DE10035056C2

DE10035056C2 - Anlage zur Gasversorgung

Info

Publication number: DE10035056C2
Application number: DE2000135056
Authority: DE
Inventors: Miroslav Krist; Jana Nemethova
Original assignee: Messer Griesheim GmbH; Messer Tatragas sro
Current assignee: Messer Griesheim GmbH; Messer Tatragas sro
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: DE10035056A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gasversorgung mit einem Behälter zum La gern von tiefkaltem, verflüssigtem Druckgas mit einer flüssigen und einer gasför migen Phase, mit einer im Einsatz mit der flüssigen Phase strömungsverbunde nen Entnahmeleitung für flüssiges Gas und mit einer im Einsatz mit der Gasphase strömungsverbundenen Gasentnahmeleitung.

Nach den Technischen Regeln für Druckgase (TRG) Nr. 103 sind als tiefkalte ver flüssigte Druckgase die Gase eingeordnet, deren flüssiger Zustand dadurch er halten bleibt, dass ihre Lagertemperatur durch technische Maßnahmen wie Küh lung oder Isolation niedrig gehalten wird. Die Lagerung tiefkalter, verflüssigter Druckgase erfolgt in wärmeisolierten Druckbehältern. Die Größe der Druckbehäl ter und ihre Ausrüstung werden von der jeweiligen Anwendung bestimmt. So wer den Standtanks für die Entnahme von tiefkaltem, verflüssigtem Druckgas und Kaltvergaser für die Entnahme von Druckgas in Größen von 600 bis 10000 l in Druckbereichen von 2 bis 37 bar beispielsweise für die Gase O₂, N₂, Ar, CH₄ und anderen Gasen sowie von Gasgemischen angeboten. Für Helium, Neon und Wasserstoff kommen spezielle Behälter mit Supervakuumisolation zum Einsatz. Die thermische Isolierung wird konstruktiv mit einer Doppelmantelisolierung er reicht, bei der ein Innenbehälter konzentrisch in einem Außenbehälter aufgenom men ist. Zwischen Innen- und Außenbehälter ist eine spezielle Isolierung, meist eine Vakuum-Isolierung wie etwa eine Perlite-Pulvervakuum-Isolierung oder eine Supervakuumisolierung angeordnet. Trotz guter Isolation sind die gelagerten tiefkalten, verflüssigten Druckgase einem Restwärmestrom ausgesetzt. Bei nur geringer oder keiner Entnahme bewirkt diese Verdampfung einen langsamen Druckanstieg. Wird der zulässige Betriebsdruck erreicht, spricht ein Sicherheits ventil an. Dadurch gelangt Gas in die Außenatmosphäre und geht einer wirt schaftlichen Nutzung verloren.

Bekannt sind Anlagen zur Gasversorgung für den Motor eines flüssigwasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugs. Bei diesen Anlagen, die beispielsweise in der DE 43 20 55 A1, der US 5,771,946 A und der JP 00110994 A beschrieben sind, ist ein Behälter zum Lagern von tiefkaltem, verflüssigtem Druckgas mit einer flüssigen und einer gasförmigen Phase, mit einer Entnahmeleitung für einen Verbraucher versehen. Durch diese Entnahmeleitung wird üblicherweise Gas entweder in der flüssigen Phase oder in der gasförmigen Phase entnommen. Eine Strömungsver bindung der Entnahmeleitung mit beiden Phasen dient lediglich der Regelung be stimmter physikalischer Parameter in der Entnahmeleitung. Beim Gegenstand der DE 617 027 A findet eine reine Gasentnahme über eine mit der Gasphase im Be hälter strömungsverbundene Leitung statt. Beim Unterschreiten eines Mindest drucks öffnet ein Ventil und gibt eine Strömungsverbindung frei, bei der Gas der Flüssigphase entnommen, über einen Wärmetauscher geleitet und der Gasphase zugeführt wird.

Problematisch bei diesen bekannten Einrichtungen ist, dass bei längeren Zeiten der Nichtentnahme durch die allmähliche Verdampfung von Gas aus der flüssigen Phase eine große Menge an Abgas entsteht, die bei Überschreitung des zulässi gen Betriebsdrucks des Behälters in die Umgebung abgelassen werden muss und insoweit einer Nutzung verloren geht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anlage zum Versorgen mit Gas zu schaffen, deren Gasverbrauch gegenüber konventionellen Anlagen ver ringert ist.

Gelöst ist diese Aufgabe bei einer Anlage der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch, dass die Entnahmeleitung von der Gasentnahmelei tung strömungstechnisch getrennt und an einen Flüssiggasverbraucher an schließbar ist und die Gasentnahmeleitung an einen Gasverbraucher anschließ bar ist, wobei die Gasentnahmeleitung mit einem Pufferbehälter zum Zwischen speichern für aus dem Behälter abgedampftes Gas strömungsverbunden ist.

Erfindungsgemäß weist der Behälter zum Lagern von tiefkaltem verflüssigtem Druckgas also zusätzlich zu der üblichen Entnahmeleitung für Flüssiggas eine Gasentnahmeleitung auf, die an einen Gasverbraucher anschließbar ist. Mit der Gasentnahmeleitung kann insbesondere das Abgas einer wirtschaftlichen Nut zung zugeführt werden, das notwendigerweise bei längeren Zeiten geringer oder fehlender Entnahme von Flüssiggas aus dem Behälter entsteht.

