RU2743874C1 - Устройство для хранения сжиженных газов - Google Patents
Устройство для хранения сжиженных газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743874C1 RU2743874C1 RU2020113298A RU2020113298A RU2743874C1 RU 2743874 C1 RU2743874 C1 RU 2743874C1 RU 2020113298 A RU2020113298 A RU 2020113298A RU 2020113298 A RU2020113298 A RU 2020113298A RU 2743874 C1 RU2743874 C1 RU 2743874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- storage
- roof
- evaporator
- condenser
- tank
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 14
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 5
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 1
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 102200068707 rs281865211 Human genes 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C3/00—Vessels not under pressure
- F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
Abstract
Изобретение относится к резервуарам, в частности к теплоизолированным изотермическим резервуарам для хранения сжиженных газов. Устройство для хранения сжиженных газов содержит резервуар с днищем, размещенным на теплоизолирующем основании, купольную крышу с теплоизоляцией, закрепленную на стенке резервуара в ее верхней части, и подвесную крышу, закрепленную под купольной крышей, при этом введен испаритель-конденсатор, выполненный в виде теплообменных труб, размещенных на нижней поверхности подвесной крыши, а купольная крыша выполнена с возможностью установки на ней холодильно-газовой машины с криогенным жидкостным насосом, обеспечивающим циркуляцию хладагента в жидкой фазе и его подачу в испаритель-конденсатор. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и экономичности за счёт снижения энергетических потерь при хранении сжиженного газа. 2 ил.
Description
Изобретение относится к резервуарам, в частности к теплоизолированным изотермическим резервуарам для хранения сжиженных газов.
Известен изотермический резервуар [DE 19223634, E04H 7/00, 1972], включающий днище, покрытие и двойные железобетонные стенки, между которыми установлены анкеры, а в пространстве между стенками размещен утеплитель.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая надежность хранения вследствие нарушений необходимого низкотемпературного режима хранения сжиженного газа (отсутствуют активные средства поддержания режима), а также относительно низкая безопасность, обусловленная возможностью контактирования находящегося в резервуаре продукта с теплоизоляционными материалами при нарушении целостности внутренней стенки.
Известен также изотермический резервуар [SU 618522, A1, E04H7/00, 05.08.1978], включающий металлическое днище, покрытие и железобетонную стенку с металлическим экраном, прикрепленные к днищу, при этом металлический экран размещен в теле железобетонной стенки, а между днищем и частью железобетонной стенки от ее наружной поверхности до экрана образован зазор.
Недостатком данного технического решения также является относительно низкая надежность хранения вследствие возможного нарушения необходимого низкотемпературного режима хранения сжиженного газа, поскольку активные средства поддержания режима отсутствуют.
Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является устройство для хранения сжиженных газов [RU 153344, U1, F17C 3/02 30.12.2014], содержащее внутренний резервуар, который встроен внутрь внешнего резервуара, выполненного с возможностью удержания содержимого внутреннего резервуара в случае аварийной утечки, подвесную крышу и купольную крышу с теплоизоляцией, причем, подвесная и купольная крыши закреплены на стенке внешнего резервуара в ее верхней части, внутренний и внешний резервуары выполнены с общим днищем, размещенным на теплоизолирующем основании из пеностеклоблоков, в котором по окружности нижних оснований стенок внутреннего и внешнего резервуаров установлены пенобетонные кольца с закрепленными поверх них деревянными брусьями, при этом, теплоизолирующее основание установлено на железобетонном ростверке, наружная стенка внешнего резервуара закреплена анкерами и укреплена замкнутым кольцом жесткости в месте прикрепления анкеров к стенке, наружная поверхность стенки внешнего резервуара покрыта теплоизолирующим материалом, а нижняя часть стенки внутреннего резервуара жестко соединена с днищем посредством уголков.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность хранения вследствие возможного нарушения необходимого низкотемпературного режима хранения сжиженного газа, поскольку отсутствует возможность использования активных средств поддержания низкотемпературного режима непосредственно на резервуаре, а использование внешних средств приводит к большим энергетически потерям.
Задача, которая решается в предложенном изобретении, заключается в разработке устройства для хранения сжиженных газов, которое обладает повышенной надежностью и экономичностью за счет снижения энергетических потерь при хранении сжиженного газа.
