ГЕРМЕТИЧНЫЙ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ РЕЗЕРВУАР Российский патент 2023 года по МПК F17C13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Изобретение относится к области герметичных и теплоизоляционных резервуаров для хранения и/или транспортировки сжиженного газа, таких как резервуары для транспортировки сжиженного нефтяного газа (также называемого LPG), имеющего, например, температуру от -50°C до 0°C, или для транспортировки сжиженного природного газа (LNG) при температуре приблизительно -162°C при атмосферном давлении.

[0002] Эти резервуары могут быть установлены на берегу или на плавучей конструкции. В случае плавучей конструкции резервуар может быть предназначен для транспортировки сжиженного газа или для приема сжиженного газа, служащего в качестве топлива для приведения в движение плавучей конструкции.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Документ WO 2013093261 раскрывает герметичный и теплоизоляционный резервуар для хранения сжиженного газа в состоянии равновесия жидкость-пар. Из-за явлений теплопередачи между внутренней и внешней областями резервуара сжиженный газ, хранящийся в резервуаре, поглощает тепло, что вызывает его испарение. Поэтому резервуар оборудован линией отбора, которая проходит через стенку резервуара и которая предназначена для отвода пара из газонаполненной потолочной части резервуара. Линия отбора выходит во внутреннее пространство резервуара для образования прохода между внутренним пространством резервуара и паровым коллектором, который расположен с наружной стороны резервуара и который связан, например, с дегазационной мачтой. Линия отбора соединена с паровым коллектором с помощью предохранительного клапана, который откалиброван для того, чтобы обеспечения выпуска газа в паровой фазе из резервуара, когда давление пара в газонаполненной потолочной части резервуара выше порогового давления. Это позволяет управлять давлением внутри резервуара так, чтобы избегать избыточных давлений, которые могут повреждать резервуар.

[0004] Стенки герметичного резервуара имеют многослойную структуру, другими словами, содержат последовательно от наружной стороны к внутренней стороне резервуара вспомогательный теплоизолирующего барьер, вспомогательную герметизированную мембрану, основной теплоизолирующего барьер и основную герметизированную мембрану. Для того, чтобы обеспечивать непрерывность основной герметизированной мембраны вокруг линии отбора последняя плотно связана с основной герметизированной мембраной с помощью манжеты, которая имеет L-образное сечение и которая выступает во внутреннее пространство резервуара. В связи с этим нижний конец линии отбора выступает во внутреннее пространство резервуара за пределы основной герметизированной мембраны.

[0005] В целях безопасности важно обеспечивать, чтобы, когда резервуар заполнен до его максимального уровня, газонаполненная потолочная часть резервуара оставалась соединенной с внутренней областью линии отбора. Теперь для того, чтобы избегать погружения нижнего конца линии отбора в жидкую фазу сжиженного газа, таким образом предотвращающего отвод газообразной фазы, присутствующей в верхней части внутреннего пространства резервуара, линией отбора, максимальный уровень заполнения резервуара, вероятно, должен быть уменьшен, что не является полностью удовлетворительным.

[0006] Этот недостаток также особенно важен, когда для того, чтобы придавать более значительную гибкость связи между основной герметизированной мембраной и линией отбора высота манжеты является большой и/или когда внутреннее пространство резервуара имеет низкую высоту.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Одна идея, на которой основано изобретение, заключается в предложении резервуара, оборудованного линией отбора, предназначенной для отбора пара из газонаполненной потолочной части резервуара, которая проходит через потолочную стенку резервуара и которая позволяет принимать оптимальное количество сжиженного газа, и в то же время позволяя отводить пар из газонаполненной потолочной части через упомянутую линию отбора, и делать это независимо от вертикального размера участка упомянутой линии отбора пара, выступающего во внутреннее пространство резервуара.

[0008] Согласно одному варианту осуществления изобретение предоставляет герметичный и теплоизоляционный резервуар для хранения сжиженного газа, причем упомянутый резервуар содержит:

- множество стенок, определяющих внутреннее пространство, предназначенное для хранения сжиженного газа, причем множество стенок содержит верхнюю стенку; и

- линию отбора, предназначенную для отвода из внутреннего пространства резервуара сжиженного газа в паровой фазе, причем упомянутая линия отбора проходит через верхнюю стенку и содержит нижний конец, который выходит во внутреннее пространство и который выступает вниз за пределы верхней стенки до высоты h; и

- по меньшей мере одну первую трубу, предназначенную для передачи сжиженного газа в паровой фазе из внутреннего пространства резервуара в линию отбора, причем упомянутая первая труба содержит первый и второй концы, причем первый конец расположен во внутреннем пространстве резервуара снаружи линии отбора и выходит в упомянутое внутреннее пространство на высоте h1, превышающей высоту h, второй конец выходит внутрь линии отбора на высоте h2, превышающей высоту h, при этом первая труба содержит отводную секцию, которая проходит под нижним концом линии отбора, для того, чтобы связывать первый и второй концы первой трубы.

[0009] Таким образом, первая труба обеспечивает соединение по текучей среде между газонаполненной потолочной части и внутренним пространством линии отбора, даже если нижний конец линии отбора погружен в жидкую фазу сжиженного газа.

[0010] Согласно вариантам осуществления такой резервуар может содержать один или более из следующих признаков.

[0011] Согласно одному варианту осуществления отводная секция имеет U-образную форму.

