ГЕРМЕТИЧНЫЙ И ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЙ РЕЗЕРВУАР, СОДЕРЖАЩИЙ ГАЗОВУЮ КУПОЛЬНУЮ КОНСТРУКЦИЮ Российский патент 2021 года по МПК F17C13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области герметичных и теплоизолированный резервуаров для хранения и/или транспортировки текучей среды, такой как криогенная текучая среда.

Герметичные и теплоизолированные резервуары в частности используют для хранения сжиженного природного газа (СПГ), который хранится при атмосферном давлении при температуре приблизительно -162°C.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известный уровень техники, и в частности заявка WO 2015/155377, раскрывает герметичный и теплоизолированный резервуар для хранения сжиженного природного газа, оснащённый газовой купольной конструкцией. Герметичный и теплоизолированный резервуар содержит стенки, которые последовательно имеют, в направлении толщины, вторичный теплоизолирующий барьер, опирающийся на опорную конструкцию, вторичную уплотнительную мембрану, опирающуюся на вторичный теплоизолирующий барьер, первичный теплоизолирующий барьер, опирающийся вторичную уплотнительную мембрану, и первичную уплотнительную мембрану, предназначенную для контакта с сжиженным газом, содержащимся в резервуаре.

Газовая купольная конструкция имеет трубопровод-коллектор пара, предназначенный для ограничения канала циркуляции пара между внутренним пространством резервуара и коллектором пара, который не показан, расположенным снаружи резервуара.

Газовая купольная конструкция также имеет встроенное первичное выхлопное устройство, которое позволяет выпускать газ, присутствующий в первичном теплоизолирующем барьере. Для этого первичное выхлопное устройство содержит трубу, ведущую в герметизированное первичное пространство газового купола, которое сообщается с первичным теплоизолирующим барьером резервуара.

Газовая купольная конструкция, раскрытая в вышеупомянутом документе, не является полностью удовлетворительной. В частности, скорость потока выпуска текучей среды, присутствующей в теплоизолирующем барьере, может быть получена только в ущерб увеличению объёма газового купола вблизи вторичной уплотнительной мембраны, что приводит, для некоторых типов резервуаров, к ухудшению механических характеристик вторичной уплотняющей мембраны.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна из идей изобретения состоит в том, чтобы предложить герметичный и теплоизолированный резервуар, содержащий газовую купольную конструкцию, которая оснащена первичным выхлопным устройством, позволяющим выпускать текучую среду, присутствующую в первичном теплоизолирующем барьере, и которая способна быстро выпускать значительные количества текучей среды, присутствующей в первичном теплоизолирующем барьере, и делать это без ухудшения механических характеристик стенки резервуара вблизи газовой купольной конструкции.

Согласно одному варианту осуществления, изобретение раскрывает герметичный и теплоизолированный резервуар, предназначенный для хранения сжиженного газа, содержащий верхнюю стенку, последовательно имеющую, в направлении толщины, вторичный теплоизолирующий барьер, опирающийся на опорную конструкцию, вторичную уплотнительную мембрану, опирающуюся на вторичный теплоизолирующий барьер, первичный теплоизолирующий барьер, опирающийся на вторичную уплотнительную мембрану, и первичную уплотнительную мембрану, предназначенную для контакта со сжиженным газом, содержащимся в резервуаре, причём резервуар дополнительно содержит газовую купольную конструкцию, включающую в себя:

- трубопровод-коллектор пара, предназначенный для извлечения паров, полученных испарением сжиженного газа в резервуаре, причём упомянутый трубопровод-коллектор пара проходит через отверстие, выполненное в опорной конструкции, и проходит через верхнюю стенку резервуара, причём трубопровод-коллектор пара содержит периферийную стенку, герметично соединённую с первичной уплотнительной мембраной;

- оболочку, которая расположена вокруг трубопровода-коллектора пара, причём упомянутая оболочка содержит нижний конец, который герметично соединён с вторичной уплотнительной мембраной, и упомянута оболочка герметично соединена с трубопроводом-коллектором пара посредством верхней кольцевой пластины, которая располагается поперечно между оболочкой и трубопроводом-коллектором пара, чтобы обеспечивать герметизированное первичное пространство между оболочкой и трубопроводом-коллектором пара, причём упомянутое герметизированное первичное пространство сообщается с первичным теплоизолирующим барьером, при этом оболочка имеет, между верхней кольцевой пластиной и вторичной уплотнительной мембраной, форму, которая расположена так, что оболочка сужается к вторичной уплотняющей мембране; и

- первичное выхлопное устройство, предназначенное для выпуска текучей среды из первичного теплоизолирующего барьера, причём первичное выхлопное устройство содержит трубу, герметично соединённую с верхней кольцевой пластиной и сообщающуюся с первичным теплоизолирующим барьером через герметизированное первичное пространство.

Таким образом, благодаря особой форме оболочки, сечение трубы первичного выхлопного устройства, которое герметично соединено с верхней кольцевой пластиной, и объём оболочки вблизи вторичной уплотнительной мембраны, являются декоррелированными. Таким образом, сечение трубы первичного выхлопного устройства может быть оптимизировано для достижения достаточной скорости потока выпуска без этой оптимизации сечения, приводящей к увеличению сечения оболочки вблизи вторичной уплотнительной мембраны и, следовательно, без ухудшения механических свойств вторичной уплотнительной мембраны.

