CH653262A5 - Verfahren und vorrichtung zum ableiten von bei stoerfaellen aus einem lagerbehaelter austretenden gasen oder sich beim ableiten verfluechtigenden fluessigkeiten. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ableiten von bei Störfallen aus einem Lagerbehälter austretenden Gasen oder sich beim Austreten verflüchtigenden Flüssigkeiten, insbesondere von toxischen und/oder übelriechenden und/oder aggressiven Gasen.
Lagerbehälter für Gase müssen Sicherheitseinrichtungen aufweisen, damit bei auftretenden Überdrücken, beispielsweise durch zu hohe Temperatur, die überschüssige Gasmenge abgeblasen werden kann. Handelt es sich bei den lagernden Gasen um übelriechende, toxische oder anderweitig umweltschädliche Gase, dann müssen Vorkehrungen dafür getroffen sein, dass das bei ansprechendem Sicherheitsventil austretende Gas in einem Auffangbehälter oder dergleichen aufgefangen werden kann. Die Schwierigkeit dabei ist nun aber, dass nicht vorausgesagt werden kann, wie stark und wie lange im Störfall das Sicherheitsventil anspricht, also wie gross die abgeblasene Gasmenge sein wird. Der Auffangbehälter muss deshalb unwirtschaftlich gross bemessen sein, und auch ein sehr grosser Auffangbehälter erbringt noch keine völlige Sicherheit, dass er allen Störfällen gerecht werden wird. Eine andere Möglichkeit des Ableitens der vom Sicherheitsventil abgegebenen Gase besteht darin, an den Auslass des Sicherheitsventils ein Abfackelrohr anzuschliessen und die bei ansprechendem Sicherheitsventil abströmenden Gase zu verbrennen. Die in Verbindung mit den Auffangbehältern erläuterten Schwierigkeiten ergeben sich jedoch auch hier, weil es bei der Abgabe grosser Gasmengen zu Abfackelflam-men gefahrlicher Grösse kommen kann. Ausserdem ist das Abfackeln schon deshalb unwirtschaftlich, weil das austretende Speichergas nutzlos vernichtet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Ableiten von bei Störfällen aus einem Lagerbehälter austretendem Gas zu schaffen, das bei wirtschaftlich vernünftigem Aufwand ein hohes Mass an Sicherheit bietet und sogar eine Wiedergewinnung des Gases ermöglicht. Ausserdem ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das austretende Gas bzw. die sich verflüchtigende Flüssigkeit mittels einer Kältequelle aus flüssigem Kohlendioxid oder einem flüssigen tiefsiedenden Gas unter seinen Siedepunkt abgekühlt und in flüssigem Aggregatszustand in einen Auffangbehälter geleitet wird. Durch diese Verflüssigung der austretenden Gase lässt sich deren Volumen derart vermindern, dass auch ein vergleichsweise kleiner Auffangbehälter in der Lage ist, Störfallen grössten Umfangs gerecht zu werden und somit ein Höchstmass an Sicherheit zu bieten. Das im Auffangbehälter befindliche verflüssigte Gas kann dann in gewünschter Menge pro Zeiteinheit in einer Expansionskammer wieder verdampft und dann entweder abgefackelt
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oder - nach Beendigung des Störfalls - wieder in den Lagerbehälter zurückgeleitet werden. Die höchste Sicherheit wird erreicht, wenn die Expansionskammer sowohl an eine Abfackelstrecke als auch an den Lagerbehälter anschliessbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Teil des flüssigen Kühlmittels verdampft, was zur Folge hat, dass auch der flüssig bleibende Teil des Kühlmittels eine starke Temperaturabsenkung erfährt, was die Effektivität des Kühlvorgangs wesentlich erhöht. Der verdampfte Teil des Kühlmittels kann zum Vorkühlen des austretenden Gases herangezogen und/oder durch Verdichtung und Verflüssigung wiedergewonnen werden. Auf diese Weise wird eine besonders effektive und wenig Kühlmittel erfordernde Kühlung erreicht.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Erfindungsverfahrens ist in Patentanspruch 9 definiert.
Auf der aus zwei Figuren bestehenden Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist bei 10 ein Lagerbehälter angedeutet. Das Sicherheitsventil 11 des Lagerbehälters 10 weist eine Auslassleitung 12 auf, die in einen Wärmetauscher 13 führt. Der zweite Kreislauf dieses Wärmetauschers ist mit einer nicht gezeichneten Kühlmittelquelle verbunden, beispielsweise einem Tank für flüssiges Kohlendioxid. Die Auslassleitung 14 des Wärmetauschers 13 mündet in einen Auffangbehälter 15. An der Decke des Auffangbehälters 15 befindet sich eine Auslassleitung 16 mit Regelventil 17, die in eine Expansionskammer 18 führt. Die Auslassleitung 19 der Expansionskammer 18 führt zu einem nicht gezeichneten Abfackelrohr und/oder zurück in den Lagerbehälter 10.