[0012] Согласно одному варианту осуществления высота h меньше максимального уровня hmax загрузки. Таким образом, труба позволяет заполнять резервуар выше нижнего конца линии отбора, при этом позволяя отводить пар из газонаполненного потолка в случаях избыточного давления.

[0013] Согласно одному варианту осуществления высота h1 больше максимального уровня hmax загрузки.

[0014] Согласно одному варианту осуществления высота h2 больше максимального уровня hmax загрузки.

[0015] Согласно одному варианту осуществления линия отбора соединена с предохранительным клапаном, который выполнен с возможностью отвода сжиженного газа в паровой фазе из линии отбора, когда давление во внутреннем пространстве линии отбора выше порогового давления Ps.

[0016] Согласно одному варианту осуществления пороговое давление Ps удовлетворяет следующему неравенству:

Ps<Pрасчет - ϕ * g * min,

где min - наименьшее значение из (h2 - h3) и l.

[0017] Согласно одному варианту осуществления пороговое давление Ps удовлетворяет следующему неравенству:

Ps<Pрасчет - ϕ * g * (h2 - h3),

где Pрасчет - максимальное расчетное давление, на которое рассчитан резервуар,

ϕ - плотность сжиженного газа, предназначенного для хранения в резервуаре,

g - нормальное ускорение земного притяжения,

h2 - высота второго конца первой трубы, и

h3 - высота самой нижней точки первой трубы.

[0018] Согласно одному варианту осуществления пороговое давление Ps дополнительно удовлетворяет следующему неравенству:

Ps>Pрасчет - ϕ * g * (h2 - h3) - k,

где k лежит между 100 и 1000 Па.

[0019] Согласно другому варианту осуществления пороговое давление Ps удовлетворяет следующему неравенству:

Ps<Pрасчет - ϕ * g * l,

где Pрасчет: максимальное расчетное давление, на которое рассчитан резервуар,

ϕ - плотность сжиженного газа, предназначенного для хранения в резервуаре,

g - нормальное ускорение земного притяжения, и

l - длина первой трубы, которая, вероятно, будет заполнена сжиженным газом, когда резервуар заполнен сжиженным газом до максимального уровня hmax загрузки.

[0020] Согласно одному варианту осуществления пороговое давление Ps дополнительно удовлетворяет следующему неравенству:

Ps>Pрасчет - ϕ * g * l - k,

где k лежит между 100 и 1000 Па.

[0021] Согласно одному варианту осуществления верхняя стенка содержит основную герметизированную мембрану, предназначенную для нахождения в контакте с сжиженным газом, хранящимся в резервуаре, причем основная герметизированная мембрана имеет гофры, выступающие по направлению к внутренней стороне резервуара, а линия отбора выступает во внутреннее пространство за пределы гофров основной герметизированной мембраны.

[0022] Согласно одному варианту осуществления линия отбора выступает во внутреннее пространство за пределы верхней стенки на вертикальное расстояние, превышающее 80 мм, предпочтительно превышающее 100 мм, например, порядка 150 мм.

[0023] Согласно одному варианту осуществления резервуар содержит одну или более линий, предназначенных для загрузки и/или разгрузки резервуара, которые проходят внутри линии отбора. Таким образом, линия отбора образует как газовую купольную конструкцию, так и жидкостную купольную конструкцию, что позволяет упрощать сооружение резервуара и уменьшать его стоимость.

[0024] Согласно одному варианту осуществления верхняя стенка содержит по меньшей мере один основной теплоизолирующего барьер и основную герметизированную мембрану, прикрепленную к основному теплоизолирующему барьеру, причем верхняя стенка содержит металлические крепежные пластины, которые зафиксированы на основном теплоизолирующем барьере и к которым плотно приварены металлические листы основной герметизированной мембраны, причем первая труба закреплена в зоне крепления, образованной на одной из металлических крепежных пластин или образованной на участке основной герметизированной мембраны, которая прикреплена к одной из металлических крепежных пластин. Это позволяет предотвращать отрыв основной герметизированной мембраны.

[0025] Согласно одному варианту осуществления резервуар содержит вторую трубу, предназначенную для передачи сжиженного газа в паровой фазе из внутреннего пространства резервуара в линию отбора, причем упомянутая вторая труба содержит первый и второй концы, первый конец расположен во внутреннем пространстве резервуара снаружи линии отбора и выходит в упомянутое внутреннее пространство на высоте h’1, превышающей высоту h, а второй конец выходит внутрь линии отбора на высоте h’2, превышающей высоту h.

[0026] Согласно одному варианту осуществления первый конец первой трубы и первый конец второй трубы расположены по обе стороны от средней продольной вертикальной плоскости резервуара.

[0027] Согласно одному варианту осуществления первый конец первой трубы и первый конец второй трубы расположены вблизи двух концов верхней стенки противоположно друг другу в поперечном направлении под прямыми углами к продольному направлению судна.

[0028] Согласно одному варианту осуществления средняя продольная вертикальная плоскость резервуара параллельна продольному направлению судна, в которое встроен резервуар, и проходит через центр тяжести судна.

[0029] Согласно одному варианту осуществления верхняя стенка покрывает внутреннее пространство.

[0030] Такой резервуар может образовывать часть береговой установки для хранения, например, для хранения LNG, или может быть установлен в плавучей, прибрежной или глубоководной конструкции, в частности, в танкере-метановозе, плавучей установке для хранения и регазификации (FSRU), плавучей установке для добычи, хранения и отгрузки (FPSO) и т.п.