Согласно вариантам осуществления такой герметичный и теплоизолированный резервуар для хранения текучей среды может содержать один или несколько из следующих признаков.

Согласно одному варианту осуществления оболочка имеет форму, которая выполнена так, что внешний диаметр оболочки сужается к вторичной уплотнительной мембране, между верхней кольцевой пластиной (20) и вторичной уплотнительной мембраной.

Согласно одному варианту осуществления оболочка имеет, вблизи верхней кольцевой пластины, внутреннее сечение вдоль плоскости, ортогональной продольному направлению газовой купольной конструкции, которое больше внутреннего сечения оболочки вблизи ее герметичного соединения с вторичной уплотнительной мембраной.

Согласно одному варианту осуществления оболочка имеет, между верхней кольцевой пластиной и вторичной уплотнительной мембраной, участок в форме усечённого конуса, сужающийся к вторичной уплотнительной мембране.

Согласно одному варианту осуществления герметизированное первичное пространство сообщается с теплоизолирующим барьером через проход, образованный между трубопроводом-коллектором пара и вторичной уплотнительной мембраной, и/или через вторичную уплотнительную мембрану.

Согласно одному варианту осуществления газовая купольная конструкция содержит изолирующую футеровку, расположенную в герметизированном первичном пространстве, обеспеченном между оболочкой и трубопроводом-коллектором пара, причём в изолирующей футеровке имеется проход, соединяющий трубу с первичным теплоизолирующим барьером.

Согласно одному варианту осуществления вторичная уплотнительная мембрана имеет отверстие, через которое проходит трубопровод-коллектор пара, причём упомянутое отверстие имеет диаметр, который больше диаметра периферийной стенки трубопровода-коллектора пара, с тем чтобы обеспечивать, между периферийной стенкой трубопровода-коллектора пара и вторичной уплотнительной мембраной, кольцевой проход, соединяющий герметизированное первичное пространство и первичный теплоизолирующий барьер.

Согласно одному варианту осуществления оболочка имеет нижний конец, который приварен к нижней кольцевой пластине, причём упомянутая нижняя кольцевая пластина приварена к вторичной уплотнительной мембране и имеет отверстие, через которое проходит трубопровод-коллектор пара, и диаметр которого больше, чем у периферийной стенки трубопровода-коллектора пара, чтобы соединять герметизированное первичное пространство и первичный теплоизолирующий барьер.

Согласно одному варианту осуществления в изолирующей футеровке образован проход так, что из трубы первичного выхлопного устройства к кольцевому проходу упомянутый проход сходится к трубопроводу-коллектору пара. Это позволяет трубе первичного выхлопного устройства располагаться достаточно далеко от трубопровода-коллектора пара, чтобы обеспечить проход сварочному инструменту.

Согласно одному варианту осуществления проход выполнен в изолирующей футеровке так, что во всех точках его сечение остаётся большим или равным сечению трубы первичного выхлопного устройства.

Согласно одному варианту осуществления проход образован последовательностью цилиндрических полостей, вырезанных в изолирующей футеровке и сообщающихся друг с другом.

Согласно одному варианту осуществления верхняя кольцевая пластина расположена над опорной конструкцией.

Согласно одному варианту осуществления труба первичного выхлопного устройства приварена к периферии отверстия, выполненного в верхней кольцевой пластине.

Согласно одному варианту осуществления труба первичного выхлопного устройства соединена с клапаном, способным открываться, когда давление в первичном теплоизолирующем барьере больше порогового давления.

Согласно одному варианту осуществления вторичная уплотнительная мембрана содержит множество гофрированных металлических листов, герметично сваренных вместе, причём каждый лист содержит по меньшей мере два перпендикулярных гофра. Вышеупомянутая газовая купольная конструкция является особенно предпочтительной, когда вторичная уплотнительная мембрана представляет собой гофрированную мембрану, поскольку, ограничивая размеры газовой купольной конструкции вблизи вторичной уплотнительной мембраны, количество гофров, прерываемых газовой купольной конструкцией, может быть ограничено, что позволяет ограничивать потери эластичности вторичной уплотнительной мембраны вблизи прохода газовой купольной конструкции. Это даёт возможность обеспечивать однородность, которая должна поддерживаться при работе гофр и, в частности, разрешает ограничения в герметичном соединении между оболочкой и вторичной уплотнительной мембраной.

Согласно одному варианту осуществления газовая купольная конструкция имеет центральную ось, с двумя направляющими линиями двух центральных гофров, которые перпендикулярны друг другу, вторичной уплотнительной мембраны, пересекающейся на центральной оси газовой купольной конструкции.

Согласно одному варианту осуществления каждый из двух центральных гофров расположен между двумя смежными гофрами, причём два смежных гофра каждого из двух центральных гофров ограничивают периметр, внутри которого оболочка герметично соединена с вторичной уплотнительной мембраной.

Согласно одному варианту осуществления, газовая купольная конструкция содержит, внешнюю шахту которая расположена вокруг трубопровода-коллектора пара и оболочки, и которая герметично приварена к опорной конструкции.

Согласно одному варианту осуществления, между опорной конструкцией и оболочкой образован кольцевой проход для того, чтобы позволять текучей среде, присутствующей во вторичном теплоизолирующем барьере, циркулировать к вторичному герметизированному пространству, образованному между внешней шахтой и трубопроводом-коллектором пара.