Der Wärmetauscher 13 kann in irgendeiner bekannten Weise gestaltet sein. Es ist auch möglich, den Wärmetauschvorgang im Auffangbehälter 15 selbst durchzuführen, wobei dann die mit der Kühlmittelquelle verbundene Kühlschlange im Auffangbehälter 15 untergebracht ist. In diesem Fall sollte aber im Behälter 15 ein Rührwerk zur Vermeidung von Blasenbildung vorgesehen sein. Als Kühlmittel eignen sich neben flüssigem Kohlendioxid auch flüssige tiefsiedende Gase, wie etwa flüssiger Stickstoff, Frigen oder dergleichen. Der Auffangbehälter 15 ist so zu bemessen, dass er einen beträchtlichen Teil des im Lagerbehälter 10 speicherbaren Gases im verflüssigten Zustand aufnehmen kann, wobei gegebenenfalls die entsprechenden Vorschriften heranzuziehen sind. Selbstverständlich kann auch der Auffangbehälter 15 zusätzlich mit einer ein- oder angebauten Kühlung versehen sein, so dass das in ihm gespeicherte flüssige Gas erforderlichenfalls beliebig lange im flüssigen Aggregatszustand verbleibt. Mittels des Regelventils 17 kann zum gewünschten Zeitpunkt, also während oder auch nach dem Störfall, das im Behälter 15 gespeicherte verflüssigte Gas in die Expansionskammer abgeleitet und dort verdampft werden. Das verdampfte Gas wird dann entweder abgefangen oder in den Lagerbehälter 10 zurückgeführt. Am zweckmässigsten ist es, beide Möglichkeiten vorzusehen, so dass bei sehr grossen anfallenden Gasmengen während des Störfalles Teilmengen bereits abgefackelt werden können, womit sozusagen die Speicherkapazität des Auffangbehälters 15 weiter erhöht wird. Selbstverständlich eignet sich die Erfindung nicht nur für das Ableiten toxischer, übelriechender oder anderer umweltschädlicher Gase, sondern auch für das Ableiten neutraler Gase, weil deren Rückführung in den meisten Fällen wirtschaftlich lohnend ist.
Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die Auslassleitung 12 eines nicht dargestellten - in Fig. 1 mit 10 bezeichneten - Lagerbehälters führt zu einem Wärmetauscher 13, dessen Auslassleitung 14 in einen Auffangbehälter 15 mündet. Die Auslassleitung 16 des Auffangbehälters
15 kann zu einer - in Fig. 1 mit 18 bezeichneten - Expansionskammer führen. Insoweit entspricht die Vorrichtung vollständig derjenigen nach Fig. 1.
Der Wärmetauscher 13 ist in einen Expansionsraum 13a und den eigentlichen Wärmetauschraum 13b unterteilt, wobei die Auslassleitung 12 in Schlangenform durch den Wärmetauschraum 13b hindurchgeführt ist. In den Expansionsraum 13a mündet die von einem Kühlmittel-Lagerbehälter 28 herführende, mit einem Ventil 29 versehene Kühlmittel-Zuführleitung 30. Eine mit dem Ventil 31 versehene Auslassleitung 32 führt über einen Verdichter 33 und einen Verflüssiger 34 zurück in den Kühlmittel-Lagerbehälter 28. Der Expansionsraum 13a steht ausserdem mit dem Wärmetauschraum 13b über geeignete Öffnungen in Verbindung. Als Beispiel soll angenommen werden, dass im Behälter 28 Kohlendioxid unter einem Druck zwischen 15 und 20 bar (Niederdrucklagerung) gelagert ist, wobei dann seine Temperatur zwischen — 30° und — 20 °C liegt. Wird nun das Kohlendioxid aus dem Behälter 28 über die Leitung 30 mittels des Ventils 29 in den Expansionsraum 13a derart eingeleitet,
dass ein Druckabfall auf etwa 5,5 bar erfolgt, dann sinkt die Temperatur auf etwa — 55 °C ab, wobei ein Teil des flüssigen Kohlendioxids in den gasförmigen Aggregatszustand übergeht. Der im flüssigen Aggregatszustand verbleibende Teil des im Expansionsraum 13a befindlichen Kohlendioxids wird in den Wärmetauschraum 13b eingeführt und dient dazu, das die Kühlschlange durchströmende Gas zu verflüssigen. Dabei wird ein Teil des flüssigen Kohlendioxids verdampft und tritt nach oben in den Expansionsraum 13a ein. Das gasförmige Kohlendioxid wird über die Leitung 22 einem Rückführungsprozess unterworfen.