[0031] Согласно одному варианту осуществления изобретение предоставляет судно для транспортировки текучей среды, причем судно содержит двойной корпус и вышеупомянутый резервуар, расположенный в двойном корпусе.

[0032] Согласно одному варианту осуществления изобретение также предоставляет способ загрузки или разгрузки такого судна, в котором текучую среду перемещают по изолированным трубопроводам из плавучей или береговой установки для хранения в резервуар судна или в плавучую или береговую установку для хранения из резервуара судна.

[0033] Согласно одному варианту осуществления изобретение также предоставляет систему передачи текучей среды, причем система содержит вышеупомянутое судно, изолированные трубопроводы, расположенные так, чтобы связывать резервуар, установленный в корпусе судна, с плавучей или береговой установкой для хранения, и насос для приведения в движение текучей среды по изолированным трубопроводам из плавучей или береговой установки для хранения в резервуар судна или в плавучую или береговую установку для хранения из резервуара судна.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

[0034] Изобретение будет лучше понято, и его другие цели, подробности, признаки и преимущества станут более очевидными из следующего описания нескольких отдельных вариантов осуществления изобретения, приведенных исключительно иллюстративным и неограничивающим образом со ссылкой на приложенные чертежи.

[0035] Фиг.1 представляет схематический вид в поперечном сечении герметичного и теплоизоляционного резервуара, оборудованного линией отбора и трубой, предназначенной для передачи пара из газонаполненной потолочной части резервуара во внутреннее пространство линии отбора.

[0036] Фиг.2 представляет вид спереди, подробно иллюстрирующий линию отбора и трубу на фиг.1.

[0037] Фиг.3 представляет вид снизу в перспективе, подробно иллюстрирующий линию отбора и трубу на фиг.1.

[0038] Фиг.4 представляет схематический вид в поперечном сечении герметичного и теплоизоляционного резервуара согласно другому варианту осуществления.

[0039] Фиг.5 представляет схематический вид зоны основной уплотнительной мембраны верхней стенки, предназначенной для крепления трубы, согласно первому варианту осуществления.

[0040] Фиг.6 представляет собой схематический вид зоны основной герметизированной мембраны верхней стенки, предназначенной для крепления трубы, согласно второму варианту осуществления.

[0041] На фиг.7 проиллюстрировано средство крепления трубы к верхней стенке согласно одному варианту осуществления.

[9942] фиг.8 представляет собой схематическое представление с вырезом судна, содержащего резервуар для хранения сжиженного природного газа, и терминала для загрузки/разгрузки этого резервуара.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0043] На фиг.1 показан герметичный и теплоизоляционный резервуар 1, оборудованный линией 2 отбора, предназначенной для отвода сжиженного газа в паровой фазе из внутреннего пространства резервуара. Резервуар 1 предназначен для хранения сжиженного газа, который, например, выбирается из сжиженного природного газа (LN G) и сжиженного нефтяного газа (LPG).

[0044] Резервуар 1 расположен внутри несущей конструкции 4, которая образована, например, двойным корпусом судна, но может в более общем случае быть образована любым типом жесткой перегородки, имеющей подходящие механические свойства.

[0045] Резервуар 1 предпочтительно представляет собой резервуар с мембранами. Резервуар 1 имеет множество стенок, образующее внутреннее пространство 3, предназначенное для хранения сжиженного газа. Каждая стенка имеет многослойную структуру и содержит в направлении толщины упомянутой стенки от наружной стороны к внутренней стороне резервуара 1 вспомогательный теплоизолирующего барьер 5, примыкающий к несущей конструкции 4, вспомогательную герметизированную мембрану 6, примыкающую к вспомогательному теплоизолирующему барьеру 5, основной теплоизолирующего барьер 7, примыкающий к вспомогательной герметизированной мембране 6, и основную герметизированную мембрану 8, предназначенную для нахождения в контакте с сжиженным газом, хранящимся в резервуаре 1, и примыкающую к основному теплоизолирующему барьеру 7. Согласно альтернативному варианту осуществления каждая стенка содержит только основную герметизированную мембрану 8 и основной теплоизолирующего барьер 7, примыкающий к несущей конструкции 4.

[0046] Согласно одному варианту осуществления изобретения основная герметизированная мембрана 8 представляет собой гофрированную мембрану. Таким образом, основная герметизированная мембрана 8 содержит множество металлических листов, содержащих гофры, выступающие по направлению к внутреннему пространству 3 резервуара 1 и таким образом позволяющие основной герметизированной мембране 8 деформироваться под действием тепловых и механических напряжений, создаваемых сжиженным газом, хранящимся в резервуаре 1. Такой резервуар 1 относится, например, к типу Mark III ®, который описан в патентной заявке FR2691520. В качестве примера резервуар 1 также может относиться к типу NO96 ®, который описан в патентной заявке FR2877638.

[0047] Как проиллюстрировано на фиг.1, резервуар 1 содержит нижнюю стенку 9, верхнюю стенку 10, противоположную нижней стенке 9, боковые стенки 11, 12, 13, связывающие нижнюю стенку 9 и верхнюю стенку 10, и поперечные стенки 14, также связывающие нижнюю стенку 9 и верхнюю стенку 10. В представленном варианте осуществления резервуар 1 в сечении по поперечной плоскости имеет сечение восьмиугольной формы. Таким образом, резервуар 1 имеет вертикальные боковые стенки 11 и наклонные боковые стенки 12, 13, каждая из которых связывает одну из вертикальных боковых стенок 11 с нижней стенкой 9 или верхней стенкой 10.

