank in vaporized form. The heat in the vaporized residual gases is used to evaporate the nitrogen, and the residual gases can be condensed into a liquid phase to be collected.

Oppfinnelsen kan utnyttes både i landbaserte og flytende anlegg, for tanker på kjøretøy (lastebiler, jernbane), gasstankskip, stasjonære tanker på land og til sjøs. I alle tilfeller oppnås at det unngås utslipp av restgasser til atmosfæren eller at det dannes forbrenningsgasser ved forbrenning av restgassene. The invention can be used in both land-based and floating facilities, for tanks on vehicles (lorries, railways), gas tankers, stationary tanks on land and at sea. In all cases, it is achieved that the emission of residual gases into the atmosphere is avoided or that combustion gases are formed when the residual gases are burned.

For alle de vanligste gasser som transporteres i flytende fase ligger kokepunktet vesentlig høyere enn for nitrogen, som har kokepunkt -197°C (ved atmosfæretrykk), slik at når restgassene er på kokepunktet vil det vil være en stor temperaturforskjell ved varmevekslingen. Restinnholdet i en tank etter ufullstendig tømming kan f.eks. ha følgende temperatur, avhengig av gasstypen: etylen -100°C, etan -80°C, propylen -45/-20°C, propan -40/-20°C, NH3 -33°C, butadien og bu tylen -1°C, butan +3°C, dvs. litt høyere enn kokepunktet ved atmosfæretrykk. Restinnholdet av slike gasser i en tank etter vanlig (ufullstendig) tømning kan anslås som følger, når tankvolumet er 6500 m<3>: etylen 17000 kg, etan 19500 kg, propylen 17000/42500 kg, propan 17000/35500 kg, NH3 5700 kg, butadien 18500 kg, butylen 20800 kg og butan 19500 kg. For all the most common gases that are transported in the liquid phase, the boiling point is significantly higher than for nitrogen, which has a boiling point of -197°C (at atmospheric pressure), so that when the residual gases are at the boiling point, there will be a large temperature difference during the heat exchange. The remaining contents of a tank after incomplete emptying can e.g. have the following temperature, depending on the type of gas: ethylene -100°C, ethane -80°C, propylene -45/-20°C, propane -40/-20°C, NH3 -33°C, butadiene and butylene -1 °C, butane +3°C, i.e. slightly higher than the boiling point at atmospheric pressure. The residual content of such gases in a tank after normal (incomplete) emptying can be estimated as follows, when the tank volume is 6500 m<3>: ethylene 17000 kg, ethane 19500 kg, propylene 17000/42500 kg, propane 17000/35500 kg, NH3 5700 kg , butadiene 18,500 kg, butylene 20,800 kg and butane 19,500 kg.

Anlegget kan selvsagt ha flere samletanker, i det minste én for hver type restgass som skal samles opp. The plant can of course have several collection tanks, at least one for each type of residual gas to be collected.

Varmeveks1ingen kan skje i to trinn. Restgass som tilføres fra tanken som er ufullstendig tømt kan føres til en første varmeveksler eller varmevekslergruppe, der fordampet, kald nitrogengass fra en lagringstank varmeveksles med restgassen og ledes til den ufullstendig tømte tanken. Restgassen, som derved ikke nødvendigvis må kondensere, kan deretter ledes til kondensering i et eget kretsløp inne i lagringstanken for nitrogen. Denne kondensering vil bevirke at nitrogen fordamper og drives ut av lagringstanken til den første varmeveksleren. Varmevekslingen i lagringstanken kan skje slik at det bare inntreffer en passende grad av underkjøling av kondensatet. The heat exchange can take place in two stages. Residual gas supplied from the tank that is incompletely emptied can be fed to a first heat exchanger or heat exchanger group, where vaporized, cold nitrogen gas from a storage tank is heat exchanged with the residual gas and directed to the incompletely emptied tank. The residual gas, which therefore does not necessarily have to condense, can then be led to condense in a separate circuit inside the nitrogen storage tank. This condensation will cause nitrogen to evaporate and be driven out of the storage tank of the first heat exchanger. The heat exchange in the storage tank can take place so that only a suitable degree of subcooling of the condensate occurs.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til den vedføyde tegning, som skjematisk illustrerer et eksempel på et anlegg i henhold til oppfinnelsen. The invention will be explained in more detail below, with reference to the attached drawing, which schematically illustrates an example of a plant according to the invention.