Требуемый технический результат заключается в повышении надежности хранения и расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для хранения сжиженных газов.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство для хранения сжиженных газов, содержащем резервуар с днищем, размещенным на теплоизолирующем основании, купольную крышу с теплоизоляцией, закрепленную на стенке резервуара в её верхней части, и подвесную крышу, закрепленную под купольной крышей, согласно изобретению, введен испаритель-конденсатор, выполненный в виде теплообменных труб, размещенных на нижней поверхности подвесной крыши, а купольная крыша выполнена с возможностью установки на ней холодильно-газовой машины с криогенным жидкостным насосом, обеспечивающим циркуляцию хладагента в жидкой фазе и его подачу в испаритель-конденсатор.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - устройство для хранения сжиженных газов с холодильно-газовой машиной с криогенным жидкостным насосом;
на фиг. 2 - варианты выполнения испарителя-конденсатора, выполненного в виде теплообменных труб с наружным оребрением.
Устройство для хранения сжиженных газов содержит резервуар 1 с днищем, размещенным на теплоизолирующем основании, купольную крышу 2 с теплоизоляцией, закрепленную на стенке резервуара 1 в ее верхней части, и подвесную крышу, закрепленную под купольной крышей, а также испаритель-конденсатор 4, выполненный в виде теплообменных труб, размещенных на нижней поверхности подвесной крыши 3.
В устройстве для хранения сжиженных газов купольная крыша выполнена с возможностью установки на ней холодильно-газовой машины 5 с криогенным жидкостным насосом, обеспечивающим циркуляцию хладагента в жидкой фазе и его подачу в испаритель-конденсатор 4.
Используется устройство для хранения сжиженных газов следующим образом.
Устройство используется для конденсации паров сжиженных углеводородных газов (СУГ), жидкого аммиака и сжиженного природного газа (СПГ), образующихся при хранении этих газов в металлических изотермических резервуарах 1, например, в диапазоне температур их кипения от -0,5°С до -162°С, предлагается устройство для конденсации паров сжиженных газов (СГ) с применением холодильно-газовой машины (ХГМ) для получения и использования вырабатываемого машиной холода, работающую по обратному холодильному циклу Стирлинга, теплообменного аппарата – испарителя-конденсатора, закрепленного внутри резервуара к подвесной крыше на высоте верхнего уровня хранимого СГ, а также криогенного жидкостного насоса, обеспечивающего циркуляцию хладагента в жидкой фазе при его подаче в испаритель-конденсатор.
Предлагаемое устройство для конденсации паров СГ реализовано при сжижении паровой фазы СГ непосредственно в резервуаре и поддержанием необходимого низкотемпературного режима хранения сжиженного газа, без необходимости отвода паров наружу за пределы резервуара 1 для их конденсации в сторонней холодильной установке и слива снова в жидкой фазе в резервуар 1.
Сжиженные углеводородные газы (пропан, бутан, пропилен, этан, этилен и их смеси), а также аммиак жидкий и СПГ хранятся в низкотемпературных изотермических металлических резервуарах объемом до 60 000 м3 под небольшим избыточным давлением и температуре, близкой к температуре их кипения. При хранении СГ в резервуаре происходит испарение жидкой фазы, то есть протекает процесс парообразования на свободной поверхности жидкости из-за притока теплоты к хранимому продукту. При эксплуатации резервуаров в них не допускается как повышение внутреннего давления относительно регламентированного, так и давления ниже атмосферного из соображений безопасности.
В качестве примера рассмотрим процесс конденсации паровой фазы хранимого в резервуаре сжиженного углеводородного газа этилена, имеющего температуру -104°С. Процесс осуществляется по замкнутому контуру. В испаритель-конденсатор 4 подается жидкий хладагент с помощью криогенного насоса 6. В качестве хладагента используется жидкий азот с температурой -196°С. В процессе теплообмена паровая фаза этилена конденсируется из-за более низкой температуры хладагента, а хладагент в процессе теплообмена испаряется и в состоянии паровой фазы поступит в ХГМ 5, где пар превращается в жидкость, которая криогенным насосом 6 подается снова в испаритель-конденсатор 4 для охлаждения и конденсации паров этилена. В ХГМ, работающей по обратному холодильному циклу Стирлинга, циркулирует свой хладагент, в качестве которого используется заправленный в машину газообразный гелий, имеющий температуру ниже температуры поступающих в нее паров азота, и при происходящем теплообмене в головке машины пары азота конденсируются и превращаются в жидкость, отбираемую постоянно криогенным насосом.
