EP2899116A2 - Verfahren und Tankvorrichtung zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas in Tanksystemen - Google Patents

Verfahren und Tankvorrichtung zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas in Tanksystemen Download PDF

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EP2899116A2
EP2899116A2 EP14188595.4A EP14188595A EP2899116A2 EP 2899116 A2 EP2899116 A2 EP 2899116A2 EP 14188595 A EP14188595 A EP 14188595A EP 2899116 A2 EP2899116 A2 EP 2899116A2
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EP
European Patent Office
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tank
natural gas
heat exchanger
liquefied natural
pipe
Prior art date
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Withdrawn
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EP14188595.4A
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Johannes Beuse
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Meyer Werft & Co KG GmbH
Original Assignee
Meyer Werft & Co KG GmbH
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Publication date
Application filed by Meyer Werft & Co KG GmbH filed Critical Meyer Werft & Co KG GmbH
Publication of EP2899116A2 publication Critical patent/EP2899116A2/de
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    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids

Definitions

  • the present invention relates to a method having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a tank device having the features of the preamble of claim 10.
  • LNG evaporation (BOG) is generated by the incidence of heat.
  • LNG liquefied natural gas
  • BOG LNG evaporation
  • the LNG evaporation which usually occurs is returned to the tank, for example via a re-liquefaction with complex processes and plants, used for energy generation or subjected to combustion in boiler plants.
  • LNG evaporation must not be discharged untreated into the environment.
  • the object of the invention is to develop a method in order to design the re-liquefaction process of the customarily occurring LNG evaporation so that investment costs for temporarily used equipment and installations or the like are avoided or reduced, a profitability of the method allows and in addition the consumption of auxiliary energy can be lowered.
  • the particular object is to develop a method for ships, bunker barges or the like, which allows an economically justifiable use and meets the usual requirements to be considered. It is also the task of avoiding continuous cooling of the liquid natural gas, as has hitherto been carried out.
  • the tank liquefied natural gas is taken from the liquefied natural gas is passed into a heat exchanger, that the liquid nitrogen is supplied to the heat exchanger and that the liquefied natural gas cooled in the heat exchanger is returned to the tank.
  • the liquefied natural gas is conducted by means of liquid nitrogen, which is in a heat exchanger, which is to be interpreted for the respective system.
  • liquid nitrogen By means of liquid nitrogen, the initially warm liquefied natural gas is strongly supercooled and injected under temperature control via the spray bar into the gas phase of the tank. Due to the supercooled liquefied natural gas, the gas phase condenses in the gas space of the tank and thus also cools the liquid located therein.
  • Hot liquefied natural gas is understood here as meaning that the vapor pressure or temperature is above the desired set point.
  • the liquefied natural gas also referred to as LNG
  • the state of the liquefied natural gas is on the boiling line.
  • On the boiling line pressure and temperature are firmly connected.
  • Each vapor pressure has a specific temperature. The condition is often called the state of equilibrium.
  • the insulation is usually not complete.
  • heat input creates a heating or evaporation of the liquid natural gas.
  • the resulting gas is also known as "boil-off gas" (BOG).
  • the liquefied natural gas is preferably taken from the tank via an internal pump present in the tank.
  • the apparatuses already provided for the removal of the liquefied natural gas, here in particular the pump, can thus be used to carry out the method according to the invention.
  • the liquid nitrogen used in the process according to the invention is brought in a transportable container in the region of the tank and connected to the heat exchanger.
  • Others too Types of supply, for example, the filling of a stationary tank are conceivable.
  • the use of liquid nitrogen transportable tanks is preferred.
  • the nitrogen vaporized in the heat exchanger is preferably removed via a valve.
  • Liquid nitrogen is fed to the heat exchanger as a colder medium. While the LNG is cooling in the heat exchanger, the liquid nitrogen is heated and evaporated. The resulting gas is then removed via the valve.
  • the tank is connected via a pipe to the heat exchanger. Through this, the Liquefied natural gas to be cooled flows into the heat exchanger.
  • the LNG is cooled and is returned via a second pipe into the tank.
  • the cooled natural gas is returned via the second pipe into the gas space of the tank.
  • the LNG is present in the lower area.
  • the tank is filled to a certain level with the liquefied natural gas. Above it is the gas space.
  • the cooled natural gas is discharged in this gas space.
  • the cooled liquefied natural gas is introduced into the gas space via a spray bar.
  • the cooled liquefied natural gas is introduced into the gas space with a delivery device, in particular a spray device. There it can be dispensed with a control valve. It is preferably emitted controlled by temperature with the control valve. This results in a particularly effective condensation.
  • the liquid begins to boil to balance the equilibrium between vapor pressure and temperature of the liquid phase.
  • the entire tank contents are thus cooled by removing the heat of vaporization while continuing to condense gas.
  • the gas pressure in the gas space is preferably monitored via a pressure sensor. As a result, the vapor pressure or the temperature in the tank can be set exactly.
  • the cooled liquefied natural gas is discharged via a tube coil arranged in the tank.