[0048] Резервуар 1 содержит линию 2 отбора, которая предназначена для отвода пара сжиженного газа, содержащегося в газонаполненной потолочной части, другими словами, в верхнем участке внутреннего пространства 3 резервуара 1, в котором сжиженный газ находится в газообразном состоянии. Линия 2 отбора проходит через верхнюю стенку 10 резервуара 1. Линия 2 отбора содержит открытый нижний конец 15, который выходит во внутреннее пространство 3 резервуара 1 и выступает вниз за пределы верхней стенки 10. Нижний конец 15 линии 2 отбора расположен на высоте h относительно нижней стенки 9 резервуара 1. Высота h меньше максимального уровня hmax заполнения резервуара 1 так, что, когда резервуар 1 загружен сжиженным газом до его максимального уровня hmax, нижний конец 15 линии 2 отбора погружен в жидкую фазу сжиженного газа. Верхний конец 16 линии 2 отбора плотно закрыт крышкой 17.

[0049] Внутреннее пространство 18 линии 2 отбора соединено с паровым коллектором (не представлен) с помощью по меньшей мере одной линии, оборудованной предохранительным клапаном 19. Предохранительный клапан 19 откалиброван так, чтобы обеспечивать выпуск газа в паровой фазе, когда давление во внутреннем пространстве 18 линии 2 отбора превышает пороговое давление Ps. Таким образом, линия 2 отбора стремится в случае избыточного давления отводить пар из газонаполненного потолка и тем самым позволяет управлять давлением в газонаполненной потолочной части так, чтобы избегать избыточных давлений, которые могут повреждать резервуар 1. В качестве примера, паровой коллектор выполнен с возможностью перемещения отведенного пара в дегазационную мачту, в горелку, в двигательную установку судна или в устройство ожижения, в котором газ в паровой фазе снова превращается в жидкость, а затем снова подается в резервуар 1 в жидкой фазе. В представленном варианте осуществления внутреннее пространство 18 линии 2 отбора соединено с паровым коллектором с помощью двух предохранительных клапанов 19, которые обеспечивают уровень резервирования, который позволяет повысить надежность отвода пара.

[0050] Линия 2 отбора плотно связана с герметичной основной мембраной 8 так, чтобы обеспечивать непрерывность герметичности-непроницаемости. Для этого линия 2 отбора связана с основной герметизированной мембраной 8 с помощью манжеты 20, которая имеет L-образное сечение. Манжета 20 содержит цилиндрический участок вертикальной ориентации и кольцевой фланец горизонтальной ориентации. Цилиндрический участок плотно обернут вокруг всей линии 2 отбора. Кольцевой фланец горизонтально выступает из верхнего конца цилиндрического участка и плотно приварен к основной герметизированной мембране 8. Такая манжета 20 позволяет придавать связи между линией 2 отбора и основной герметизированной мембраной 8 гибкость, которая позволяет поглощать тепловые и динамические напряжения.

[0051] Предпочтительно, как представлено на фиг.1, резервуар 1 содержит одну или более линий 21, предназначенных для загрузки и/или разгрузки резервуара 1, которые проходят внутри линии 2 отбора и проходят вплотную через ее крышку 17. Линия 21, когда она предназначена для обеспечения разгрузки резервуара 1, проходит до непосредственной близости к нижней стенке 9. Нижний конец линии 21 в этом случае оборудован разгрузочным насосом (не представлен на фиг.1).

[0052] Согласно варианту осуществления, который не представлен, линии, предназначенные для загрузки и/или разгрузки, образованы вертикальными мачтами погрузочно-разгрузочной башни. Погрузочно-разгрузочная башня содержит, например, трехногую конструкцию, что означает, что она содержит три вертикальные мачты, каждая из которых прикреплена друг к другу поперечными элементами. Каждая из мачт является полой и проходит через крышку 17 линии 2 отбора. Таким образом, каждая из мачт образует загрузочную линию, позволяющую загружать сжиженный газ в резервуар 1, разгрузочную линию, позволяющую разгружать сжиженный газ из резервуара 1, или запасной колодец, позволяющий опускать резервный насос и разгрузочную линию в случае выхода из строя разгрузочного насоса.

[0053] Таким образом, в вариантах осуществления, описанных выше, линия 2 отбора образует как газовую купольную конструкцию, так и жидкостную купольную конструкцию. Другими словами, функциональные возможности управления давлением газонаполненной потолочной части и функциональные возможности загрузки и/или разгрузки резервуара 1 сжиженным газом обеспечиваются одной конструкцией, что позволяет упрощать строительство резервуара 1 и уменьшать его стоимость путем ограничения количества отдельных конструкций. Однако, с другой стороны, когда линия 2 отбора также используется для прохождения по меньшей мере одной загрузочной и/или разгрузочной линии 21, она имеет больший диаметр, что приводит к увеличению осевого размера манжеты 20 для того, чтобы придавать достаточную гибкость связи между линией 2 отбора и уплотнительной мембраной, и к увеличению размера части линии 2 отбора, которая выступает внутрь резервуара 1.

[0054] Как представлено на фигурах 2 и 3, когда основная герметизированная мембрана 8 представляет собой гофрированную мембрану, содержащую гофры, выступающие по направлению к внутреннему пространству 3 резервуара 1, линия 2 отбора выступает во внутреннем пространстве 3 резервуара 1 по направлению к нижней стенке 9 за пределы гофров.