Такой резервуар может образовывать часть береговой установки для хранения, например, для хранения СПГ, или может быть установлен в плавучей, прибрежной или глубоководной конструкции, в частности, на танкерном судне для СПГ, плавучем хранилище и блоке регазификации (FSRU), прибрежном плавучем производственном хранилище и блоке разгрузки (FPSO), среди прочего.

Согласно одному варианту осуществления судно для транспортировки текучей среды содержит двойной корпус и вышеупомянутый резервуар, расположенный в двойном корпусе, причём двойной корпус содержит внутренний корпус, образующий опорную конструкцию резервуара.

Согласно одному варианту осуществления изобретение также обеспечивает способ загрузки или разгрузки такого судна, в котором текучая среда направляется по изолированным трубопроводам из плавучей или береговой установки для хранения к резервуару судна или из него к плавучей или береговой установке для хранения.

Согласно одному варианту осуществления, изобретение также обеспечивает систему передачи текучей среды, причём система содержит вышеупомянутое судно, изолированные трубопроводы, расположенные так, чтобы соединять резервуар, установленный в корпусе судна, с плавучей или береговой установкой для хранения, и насос для транспортировки текучей среды через изолированные трубопроводы из плавучей или береговой установки для хранения в резервуар судна или из него к плавучей или береговой установке для хранения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Изобретение будет лучше понято, а его дополнительные цели, детали, признаки и преимущества станут более очевидными в последующем описании множества частных вариантов осуществления изобретения, которые приведены исключительно в качестве неограничивающей иллюстрации, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг. 1 представляет местный вид в сечении герметичного и теплоизолированного резервуара и газовой купольной конструкции;

фиг. 2 представляет вид в сечении, показывающий подробный вид нижнего участка газового купола на фиг. 1;

фиг. 3 показывает вторичную уплотнительную мембрану в зоне газового купола;

фиг. 4 представляет схематичное представление в разрезе резервуара танкерного судна для СПГ и терминал для загрузки/разгрузки этого резервуара.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Со ссылкой на фиг. 1 частично показан герметичный и теплоизолированный резервуар для хранения сжиженного газа, такого как сжиженный природный газ (СПГ) или сжиженный нефтяной газ (СНГ). Резервуар оснащён газовой купольной конструкцией 1, которая предназначена для ограничения канала циркуляции пара между внутренним пространством 2 резервуара и коллектором пара, который не показан, расположенном снаружи резервуара.

Резервуар расположен внутри двойного корпуса судна, содержащего внешний корпус 3 и внутренний корпус 4. Внутренний корпус 4 образует опорную конструкцию резервуара. Резервуар имеет общую многогранную форму.

Каждая стенка резервуара имеет многослойную конструкцию, которая содержит в направлении толщины резервуара снаружи внутрь, вторичный теплоизолирующий барьер 5, опирающийся на внутренний корпус 4, вторичную уплотнительную мембрану 6, закреплённую на вторичном теплоизолирующем барьере 5, первичный теплоизолирующий барьер 7, опирающийся на вторичную уплотнительную мембрану 6, и первичную уплотнительную мембрану 8, закреплённую на первичном теплоизолирующем барьере 7 и предназначенную для контакта с текучей средой, хранящейся в резервуаре.

Вторичный теплоизолирующий барьер 5 содержит множество вторичных теплоизолирующих панелей, закреплённых на внутреннем корпусе 4 посредством смоляных валиков, которые не показаны, и/или шпилек, которые не показаны, приваренных на внутренний корпус 4. Согласно одному варианту осуществления каждая вторичная изолирующая панель имеет слой вспененного полимера, например, изготовленного из пенополиуретана, зажатый между двумя жёсткими внешней и внутренней пластинами, например, изготовленными из фанеры. Каждая внешняя жёсткая пластина оснащена металлическими пластинами для закрепления вторичной уплотнительной мембраны 6.

Вторичная уплотнительная мембрана 6 содержит множество гофрированных металлических листов. Гофрированные металлические листы расположены со смещением относительно вторичных изолирующих панелей вторичного теплоизоляционного барьера 5, так что каждый из упомянутых гофрированных металлических листов совместно проходит на четыре смежные вторичные изолирующие панели. Гофрированные металлические листы вторичной уплотнительной мембраны 6 сварены внахлест друг с другом, а также приварены вдоль своих краёв на металлические пластины вторичного теплоизолирующего барьера 5. Согласно одному варианту осуществления гофры вторичной уплотнительной мембраны 5 выступают к наружной стороне резервуара, то есть к внутреннему корпусу 4. Гофры вторичной уплотнительной мембраны затем размещают в канавках, выполненных на внутренней пластине вторичных изолирующих панелей.

Первичный теплоизолирующий барьер 7 содержит множество первичных изолирующих панелей. Первичные изолирующие панели закреплены на шпильках, выступающих внутрь резервуара, через вторичную уплотнительную мембрану 6, от вторичных изолирующих панелей. Первичные изолирующие панели имеют конструкцию, аналогичную конструкции её вторичных изолирующих панелей, и содержат слой вспененного полимера, например, изготовленного из пенополиуретана, зажатый между двумя жёсткими наружной и внутренней пластинами, например, изготовленными из фанеры. Кроме того, каждая внешняя жёсткая пластина вторичных изолирующих панелей оснащена металлическими пластинами для закрепления первичной уплотнительной мембраны 8.