Die Erfindung kann zahlreiche Abwandlungen erfahren. So ist es beispielsweise möglich, die Auslassleitung 32, etwa in Schlangenform, um die Leitung 12 herumzuführen, um so das in der Leitung 12 strömende Gas vorzukühlen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das gasförmige Kohlendioxid mittels des Ventils 31 auf Atmosphärendruck zu entspannen und das entspannte und eine Temperatur von -70 °C erreichende Kohlendioxidgas zum Vorkühlen heranzuziehen.
Das im Auffangbehälter 15 befindliche, verflüssigte und gegebenenfalls inertisierte Gas kann durch die Auslassleitung
16 in der Weise abgeführt werden, wie anhand Fig. 1 beschrieben ist.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (15)
1. Verfahren zum Ableiten von bei Störfallen aus einem Lagerbehälter austretenden Gasen oder sich beim Ableiten verflüchtigenden Flüssigkeiten, insbesondere von übelriechenden und/oder toxischen und/oder aggressiven Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass das austretende Gas bzw. die sich verflüchtigende Flüssigkeit mittels einer Kältequelle aus flüssigem Kohlendioxid oder einem flüssigen tiefsiedenden Gas unter seinen Siedepunkt abgekühlt und im flüssigen Aggregatszustand in einen Auffangbehälter geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verflüssigte Gas aus dem Auffangbehälter in den Lagerbehälter zurückgeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verflüssigte Gas des Auffangbehälters wiederum verdampft und dann schadlos abgeleitet, etwa abgefackelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des flüssigen Kohlendioxids bzw. tiefsiedenden Gases durch Expansion verdampft und damit auch die Temperatur des flüssig bleibenden Kohlendioxids bzw. tiefsiedenden Gases erniedrigt wird, worauf das austretende Gas durch den flüssigen Teil des Kohlendioxids bzw. tiefsiedenden Gases unter seinen Siedepunkt abgekühlt und im Flüssigzustand in den Aufnahmebehälter geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Expansion verdampfte Teil des flüssigen Kohlendioxids bzw. tiefsiedenden Gases nach Verdichtung und Verflüssigung in die Kältequelle zurückgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Expansion verdampfte Teil des flüssigen Kohlendioxids bzw. tiefsiedenden Gases zum Vorkühlen des austretenden Gases herangezogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Abkühlen des vorgekühlten Gases unter seinem Siedepunkt verdampfende Teil des flüssigen Kohlendioxids bzw. tiefsiedenden Gases aufgefangen und ebenfalls zum Vorkühlen des austretenden Gases herangezogen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel Kohlendioxid verwendet wird, das unter einem Druck zwischen 15 und 20 bar zugeführt und zunächst auf etwa 5,5 bar entspannt wird, dass der noch flüssige Teil des Kohlendioxids einem Wärmetauscher zugeführt und dass der gasförmige Teil des Kohlendioxids wieder verdichtet und verflüssigt oder nach Entspannung auf Atmosphärendruck dem austretenden Gas zugemischt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei einem Lagerbehälter mit Druckbegrenzungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung (12) der Druckbegrenzungseinrichtung (11) des Lagerbehälters (10) an einem Wärmetauscher (13) angeschlossen ist, der mit einer Kältequelle verbunden ist und dessen Auslassrohr (14) in den Auffangbehälter (15) mündet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (13) und ein Rührwerk im Auffangbehälter (15) untergebracht sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (15) eine Auslassleitung (16) mit Regelventil (17) aufweist, dessen Auslass in eine Expansionskammer (18) mündet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung (19) der Expansionskammer (18) in eine Einrichtung zum schadlosen Ableiten mündet, etwa in ein Abfackelrohr.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung (19) der Expansionskammer (18) in eine zum Lagerbehälter (10) zurückführende Rückführungsleitung mündet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (13) einen Expansionsraum (13a) aufweist, in welchen eine Zuführleitung (30) für das flüssige Kohlendioxid bzw. das flüssige tiefsiedende Gas mündet und der einerseits über ein Ventil (31) mit einer Auslassleitung (32) und andererseits mit dem Wärmetauschraum (13b) des Wärmetauschers (13) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung (32) über einen Verdichter (33) und einen Verflüssiger (34) zum Kühlmittel-Lagerbehäl-ter (28) zurückführt.
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