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DE102009047117B4 - Verfahren und System für das Entladen eines Ladetanks für kryogenes Flüssiggas - Google Patents

Verfahren und System für das Entladen eines Ladetanks für kryogenes Flüssiggas Download PDF

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DE102009047117B4
DE102009047117B4 DE102009047117.0A DE102009047117A DE102009047117B4 DE 102009047117 B4 DE102009047117 B4 DE 102009047117B4 DE 102009047117 A DE102009047117 A DE 102009047117A DE 102009047117 B4 DE102009047117 B4 DE 102009047117B4
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TGE Marine Gas Engineering GmbH
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Abstract

Verfahren für das Entladen von Flüssiggas aus einem Tank (1) eines Schiffes, wobei im Tank (1) ein Überdruck bereitgestellt wird, Flüssiggas durch eine Entnahmeleitung (2a) aus dem Tank (1) herausgedrückt und in eine nicht zum Schiff gehörige Rohrleitung und/oder in einen nicht zum Schiff gehörenden Tank (4, 9) eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass allein der Überdruck im Tank (1) genutzt wird, um für das Entladen zu entnehmendes Flüssiggas durch die Entnahmeleitung (2a) aus dem Tank (1) ohne Pumpe herauszudrücken, und ein entsprechender Überdruck im Tank (1) bereitgestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 sowie 10 für das Entladen eines Ladetanks, der ein kryogenes Flüssiggas enthält und der sich an Bord eines Schiffs wie zum Beispiel eines Flüssiggastankers oder einer Tankbarge für Flüssiggas befindet.
  • Aus der Druckschrift EP 1 353 113 A2 sind ein System und ein Verfahren zur Entladung von Gastankschiffen bekannt. Das System umfasst einen Ladetank mit und einen Ladetank ohne Tauchpumpe. Die Ladetanks sind über zwei Leitungen miteinander verbunden, wobei eine Leitung mit einem Kompressor versehen ist. Mit Hilfe des Kompressors wird aus dem Ladetank mit der Tauchpumpe eine Gasphase in den Tank ohne Tauchpumpe gepumpt. Durch die so bewirkte Druckerhöhung im Tank ohne Tauchpumpe gelangt Flüssigkeit aus dem Tank ohne Tauchpumpe über die weitere Leitung in den Tank mit Tauchpumpe. Mit Hilfe der Tauchpumpe wird Flüssiggas aus dem zugehörigen Tank über eine Abgabeleitung zu einer Landanlage gefördert.
  • Aus der Druckschrift WO 00/61989 A1 ist ein Verfahren zum Umfüllen niedrig siedender Flüssigkeiten, insbesondere einer Methan-reichen Fraktion, wie beispielsweise Flüssigerdgas (LNG), aus einem ersten Speicherbehälter in einen zweiten Speicherbehälter bekannt. Während des Umfüllens mittels Pumpen wird eine Druckdifferenz von 10 mbar bis 100 mbar eingestellt, wobei in dem Speicherbehälter, dem die umzufüllende, niedrig siedende Flüssigkeit zugeführt wird, ein höherer Druck als in dem Speicherbehälter, dem die niedrig siedende Flüssigkeit entnommen wird, eingestellt wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Umfüllen niedrig siedender Flüssigkeiten werden die Abdampfverluste verringert.
  • Aus der WO 2009/063127 A1 ist ein Verfahren und System zum Betrieb eines LNG-angetriebenen Schiffes bekannt. Aus einem unter Überdruck gesetzten LNG-Tank des Schiffes wird aus der Tankunterseite ohne Tauchpumpe flüssiges LNG abgeleitet, das zu einem Verdampfer und von dort aus in gasförmigem Zustand weiter zum Schiffsantrieb strömt. Das in dieser Druckschrift beschriebene Verfahren und System ist im Schiff integriert und dient zur Förderung von LNG innerhalb des Schiffes.