  • the tube coil is arranged inside the liquid, that is to say in the liquefied natural gas below the gas space.
  • the temperatures equalize as they pass through the coil, before mixing the cooled liquefied natural gas and tank contents at the pipe end of the coil.
  • the pipe end is the highest point of the pipe coil.
  • the liquefied natural gas is taken from the tank in gaseous form from a gas space of the tank.
  • the gas also referred to as boil-off gas (BOG)
  • BOG boil-off gas
  • the liquefied natural gas is further cooled and returned to the tank.
  • the condensed liquefied natural gas can either be discharged into the headspace or be introduced via a coil directly into the liquefied natural gas.
  • Another advantage of this method according to the invention is that it is a closed gas cycle, whereby unwanted gas leaks are almost impossible and the vaporized nitrogen can be safely discharged through the valve to the environment, whereby the unwanted release of natural gas is prevented.
  • the method of the invention allows a modular design that allows the use of transportable nitrogen containers, which can be ordered and used only when needed.
  • a tank device for the re-liquefaction and cooling of liquefied natural gas for watercraft, floats and the like with at least one tank and one or more refueling systems for refueling gas-powered ships is essential to the invention that the tank is associated with an external heat exchanger that the tank with a pipe and a second pipe is connected to the heat exchanger and that the heat exchanger is detachably connectable to a container for liquid nitrogen.
  • the external heat exchanger is detachably connectable to a container for liquid nitrogen.
  • the heat exchanger is connected to such a container.
  • These containers are preferably interchangeable so that liquid nitrogen can always be supplied if required.
  • the liquefied natural gas is cooled by means of the liquid nitrogen and then returned to the tank.
  • the tank has a gas space and in the gas space, a spraying device, in particular a spray bar or spray heads is arranged, which is connected via the pipe to the heat exchanger.
  • the cooled liquefied natural gas is preferably introduced into the tank via the spray bar.
  • another dispenser may be used.
  • a coil is arranged in the tank, which is connected via the pipe to the heat exchanger. This pipeline is arranged below the gas space, within the liquid phase of the liquid natural gas. The coil is so long that a slow temperature equalization and transmission of the cold temperature of the liquid natural gas within the tube to the surrounding LNG is possible.
  • the tube coil has a tube end that terminates below the gas space in the tank so that the tube end terminates in the LNG. In this area, then a mixing of the cooled liquid natural gas with the surrounding LNG in the tank, which is typically slightly warmer.
  • the heat exchanger has a valve for the discharge of vaporized liquid nitrogen.
  • the pipeline which transports the liquefied natural gas from the tank to the heat exchanger is connected to the gas space of the tank so that gaseous liquefied natural gas, so-called boil-off gas, is transported to the heat exchanger.
  • a compressor is preferably arranged.
  • the gas must be withdrawn from the gas space and compressed.
  • Fig. 1 the procedure is presented in its basic features.
  • a tank 7 liquefied natural gas is stored.
  • the method according to the invention can be carried out in a particularly economical manner, the storage in a tank. Especially on ships and bunker barges, it is not readily possible to create optimal isolation conditions on the tank 7, so that the liquefied natural gas heats up a little over time.
  • a particularly economical cooling is achieved by the liquefied natural gas from the tank 7 by means of a pump 8 is fed to a heat exchanger 3.
  • the pump 8 is preferably an internal pump, which is present anyway in the tank 7, for example, to remove liquefied natural gas from the tank.
  • the pump 8 is connected to a pipe 9 to the heat exchanger 3.
  • the cold side or cooling side of the heat exchanger 3 is connected to a liquid nitrogen tank 1 through a liquid nitrogen piping 2.
  • the liquid nitrogen is passed through the heat exchanger 3, thereby cooling the liquefied natural gas and thereby heating itself.
  • the heated and thereby evaporating nitrogen can be discharged via a valve 10.
  • the liquefied natural gas cooled in the heat exchanger 3 is returned to the tank 7 via a pipeline 5.
  • the flow through the pipe 5 is controlled by a control valve 4.
  • no liquefied natural gas is present in the upper part.
  • a spray bar 6 is arranged, which is connected to the pipe 5. Over the spray bar 6, the cooled or supercooled liquefied natural gas is injected into the tank 7.
  • the gas phase in the gas space 11 condenses and thus also cools the liquid underneath.
  • Fig. 2 is the device according to Fig. 1 shown in more detail.
  • the container 1 is connected with a flexible line 12 to a shut-off valve 13.
  • the shut-off valve and all elements lying to the left are preferably permanently mounted on the ship.
  • the container 1 with the liquid nitrogen can, if it is empty, be replaced and then connected to the flexible line 12 to the shut-off valve 13.
  • From the shut-off valve 13, the liquid nitrogen is fed to the pipe 2 to the heat exchanger 3.
  • the pipeline 2 is preferably insulated.
  • the liquid nitrogen is evaporated by removing heat from the liquefied natural gas.
  • the liquefied natural gas is cooled to a temperature below the equilibrium temperature.