Первичная уплотнительная мембрана 8 получена сборкой множества гофрированных металлических листов. Гофрированные металлические листы первичной уплотнительной мембраны 8 сварены внахлест друг с другом, а также приварены вдоль их краев на металлические пластины первичного теплоизолирующего барьера 7. Гофры первичной уплотнительной мембраны 8 выступают внутрь резервуара.

В качестве примера, такой резервуар, а также его расположение в газовой купольной конструкции, в частности, раскрыты в заявке WO 2016/166481.

Газовая купольная конструкция 1 содержит внешнюю шахту 9 цилиндрической формы, который располагается в продольном направлении, ориентированном ортогонально верхней стенке резервуара. Внешняя шахта 9 проходит через отверстие 10, выполненное в верхней стенке внешнего корпуса 3. Внешняя шахта 9 приварена к кольцевому поясу 41, который радиально проходит наружу относительно продольной оси внешней шахты 9 и приварена на внешнем корпусе 3, чтобы прикрепить внешнюю шахту 9 к внешнему корпусу 3.

Кроме того, нижний конец внешней шахты 9 герметично приварен к внутреннему корпусу 4 на периферии круглого отверстия 11, выполненного во внутреннем корпусе 4.

Верхний конец внешней шахты 9 герметично закрыт съёмной крышкой 12. Крышка 12 закреплена на сборном зажиме 13 кольцевой формы, который расположенном поперечно продольному направлению внешней шахты 9 и радиально к её внешней стороне. Крышка 12 прикреплена к сборному зажиму с помощью множества крепёжных компонентов. Уплотнительная прокладка, которая не показана, сжата между крышкой 12 и сборным зажимом 13 и, таким образом, обеспечивает уплотнение между внешней и внутренней частью внешнего вала 9.

Крышка 12 имеет центральное отверстие 14, которое предназначено для соединения с коллектором пара, который не показан, способным обеспечивать циркуляцию пара в направлении к мачте для дегазации, горелкой, устройством для продвижения вперёд судна и/или устройством для сжижения, в котором газ в паровой фазе повторно сжижается, а затем повторно вводится в резервуар в жидкой фазе.

Кроме того, газовая купольная конструкция 1 содержит трубопровод-коллектор 15 пара, который закреплён внутри внешней шахты 9. Трубопровод-коллектор 15 пара является концентрическим внешней шахте 9 и проходит через двойной корпус, последовательно проходя через отверстие 10, выполненное во внешнем корпусе 3, и отверстие 11, выполненное во внутреннем корпусе 4. Трубопровод-коллектор 15 пара также проходит через верхнюю стенку резервуара. Трубопровод-коллектор 15 пара содержит цилиндрическую периферийную стенку, которая герметично приварена к первичной уплотнительной мембране 8 для уплотнения первичного теплоизолирующего барьера 7 по отношению к внутреннему пространству 2 резервуара. Трубопровод-коллектор 15 пара имеет нижний конец, который ведёт во внутреннее пространство 2 резервуара. Таким образом, трубопровод-коллектор 15 пара обеспечивает канал циркуляции пара между внутренним пространством 2 резервуара и коллектором пара, который не показан, который расположен снаружи резервуара и соединён с центральным отверстием 14, выполненным в крышке 12.

В показанном варианте осуществления для предотвращения подъёма газа в жидкой фазе в трубопроводе-коллекторе пара, нижний конец трубопровода-коллектора 15 пара оснащён дефлектором 16, который расположен ортогонально продольному направлению трубопровода-коллектора 15 пара, а цилиндрическая периферийная стенка трубопровода-коллектора 15 пара содержит отверстия 17, позволяющие паровой фазе, которая присутствует во внутреннем пространстве 2 резервуара, получать доступ к трубопроводу-коллектору 15.

Кроме того, трубопровод-коллектор 15 пара также оснащен фильтром 17, в этом случае расположенным на его верхнем конце, что создаёт перепад давления и таким образом предотвращает прохождение газа в жидкой фазе через трубопровод-коллектор 15 пара в направлении коллектора пара.

Газовая купольная конструкция 1 дополнительно содержит кольцевой изоляционный слой 18, который равномерно распределён по внешнему охвату трубопровода-коллектора 15 пара.

Кроме того, газовая купольная конструкция 1 содержит оболочку 19, подробно показанную на фиг. 2, которая является концентрической к трубопроводу-коллектору 15 пара, и которая радиально расположена между трубопроводом-коллектором 15 пара и внешней шахтой 9.

Верхний конец оболочки 19 герметично приварен к верхней кольцевой пластине 20. Верхняя кольцевая пластина 20 окружает трубопровод-коллектор пара 15 и герметично приварена к упомянутому трубопроводу-коллектору пара 15. Верхняя кольцевая пластина 20 расположена над внутренним корпусом 4 и, следовательно, проходит в пространство между внутренним корпусом 4 и внешним корпусом 3 двойного корпуса. В показанном варианте осуществления верхняя кольцевая пластина 20 поддерживает кольцевой изоляционный слой 18, причём упомянутый кольцевой изоляционный слой 18 прикрелён, если это необходимо, к верхней кольцевой пластине 20.

