[发明专利]用于在组合成模块的可检验的圆柱形容纳装置中装纳和运输压缩天然气的系统

说明书

本发明的主题是一种用于借助于被叫做压力容器的圆柱形容纳装置来装纳和运输被称为CNG的天然气的新系统，所述压力容器经设计成用于在基本上不同于环境压力的压力下(例如，在超过100巴、或150巴或200巴或250巴以及高达可能300巴或350巴的压力下)装纳具有液体或不具有液体的气体。

应用领域

在常规上，已经在海上主要以LNG(液化天然气)形式或以LPG(液化石油气)形式运输燃料气体。前者大部分由液态甲烷构成并且在接近大气压力的压力下以及在接近-170℃的温度下保存。后者由丁烷、丙烷以及其它烃类构成并且在适度的压力下以及在接近-48℃的温度下保存。

CNG(用于压缩天然气的缩略词)仅在最近引入，并且其成分类似于LNG，但是它在气态状态中以及在高压下保存：典型地在环境温度下(即在大约15℃下)或在更低的温度下(即在大约-30℃下)的250巴，由此具有约130巴(或高达160巴)的减压。CNG可能另外含有液体部分，但是所储存的流体的大部分是气态。

显然，从气体体积的压缩以及减小会获得极大的优点，尤其关于使运输成本减到最少。然而，工作压力的增加已经呈现出新的容纳装置和新的运输系统的必要性，尤其是由于这些压缩/液化形态的工作压力和/或温度而考虑到与安全相关的法律规定。从严格经济的角度来看，因为CNG没有LNG和LPG密集紧凑，因此对于在CNG运输领域中运营的公司来说，探索用于实现以下目的的最佳系统成为根本：a)将最大体积的可保存和运输的气体用船安全地从装载地点运输到卸载地点，b)使装卸程序流线化，以及c)简化容纳装置以及用于容器的任何阀门的维护操作。

现有技术水平

在常规上，最常用于由海路运输CNG的系统使用多个具有各种直径和长度的用钢或复合材料制成的圆柱形容纳装置，被叫做“压力容器”或PV。它们被专门设计成支持高压并且放置在出于此目的设计的船的船体内部。

取决于所设想的应力、所使用的材料以及生产和操作成本，最常使用的圆柱形容纳装置在由钢制成时具有100cm的直径，并且这些容纳装置另外被称为“管”或“瓶”。它们在由聚合物和复合材料制成的情况下有时可以达到300cm的直径。

这些容纳装置的典型长度通常是恒定的，但是长度与容纳装置在船内部的布置有关：当圆柱体水平地布置时，长度可以稍微小于船体的宽度或它的一部分，使得容纳装置横向地配合在船体内；或者如果容纳装置替代地竖直地布置(例如)在一个或多个水平上时，长度可以等于船体的高度或它的一部分。

通常，圆柱形容纳装置并排地以平行阵列放置，并且它们被固定到专门整合到船体内的多个间隔支承件上。

替代的系统设想长的挠性管，其足够长的一段(例如，15cm)缠绕成大直径的盘管，所述盘管的尺寸有时等于船自身的宽度，布置有竖直轴线。

因此已知用于在圆柱形容纳装置中以CNG或LNG(即要么压缩状态要么液态)的形式用船储存并且运输气体的系统，所述圆柱形容纳装置竖直地或水平地并且平行布置，有时使用整合在船体中的解决方案。使用大直径的盘管的解决方案也是已知的。此外，对于未经受高压的气体，也同样早就已知在船内部设想各种形式和尺寸的较大罐构造的系统。

已经研究一些特别的解决方案来优化运输的气体的体积，例如通过优化容纳装置或盘管在船内部的布置。已经进行其它研究以改善并且简化装载和卸载操作或优化阀门、歧管以及安全系统。还已经进行另外的研究以优化容纳装置的截面或改良所使用的材料。例如，以下现有技术文献涉及此技术范围：

D1:US 20030106324(毕晓普(Bishop))

D2:US6339996(坎贝尔(Campbell))

D3:US 5839383(斯坦宁(Stenning))

D4:US4446804(奥拉夫·克里斯蒂安森(Olaf Kristiansen))

D5:US4182254(坎贝尔(Campbell))

D6:US3076423(利撒德(Leathard))

D7:WO9716678(斯坦宁(Stenning))

D8:CA2636100(福莱(Fawley))

D9:US6779565(福莱(Fawley))