  • the gaseous nitrogen is discharged via the valve 10 or a control valve.
  • the temperature of the gaseous nitrogen is monitored by a temperature sensor 15. With a level sensor 16 ensures that sufficient liquid nitrogen in the heat exchanger 3 is present.
  • the cold nitrogen gas is warmed by admixing ambient air and then discharged through the valve 10 and a control valve to the environment.
  • the liquefied natural gas is taken from the tank 7 on board the ship with the pump 8 and fed via the line 9 to the heat exchanger 3. At the entrance of the heat exchanger, the liquefied natural gas is still too warm, ie above the equilibrium temperature in the tank 7. The liquefied natural gas is then cooled in the heat exchanger 3.
  • the temperature of the liquid natural gas is monitored by a temperature sensor 17. With the control valve 4, the volume flow of the liquid natural gas is adjusted.
  • the temperature of the cooled liquefied natural gas is below the equilibrium temperature.
  • the so far supercooled liquefied natural gas is fed via the pipe 5 back into the tank 7, in particular to the spray bar 6.
  • the Spray bar is located in the gas space 11 above the level 14 of the liquid natural gas.
  • a second variant is shown. Identical parts are identified by the same reference numerals.
  • the main difference to the variant in the Fig. 1 and 2 is that here in the tank 7 below the gas space 11, in particular below the level 14, a coil 19 is arranged. This is mounted on the bottom of the tank 7.
  • the coil 19 is connected to the pipe 5.
  • the supercooled liquefied natural gas is passed through the pipe 5 into the pipe coil 19.
  • the temperatures of the liquid phases are equalized while the supercooled liquefied natural gas is passed through the coil 19.
  • At the pipe end 20 of the coil 19 then mix the liquid phases.
  • the pipe end 20 is directed to the central axis of the tank 7 and arranged closely adjacent thereto.
  • the pipe end 20 forms the highest point of the coil 19.
  • Fig. 4 a third variant of the device according to the invention is shown.
  • the same parts are denoted by the same reference numerals as in FIGS Fig. 1 and 2 characterized.
  • the gas can also be withdrawn from the gas space 11 above the level 14.
  • the boil-off gas is supplied to the heat exchanger 3 via the line 9 and cooled, whereby it condenses.
  • the heat exchanger must be made comparatively large in order to condense the gas.
  • a compressor 21 or a blower is provided to withdraw the gas from the gas space 11 and to compress. Furthermore, this also supports the return of the condensed liquid natural gas into the tank 7 via the pipeline.

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Abstract

Ein Verfahren zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas mittels Flüssigstickstoff für Tanksysteme auf beziehungsweise in Wasserfahrzeugen, Schwimmkörpern und dergleichen, welche zur Übertragung von Flüssigerdgas geeignet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Tankvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 10.
  • Es ist über die Fachkreise hinaus bekannt, dass bei der Bevorratung von Tanks auf Schiffen oder dergleichen, mit Flüssigerdgas (LNG), durch den Wärmeeinfall eine LNG-Abdampfung (BOG) generiert wird. Zur Erhaltung eines konstanten Tankdruckes wird die üblicherweise entstehende LNG-Abdampfung beispielsweise über eine Rückverflüssigung mit komplexen Verfahren und Anlagen wieder in den Tank zurückgeführt, zur Energieerzeugung genutzt oder einer Verbrennung in Kesselanlagen unterzogen. LNG-Abdampfung darf nicht unbehandelt in die Umwelt abgeführt werden. Zum Thema gibt es weitreichende Veröffentlichungen für Landanwendungen wie Anwendungen für Schiffe und dergleichen.
  • Der Umgang mit der LNG-Abdampfung und die Verwertung dessen, erfordert beispielsweise hohe Investitionen für den Aufbau, Betrieb und Anwendungsschulungen von üblichen Anlagen. In der Regel werden solche Verfahren zum Beispiel auf Bunker-Bargen oder dergleichen, nicht so genutzt, dass sich der Betrieb solcher Anlagen wirtschaftlich in Kosten und Nutzung darstellen lassen würde. Es ist nicht die Regel, dass solche beispielsweise Bunker-Bargen oder dergleichen ständig und möglicherweise ununterbrochen im Betrieb zur Übertragung von Flüssigerdgas sind. Außerhalb der Intervalle, in denen Flüssigerdgas abgegeben wird, benötigt dieses entsprechend der bekannten Verfahren eine Kühlung. Da außerhalb der sogenannten Abgabe-Intervalle der Energieverbrauch, der beispielsweise bei Bunker-Bargen sehr gering ist, kann die durch die LNG-Abdampfung erzeugte Energie nicht direkt genutzt werden. Diese bekannten Verfahren und Anlagen benötigen auch zusätzliche Hilfsenergien zur Rückverflüssigung der LNG-Abdampfung. Darüber hinaus befinden sich solche Tank- und Betankungsanlagen nicht dauerhaft in Betrieb, erfordern dennoch eine Kühlung, um möglichen Unfällen, Gefahrenquellen oder dergleichen vorzubeugen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, um den Rückverflüssigungsprozess der üblich entstehenden LNG-Abdampfung so zu gestalten, dass Investitionskosten für temporär genutzte Ausrüstungsteile und Anlagen oder dergleichen vermieden oder gesenkt werden, eine Rentabilität des Verfahrens ermöglicht und zusätzlich der Verbrauch von Hilfsenergie gesenkt werden kann. Die besondere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren für Schiffe, Bunker-Bargen oder dergleichen zu entwickeln, welches eine wirtschaftlich vertretbare Benutzung ermöglicht und den zu berücksichtigenden, üblichen Anforderungen genügt. Auch ist es die Aufgabe, eine dauernde Kühlung des Flüssigerdgases, wie es bisher durchgeführt wurde, zu vermeiden.