[0055] Согласно одному варианту осуществления линия 2 отбора выступает внутрь резервуара 1 на расстояние, превышающее 80 мм, предпочтительно превышающее 100 мм и, например, порядка 150 мм, относительно эталонной плоскости основной герметизированной мембраны 8 верхней стенки 10.

[0056] Кроме того, резервуар 1 оборудован трубой 22, которая предназначена для подачи сжиженного газа из газонаполненной потолочной части во внутреннее пространство 18 линии 2 отбора. Труба 22 содержит первый конец 23, который расположен во внутреннем пространстве 3 резервуара 1 снаружи линии 2 отбора. Первый конец 23 выходит во внутреннее пространство 3 резервуара 1 на высоте h1, которая больше высоты h нижнего конца 15 линии 2 отбора и которая также больше максимального уровня hmax заполнения резервуара 1. Кроме того, труба 22 содержит второй конец 24, который выходит во внутреннее пространство 18 линии 2 отбора на высоте h2. Высота h2 больше высоты h нижнего конца 15 линии 2 отбора и больше максимального уровня hmax заполнения.

[0057] Таким образом, первый и второй концы 23, 24 трубы 22 расположены выше максимального уровня hmax заполнения резервуара 1, при этом нижний конец 15 линии 2 отбора расположен ниже него, что позволяет обеспечивать соединение по текучей среде между газонаполненной потолочной части резервуара 1 и внутренним пространством 18 линии 2 отбора, даже если нижний конец 15 линии 2 отбора погружен в жидкую фазу сжиженного газа.

[0058] Труба 22 дополнительно содержит отводную секцию 25, которая проходит под нижним концом 15 линии 2 отбора, для того, чтобы связывать первый конец 23 и второй конец 24 линии 2 отбора. В представленном варианте осуществления отводная секция 25 имеет U-образную форму, которая позволяет упомянутой трубе 22 проходить под нижним концом 15 линии 2 отбора так, чтобы связывать первый и второй концы 23, 24 трубы 22 без необходимости прохождения через участок линии 2 отбора, который выступает во внутреннее пространство 3 резервуара 1. Самый нижний участок отводной секции 25 расположен на высоте h3 от нижней стенки 9 резервуара 1.

[0059] Как представлено на фиг.1, когда резервуар 1 загружен сжиженным газом до его максимального уровня hmax заполнения так, что нижний конец 15 линии 2 отбора погружен в жидкую фазу сжиженного газа, отводная секция 25 трубы 22 в этом случае заполнена сжиженным газом в жидкой фазе. Однако сжиженный газ в жидкой фазе, который содержится в отводной секции 25 трубы 22, может быть вытеснен при условии, что разность давления между газонаполненным потолком и внутренним пространством 18 линии 2 отбора является достаточной.

[0060] Предпочтительно для того, чтобы гарантировать, что в нормальных навигационных условиях давление газонаполненной потолочной части никогда не достигает максимального давления Pрасчет, которое резервуар 1 может выдерживать, дополнительное избыточное давление, необходимое для вытеснения сжиженного газа в жидком состоянии из трубы 22, учитывается при расчете геометрии трубы 22 и порогового давления Ps предохранительного клапана 19.

[0061] В соответствии с геометрией трубы 22 расчет порогового давления Ps зависит либо от длины l трубы, которая, вероятно, будет заполнена сжиженным газом, когда резервуар 1 загружен сжиженным газом до его максимального уровня hmax загрузки, либо от разности высот h2-h3. Отметим, что в варианте осуществления на фиг.1 длина l по существу соответствует длине отводного участка трубы 22, который расположен ниже максимального уровня hmax загрузки, предпочтительно длина l соответствует длине отводного участка трубы 22, который расположен ниже максимального уровня hmax загрузки.

[0062] В примере, выбранном для представления изобретения, труба 22 имеет U-образную форму с центральным участком, протяженным линейно; причем два противоположных конца протяжены двумя дистальными участками. Когда резервуар не подвергается никакому наклону из-за явления тангажа или крена, центральный участок трубы 22 расположен горизонтально, при этом два дистальных участка расположены вертикально. Таким образом, расчет порогового давления Ps выполняется согласно двум отдельным случаям с учетом высоты трубы 22, другими словами, длины каждого дистального участка под максимальным уровнем hmax загрузки, и длины центрального участка этой трубы 22; причем длина l соответствует здесь сумме длин центрального участка и двух дистальных участков под максимальным уровнем hmax загрузки. Длина центрального участка трубы 22 позволяет учитывать, в частности, явления крена или тангажа судна и в связи с этим наклон сжиженного газа, LPG/LNG или другого газа, содержащегося в резервуаре. Очевидно, что любые другие формы трубы 22, например, в которых центральный участок и дистальные участки не протяжены линейно, не будут изменять функцию этой трубы 22 и ее взаимосвязь с расчетом порогового давления Ps.

[0063] Согласно первому варианту осуществления длина l трубы 22, которая, вероятно, будет заполнена сжиженным газом, когда резервуар 1 загружен сжиженным газом до его максимального уровня hmax загрузки, больше разности высот h2 - h3. В этом случае пороговое давление Ps предохранительного клапана 19 соблюдает следующее неравенство:

Ps<Pрасчет - ϕ * g * (h2 - h3),

где Ps - пороговое давление предохранительного клапана 19.

Pрасчет - максимальное расчетное давление, на которое рассчитан резервуар 1,

ϕ - плотность сжиженного газа, предназначенного для хранения в резервуаре 1,

g - нормальное ускорение земного притяжения,

h2 - высота второго конца 24 трубы 22, и

h3 - высота самой нижней точки трубы 22.