Кроме того, оболочка 19 герметично соединена с вторичной уплотнительной мембраной 6. Таким образом, создаётся герметизированное первичное пространство 22 между оболочкой 19 и трубопроводом-коллектором 15 пара. С этой целью нижняя кольцевая пластина 21, расположенная в плоскости, ортогональной продольному направлению газовой купольной конструкции 1, герметично приварена к вторичной уплотнительной мембране 6. Кроме того, нижняя кольцевая пластина 21 приварена к трубчатому участку 23, который выступает наружу от резервуара, и в который вставлен нижний конец оболочки 19, при этом нижний конец оболочки 19 герметично приварен к трубчатому участку 23.

Нижняя кольцевая пластина 21 имеет круглое отверстие 24, через которое проходит трубопровод-коллектор 15 пара и диаметр которого больше диаметра трубопровода-коллектора 15 пара. Кроме того, вторичная уплотнительная мембрана 6 не приварена к периферийной стенке трубопровода-коллектора пара 15 и также имеет круглое отверстие 35, диаметр которого больше диаметра трубопровода-коллектора 15 пара. Таким образом, кольцевой проход 25 образован вокруг трубопровода-коллектора 15 пара и позволяет текучей среде, присутствующей в первичном теплоизолирующем барьере 7, циркулировать в направлении к герметизированному первичному пространству 22, которое образовано между оболочкой 19 и трубопроводом-коллектором 15 пара.

Оболочка 19 содержит, между нижней кольцевой пластиной 21 и верхней кольцевой пластиной 22, участок 43 в форме усеченного конуса, диаметр которого уменьшается снаружи внутрь резервуара. Другими словами, оболочка 19 имеет, на верхней кольцевой пластине 22, внутренний диаметр, который больше её внутреннего диаметра на нижней кольцевой пластине 21.

Изолирующая футеровка 26, например, изготовленная из полимерной пены, такой как пенополиуретан, расположена в герметизированном первичном пространстве 22, то есть между оболочкой 19 и трубопроводом-коллектором 15 пара.

Кроме того, газовая купольная конструкция 1 содержит первичное выхлопное устройство, предназначенное для защиты первичной уплотнительной мембраны 8 от избыточных давлений, которые могут возникать в первичном теплоизолирующем барьере 7. Такое первичное выхлопное устройство особенно полезно для выпуска пара, который, вероятно, образуется внутри первичного теплоизолирующего барьера 7 в случае утечки сжиженного газа через первичную уплотнительную мембрану 8.

Первичное выхлопное устройство содержит трубу 27, которая проходит через внешнюю шахту 9, затем проходит вдоль трубопровода-коллектора 9 пара, внутри кольцевого изоляционного слоя 18 до тех пор, пока не достигнет верхней кольцевой пластины 20. В показанном варианте осуществления труба 27 содержит спиральную зону, позволяющую тепловые расширения и сжатия упомянутой трубы 27.

Диаметр трубы 27 больше 5 см и предпочтительно больше или равен 7,5 см, чтобы позволять достаточную скорость потока выпуска.

Труба 27 герметично соединена с верхней кольцевой пластиной 20, например, сваркой. С этой целью в показанном варианте осуществления верхняя кольцевая пластина 20 имеет отверстие, в которое вставлен конец трубы 27, а между трубой 27 и периферией отверстия образован сварной шов. Благодаря расширяющейся форме оболочки 19 верхняя кольцевая пластина 20 больше в направлении, поперечном продольному направлению газовой купольной конструкции 1, что позволяет сечению трубы 27 увеличиваться, обеспечивая при этом достаточный зазор между трубопроводом-коллектором 15 пара и трубой 27 для того, чтобы обеспечить проход сварочных инструментов.

Кроме того, в изолирующей футеровке 26, обращённой к трубе 27, предусмотрен проход 29, чтобы соединять трубу 27 и кольцевой проход 25, образованный вокруг трубопровода-коллектора 15 пара, чтобы дать возможность текучей среде, присутствующей в первичном теплоизолирующем барьере 7, отводиться к трубе 27. Проход 29 выполнен в изолирующей футеровке 26 таким образом, что его проходное сечение остаётся большим или равным сечению трубы 27, что предотвращает создание бутылочной горловины, которая может ограничивать поток газа, который может отводиться от первичного теплоизолирующего барьера 7. Кроме того, 29 образован в изолирующей футеровке 26, так что из трубы 27 к кольцевому каналу 25 упомянутый проход 29 сходится к центральной оси газовой купольной конструкции 1 и, следовательно, к кольцевому проходу 25. Для этого в показанном варианте осуществления, проход 29 образован последовательностью цилиндрических полостей, вырезанных в изолирующей футеровке 26 и сообщающихся друг с другом.

Труба 27 соединена с клапаном, который не показан, который по умолчанию закрыт, и который открывается, когда давление в первичном теплоизолирующем барьере 7 превышает заданное пороговое давление.

Кроме того, согласно варианту осуществления установка также содержит первичное инертирующее устройство, позволяющее инертному газу, такому как азот, циркулировать в первичном теплоизолирующем барьере 7. Для этого газовая купольная конструкция 1 оснащена трубой 30, которая проходит через внешнюю шахту 9, а затем проходит вдоль трубопровода-коллектора 15 пара внутри кольцевого изоляционного слоя 18, пока не достигнет верхней кольцевой пластины 20. В показанном варианте осуществления труба 30 также содержит спиральную зону, позволяющую тепловые расширения и сжатия упомянутой трубы 30.