  • Bei einem Verfahren zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas in Tanksystemen für Wasserfahrzeuge, Schwimmkörper und dergleichen, aufweisend mindestens einen Tank und eine oder mehrere Betankungsanlagen zum Betanken von gasbetriebenen Schiffen und sogenannten Satellitenterminals, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass dem Tank Flüssigerdgas entnommen wird, dass das Flüssigerdgas in einen Wärmetauscher geleitet wird, dass dem Wärmetauscher Flüssigstickstoff zugeführt wird und dass das in dem Wärmetauscher abgekühlte Flüssigerdgas in den Tank zurückgeführt wird.
  • Bei einem Verfahren zur Kühlung von flüssigem Erdgas in Tanksystemen, insbesondere auf Flüssigerdgas abgebenden Schiffen, Bunker-Bargen und dergleichen, wird das Flüssigerdgas mittels Flüssigstickstoff, welcher in einem Wärmetauscher, der für die jeweilige Anlage auszulegen ist, geführt. Mittels Flüssigstickstoff wird das zunächst warme Flüssigerdgas stark unterkühlt und temperaturkontrolliert über die Sprühleiste in die Gasphase des Tanks eingespritzt. Durch das unterkühlte Flüssigerdgas kondensiert die Gasphase im Gasraum des Tanks und kühlt somit auch die sich darin befindliche Flüssigkeit herunter.
  • Unter warmem Flüssigerdgas wird hier verstanden, wenn der Dampfdruck bzw. die Temperatur über dem gewünschten Sollwert liegt. Typischerweise ist das Flüssigerdgas (auch als LNG bezeichnet) gereinigt und verflüssigt bei ca. -161 C°. Bei Lagerung und Transport liegt der Zustand des Flüssigerdgases auf der Siedelinie. Auf der Siedelinie sind Druck und Temperatur fest miteinander verbunden. Zu jedem Dampfdruck gehört eine bestimmte Temperatur. Der Zustand wird oft als Gleichgewichtszustand bezeichnet. Gerade bei der Lagerung an Bord von Schiffen ist die Isolierung regelmäßig nicht vollständig. Durch Wärmeeintrag entsteht eine Erwärmung bzw. Verdampfung des Flüssigerdgases. Das dabei entstehende Gas wird auch als "Boil-Off-Gas" (BOG) bezeichnet. Bei einer Erwärmung über die für das jeweilige Tanksystem definierte Temperatur ist das Flüssigerdgas zu warm und muss entsprechend gekühlt werden. Dies erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Dabei wird das Flüssigerdgas dem Tank bevorzugt über eine in dem Tank vorhandene interne Pumpe entnommen. Die ohnehin zur Entnahme des Flüssigerdgas vorgesehenen Apparaturen, hier insbesondere die Pumpe, kann somit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Bevorzugt wird der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Flüssigstickstoff in einem transportablen Behälter in den Bereich des Tanks gebracht und mit dem Wärmetauscher verbunden. Auch andere Arten der Zuführung, beispielsweise die Befüllung eines stationären Tanks sind denkbar. Im Hinblick auf die Durchführung des Verfahrens auf Schwimmkörpern und insbesondere Bunker-Bargen ist die Verwendung von transportablen Tanks mit Flüssigstickstoff jedoch bevorzugt. Der im Wärmetauscher verdampfte Stickstoff wird bevorzugt über ein Ventil abgeführt. Flüssigstickstoff wird dem Wärmetauscher als kälteres Medium zugeführt. Während sich im Wärmetauscher das Flüssigerdgas abkühlt, wird der flüssige Stickstoff erwärmt und verdampft. Das so entstandene Gas wird dann über das Ventil abgeführt. Der Tank ist über eine Rohrleitung mit dem Wärmetauscher verbunden. Durch diese fließt das abzukühlende Flüssigerdgas in den Wärmetauscher. Im Wärmetauscher wird das Flüssigerdgas abgekühlt und wird über eine zweite Rohrleitung in den Tank zurückgeführt. Bevorzugt wird das abgekühlte Erdgas über die zweite Rohrleitung in den Gasraum des Tanks zurückgeführt. Innerhalb des Tanks ist im unteren Bereich das Flüssigerdgas vorhanden. Der Tank ist bis zu einem bestimmten Pegel mit dem Flüssigerdgas befüllt. Darüber befindet sich der Gasraum. Bevorzugt wird das abgekühlte Erdgas in diesem Gasraum abgegeben. Besonders bevorzugt wird das abgekühlte Flüssigerdgas über eine Sprühleiste in den Gasraum eingeführt. Allgemein gesprochen, wird das abgekühlte Flüssigerdgas mit einer Abgabeeinrichtung, insbesondere einer Sprüheinrichtung, in