Предлагаемое устройство позволяет обеспечить процесс конденсации паров СГ при изменении уровней хранимого продукта в резервуаре 1. Интенсивность конденсации паров будет зависеть от уровня хранения продукта.
При понижении уровня хранимого продукта вплоть до допустимого нижнего предела, образующейся при этом пар будет подниматься в верхнюю часть резервуара 1 и при контакте с установленным под подвесной крышей 3 испарителем-конденсатором 4 будет конденсироваться на поверхности теплообменных труб. Образующаяся при этом жидкая фаза в виде капель будет стекать вниз на поверхность хранимого жидкого продукта.
Рассмотренная выше принципиальная технологическая схема и устройство для конденсации паров СГ непосредственно в изотермическом резервуаре на примере сжиженного этилена полностью применима и для других сжиженных углеводородных газов и жидкого аммиака с учетом их термодинамических свойств и параметров хранения (температура, давление).
При этом должен соблюдаться основной принцип тепломассообмена: в процессе конденсации паров СГ и поддержания необходимого низкотемпературного режима хранения в изотермическом резервуаре необходимо использовать холод от промежуточного хладагента, имеющего температуру ниже температуры хранимого продукта.
В конкретных условиях следует применять и машину ХГМ соответствующей холодопроизводительности и мощности с использованием для получения холода в машине технических газов (воздух, азот, гелий), достигающих температуру в работающей машине ниже температуры конденсации паров промежуточного хладагента, направляемого в испаритель-конденсатор.
Предложенная технология и устройство для конденсации паров СГ непосредственно в изотермических металлических резервуарах имеет следующие преимущества в сравнении с традиционными способами конденсации паров с использованием компрессорно-холодильных установок, расположенных за пределами резервуаров-хранилищ СГ:
- отпадает необходимость постоянного отвода паров СГ наружу за пределы резервуара для их конденсации в наружной холодильной установке и слива снова в жидкой фазе в резервуар-хранилище;
- исключается полностью потребность в строительстве компрессорно-холодильной установки на территории, занимаемой резервуарами-хранилищами СГ;
- снижается стоимость и эксплуатационные расходы объекта, эксплуатирующего системы хранения СГ;
- повышается промышленная и экологическая безопасность системы хранения СГ.
Таким образом, предложенное устройство позволяет расширить арсенал технических средств, которые используются для хранения сжиженных газов, при одновременном повышении надежности их хранения.
Claims (1)
- Устройство для хранения сжиженных газов, содержащее резервуар с днищем, размещенным на теплоизолирующем основании, купольную крышу с теплоизоляцией, закрепленную на стенке резервуара в ее верхней части, и подвесную крышу, закрепленную под купольной крышей, отличающееся тем, что введен испаритель-конденсатор, выполненный в виде теплообменных труб, размещенных на нижней поверхности подвесной крыши, а купольная крыша выполнена с возможностью установки на ней холодильно-газовой машины с криогенным жидкостным насосом, обеспечивающим циркуляцию хладагента в жидкой фазе и его подачу в испаритель-конденсатор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113298A RU2743874C1 (ru) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | Устройство для хранения сжиженных газов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020113298A RU2743874C1 (ru) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | Устройство для хранения сжиженных газов |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019140797 Substitution | 2019-12-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743874C1 true RU2743874C1 (ru) | 2021-03-01 |
Family