  • Eine Pumpe für ein Entladen eines Tanks einzusetzen, erfordert einen relativ hohen Aufwand. Es sind strikte Vorschriften bezüglich Zulassung, Dichtung und Explosionsschutz einzuhalten. Für Wartungsarbeiten an einer Tauchpumpe, die sich in einem Tank befindet, muss zudem zunächst das Flüssiggas entfernt, der Tank aufgewärmt, inert gespült und anschließend belüftet werden. Dieser Vorgang allein für den Zugang zur Pumpe bedeutet einen Aufwand von mehreren Tagen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein weiter entwickeltes Verfahren und System für das Entladen eines Schiff-Ladetanks für kryogenes Flüssiggas zu schaffen.
  • Zur Lösung der Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
  • Erfindungsgemäß wird der Inhalt eines Ladetanks eines Schiffs in einem Hafen nicht mit Hilfe einer Pumpe, sondern mit Hilfe eines Überdrucks im gewünschten Umfang entnommen. Zu diesem Zweck reicht ein Entnahmerohr bzw. eine Entnahmeleitung in das im Ladetank befindliche Flüssiggas hinreichend weit hinein und wird für die Entnahme des Flüssiggases geöffnet. Aufgrund des im Tank herrschenden Überdrucks fließt dann das Flüssiggas durch das Entnahmerohr hindurch und wird so aus dem Ladetank herausgeführt. Das so dem Ladetank entnommene Flüssiggas wird zum Beispiel in einen weiteren, insbesondere landseitig angeordneten Tank geleitet, der für die Aufnahme des gelieferten Flüssiggases vorgesehen ist. Es handelt sich insbesondere um einen so genannten Vorlagebehälter, der sich in einem Hafen befindet und zum Beispiel an Land aufgestellt ist. Ein solcher Vorlagebehälter muss sich nicht zwingend auf dem Land befinden. Er kann in einem Hafen auch auf dem Wasser schwimmend vorgesehen sein. Alternativ kann das aus dem Ladetank entnommene Flüssiggas direkt einem Verbraucher zugeführt werden, der wie der Vorlagebehälter nicht Teil des Schiffes ist, welches entladen wird.
  • In einem Ladetank, der Flüssiggas enthält, entsteht mit der Zeit aufgrund von unvermeidlicher Wärmezufuhr sogenanntes Boil-Off-Gas und damit ein Überdruck. Dieser Überdruck kann dazu genutzt werden, um Flüssiggas aus dem Tank herauszudrücken.
  • Der Überdruck, der in einem Ladetank aufgrund von Boil-Off-Gas entsteht, reicht in der Regel nicht aus, um den Inhalt eines Ladetanks im gewünschten Umfang zum Beispiel in einen Puffertank zu bringen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist daher ein Heizmittel vorgesehen, mit dem Flüssiggas erhitzt und so in die Gasphase überführt wird. Der damit verbundene Druckanstieg wird genutzt, um das Flüssiggas aus dem Ladetank heraus zu drücken.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Heizmittel ein Wärmetauscher. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher fest an Land, also nicht auf dem Schiff vorgesehen. Erreicht ein Schiff mit Flüssiggas einen Hafen und soll das Flüssiggas dem Ladetank entnommen werden, so wird der Ladetank einerseits mit einer Leitung verbunden, die von der Entnahmeleitung zum Vorlagebehälter führt. Andererseits gibt es eine Leitung, die mit dem genannten Heizmittel verbunden ist. Diese Leitung wird an eine Leitung des Ladetanks angeschlossen, die vorzugsweise von oben in den Tank einmündet, aber vorzugsweise nicht in das Flüssiggas hineinreicht. Wird durch das Heizmittel Flüssiggas in die Gasphase überführt, so entsteht ein Überdruck, der Flüssiggas aus dem Ladetank in den Vorlagebehälter fließen lässt. Bei dieser Ausführungsform muss ein Schiff vorteilhaft nicht über eigene Heizmittel wie einen Wärmetauscher verfügen, um einen eigenen Ladetank entleeren zu können. Stattdessen genügt eine in einem Hafen vorgesehene Einrichtung, um mit Flüssiggas beladene Schiffe entladen zu können. Es wird so der technische Aufwand im Vergleich zu dem Fall verringert, dass jedes Schiff über eigene Mittel einschließlich Heizmittel verfügt, um einen Tank ohne Pumpe allein aufgrund eines Überdrucks entladen zu können.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figur näher erläutert.