den Gasraum eingeführt. Dort kann es mit einem Regelventil abgegeben werden. Bevorzugt wird es dabei temperaturkontrolliert mit dem Regelventil abgegeben. Dadurch erfolgt eine besonders effektive Kondensation. Die Flüssigkeit beginnt zu sieden um das Gleichgewicht zwischen Dampfdruck und Temperatur der flüssigen Phase auszugleichen. Der gesamte Tankinhalt wird so durch Entzug der Verdampfungswärme abgekühlt, während fortlaufend weiter Gas kondensiert wird. Der Gasdruck im Gasraum wird dabei bevorzugt über einen Drucksensor überwacht. Dadurch kann der Dampfdruck bzw. die Temperatur in dem Tank exakt eingestellt werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird das abgekühlte Flüssigerdgas über eine in dem Tank angeordnete Rohrschlange abgegeben. Die Rohrschlange ist dabei innerhalb der Flüssigkeit, also in dem Flüssigerdgas unterhalb des Gasraums angeordnet. Die Temperaturen gleichen sich beim Durchlauf durch die Rohrschlange an, bevor am Rohrende der Rohrschlange eine Vermischung des abgekühlten Flüssigerdgas und des Tankinhalts erfolgt. Bevorzugt ist das Rohrende der höchste Punkt der Rohrschlange.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, die beiden Arten der Einführung des Flüssigerdgas in den Tank miteinander zu kombinieren.
  • In einer anderen alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird das Flüssigerdgas dem Tank gasförmig aus einem Gasraum des Tanks entnommen. Das Gas, das auch als Boil-Off-Gas (BOG) bezeichnet wird, wird dem Wärmetauscher zugeführt und abgekühlt. Dabei kondensiert es dann wieder zu Flüssigerdgas. Das Flüssigerdgas wird weiter abgekühlt und zurück in den Tank geleitet. Dabei kann das kondensierte Flüssigerdgas entweder in den Kopfraum abgegeben werden oder auch über eine Rohrschlange direkt in das Flüssigerdgas eingeführt werden.
  • Neben der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dieses Verfahrens werden für solche Anlagen auch allgemeingebräuchliche Einbauteile, Anschlüsse, Armaturen und dergleichen verwendet. Diese sind nicht Gegenstand dieser Erfindung.
  • Die Vorteile dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegen insbesondere darin, dass durch den im Gasraum des Tanks kondensierenden Gases, ein neuer Gleichgewichtspunkt mit gewünschter Temperatur und einem geringen Dampfdruck erreicht wird.
  • Durch die Verwendung des Wärmetauschers in Kombination mit Flüssigstickstoff können Aufwendungen für die Installation, Wartung und den Energieverbrauch wesentlich reduziert werden.
  • Ein weiterer Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es sich um einen geschlossenen Gaskreislauf handelt, wodurch unerwünschte Gasaustritte nahezu ausgeschlossen sind und der verdampfte Stickstoff durch das Ventil gefahrlos an die Umwelt abgegeben werden kann, womit die unerwünschte Abgabe von Erdgas unterbunden wird.
  • Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen modularen Aufbau, der die Verwendung von transportablen Stickstoffbehältern, welche nur bei Bedarf bestellt und verwendet werden ermöglicht.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas für Wasserfahrzeuge, Schwimmkörper und dergleichen mit mindestens einem Tank und einer oder mehreren Betankungsanlagen zum Betanken von gasbetriebenen Schiffen ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass dem Tank ein externer Wärmetauscher zugeordnet ist, dass der Tank mit einer Rohrleitung und einer zweiten Rohrleitung mit dem Wärmetauscher verbunden ist und dass der Wärmetauscher lösbar mit einem Behälter für Flüssigstickstoff verbindbar ist. Mit einer solchen Tankvorrichtung wird bevorzugt das oben beschriebene Verfahren durchgeführt. Der externe Wärmetauscher ist dabei lösbar mit einem Behälter für Flüssigstickstoff verbindbar. Zur Durchführung des Verfahrens wird der Wärmetauscher mit einem solchen Behälter verbunden. Diese Behälter sind bevorzugt austauschbar, so dass bei Bedarf immer Flüssigstickstoff zugeführt werden kann. In dem Wärmetauscher wird das Flüssigerdgas mit Hilfe des Flüssigstickstoffs abgekühlt und dann in den Tank zurückgeleitet.