ID=74857457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020113298A RU2743874C1 (ru) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | Устройство для хранения сжиженных газов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2743874C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB788173A (en) * | 1954-05-10 | 1957-12-23 | Constock Liquid Methane Corp | A method for transporting and storing natural gas and rendering it available for use |
| JPS56138594A (en) * | 1980-04-01 | 1981-10-29 | Ohbayashigumi Ltd | Volatile fuel storage facility |
| RU2154784C1 (ru) * | 1999-04-13 | 2000-08-20 | Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского | Установка для конденсации паров сжиженных газов на основе гелиевой холодильной машины |
| RU153344U1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный консорциум Изотермик" | Устройство для хранения сжиженных газов |
| RU2647520C2 (ru) * | 2016-07-25 | 2018-03-16 | Николай Геннадьевич Кириллов | Подземное специальное фортификационное сооружение |
| CN110094932A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-06 | 上海外高桥造船有限公司 | 液化天然气的蒸发气的再冷凝系统及方法 |
| KR20190119181A (ko) * | 2015-07-29 | 2019-10-21 | 가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈 | 액화 가스 저장 탱크의 단열 장벽에 연결된 펌핑 장치 작동 방법 |
-
2020
- 2020-04-10 RU RU2020113298A patent/RU2743874C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB788173A (en) * | 1954-05-10 | 1957-12-23 | Constock Liquid Methane Corp | A method for transporting and storing natural gas and rendering it available for use |
| JPS56138594A (en) * | 1980-04-01 | 1981-10-29 | Ohbayashigumi Ltd | Volatile fuel storage facility |
| RU2154784C1 (ru) * | 1999-04-13 | 2000-08-20 | Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского | Установка для конденсации паров сжиженных газов на основе гелиевой холодильной машины |
| RU153344U1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный консорциум Изотермик" | Устройство для хранения сжиженных газов |
| KR20190119181A (ko) * | 2015-07-29 | 2019-10-21 | 가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈 | 액화 가스 저장 탱크의 단열 장벽에 연결된 펌핑 장치 작동 방법 |
| RU2647520C2 (ru) * | 2016-07-25 | 2018-03-16 | Николай Геннадьевич Кириллов | Подземное специальное фортификационное сооружение |
| CN110094932A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-06 | 上海外高桥造船有限公司 | 液化天然气的蒸发气的再冷凝系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3848427A (en) | Storage of gas in underground excavation | |
| US2682154A (en) | Storage of liquefied gases | |
| JP4796491B2 (ja) | 液化ガスの制御された貯蔵法 | |
| KR101585825B1 (ko) | 이중관 히트파이프를 이용한 수소 액화 장치 | |
| CA2614195C (en) | Cryogenic tank system | |
| KR101122549B1 (ko) | 액화천연가스 운반선의 증발가스 억제장치 | |
| KR101075195B1 (ko) | 열교환기가 포함된 저장탱크 및 그 저장탱크를 포함하는 천연가스연료공급시스템 | |
| JP2018529049A (ja) | 液化ガス貯蔵タンクの断熱障壁に接続されたポンプを制御する方法 | |
| CN104136868A (zh) | 在存储容器中存储低温流体的方法 | |
| KR20040045843A (ko) | 펄스 튜브 냉각이 제공된 극저온 용기 시스템 | |
| KR20110073825A (ko) | 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치 | |
| US3246479A (en) | Heat-insulated tank having tank contents refrigerating, foundation warming, and loading and unloading systems | |
| KR102282181B1 (ko) | 직냉식 액화장치 | |
| KR102008920B1 (ko) | Lng냉열을 이용한 냉동탑차의 냉동시스템 | |
| RU2743874C1 (ru) | Устройство для хранения сжиженных газов | |
| NO141812B (no) | Fremgangsmaate for moertelinjisering ved offshorekonstruksjoner | |
| JP2000130696A (ja) | 不浸透性および等温性タンクに保存する液化ガスの蒸発を防止するための方法、ならびにそれを実行するための装置 | |
| US20080184735A1 (en) | Refrigerant storage in lng production | |
| US7293417B2 (en) | Methods and apparatus for processing, transporting and/or storing cryogenic fluids | |
| KR102244318B1 (ko) | 직냉식 액화시스템 및 액화방법 | |
| RU2159913C1 (ru) | Комбинированная система азотного охлаждения для термостатирования и хранения продуктов | |
| KR20230003670A (ko) | 액화가스 저장탱크의 단열구조체 | |
| KR20210078791A (ko) | 고순도 메탄 정제 장치 및 정제 방법 | |
| Liu et al. | A Separated two stage helium liquefier using a 4 K GM cryocooler | |
| Bondarenko et al. | Features of Hydrogen Liquefaction. Hydrogen Liquefiers |