Anlegget omfatter tre hovedenheter, nemlig en gjenvinningsenhet 1, i hvilken restgass og nitrogen utsettes for varmeveksling og separering, en isolert tank 2 med en varmeveksler (kondensator) i et forråd av flytende nitrogen og en isolert tank 3 for mottak av rekondensert restgass. The facility comprises three main units, namely a recovery unit 1, in which residual gas and nitrogen are subjected to heat exchange and separation, an insulated tank 2 with a heat exchanger (condenser) in a supply of liquid nitrogen and an insulated tank 3 for receiving recondensed residual gas.

Fra tanken (ikke vist) som er ufullstendig tømt for sitt innhold av flytende gass, slik at den inneholder en restgass i dampform, ledes restgassen inn i gjenvinningsenheten 1 gjennom en ledning 10. I ledningen 10 er det vist en vifte 6, for pumping av restgassen. Restgassen ledes til en varmeveksler 4, som også tilføres fordampet, kald nitrogen fra tanken 2, gjennom en ledning 14. Nitrogen i dampform fra varmeveksleren 4 passerer en varmer 7, for deretter å ledes inn i tanken som inneholder restgass, gjennom en ledning 11. Nitrogen og restgass i tanken vil i den første fasen innta en lagdeling. Nitrogenet vil virke til å drive restgass ut av tanken og inn i gjenvinningsenheten 1. Pumpen 6 kan derfor i prinsippet utelates, men den vil fremskynde transporten av restgass til anlegget. Varmeveksleren 4 kan f.eks. være en rørvarmeveksler av kjent type. From the tank (not shown) which is incompletely emptied of its content of liquefied gas, so that it contains a residual gas in vapor form, the residual gas is led into the recycling unit 1 through a line 10. In the line 10, a fan 6 is shown, for pumping the residual gas. The residual gas is led to a heat exchanger 4, which is also supplied with evaporated, cold nitrogen from the tank 2, through a line 14. Nitrogen in vapor form from the heat exchanger 4 passes a heater 7, and is then led into the tank containing residual gas, through a line 11. Nitrogen and residual gas in the tank will, in the first phase, adopt a stratification. The nitrogen will act to drive residual gas out of the tank and into the recycling unit 1. The pump 6 can therefore in principle be omitted, but it will speed up the transport of residual gas to the plant. The heat exchanger 4 can e.g. be a tubular heat exchanger of a known type.

Under varmeveksleren 4 er montert en oppsamler 9, som mottar kondensert restgass og ukondensert restgass med økende tilstedeværelse av nitrogengass. Den kondenserte restgassen ledes videre til en separator 5, fra hvilken den kondenserte restgassen ledes gjennom en ledning 16 til samletanken 3. A collector 9 is mounted below the heat exchanger 4, which receives condensed residual gas and uncondensed residual gas with an increasing presence of nitrogen gas. The condensed residual gas is led further to a separator 5, from which the condensed residual gas is led through a line 16 to the collecting tank 3.

Oppsamleren 9 er dessuten tilkoblet en kondensator 8 for restgassen. Kondensatoren 8 befinner seg i det flytende nitrogenet i tanken 2. Den ukondenserte restgassen og tilstedeværende nitrogen ledes fra oppsamleren 9 gjennom kondensatoren 8, der det skjer en fullstendig kondensering og underkjøling av restgassen. Den underkjølte restgassen og det tilstedeværende nitrogenet ledes gjennom ledningen 13 til separatoren 5. Fra separatoren 5 slippes nitrogenet ut, og den kondenserte restgassen ledes via ledningen 16 til tanken 3. The collector 9 is also connected to a condenser 8 for the residual gas. The condenser 8 is located in the liquid nitrogen in the tank 2. The uncondensed residual gas and nitrogen present are led from the collector 9 through the condenser 8, where complete condensation and subcooling of the residual gas takes place. The subcooled residual gas and the nitrogen present are led through the line 13 to the separator 5. From the separator 5, the nitrogen is discharged, and the condensed residual gas is led via the line 16 to the tank 3.