  • Bevorzugt weist der Tank einen Gasraum auf und in dem Gasraum ist eine Sprüheinrichtung, insbesondere eine Sprühleiste oder Sprühköpfe angeordnet, die über die Rohrleitung mit dem Wärmetauscher verbunden ist. Das abgekühlte Flüssigerdgas wird bevorzugt über die Sprühleiste in den Tank eingeführt. Alternativ kann auch eine andere Abgabeeinrichtung verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ ist in dem Tank eine Rohrschlange angeordnet, die über die Rohrleitung mit dem Wärmetauscher verbunden ist. Diese Rohrleitung ist unterhalb des Gasraums, innerhalb der flüssigen Phase des Flüssigerdgases angeordnet. Die Rohrschlange ist dabei so lang, dass eine langsame Temperaturangleichung und Übertragung der kalten Temperatur des Flüssigerdgases innerhalb des Rohrs an das umgebende Flüssigerdgas möglich ist. Bevorzugt weist die Rohrschlange ein Rohrende auf, das unterhalb des Gasraums in dem Tank endet, so dass das Rohrende in dem Flüssigerdgas endet. In diesem Bereich erfolgt dann eine Vermischung des abgekühlten Flüssigerdgases mit dem umgebenden Flüssigerdgas in dem Tank, das typischerweise etwas wärmer ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Wärmetauscher ein Ventil zum Ablass von verdampftem Flüssigstickstoff auf.
  • In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die Rohrleitung, die das Flüssigerdgas vom Tank zum Wärmetauscher transportiert mit dem Gasraum des Tanks verbunden, so dass gasförmiges Flüssigerdgas, sogenanntes Boil-Off-Gas zum Wärmetauscher transportiert wird. In der Rohrleitung ist bevorzugt ein Kompressor angeordnet. Hier ist auch ein Gebläse denkbar. Das Gas muss aus dem Gasraum abgezogen und verdichtet werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
    • Fig. 1
    einen vereinfachten Überblick über das erfindungsgemäße Verfahren;
    Fig. 2
    eine etwas ausführlichere Darstellung der Variante gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    Fig. 4
    eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In Fig. 1 ist das Verfahren in seinen Grundzügen dargestellt. In einem Tank 7 wird Flüssigerdgas gelagert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf besonders wirtschaftliche Weise die Lagerung in einem Tank erfolgen. Gerade auf Schiffen und Bunker-Bargen ist es nicht ohne weiteres möglich, optimale Isolationsbedingungen an dem Tank 7 zu schaffen, so dass das Flüssigerdgas sich mit der Zeit etwas erwärmt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine besonders wirtschaftliche Abkühlung erreicht, indem das Flüssigerdgas aus dem Tank 7 mit Hilfe einer Pumpe 8 einem Wärmetauscher 3 zugeführt wird. Die Pumpe 8 ist bevorzugt eine interne Pumpe, die ohnehin in dem Tank 7 vorhanden ist, beispielsweise um Flüssigerdgas aus dem Tank zu entnehmen. Die Pumpe 8 ist mit einer Rohrleitung 9 mit dem Wärmetauscher 3 verbunden. Die kalte Seite oder abkühlende Seite des Wärmetauschers 3 ist mit einem Behälter 1 für Flüssigstickstoff über eine Rohrleitung 2 für den Flüssigstickstoff verbunden. Der Flüssigstickstoff wird durch den Wärmetauscher 3 geführt, kühlt dabei das Flüssigerdgas ab und erwärmt sich dabei selbst. Der erwärmte und dabei verdampfende Stickstoff kann über ein Ventil 10 abgelassen werden. Das im Wärmetauscher 3 abgekühlte Flüssigerdgas wird über eine Rohrleitung 5 wieder dem Tank 7 zugeführt. Der Durchfluss durch die Rohrleitung 5 wird mit einem Regelventil 4 geregelt. In dem Tank 7 ist im oberen Teil kein Flüssigerdgas vorhanden. Dort ist ein Gasraum 11. In diesem Gasraum 11 ist eine Sprühleiste 6 angeordnet, die an die Rohrleitung 5 angeschlossen ist. Über die Sprühleiste 6 wird das abgekühlte oder unterkühlte Flüssigerdgas in den Tank 7 eingespritzt. Die Gasphase im Gasraum 11 kondensiert und kühlt somit auch die darunter befindliche Flüssigkeit.