Труба 30 герметично соединена с верхней кольцевой пластиной 20, например, сваркой. Конец трубы 30 проходит через отверстие, выполненное в верхней кольцевой пластине 20, и приварен к периферии упомянутых отверстия. Кроме того, изолирующая футеровка 26 снабжена проходом 31, выполненным напротив трубы 30 и соединяющим трубу 30 и кольцевой проход 25, образованный вокруг трубопровода-коллектора 15 пара. Труба 30 соединена с резервуаром для инертного газа, который не показан, и установка содержит другую трубу, которая не показана, которая соединена с упомянутым резервуаром для инертного газа, и которая ведёт внутрь первичного теплоизолирующего барьера 7, например, вблизи жидкостной купольной конструкции, чтобы получать контур циркуляции инертного газа, способный осуществлять циркуляцию инертного газа внутри первичного теплоизолирующего барьера 7.

Кроме того, как показано на фиг. 2, оболочка 19 не приварена 4 к внутреннему корпусу двойного корпуса, чтобы обеспечивать между упомянутой оболочкой 19 и внутренним корпусом 4 кольцевой проход 32, позволяющий текучей среде, присутствующей во вторичном теплоизолирующем барьере 5, циркулировать ко вторичному герметизированному пространству 33, показанному на фиг. 1. Вторичное герметизированное пространство 33 образовано радиально между кольцевым изоляционным слоем 18 и внешним валом 9 и ограничено в верхней части газовой купольной конструкции 1 кольцевым кольцом 42, которое герметично соединяет внешний вал 9 с трубопроводом-коллектором 15 пара.

Согласно одному варианту осуществления две другие трубы, которые не показаны, герметично проходят через внешний вал 9 для ввода во вторичное герметизированное пространство 33. Одна из труб образует часть вторичного выхлопного устройства для защиты вторичной уплотнительной мембраны 6 от избыточного давления, которое может возникать во вторичном теплоизолирующем барьере 5. С этой целью упомянутая труба соединена с клапаном, который по умолчанию закрыт и который открывается, когда давление внутри вторичного теплоизолирующего барьера 5 превышает заданный порог. Другая труба образует часть вторичного инертирующего устройства, позволяющего инертному газу циркулировать во вторичном теплоизолирующем барьере 5.

Фиг. 3 показывает конструкцию вторичной уплотнительной мембраны 6 в зоне газовой купольной конструкции 1. Вторичная уплотнительная мембрана 6 содержит вторичную металлическую уплотнительную пластину 34 квадратной формы. Круглое отверстие 35, через которое проходит трубопровод-коллектор 15 пара, эта труба не показана на фиг. 3, образовано во вторичной уплотнительной пластине 34. Два гофрированных металлических листа 36, 37, расположенных на каждой стороне вторичной уплотнительной пластины 34, разрезаны, чтобы образовать отверстие, которое немного меньше, чем вторичная уплотнительная пластина 34. Два гофрированных металлических листа 36, 37 герметично приварены внахлест на вторичной уплотнительной пластине 34.

Центральная ось газовой купольной конструкции 1 центрирована в положении, соответствующем пересечению между направляющими линиями двух перпендикулярных гофров 38, 39. Таким образом, эти два гофра 38, 39 прерываются на вторичной уплотнительной пластине 34. Для этого гофры 38, 39 герметично закрыты концевыми элементами 40. Другие смежные гофры, в свою очередь, не прерываются и проходят по обе стороны газовой купольной конструкции.

Нижняя кольцевая пластина 21 приварена к уплотнительной пластине 34 в её центральной зоне, которая ограничена гофрами. Таким образом понятно, что, ограничением диаметра нижней части оболочки 19 и, следовательно, нижней кольцевой пластины 21, можно прерывать только два гофра 38, 39 вторичной уплотнительной мембраны 6, что позволяет ограничивать потери эластичности вторичной уплотнительной мембраны 4 вблизи прохода газовой купольной конструкции 1.

Описанная выше технология для герметичного и теплоизолированного резервуара, может использоваться в различных типах резервуаров, например, в резервуаре для СПГ в береговой установке или в плавучей конструкции, такой как танкерное судно для СПГ или другое.

Со ссылкой на фиг. 4, вид в разрезе танкерного судна 70 для СПГ показывает герметичный и изолированный резервуар 71 с общей призматической формой, установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 содержит первичный уплотнительный барьер, предназначенный для контакта с СПГ, содержащимся в резервуаре, вторичный уплотнительный барьер, расположенный между первичным уплотнительным барьером и двойным корпусом 72 судна, и два изолирующих барьера, соответственно расположенных между первичным уплотнительным барьером и вторичным уплотнительным барьером и между вторичным уплотнительным барьером и двойным корпусом 72.

Известным образом трубопроводы 73 загрузки/разгрузки, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены посредством подходящих соединителей, с морским или портовым терминалом для передачи груза СПГ из резервуара 71 или в него.