[0064] Предпочтительно для того, чтобы не занижать пороговое давление Ps предохранительного клапана 19 и не терять способность к росту давления в резервуаре 1 пороговое давление Ps также соблюдает следующее неравенство:

Ps>Pрасчет - ϕ * g * (h2 - h3) - k,

где k лежит между 50 и 20000 Па, предпочтительно между 100 и 1000 Па, преимущественно составляет порядка 100 Па.

[0065] Согласно второму варианту осуществления длина l трубы 22, которая, вероятно, будет заполнена сжиженным газом, когда резервуар 1 загружен сжиженным газом до его максимального уровня hmax загрузки, меньше разности высот h2 - h3. В этом случае пороговое давление Ps предохранительного клапана 19 соблюдает следующее неравенство:

Ps<Pрасчет - ϕ * g * l.

[0066] Предпочтительно для того, чтобы не занижать пороговое давление Ps последнее также соблюдает следующее неравенство:

Ps>Pрасчет - ϕ * g * l - k;

где k лежит между 50 и 20000 Па, предпочтительно между 100 и 1000 Па, преимущественно составляет порядка 100 Па.

[0067] Со ссылкой на фиг.4 ниже описан другой вариант осуществления изобретения. В этом варианте осуществления резервуар 1 содержит по меньшей мере две трубы 22, 26, каждая из которых предназначена для передачи сжиженного газа в паровой фазе из зоны газонаполненной потолочной части во внутреннее пространство 18 линии 2 отбора.

[0068] Вторая труба 26 содержит:

- первый конец 27, который расположен во внутреннем пространстве 3 резервуара 1 снаружи линии 2 отбора и выходит на высоте h’1, которая больше высоты h и больше высоты hmax;

- второй конец 28, который выходит во внутреннее пространство 18 линии 2 отбора на высоте h’2, которая больше высоты h и больше высоты hmax; и

- отводную секцию 29, которая проходит под нижним концом 15 линии 2 отбора, для того, чтобы связывать первый конец 27 и второй конец 28 второй трубы 26.

[0069] Первые концы 23, 27 труб 22, 26 выходят внутрь резервуара 1 в двух зонах внутреннего пространства 3 резервуара 1, которые расположены по обе стороны от средней продольной плоскости P, которая является вертикальной, параллельной продольному направлению судна, и проходит через центр тяжести судна. Предпочтительно две зоны внутреннего пространства 3 резервуара 1 расположены вблизи двух концов верхней стенки 10 противоположно друг другу в поперечном направлении под прямыми углами к продольному направлению судна. Таким образом, если судно неподвижно в наклонном положении, в котором оно имеет поперечный наклон, по меньшей мере одна из двух труб 22, 26 выходит в самой высокой точке резервуара 1 и, таким образом, способна выпускать паровую фазу криогенной текучей среды, хранящейся в резервуаре 1.

[0070] Кроме того, предпочтительно первые концы 23, 27 двух труб 22, 26 расположены вблизи средней поперечной плоскости, которая перпендикулярна продольному направлению судна, что означает, что они расположены на расстоянии от одной из поперечных стенок 14 резервуара 1, лежащих между 30 и 70% размера резервуара 1 в продольном направлении судна. Это позволяет ограничивать риски погружения первых концов 23, 27 труб 22, 26 в жидкую фазу сжиженного газа, когда судно неподвижно в наклонном положении, в котором оно демонстрирует продольный наклон.

[0071] Со ссылкой на фигуры 5 и 6 проиллюстрирована зона для крепления трубы 22 на верхней стенке 10 согласно двум вариантам осуществления. В этих двух вариантах осуществления для того, чтобы ограничивать напряжения основной герметизированной мембраны 8, которые будут возникать из-за крепления трубы или труб 22, последние крепятся на металлических крепежных пластинах 30, 31, 32, которые непосредственно фиксируются на изоляционных панелях основного теплоизолирующего барьера 7 и к которым герметично привариваются листы 33, 34, 35, 36, 37 основной герметизированной мембраны 8.

[0072] На фиг.5 пунктирными линиями проиллюстрировано положение металлических крепежных пластин 30, 31, которые зафиксированы на изоляционных панелях основного теплоизолирующего барьера 7. Металлические крепежные пластины 30 расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Металлические листы 33, 34, 35, 36 основной герметизированной мембраны 8 приварены внахлестку друг к другу вдоль металлических крепежных пластин 30. Кроме того, край металлических пластин 33, 34, 35, 36, который покрыт краем смежного металлического листа, зафиксирован сваркой на одной из металлических крепежных пластин 30. Угловые зоны металлических листов 33, 34, 35, 36 обрезаны так, что на пересечении между четырьмя смежными металлическими листами 33, 34, 35, 36 зона одной из металлических крепежных пластин 30 не покрыта ни одним из четырех смежных металлических листов 33, 34, 35, 36. Предпочтительно эта непокрытая зона образует зону 38 крепления для трубы 22.

[0073] На фиг.6 металлическая крепежная пластина 32, представленная пунктирными линиями, покрыта металлическим листом 37 основной герметизированной мембраны 8. Металлический лист 37 содержит отверстие 39. Металлический лист 37 плотно приварен к металлической крепежной пластине 32 вокруг всего указанного отверстия. Зона металлической крепежной пластины 32, которая расположена противоположно отверстию 39 металлического листа 37, может, таким образом, образовывать зону 40 крепления для трубы 22. Согласно альтернативному варианту осуществления зона 40 крепления трубы может быть образована на металлическом листе 37 при условии, что эта зона крепления находится на одной линии с креплением металлического листа 37 на металлической крепежной пластине 32.