Samletanken 3 for kondensert restgass er dessuten tilkoblet ledningen 10 for innkommende restgass til anlegget, via en ledning 18. Ved overtrykk i samletanken 3 vil således restgass bli resirkulert. The collection tank 3 for condensed residual gas is also connected to the line 10 for incoming residual gas to the plant, via a line 18. In the event of excess pressure in the collection tank 3, residual gas will thus be recycled.

Anlegget kan omfatte stengeventiler, som på tegningen er vist som en ventil 19 i ledningen 15, en ventil 2 0 i ledningen 14, en ventil 21 i ledningen 18 og en ventil 22 i ledningen 16. Det kan selvsagt også inngå flere ventiler, f.eks. The system can include shut-off valves, which are shown in the drawing as a valve 19 in the line 15, a valve 20 in the line 14, a valve 21 in the line 18 and a valve 22 in the line 16. It can of course also include several valves, e.g. e.g.

sikkerhetsventiler. safety valves.

Anlegget kan være konstruert til bruk for, men er ikke begrenset til, alle typer flytendegjorte gasser som har et gasstrykk på over 2,8 kp/cm<2> ata ved en temperatur på 37,8°C. Anlegget kan kun brukes til én restgass av gangen. Dersom anlegget skal benyttes for flere typer restgasser, må anleggets restgasside spyles med nitrogengass før en ny restgasstype tilføres. Dessuten må en ny samletank tilkobles. The plant can be designed for use for, but is not limited to, all types of liquefied gases that have a gas pressure of over 2.8 kp/cm<2> ata at a temperature of 37.8°C. The plant can only be used for one residual gas at a time. If the facility is to be used for several types of residual gases, the facility's residual gas side must be flushed with nitrogen gas before a new type of residual gas is added. In addition, a new collection tank must be connected.

Anlegget omfatter selvsagt, i tillegg til ventiler, (ikke viste) følere og regulatorer. The system naturally includes, in addition to valves, (not shown) sensors and regulators.

Når restgass i dampform, f.eks. etylen med en temperatur på ca. When residual gas in vapor form, e.g. ethylene with a temperature of approx.

-100°C, ledes til varmeveksleren 4, samtidig med at kald -100°C, is led to the heat exchanger 4, at the same time that cold

nitrogengass på ca. -190°C tilføres varmeveksleren 4 fra lagringstanken 2, kjøles restgassen, men nitrogenet oppvarmes ytterligere før det strømmer til tanken som skal tømmes. En ytterligere oppvarming er i enkelte tilfeller ønskelig for å oppnå en gunstig lagdeling av nitrogen og restgass i tanken som skal tømmes. nitrogen gas of approx. -190°C is supplied to the heat exchanger 4 from the storage tank 2, the residual gas is cooled, but the nitrogen is further heated before it flows to the tank to be emptied. In some cases, further heating is desirable to achieve a favorable layering of nitrogen and residual gas in the tank to be emptied.