Фиг. 4 показывает пример морского терминала, содержащего станцию 75 загрузки и разгрузки, подводную трубу 76 и береговую установку 77. Станция 75 загрузки и разгрузки представляет собой стационарную прибрежную установку, содержащую подвижную стрелу 74 и башню 78, которая поддерживает подвижную стрелу 74. Подвижная стрела 74 поддерживает связку изолированных гибких шлангов 79, которые могут соединяться с трубопроводами 73 загрузки/разгрузки. Ориентируемая подвижная стрела 74, приспособлена ко всем формам резервуаров для СПГ. Соединительная труба, которая не показана, расположена внутри башни 78. Станция 75 загрузки и разгрузки позволяет загружать или разгружать танкер 70 для СПГ в береговую установку 77 или из неё, которая содержит резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубы 81, соединённые подводной трубой 76 со станцией 75 загрузки или разгрузки. Подводная труба 76 позволяет сжиженному газу передаваться между станцией 75 загрузки или разгрузки и береговой установкой 77 на значительное расстояние, например, 5 км, что позволяет держать танкерное судно 70 для СПГ на значительном расстоянии от берега во время загрузочных и разгрузочных работ.

Для создания давления, требуемого для передачи сжиженного газа, используют насосы на борту судна 70 и/или насосы, которыми оснащается береговая установка 77, и/или насосы, которыми оснащается станция загрузки и разгрузки 75.

Хотя изобретение было описано в отношении множества конкретных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничено ими, и что оно содержит все технические эквиваленты описанных средств, а также их совокупности, если они попадают в пределы объёма изобретения.

Использование глагола «содержать» или «включать в себя» и его сопряжённых форм не исключает наличия других элементов или других этапов, отличных от указанных в формуле изобретения.

В формуле изобретения любой ссылочный символ в скобках не может быть истолкован как ограничение формулы изобретения.

Изобретение относится к герметичному и теплоизолированному резервуару, предназначенному для хранения сжиженного газа. Резервуар содержит верхнюю стенку, имеющую многослойную конструкцию, и дополнительно содержит газовую купольную конструкцию, включающую в себя: трубопровод-коллектор пара, оболочку, которая расположена вокруг трубопровода-коллектора пара и герметично соединена с вторичной уплотнительной мембраной. Причем оболочка герметично соединена с трубопроводом-коллектором пара посредством верхней кольцевой пластины, которая расположена поперечно между оболочкой и трубопроводом-коллектором пара, чтобы обеспечивать герметизированное первичное пространство, которое сообщается с первичным теплоизолирующим барьером. Оболочка имеет между верхней кольцевой пластиной и вторичной уплотнительной мембраной участок в форме усеченного конуса, сужающийся к вторичной уплотнительной мембране. Также содержится первичное выхлопное устройство, предназначенное для выпуска текучей среды из первичного теплоизолирующего барьера, причём первичное выхлопное устройство содержит трубу, герметично соединённую с верхней кольцевой пластиной. Технический результат заключается в том, чтобы предложить герметичный и теплоизолированный резервуар, содержащий газовую купольную конструкцию, которая оснащена первичным выхлопным устройством, позволяющим выпускать текучую среду, присутствующую в первичном теплоизолирующем барьере, и которая способна быстро выпускать значительные количества текучей среды, присутствующей в первичном теплоизолирующем барьере, и делать это без ухудшения механических характеристик стенки резервуара вблизи газовой купольной конструкции. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Герметичный и теплоизолированный резервуар, предназначенный для хранения сжиженного газа, содержащий верхнюю стенку, последовательно имеющую в направлении толщины вторичный теплоизолирующий барьер (5), опирающийся на опорную конструкцию (4), вторичную уплотнительную мембрану (6), опирающуюся на вторичный теплоизолирующий барьер (5), первичный теплоизолирующий барьер (7), опирающийся на вторичную уплотнительную мембрану (6), и первичную уплотнительную мембрану (8), предназначенную для контакта со сжиженным газом, содержащимся в резервуаре, причем резервуар дополнительно содержит газовую купольную конструкцию (1), включающую в себя

трубопровод-коллектор (15) пара, предназначенный для извлечения паров, полученных при испарении сжиженного газа в резервуаре, причём упомянутый трубопровод-коллектор (15) пара проходит через отверстие (11), выполненное в опорной конструкции (4), и проходит через верхнюю стенку резервуара, причём трубопровод-коллектор пара (15) содержит периферийную стенку, герметично соединённую с первичной уплотнительной мембраной (8),

оболочку (19), которая расположена вокруг трубопровода-коллектора (15) пара, причём упомянутая оболочка (19) содержит нижний конец, который герметично соединён с вторичной уплотнительной мембраной (6), и упомянутая оболочка (19) герметично соединена с трубопроводом-коллектором пара посредством верхней кольцевой пластины (20), которая располагается поперечно между оболочкой (19) и трубопроводом-коллектором (15) пара, чтобы обеспечивать герметизированное первичное пространство (22) между оболочкой (19) и трубопроводом-коллектором (15) пара, причём упомянутое герметизированное первичное пространство (22) сообщается с первичным теплоизолирующим барьером (7), при этом оболочка (19) имеет, между верхней кольцевой пластиной (20) и вторичной уплотнительной мембраной (6), форму, которая расположена так, что оболочка (19) сужается к вторичной уплотнительной мембране (6), и

первичное выхлопное устройство, предназначенное для выпуска текучей среды из первичного теплоизолирующего барьера (7), причём первичное выхлопное устройство содержит трубу (27), герметично соединённую с верхней кольцевой пластиной (20) и сообщающуюся с первичным теплоизолирующим барьером (7) через герметизированное первичное пространство (22).