[0074] На фиг.7 проиллюстрировано средство крепления трубы 22 к верхней стенке 10 согласно одному варианту осуществления. В этом варианте осуществления средство крепления содержит зажим 41, в котором проходит труба 22. Зажим 41 зафиксирован в зоне крепления, как описано выше со ссылкой на фигуры 5 и 6. Согласно одному варианту осуществления труба 22 установлена с возможностью скольжения внутри зажима 41 так, чтобы позволять трубе 22 свободно сжиматься или расширяться под действием перепадов температуры.

[0075] Согласно другому варианту осуществления (не представлен) труба 22 содержит одно или более компенсационных устройств, позволяющих обеспечивать ее гибкостью в продольном направлении так, чтобы обеспечивать ее сжатие и расширение. Компенсационное устройство может, в частности, быть выполнено в виде сильфона или компенсационного контура.

[0076] Со ссылкой на фиг.8 на виде с вырезом судна 170 танкера-метановоза показан герметичный и изолированный резервуар 171 в общем призматической формы, установленный в двойном корпусе 172 судна. Стенка резервуара 171 содержит основную мембрану, предназначенную для нахождения в контакте с LNG, содержащимся в резервуаре, вспомогательную мембрану, расположенную между основной мембраной и двойным корпусом 172 судна, и два теплоизолирующих барьера, расположенных соответственно между основной мембраной и вспомогательной мембраной и между вспомогательной мембраной и двойным корпусом 172.

[0077] Как по сути известно, погрузочно-разгрузочные трубопроводы 173, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены посредством подходящих соединителей с морским или портовым терминалом для передачи груза LNG из резервуара 171 или в резервуар 171.

[0078] На фиг.8 также представлен пример морского терминала, содержащего погрузочно-разгрузочную станцию 175, подводную линию 176 и береговую установку 177. Погрузочно-разгрузочная станция 175 представляет собой стационарную морскую установку, содержащую подвижную стрелу 174 и башню 178, которая поддерживает подвижную стрелу 174. Подвижная стрела 174 удерживает связку изолированных гибких труб 179, которые могут быть соединены с погрузочно-разгрузочными трубопроводами 173. Ориентируемая подвижная стрела 174 адаптируется ко всем моделям танкеров-метановозов. Линия связи (не представлена) проходит внутри башни 178. Погрузочно-разгрузочная станция 175 позволяет загружать и разгружать танкер-метановоз 170 из береговой установки 177 или в береговую установку 177. Она содержит резервуары 180 для хранения сжиженного газа и линии 181 связи, связанные подводной линией 176 с погрузочно-разгрузочной станцией 175. Подводная линия 176 позволяет передавать сжиженный газ между погрузочно-разгрузочной станцией 175 и береговой установкой 177 на большое расстояние, например, 5 км, что позволяет удерживать судно 170 танкера-метановоза на большом расстоянии от берега во время погрузочно-разгрузочных операций.

[0079] Для создания давления, необходимого для передачи сжиженного газа, используются насосы на борту судна 170 и/или насосы, которыми оборудована береговая установка 177, и/или насосы, которыми оборудована погрузочно-разгрузочная станция 175.

[0080] Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на несколько отдельных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничено ими и что оно охватывает все технические эквиваленты описанных средств и их комбинации, если они находятся в пределах контекста заявленного изобретения.

[0081] Использование глагола «содержать» или «включать в себя» и его сопряженных форм не исключает наличия элементов или этапов, отличных от тех, которые изложены в пункте формулы изобретения.

[0082] В формуле изобретения любая ссылочная позиция в круглых скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.

[0083] В формуле изобретения любая ссылочная позиция в круглых скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.

Изобретение относится к герметичному и теплоизоляционному резервуару (1) для хранения сжиженного газа, содержащему множество стенок, определяющих внутреннее пространство (3), предназначенное для хранения сжиженного газа, причем множество стенок содержит верхнюю стенку (10), и линию (2) отбора, предназначенную для отвода сжиженного газа в паровой фазе, причем упомянутая линия отбора выступает вниз за пределы верхней стенки (10) до высоты h, и по меньшей мере одну первую трубу (22), предназначенную для перемещения сжиженного газа в паровой фазе из внутреннего пространства (3) резервуара (1) в линию (2) отбора. Первая труба (22) дополнительно содержит отводную секцию (25), которая проходит под нижним концом (15) линии (2) отбора, чтобы связывать первый и второй концы (23, 24) первой трубы (22). Изобретение повышает безопасность. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Герметичный и теплоизоляционный резервуар (1) для хранения сжиженного газа, содержащий

множество стенок, определяющих внутреннее пространство (3), предназначенное для хранения сжиженного газа, причем множество стенок содержит верхнюю стенку (10) и

линию (2) отбора, предназначенную для отвода из внутреннего пространства (3) резервуара (1) сжиженного газа в паровой фазе, причем упомянутая линия (2) отбора проходит через верхнюю стенку (10) и содержит нижний конец (15), который выходит во внутреннее пространство (3) и который выступает вниз за пределы верхней стенки (10) до высоты h, и