  • Die Figur verdeutlicht einen bevorzugten Aufbau eines Systems für das Entladen von wenigstens einem, mit kryogenem Gas gefüllten Tank 1, der sich auf einem Schiff befindet. In der Regel verfügt ein Schiff über eine Mehrzahl von Tanks. Das Volumen solcher Tanks beträgt regelmäßig mehrere 100 m3 und ist insbesondere wenigstens 500 m3, vorzugsweise wenigstens 1000 m3 groß. Solche Tanks können zum Beispiel 5000 bis 12000 m3 groß sein. Beispiele für kryogene Gase sind LNG, LPG, Ethylen, Propylen, NH3, VCM, flüssiges CO2, flüssiger Stickstoff oder flüssiger Wasserstoff.
  • Eine auf dem Schiff befindliche Entnahmeleitung 2a dient dem Entladen des Tanks 1. Befinden sich auf einem Schiff eine Mehrzahl von Tanks, so führt die Entnahmeleitung auch in die weiteren Tanks hinein, wie in der Figur durch punktierte Linien angedeutet wird. Eine Entnahmeleitung führt in einen zu entladenen Tank hinein und endet nahe am Boden des Tanks 1.
  • Auf dem Schiff gibt es eine druckfeste Leitung 2b, die in wenigstens einen Tank 1 hineinführt. Die druckfeste Leitung 2b endet allerdings an oder knapp unterhalb der Tankoberseite.
  • Das System umfasst weiter Verbindungsmittel 3a und 3b, um die schiffsseitigen Leitungen 2a und 2b mit landseitigen Leitungen zu verbinden, wenn ein Tank 1 entladen werden soll. Die Entnahmeleitung 2a wird so mit einer landseitigen Leitung verbunden, die in einen Vorlagebehälter 4 hineinführt. Der Vorlagebehälter 4 ist auf dem Land aufgestellt. Aus dem Vorlagebehälter führt ein Rohr hinaus, das in einer Förderpumpe oder einer kleinen Anfahrpumpe 5 einmündet. Mit Hilfe der Förder- oder Anfahrpumpe 5 kann flüssiges Gas aus dem Vorlagebehälter 4 in einen Wärmetauscher 6 gepumpt werden. Im Wärmetauscher 6 wird das eingeleitete Gas erwärmt und überhitzt. Der durch die Pumpe aufgebaute Druck wird durch Öffnen des nachfolgenden Ventils 7 entspannt. Im Anschluss an das Ventil kann ein weiterer Wärmetauscher 8 vorgesehen sein, in dem das bereits erwärmte Flüssiggas bei Bedarf weiter erwärmt wird, um das Gas gegenüber dem Druck im Schiffstank weiter zu überhitzen und vorzeitiges Einkondensieren zu verhindern. Das so in die Gasphase überführte Flüssiggas wird in die Druckleitung 2b hinein entspannt, sorgt so für eine Druckerhöhung in wenigstens einem Tank 1 und drückt daher flüssiges Gas über die Entnahmeleitung 2a aus dem wenigstens einen Tank 1 heraus.