2. Герметичный и теплоизолированный резервуар по п. 1, в котором оболочка (19) имеет, между верхней кольцевой пластиной (20) и вторичной уплотнительной мембраной (6), первый участок (43) в форме усечённого конуса, сужающийся к вторичной уплотнительной мембране (6).

3. Герметичный и теплоизолированный резервуар по п. 1 или 2, в котором газовая купольная конструкция (1) содержит изолирующую футеровку (26), расположенную в герметизированном первичном пространстве, образованном между оболочкой (19) и трубопроводом-коллектором (15) пара, проход (29), образованный в изолирующей футеровке (26), соединяющий трубу (27) с первичным теплоизолирующим барьером (7).

4. Герметичный и теплоизолированный резервуар по любому из пп. 1-4, в котором вторичная уплотнительная мембрана (6) имеет отверстие (24), через которое проходит трубопровод-коллектор (15) пара, при этом упомянутое отверстие (24) имеет диаметр, который больше диаметра периферийной стенки трубопровода-коллектора (15) пара, чтобы обеспечивать, между периферийной стенкой трубопровода-коллектора (15) пара и вторичной уплотнительной мембраной (6), кольцевой проход (25), соединяющий герметизированное первичное пространства (22) и первичный теплоизолирующий барьер (7).

5. Герметичный и теплоизолированный резервуар по п. 4, в котором оболочка (19) имеет нижний конец, который приварен к нижней кольцевой пластине (21), причём упомянутая нижняя кольцевая пластина (21) приварена к вторичной уплотнительной мембране (6) и имеет отверстие (24), через которое проходит трубопровод-коллектор пара (15), и имеющее диаметр, который больше диаметра периферийной стенки трубопровода-коллектора (15) пара, чтобы соединять герметизированное первичное пространство (22) и первичный теплоизолирующий барьер (7).

6. Герметичный и теплоизолированный резервуар по п. 4 или 5, в сочетании с п. 3, в котором канал (29) образован в изолирующей футеровке (26) так, что из трубы (27) первичного выхлопного устройства по направлению к кольцевому проходу (25) упомянутый проход (29) сходится к трубопроводу-коллектору (15) пара.

7. Герметичный и теплоизолированный резервуар по любому из пп. 1-6, в котором верхняя кольцевая пластина (20) расположена над опорной конструкцией (4).

8. Герметичный и теплоизолированный резервуар по любому из пп. 1-7, в котором труба (27) первичного выхлопного устройства приварена к периферии отверстия, выполненного в верхней кольцевой пластине (20).

9. Герметичный и теплоизолированный резервуар по любому из пп. 1-8, в котором труба (27) первичного выхлопного устройства соединена с клапаном, способным открываться, когда давление в первичном теплоизолирующем барьере (7) больше, чем пороговое давление.

10. Герметичный и теплоизолированный резервуар по любому из пп. 1-9, в котором вторичная уплотнительная мембрана (6) содержит множество гофрированных металлических листов (34, 36, 37), герметично сваренных вместе и каждый из которых содержит по меньшей мере два перпендикулярных гофра.

11. Герметичный и теплоизолированный резервуар по п. 10, в котором газовая купольная конструкция (1) имеет центральную ось, с двумя направляющими линиями двух центральных гофров (38, 39), которые перпендикулярны друг другу, вторичной уплотнительной мембраны (6), пересекающимися на центральной оси газовой купольной конструкции (1).

12. Герметичный и теплоизолированный резервуар по п. 11, в котором каждый из двух центральных гофров (38, 39) расположен между двумя смежными гофрами, причём два смежных гофра каждого из двух центральных гофров (38, 39) ограничивает периметр, внутри которого оболочка (19) герметично соединена с вторичной уплотнительной мембраной (6).

13. Герметичный и теплоизолированный резервуар по любому из пп. 1-12, в котором газовая купольная конструкция (1) содержит внешнюю шахту (9), которая расположена вокруг трубопровода-коллектора (15) пара и оболочки (19), и которая герметично приварена к опорной конструкции (4).

14. Судно (70) для транспортировки текучей среды, содержащее двойной корпус (72) и резервуар (71) по любому из пп. 1-13, расположенный в двойном корпусе, причём двойной корпус содержит внутренний корпус, образующий опорную конструкцию резервуара.

15. Способ загрузки или разгрузки судна (70) по п. 14, в котором текучую среду направляют по изолированным трубопроводам (73, 79, 76, 81) из плавучей или береговой установки (77) для хранения в резервуар судна (71) или из резервуара судна (71) к плавучей или береговой установке для хранения.

16. Система передачи текучей среды, содержащая судно (70) по п. 14, изолированные трубопроводы (73, 79, 76, 81), расположенные так, чтобы соединять резервуар (71), установленный в корпусе судна, с плавучей или береговой установкой (77) для хранения, и насос для транспортировки текучей среды через изолированные трубопроводы из плавучей или береговой установки для хранения в резервуар судна или из резервуара судна к плавучей или береговой установке для хранения.