  • In Fig. 2 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 1 noch etwas detaillierter dargestellt. Der Behälter 1 ist mit einer flexiblen Leitung 12 an eine Absperrarmatur 13 angeschlossen. Dabei sind die Absperrarmatur und alle links davon liegenden Elemente bevorzugt fest auf dem Schiff montiert. Der Behälter 1 mit dem Flüssigstickstoff kann, wenn dieser leer ist, ausgetauscht werden und dann mit der flexiblen Leitung 12 an der Absperrarmatur 13 angeschlossen werden. Von der Absperrarmatur 13 wird der Flüssigstickstoff mit der Rohrleitung 2 zum Wärmetauscher 3 geführt. Die Rohrleitung 2 ist bevorzugt isoliert. Im Wärmetauscher 3 wird der flüssige Stickstoff durch Entzug von Wärme aus dem Flüssigerdgas verdampft. Das Flüssigerdgas wird auf eine Temperatur unterhalb der Gleichgewichtstemperatur abgekühlt. Der gasförmige Stickstoff wird über das Ventil 10 bzw. eine Regelarmatur abgegeben. Die Temperatur des gasförmigen Stickstoffs wird mit einem Temperatursensor 15 überwacht. Mit einem Füllstandsensor 16 wird sichergestellt, dass ausreichend Flüssigstickstoff im Wärmetauscher 3 vorhanden ist. Das kalte Stickstoffgas wird durch Zumischen von Umgebungsluft angewärmt und dann über das Ventil 10 bzw. eine Regelarmatur an die Umgebung abgegeben. Das Flüssigerdgas wird dem Tank 7 an Bord des Schiffes mit der Pumpe 8 entnommen und über die Leitung 9 dem Wärmetauscher 3 zugeführt. Am Eingang des Wärmetauschers ist das Flüssigerdgas noch zu warm, also oberhalb der Gleichgewichtstemperatur im Tank 7. Das Flüssigerdgas wird dann im Wärmetauscher 3 abgekühlt. Die Temperatur des Flüssigerdgases wird über einen Temperaturfühler 17 überwacht. Mit dem Regelventil 4 wird der Volumenstrom des Flüssigerdgases eingestellt. Die Temperatur des abgekühlten Flüssigerdgases befindet sich unterhalb der Gleichgewichtstemperatur. Das insoweit unterkühlte Flüssigerdgas wird über die Rohrleitung 5 wieder in den Tank 7, insbesondere zur der Sprühleiste 6 geführt. Die Sprühleiste befindet sich im Gasraum 11 oberhalb des Pegels 14 des Flüssigerdgases.
  • Je nach Größe des Tanks 7 an Bord des Schiffes können auch mehrere Behälter 1 mit flüssigem Stickstoff angekoppelt werden. Diese werden bevorzugt über zusätzliche Ventile an die Absperrarmatur 13 angeschlossen.
  • In Fig. 3 ist eine zweite Variante dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der wesentliche Unterschied zur Variante in den Fig. 1 und 2 ist der, dass hier in dem Tank 7 unterhalb des Gasraums 11, insbesondere unterhalb des Pegels 14 eine Rohrschlange 19 angeordnet ist. Diese ist am Boden des Tanks 7 montiert. Die Rohrschlange 19 ist mit der Rohrleitung 5 verbunden. Das unterkühlte Flüssigerdgas wird durch die Rohrleitung 5 in die Rohrschlange 19 geleitet. Die Temperaturen der flüssigen Phasen gleichen sich an während das unterkühlte Flüssigerdgas durch die Rohrschlange 19 geführt wird. Am Rohrende 20 der Rohrschlange 19 vermischen sich dann die flüssigen Phasen. Das Rohrende 20 ist auf die Mittelachse des Tanks 7 gerichtet und nah benachbart zu dieser angeordnet. Das Rohrende 20 bildet den höchsten Punkt der Rohrschlange 19.
  • In Fig. 4 ist eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 gekennzeichnet. Insbesondere in Fällen, in denen keine Pumpe 8 innerhalb des Tanks 7 zur Verfügung steht, kann das Gas auch aus dem Gasraum 11 oberhalb des Pegels 14 abgezogen werden. Das Boil-Off-Gas wird dem Wärmetauscher 3 über die Leitung 9 zugeführt und abgekühlt, wobei es kondensiert. Bei dieser Variante muss der Wärmetauscher vergleichsweise groß ausgelegt werden, um das Gas zu kondensieren. In der Rohrleitung 9 ist ein Kompressor 21 oder ein Gebläse vorgesehen, um das Gas aus dem Gasraum 11 abzuziehen und zu verdichten. Weiterhin wird dadurch auch die Rückführung des kondensierten Flüssigerdgases in den Tank 7 über die Rohrleitung unterstützt.
