NORGE. Patentstyret (12) SØKNAD (19) NO (21) (13) A1. (51) Int Cl.

Transkript

1 (12) SØKNAD (19) NO (21) (13) A1 NORGE (1) Int Cl. F24H 4/02 ( ) F24H 4/04 ( ) Patentstyret (21) Søknadsnr (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag (8) Videreføringsdag (24) Løpedag (30) Prioritet (41) Alm.tilgj (73) Innehaver Aker Engineering and Technology AS, Postboks 222, 1326 LYSAKER, Norge (72) Oppfinner Arne Barrett Sele, Haresvingen, 1362 HOSLE, Norge Trygve Johannes Lund, Thorleifs allè 13A, 0489 OSLO, Norge (74) Fullmektig Oslo Patentkontor AS, Postboks 7007 Majorstua, 0306 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for å øke det interne trykket til en trykkbeholder (7) Sammendrag Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for å øke det interne trykket til en trykkbeholder (1) inneholdende et medium som er til stede i både væske- (3) og gassfase (2), beholderen omfattende en indre og en ytre fluidtett barriere, nevnte barrierer separert av et rom i mellom barrierene (8), omfattende trinnene: - å sirkulere et egnet fluid gjennom både rommet i mellom barrierene og en varmeenhet; og - å varme fluidet med varmeenheten

2 1 Teknisk område Den foreliggende oppfinnelsen angår tanker for lagring og transport av fluider sånn som hydrokarboner, inkludert lav-temperatur flytende naturgass. Dette inkluderer tanker for lagring og transport inkludert mobile og faste drivstofftanker for marin og landbasert bruk. Bakgrunn for oppfinnelsen 1 20 For en rekke anvendelser kan flytende gass bli lagret i trykkbeholdere på en praktisk måte. En fordel er at i slike tanker kan den avdampende væsken bli oppbevart til et passende tidspunkt når gassfasen er skal forbrukes. For anvendelse i forbrenningsmotorer er det spesielt nødvendig at hydrokarbongassen blir levert ved et kontrollert trykk. Et annet aspekt er at væske fra en tank under tilstrekkelig trykk kan bli tappet over nivået til den lagrede flytende gassen uten anvendelsen av en pumpe. Dette gjør det mulig for væsken å bli tappet fra tanken uten å ha åpninger under væskeoverflaten fra hvilke væsken kan bli tappet ved hjelp av tyngdekraften. Dette tilveiebringer en sikkerhet mot utilsiktet ukontrollert lekkasje i en situasjon hvor en ventil ikke lukker seg. Lekkasje av væske med lav temperatur vil på grunn av dens store varmekapasitet nesten umiddelbart forårsake sprøbrudd i vanlige materialer for skipsbygging og strukturer. I et slikt ulykkestilfelle, hvis det ikke er noe uttak under væskenivået, kan trykk umiddelbart bli fjernet ved at en ventil slipper ut trykket på gassen. 2 Begrensningene med denne teknikken er at tilstrekkelig trykk må bli opprettholdt i tanken for å overstige det hydrostatiske hodet ved toppen av tanken. Nåværende praksis er å tappe væske fra en liten åpning ved bunnen av tanken inn i en varmeveksler hvor denne væsken blir fordampet og matet inn i gassfasen i tanken for dermed å øke damptrykket. Dette blir gjort på bekostning av muligheten for en utilsiktet hendelse hvor kryogen væske kan lekke og forårsake sprøbrudd. Væskefasen kan så bli tappet ut av tanken over væskefasenivået inne i tanken. 30 Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for å øke trykket i en trykkbeholder inneholdende flytende gass, som minimerer eller minsker i det minste noen av ulempene med fremgangsmåtene kjent i teknikken, spesielt risikoen for utilsiktet lekkasje av kryogen væske.

3 2 Sammendrag av oppfinnelsen 1 20 I denne oppfinnelsen blir det benyttet en tank, eller trykkbeholder, bestående av to væsketette barrierer. Et egnet varmemedium, sånn som luft eller vann, blir sirkulert gjennom en side av en varmeveksler. På den motsatte siden av varmeveksleren kan et egnet fluid, sånn som nitrogen, bli sirkulert gjennom nevnte varmeveksler og rommet i mellom barrierene til tanken i et lukket kretsløp. Sirkulasjon av nevnte fluid kan oppnås ved kun konveksjon, eller ved en egnet fremdriftsanordning sånn som en vifte. Når bare konveksjon blir benyttet for å sirkulere fluidet, er det viktig at inntaks-/returkanalene er plassert korrekt på trykkbeholderen. Det er foretrukket at kanalen som tilfører oppvarmet fluid fra varmeveksleren er plassert over væskenivået til tanken, og at kanalen som tilfører avkjølt fluid til varmeveksleren er plassert under nevnte væskenivå. Tilstrekkelig separering av de to kanalene er nødvendig for å oppnå en korrekt sirkulasjon i rommet mellom barrierene. Tankveggen med dobbelte barrierer virker som en andre varmeveksler og øker varmeenergien til de oppbevarte fluider noe som forårsaker avkoking og økt trykk i tanken. Det økte trykket blir oppnådd uten å trenge gjennom tanken under væskenivået i tanken og uten å måtte anvende en pumpe. Varmeveksleren, som varmer mediet som sirkulerer gjennom rommet i mellom barrierene til tanken, kan bli byttet ut med enhver annen egnet varmeenhet kjent for en fagmann. Den foreliggende oppfinnelsen er videre definert i det følgende, og tilveiebringer: 2 En fremgangsmåte for å øke det interne trykket i en trykkbeholder inneholdende et medium som er til stede i både væske- og gassfase, beholderen omfattende en indre og en ytre fluidtett barriere, nevnte barrierer er separert av et rom i mellom barrierene, omfattende trinnene: - å sirkulere et egnet fluid gjennom både rommet og en varmeenhet; og - å varme fluidet med varmeenheten. I en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er varmeenheten en varmeveksler. 30 I en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, blir et egnet varmemedium, sånn som vann eller luft, tilveiebrakt på den andre siden av varmeveksleren.