по меньшей мере одну первую трубу (22), предназначенную для перемещения сжиженного газа в паровой фазе из внутреннего пространства (3) резервуара (1) в линию (2) отбора, причем упомянутая первая труба (22) содержит первый и второй концы (23, 24), причем первый конец (23) расположен во внутреннем пространстве (3) резервуара (1) снаружи линии (2) отбора и выходит в упомянутое внутреннее пространство (3) на высоте h1, превышающей высоту h, второй конец (24) выходит внутрь линии (2) отбора на высоте h2, превышающей высоту h, первая труба (22) дополнительно содержит отводную секцию (25), которая проходит под нижним концом (15) линии (2) отбора, для того, чтобы связывать первый и второй концы (23, 24) первой трубы (22), линия (2) отбора соединена с предохранительным клапаном (19), который выполнен с возможностью отвода сжиженного газа в паровой фазе из линии (2) отбора, когда давление во внутреннем пространстве (18) линии (2) отбора больше порогового давления Ps, и пороговое давление Ps удовлетворяет следующему неравенству:

Ps<Pрасчет - ϕ * g * min,

где: Pрасчет - максимальное расчетное давление, на которое рассчитан резервуар (1),

ϕ - плотность сжиженного газа, предназначенного для хранения в резервуаре (1),

g - нормальное ускорение земного притяжения,

min - наименьшее значение из (h2 - h3) и l,

h2 - высота второго конца первой трубы (22), и

h3 - высота самой нижней точки первой трубы (22),

l - длина первой трубы (22), которая, вероятно, будет заполнена сжиженным газом, когда резервуар (1) загружен сжиженным газом до максимального уровня hmax загрузки.

2. Резервуар (1) по п. 1, в котором отводная секция (25) имеет U-образную форму.

3. Резервуар (1) по п. 1 или 2, в котором высота h меньше максимального уровня hmax загрузки, а высоты h1 и h2 больше максимального уровня hmax загрузки.

4. Резервуар (1) по любому одному из пп. 1-3, в котором пороговое давление Ps дополнительно удовлетворяет следующему неравенству:

Ps>Pрасчет - ϕ * g * min - k,

где: k лежит между 100 и 1000 Па.

5. Резервуар (1) по любому одному из пп. 1-4, в котором верхняя стенка (10) содержит основную герметизированную мембрану (8), предназначенную для нахождения в контакте с сжиженным газом, хранящимся в резервуаре (1), причем основная герметизированная мембрана (8) имеет гофры, выступающие по направлению внутрь резервуара (1), и линия (2) отбора выступает внутрь внутреннего пространства (3) за пределы гофров основной герметизированной мембраны (8).

6. Резервуар (1) по любому одному из пп. 1-5, в котором линия (2) отбора выступает во внутреннее пространство (3) за пределы верхней стенки (10) на вертикальное расстояние, превышающее 80 мм.

7. Резервуар (1) по любому одному из пп. 1-6, содержащий одну или более линий, предназначенных для загрузки и/или разгрузки резервуара (1), которые проходят внутри линии (2) отбора.

8. Резервуар (1) по любому одному из пп. 1-7, в котором верхняя стенка (10) содержит по меньшей мере один основной теплоизолирующего барьер (7) и основную герметизированную мембрану (8), прикрепленную к основному теплоизолирующему барьеру, причем верхняя стенка (10) содержит металлические крепежные пластины (30, 31, 32), которые зафиксированы на основном теплоизолирующем барьере (7) и к которым плотно приварены металлические листы (33, 34, 35, 36, 37) основной герметизированной мембраны (8), при этом первая труба (22) закреплена в зоне (38, 40) крепления, образованной на одной из металлических крепежных пластин (30, 31, 32) или образованной на участке основной герметизированной мембраны (8), которая прикреплена к одной из металлических крепежных пластин (30, 31, 32).

9. Резервуар (1) по любому одному из пп. 1-8, содержащий вторую трубу (26), предназначенную для перемещения сжиженного газа в паровой фазе из внутреннего пространства (3) резервуара (1) в линию (2) отбора, причем упомянутая вторая труба (26) содержит первый и второй концы (27, 28), первый конец (27) расположен во внутреннем пространстве (3) резервуара (1) снаружи линии (2) отбора и выходит в упомянутое внутреннее пространство (3) на высоте h'1, превышающей высоту h, второй конец (28) выходит внутрь линии (2) отбора на высоте h'2, превышающей высоту h.

10. Резервуар (1) по п. 9, в котором первый конец (23) первой трубы (22) и первый конец (27) второй трубы (26) расположены по обе стороны от средней продольной вертикальной плоскости резервуара (1).

11. Судно (170) для транспортировки текучей среды, содержащее двойной корпус (172) и резервуар (171) по любому из пп. 1-10, расположенный в двойном корпусе.

12. Система передачи текучей среды, содержащая судно (170) по п. 11, изолированные трубопроводы (173, 179, 176, 181), расположенные так, чтобы связывать резервуар (171), установленный в корпусе судна, с плавучей или береговой установкой (177) для хранения, и насос для приведения в движение потока текучей среды по изолированным трубопроводам из плавучей или береговой установки для хранения в резервуар судна или в плавучую или береговую установку для хранения из резервуара судна.

13. Способ загрузки или разгрузки судна (170) по п. 11, в котором текучую среду подают по изолированным трубопроводам (173, 179, 176, 181) из плавучей или береговой установки (177) для хранения в резервуар (171) судна или в плавучую или береговую установку (177) для хранения из резервуара (171) судна.