Nitrogenet vil drive restgassen fra tanken til anlegget, eventuelt hjulpet av viften 6. I ledningen 10 vil det etter en viss tid etter starten av anlegget strømme en blanding av restgass og nitrogen. På restgass-siden i varmeveksleren 4 er derfor separatoren 5 tilkoblet, slik at nitrogen som følger med den kondenserte restgassen blir utskilt og slippes ut gjennom ledningen 17. Restgass-kondensat ledes fra separatoren 5 til samletanken 3. De ukondenserte restgasser i oppsamleren 9 samt det nitrogenet som følger med ledes til kondensatoren 8 som befinner seg i nitrogen-lagringstanken 2. Det kan her sørges for at restgass-kondensatet bare blir begrenset underkjølt, The nitrogen will drive the residual gas from the tank to the plant, possibly aided by the fan 6. In the line 10, after a certain time after the start of the plant, a mixture of residual gas and nitrogen will flow. On the residual gas side in the heat exchanger 4, the separator 5 is therefore connected, so that nitrogen accompanying the condensed residual gas is separated and released through line 17. The residual gas condensate is led from the separator 5 to the collecting tank 3. The uncondensed residual gases in the collector 9 as well as the the nitrogen that comes with it is led to the condenser 8 which is located in the nitrogen storage tank 2. It can be ensured here that the residual gas condensate is only limitedly subcooled,

dvs. at kjølingen ikke skjer til kondensatet er i nærheten av det flytende nitrogenets temperatur. Nitrogenet som følger med vil fortsatt være i gassfase. Fra kondensatoren 8 ledes . restgass-kondensatet og det tilstedeværende nitrogenet til separatoren 5, der kondensatet blandes med kondensat som kommer direkte fra oppsamleren 9. Nitrogenet separares og ledes ut gjennom ledningen 17. i.e. that the cooling does not take place until the condensate is close to the liquid nitrogen's temperature. The nitrogen that comes with it will still be in the gas phase. From the capacitor 8 is led. the residual gas condensate and the nitrogen present to the separator 5, where the condensate is mixed with condensate coming directly from the collector 9. The nitrogen is separated and led out through the line 17.

Det oppnås således at restgassen kan samles fullstendig opp. Restgassen i tanker som er ufullstendig tømt kan utgjøre i størrelsesorden 1 % av tankens innhold i fylt tilstand. Det er således tale om i alt store mengder restgass som kan samles opp. I tillegg til den forurensning som unngås samles det derfor opp restgass med en betydelig verdi. It is thus achieved that the residual gas can be completely collected. The residual gas in tanks that are incompletely emptied can amount to around 1% of the tank's contents when full. This means that there are altogether large amounts of residual gas that can be collected. In addition to the pollution that is avoided, residual gas with a significant value is therefore collected.

Claims

1. Procedure for emptying a tank containing gas in vapor form - after its content of gas in liquid form is

emptied - by supply to the tank of vaporized nitrogen which is stored in liquid form in a storeroom, characterized by the fact that the gas in vapor form is led to a first heat exchange with nitrogen vapor, so that parts of the gas are condensed, after which the nitrogen vapor is led to the tank, that the remains of gas in vapor form is brought to condense in a second heat exchange, with the liquid nitrogen in the store, so that the nitrogen in the store evaporates and is used in the first heat exchange, and that the condensed residual gas is taken to a collecting tank.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that vaporized nitrogen and inflowing residual gas from the tank to be emptied are heat exchanged in a heat exchanger outside the supply of nitrogen.

3. Installation for use when emptying a tank according to the method in claim 1, comprising a supply (2) of liquid nitrogen for supply to the tank in vaporized form, characterized in that the installation is equipped with a heat exchanger system (4, 8) which is connected to the nitrogen storage (2), so that evaporation of nitrogen takes place in a first part (8) of the system (4, 8) which is in connection with the liquid nitrogen in the storage (2), whereby a driving pressure is created in the storage which carries nitrogen vapor for heat exchange with the residual gas from the tank in a second part (4) of the system (4,8), which part is not in connection with the liquid nitrogen in the storage, so that parts of the residual gas are condensed in the second part (4), while remaining residual gas in vapor form is led to condensation in the first part (8) of the system (4,8), and that a collection container (3) is connected to the system (4, 8) to receive the condensed residual gas.

4. Plant as stated in claim 3, characterized in that the first part (8) of the system (4,8) for heat exchange constitutes a condenser (8) for the residual gas, arranged in the nitrogen storage (2).