4 3 Oppfinnelsen tilveiebringer også en trykkbeholder for et medium som har både en væske- og en gassfase, omfattende en ytre og en indre fluidtett barriere, de to barrierene er separert av et rom i mellom barrierene, hvori rommet i mellom de to barrierene er knyttet til en varmeenhet ved rør, slik at et fluid kan bli sirkulert gjennom både rommet i mellom barrierene og varmeenheten, nevnte varmeenhet varmer fluidet. I en utførelsesform av trykkbeholderen ifølge oppfinnelsen er fluidet en egnet gass, sånn som nitrogen. I en annen utførelsesform av trykkbeholderen ifølge oppfinnelsen, er fluidet en egnet væske, sånn som metanol. 1 Typen og egenskapene til fluidet som blir brukt til å sirkulere i rommet mellom barrierene er avhengig av egenskapene, f.eks. kondenseringstemperatur, til fluidet som blir oppbevart i trykkbeholderen. I tilfellet av en trykkbeholder inneholdende LNG, vil et egnet sirkulerende fluid være for eksempel nitrogen. I tilfellet av en trykkbeholder inneholdende LPG, vil et egnet sirkulerende fluid, i tillegg til nitrogen, også være, for eksempel, en egnet væske sånn som metanol. 20 I nok en annen utførelsesform av trykkbeholderen ifølge oppfinnelsen, er varmeenheten en varmeveksler. 2 I nok en annen utførelsesform av trykkbeholderen ifølge oppfinnelsen, blir vann eller luft anvendt som varmekilden for varmeveksleren. I en annen utførelsesform av trykkbeholderen ifølge oppfinnelsen, omfatter beholderen et rør som har to ender, en ende til røret er internt i beholderen og plassert under nivået til væskefasen. 30 I en annen utførelsesform av trykkbeholderen ifølge oppfinnelsen, omfatter nevnte beholder en fremdriftsanordning, fortrinnsvis en vifte, for å sirkulere fluidet gjennom både varmeenheten og rommet i mellom barrierene. 3

5 4 Kort beskrivelse av tegningene Figur 1 viser en skjematisk tegning av oppfinnelsen. Detaljert beskrivelse Figur 1 viser en trykkbeholder 1 med to barrierer inneholdende gassfasen til det lagrede mediet 2 og væskefasen 3. Den eksterne varmeveksleren 4 varmer et fluid som sirkulerer gjennom et rør 6 inn i rommet 8 mellom barrierene, gjennom et returrør og tilbake til varmeveksleren 4. Den økte avdampingen fra væsken 3, grunnet varmen tilveiebrakt ved det sirkulerende fluidet, forårsaker økt trykk i gassfasen 2. Dette forårsaker tilstrekkelig trykk for å komme over det hydrostatiske hodet nødvendig for å drive den lagrede væsken 3 gjennom røret 7.

6 P a t e n t k r a v 1. En fremgangsmåte for å øke det interne trykket til en trykkbeholder (1) inneholdende et medium som er til stede i både væske- (3) og gassfase (2), hvor trykkbeholderen omfatter en indre og en ytre fluidtett barriere, nevnte barrierer separert av et rom i mellom barrierene (8), k a r a k t e r i s e r t v e d a t fremgangsmåten omfatter trinnene: - å sirkulere et egnet fluid gjennom både rommet i mellom barrierene og en varmeenhet; og - å varme fluidet med varmeenheten. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori varmeenheten er en varmeveksler. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvori et egnet varmemedium, sånn som vann eller luft, er tilveiebrakt på den andre siden av varmeveksleren En trykkbeholder (1) for et medium som har både væske- (3) og gassfase (2), omfattende en ytre og en indre fluidtett barriere, de to barrierene separert av et rom (8) i mellom barrierene, 20 k a r a k t e r i s e r t v e d a t rommet (8) i mellom de to barrierene er knyttet til en varmeenhet (4) ved et rør (,6), slik at et fluid kan bli sirkulert gjennom både rommet i mellom barrierene (8) og varmeenheten (4), nevnte varmeenhet varmer fluidet. 2. Trykkbeholder ifølge krav 4, hvori fluidet er en egnet gass, sånn som nitrogen. 6. Trykkbeholder ifølge krav 4, hvori fluidet er en egnet væske, sånn som metanol Trykkbeholder ifølge krav 4-6, hvori varmeenheten er en varmeveksler. 8. Trykkbeholder ifølge krav 7, hvori vann eller luft blir sirkulert gjennom den andre siden av varmeveksleren (4).

7 6 9. Trykkbeholder ifølge ethvert av kravene 4-8, hvori beholderen omfatter et rør (7) som har to ender, en ende av røret er internt i beholderen og plassert under nivået til væskefasen.. Trykkbeholder ifølge ethvert av kravene 4-9, omfattende en fremdriftsan- ordning, fortrinnsvis en vifte, for å sirkulere fluidet.

8 1/ Fig. 1