  • Das so aus dem wenigstens einen Tank 1 entnommene Gas kann so nun in ein landseitiges Tanklager 9, das ein oder mehrere Puffertanks umfasst, zwecks Zwischenlagerung hineingeleitet werden. Um dies zu ermöglichen, führt eine Rohrleitung von der Pumpe 5 in das Tanklager 9 hinein. Ein Teil des aus dem wenigstens einen Tank 1 entnommenen Gases wird allerdings abgezweigt und den Wärmetauschern 6, 8 zwecks Verdampfung zugeführt, um den für eine weitere Entleerung erforderlichen Druck aufrecht zu erhalten. Alternativ oder ergänzend kann das aus dem wenigstens einem Tank entnommene Flüssiggas über ein Hochdruck-Ausspeisesystem landseitig über einen Auslass 12 heraus geleitet werden, um beispielsweise das entnommene Flüssiggas direkt in einen nicht dargestellten Verbraucher wie zum Beispiel eine Turbine einzuleiten. Das Hochdruckausspeisesystem umfasst zweckmäßig eine Hochdruckpumpe 10 und/oder einen Wärmetauscher 11, um Flüssiggas zu verdampfen. Mit Hilfe von geeignet angeordneten Ventilen werden die Flüsse in gewünschter Weise gesteuert. Die Fördermenge wird vorteilhaft durch eine Niveaumessung im Vorlagebehälter derart geregelt, dass das Niveau im Vorlagebehälter stets annähernd konstant bleibt.
  • Die so erzielbaren Fördermengen liegen erfahrungsgemäß über denen üblicher Ladetank-Pumpen. Der Vorlagebehälter ist zweckmäßig wie dargestellt senkrecht angeordnet, um eine ausreichende Unterkühlung des Saugstroms der Förderpumpe zu gewährleisten.
  • Die Förderpumpe 5 ist als Tauch-/Deepwellpumpe innerhalb des Vorlagebehälters oder bei Anbindung mittels eines Bodenauslasses außerhalb des Vorlagebehälters 4 als kryogene Pumpe geeigneter Bauart angeordnet.
  • Der wenigstens eine Tank 1 ist zweckmäßigerweise mit einer Vorrichtung zur automatischen Restentleerung ausgestattet. Die Rohrleitungen, die auch durch Schläuche ganz oder teilweise gebildet sein können, brauchen lediglich für den relativ niedrigen Druck der Druckentladung von maximal 10 bar g ausgelegt zu sein.
  • Einige Einrichtungen der landseitigen Entladestelle wie Vorlagebehälter, Druckerhöhungspumpe und einzelne Wärmetauscher sind zweckmäßig nahe des Schiffsliegeplatzes installiert, um Förderdrucke über 2 bar über dem natürlichen Tankdruck im Schiff zu vermeiden. Bei entsprechend niedriger Anordnung gegenüber dem Schiffstank kann das Prinzip der Verbundenen Gefäße zusätzlich effektiv genutzt werden, wobei der Flüssigkeitstransport nach einem ersten Überfließen von einem Behälter in den zweiten ohne weitere Fördermittel aufrechterhalten wird.
  • An Bord des Schiffes kann erfindungsgemäß ein Tank 1 nach dem anderen oder auch parallel entladen werden. Nachdem eine Entladung abgeschlossen ist, wird der aufgebaute Gas-Überdruck nach einiger Zeit durch Kondensation an kalten Tankwandungen abgebaut. Abschließend werden die Verbindungsmittel gelöst, um ein nächstes Schiff damit auf diese Weise entladen zu können.
  • Die gewünschte Druckerhöhung erfolgt durch die Pumpe 5, d. h. dass der Druck im gesamten System hinter der Pumpe herrscht. Durch den Wärmetauscher 6 wird die Flüssigkeit überhitzt (ohne Druckerhöhung) und die überhitzte Flüssigkeit wird über das Ventil 7 auf Tankdruck entspannt. Sollte die zuvor erfolgte Überhitzung nicht ausreichen, um die gesamte Flüssigkeit über das Ventil 7 zu verdampfen, kann über den Wärmetauscher 8 nacherhitzt und restverdampft werden.
  • Ein wesentlicher Vorteil des Systems ist der Verzicht auf Pumpen und Kompressoren auf einem Schiff wie zum Beispiel einer Barge, die andernfalls in unnützer Weise spazieren gefahren werden. Für viele Tanks (beliebig viele Schiffe, beliebig viele Bargen) benötigt man nun nur die Pumpe/den Pumpensatz an Land.