    • Bezugszahlenliste:
    • 1
    Behälter für Flüssigstickstoff
    2
    Rohrleitung für Flüssigstickstoff - isolierte Leitung
    3
    Wärmetauscher
    4
    Regelventil
    5
    Rohrleitung für unterkühltes Flüssigerdgas
    6
    Sprühleiste
    7
    Tank
    8
    Pumpe
    9
    Rohrleitung für warmes Flüssigerdgas
    10
    Ventil
    11
    Gasraum im Tank (7)
    12
    flexible Leitung
    13
    automatische Absperrarmatur
    14
    Pegel
    15
    Temperatur-Sensorüberwachung
    16
    Füllstandssensor
    17
    Temperaturfühler
    18
    Drucksensor
    19
    Rohrschlange
    20
    Rohrende von 19
    21
    Kompressor

Claims (15)

  1. Verfahren zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas in Tanksystemen für Wasserfahrzeuge, Schwimmkörper und dergleichen, aufweisend mindestens einen Tank (7) und eine oder mehrere Betankungsanlagen zum Betanken von gasbetriebenen Schiffen und sogenannten Satellitenterminals,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dem Tank (7) Flüssigerdgas entnommen wird,
    dass das Flüssigerdgas in einen Wärmetauscher (3) geleitet wird,
    dass dem Wärmetauscher (3) Flüssigstickstoff zugeführt wird, und
    dass das in dem Wärmetauscher (3) abgekühlte Flüssigerdgas in den Tank (7) zurückgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Tank (7) Flüssigerdgas über eine in dem Tank (7) vorhandene interne Pumpe (8) entnommen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigstickstoff in einem transportablen Behälter (1) in den Bereich des Tanks (7) gebracht und mit dem Wärmetauscher (3) verbunden wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wärmetauscher (3) verdampfte Stickstoff über ein Ventil (10) abgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigerdgas vom Tank (7) über eine Rohrleitung (9) zum Wärmetauscher (3) geleitet wird und über eine zweite Rohrleitung (5) in den Tank (7) zurückgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Wärmetauscher (3) abgekühlte Erdgas über die zweite Rohrleitung (5) in den Gasraum (11) des Tanks (7) zurückgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das abgekühlte Flüssigerdgas mit einem Regelventil (4) in den Gasraum (11) des Tanks (7) über eine Sprühleiste (6) zurückgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abgekühlte Flüssigerdgas über eine in dem Tank (7) angeordnete Rohrschlange (19) abgegeben wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigerdgas dem Tank (7) gasförmig aus einem Gasraum (11) des Tanks (7) entnommen wird.
  10. Tankvorrichtung zur Rückverflüssigung und Kühlung von Flüssigerdgas für Wasserfahrzeuge, Schwimmkörper und dergleichen mit mindestens einem Tank (7) und einer oder mehreren Betankungsanlagen zum Betanken von gasbetriebenen Schiffen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dem Tank (7) ein externer Wärmetauscher zugeordnet ist,
    dass der Tank (7) mit einer Rohrleitung (9) und einer zweiten Rohrleitung (5) mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist,
    dass der Wärmetauscher (3) lösbar mit einem Behälter (1) für Flüssigstickstoff verbindbar ist.
  11. Tankvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (7) einen Gasraum (11) aufweist und dass in dem Gasraum (11) eine Sprühleiste (6) angeordnet ist, die über die Rohrleitung (9) mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist.
  12. Tankvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tank (7) eine Rohrschlange (19) angeordnet ist, die über die Rohrleitung (9) mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist.
  13. Tankvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschlange (19) ein Rohrende (20) aufweist, das unterhalb eines Gasraumes (11) des Tanks (7) in dem Tank (7) endet, so dass das Rohrende (20) in dem Flüssigerdgas endet.
  14. Tankvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) ein Ventil (10) zum Ablass von verdampftem Flüssigstickstoff aufweist.
  15. Tankvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (9) mit einem Gasraum (11) des Tanks (7) verbunden ist und dass in der Rohrleitung (9) ein Kompressor (21) angeordnet ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106595219A (zh) * 2016-11-03 2017-04-26 天道新能源科技有限公司 一种利用液化空气供冷制取lng的***
EP3444520A1 (de) 2017-08-18 2019-02-20 ArianeGroup GmbH Kühlung einer abdampfung von flüssiggas zum antrieb von maschinen, anlagen oder fahrzeugen
CN109906337A (zh) * 2016-09-06 2019-06-18 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于储存和液化液化气体的设施、方法以及相关的运输工具

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0723125B1 (de) * 1994-12-09 2001-10-24 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Anlage und Verfahren zur Gasverflüssigung
DE102010044869A1 (de) * 2010-09-09 2012-03-15 Linde Aktiengesellschaft Erdgasverflüssigung
JP2013087911A (ja) * 2011-10-20 2013-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 貯蔵槽の圧力上昇抑制装置、これを備えた圧力上昇抑制システム、この抑制方法、これを備えた液化ガス運搬船およびこれを備えた液化ガス貯蔵設備

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109906337A (zh) * 2016-09-06 2019-06-18 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于储存和液化液化气体的设施、方法以及相关的运输工具
CN106595219A (zh) * 2016-11-03 2017-04-26 天道新能源科技有限公司 一种利用液化空气供冷制取lng的***
EP3444520A1 (de) 2017-08-18 2019-02-20 ArianeGroup GmbH Kühlung einer abdampfung von flüssiggas zum antrieb von maschinen, anlagen oder fahrzeugen
DE102017118951A1 (de) 2017-08-18 2019-02-21 Arianegroup Gmbh Kühlung einer Abdampfung von Flüssiggas zum Antrieb von Maschinen, Anlagen oder Fahrzeugen
DE102017118951B4 (de) * 2017-08-18 2019-11-14 Arianegroup Gmbh Kühlung einer Abdampfung von Flüssiggas zum Antrieb von Maschinen, Anlagen oder Fahrzeugen
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