Claims (15)

  1. Verfahren für das Entladen von Flüssiggas aus einem Tank (1) eines Schiffes, wobei im Tank (1) ein Überdruck bereitgestellt wird, Flüssiggas durch eine Entnahmeleitung (2a) aus dem Tank (1) herausgedrückt und in eine nicht zum Schiff gehörige Rohrleitung und/oder in einen nicht zum Schiff gehörenden Tank (4, 9) eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass allein der Überdruck im Tank (1) genutzt wird, um für das Entladen zu entnehmendes Flüssiggas durch die Entnahmeleitung (2a) aus dem Tank (1) ohne Pumpe herauszudrücken, und ein entsprechender Überdruck im Tank (1) bereitgestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Flüssiggas durch ein Heizmittel verdampft wird und durch das verdampfte Gas der Überdruck im Tank (1) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Entnahmeleitung (2a) des Schiffes mit Hilfe eines Verbindungsmittels (3a) mit einem nicht zum Schiff gehörenden Rohr verbunden wird, eine Leitung (2b) des Schiffes mit Hilfe eines Verbindungsmittels (3b) mit einem nicht zum Schiff gehörenden Rohr verbunden wird, über welches anschließend verdampftes Flüssiggas in den Tank (1) hineingedrückt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus dem Tank (1) entnommenes Flüssiggas in einen Vorlagebehälter (4) hineingeleitet wird.
  5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem Flüssiggas aus dem Vorlagebehälter (4) in einen Wärmetauscher (6, 8) gepumpt wird.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem im Wärmetauscher (6, 8) verdampftes Gas in den Tank (1) des Schiffes über eine Leitung (2b) für die Tankentleerung hinein entspannt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehender Ansprüche, bei dem dem Tank (1) entnommenes Gas einem landseitig angeordneten Hochdruckausspeisesystem (10, 11, 12) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fördermenge durch eine Niveaumessung in einem Vorlagebehälter (4) derart geregelt wird, dass das Niveau im Vorlagebehälter während der Entnahme konstant bleibt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Verbindungsmittel (3a, 3b) nach einer Tankentladung gelöst werden.
  10. System zur Entladung eines Schiffstanks (1) mit zwei Verbindungsmitteln (3a, 3b) für das Verbinden von zwei landseitigen Leitungen mit zwei schiffsseitigen Leitungen (2a, 2b), die in den Schiffstank (1) hineinführen und eine Entnahmeleitung (2a) zum Entladen von Flüssiggas aus dem Schiffstank (1) sowie eine Druckleitung (2b) zum Einleiten von in die Gasphase überführtem Flüssiggas in den Schiffstank (1) aufweisen, gekennzeichnet durch eine Pumpe (5) für das Pumpen von dem Schiffstank (1) entnommenen Flüssiggas in einen Wärmetauscher (6, 8), wobei der Wärmetauscher (6, 8) mit der Druckleitung (2b) in Strömungsverbindung bringbar ist und die Pumpe (5) dazu ausgelegt ist, einen Druck aufzubauen, mit dem das in die Gasphase überführte Flüssiggas in dem Schiffstank (1) einen Überdruck erzeugt und dadurch für das Entladen flüssiges Gas über die Entnahmeleitung (2a) aus dem Schiffstank (1) ohne Pumpe herausdrückt, und mit einer weiteren Leitung, die von der Pumpe in einen Tank (9) und/oder zu einem Ausspeisesystem (10, 11, 12) führt.
  11. System nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Entnahmeleitung (2a) bis zum Grund des Schiffstanks (1) reicht.
  12. System nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Druckleitung (2b) in den Schiffstank (1) hineinreicht und an der Tankoberseite endet.
  13. System nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, mit einem als Vorlagebehälter dienendem Tank (4), von dem aus eine Leitung zur Pumpe (5) führt.
  14. System nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, das ein landseitig angeordnetes Ausspeisesystem umfasst, das eine Pumpe (10) und/oder einen Wärmetauscher (11) sowie einen Auslass (12) aufweist.
  15. System nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, das zwei Wärmetauscher (6, 8) umfasst, durch die Flüssiggas verdampft und in Richtung Schiffstank (1) entspannt wird.
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