Die Gasentnahmeleitung kann bei bestehenden Anlagen leicht nachgerüstet wer den, beispielsweise durch einen Anschluss an eine bestehende Überdruckleitung, der strömungstechnisch zwischen dem Behälter und einem vorhandenen Über druckventil angeordnet wird. Mit der erfindungsgemäßen Anlage kann der Gas verbrauch insbesondere bei Anwendern, die sowohl Flüssiggas als auch Gas be nötigen, optimiert werden. Insbesondere kann auf die getrennte Bereitstellung von Gas für den Gasverbraucher, etwa in Form von Gasflaschen, zumindest weitge hend verzichtet werden. Auf diese Weise werden auch Lagerkosten eingespart. Eine besonders flexible Handhabung des Gasverbrauchs wird dabei dadurch ge währleistet, dass die Gasentnahmeleitung mit einem Pufferbehälter zum Zwi schenspeichern für aus dem Behälter abgedampftes Gas versehen ist. Auf diese Weise kann Abgas aus dem Behälter zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt vom Gasverbraucher abgerufen werden. Die Größe des Zwischenspeichers richtet sich dabei insbesondere nach der Regelmäßigkeit, mit der keine oder nur eine geringe Flüssiggasentnahme stattfindet und so Abgas für eine Zwischenlagerung anfällt.

Ein besonders vorteilhafter Pufferbehälter ist ein Druckspeicher, mit dem auf ge ringem Volumen eine erhebliche Menge an Gas gespeichert werden kann. Der Druckbehälter kann zum Speichern größerer Mengen an Gas mit geeigneten Gasverdichtern, beispielsweise Kompressoren ausgerüstet sein.

Um auch bei fortgesetzter Entnahme von Flüssiggas eine für die jeweilige Anwen dung hinreichende Versorgung mit Gas aus der Gasentnahmeleitung sicherzu stellen, ist vorteilhaft im Behälter eine Heizeinrichtung vorgesehen, mittels der bei Bedarf verflüssigtes Druckgas verdampft werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gasdruck im Be hälter und/oder dem Pufferspeicher laufend gemessen wird und die Messwerte einer Steuereinrichtung zugeleitet werden. In Abhängigkeit von den Messwerten gibt die Steuereinrichtung Befehle zum Betätigen oder zum Abschalten der Heiz einrichtung. Auf diese Weise wird eine zuverlässige und gleichmäßige Versorgung mit Gas gewährleistet.

Zweckmäßigerweise sind in einer Anlage mehrere Behälter und/oder Pufferspei cher miteinander strömungsverbunden. Eine Zuschaltung von Behältern oder Pufferspeichern oder die Einstellung einer Heizleistung in einem oder mehreren Behältern zum Verdampfen von Flüssiggas kann dabei beispielsweise durch eine geeignete Steuereinrichtung automatisch geregelt werden. Eine solche Ausge staltung ist insbesondere bei Großverbrauchern von Flüssiggas und/oder Gas von Vorteil.

Als Behälter kommen im Prinzip alle Behälter für tiefkalte verflüssigte Druckgase in Betracht. Besonders geeignet ist die Erfindung jedoch bei Standtanks oder Kaltvergasern, mit denen große Mengen an verflüssigtem Druckgas gespeichert werden können.

Als tiefkaltes verflüssigtes Druckgas kommen insbesondere Stickstoff, Kohlendi oxid oder ein Edelgas, etwa Argon, in Betracht. Insbesondere bei seltenen oder hochreinen Gasen stellt die wirtschaftliche Verwertbarkeit des anfallenden Abga ses einen wesentlichen Kostenfaktor dar.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des aus der Gasentnahmeleitung entnom menen Gases in einer Anlage für die Inertgas-Verpackung von Produkten, bei spielsweise im Lebensmittelsektor.

Anhand der Zeichnung soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.

Die einzige Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsge mäßen Anlage.

Die Anlage 1 umfasst einen Behälter 2, beispielsweise einen Standtank oder ei nen Kaltvergaser, zum Lagern von tiefkaltem, verflüssigtem Druckgas, beispiels weise Stickstoff oder ein Edelgas. Aus dem Behälter 2 wird in bekannter und hier nicht weiter interessierender Weise Flüssiggas über eine Entnahmeleitung 3 ent nommen und, mit oder ohne Zwischenschaltung eines hier nicht gezeigten Ver dampfers, einem Verbraucher 4 für verflüssigtes oder kaltes Gas zugeführt. Wei tere für einen Behälter zur Lagerung von tiefkalten, verflüssigten Druckgasen übli che oder erforderliche Armaturen wie Füllanschlüsse, Flüssiggas-Überlauf, Füll standsanzeiger, Druckmesseinrichtungen und mehr sind der Übersichtlichkeit hal ber im Bild nicht gezeigt, gleichwohl jedoch beim Behälter 2 vorhanden.

Der Behälter 2 ist mit einer Abgasleitung 6 versehen, die in der Gasphase 7 des im Behälter 2 gelagerten tiefkalt verflüssigten Druckgases ausmündet. Die Ab gasleitung 6 dient zum einen dazu, den Gasdruck, der sich im Laufe von Zeiten geringer Flüssiggasentnahme durch Verdampfung des gelagerten Flüssiggases in der Gasphase 7 aufbaut, auf einen Wert unterhalb des maximal zulässigen Be triebsdrucks des Behälters 2 zu halten. Hierzu ist die Abgasleitung 6 in be kannter Weise an ein oder mehrere Überdruckventile 8 angeschlossen, über die bei Überschreiten des maximalen Betriebsdrucks des Behälters 2 Gas in die Au ßenatmosphäre abgegeben wird. Zum anderen dient die Abgasleitung 6 bei der Anlage 1 dazu, das bei der Verdampfung des Flüssiggases entstehende Abgas einer wirtschaftlichen Nutzung zuzuführen. Hierzu ist die Abgasleitung 6 mit einer gasverbrauchenden Anlage 10 strömungsverbunden, im Ausführungsbeispiel mit einer Anlage für die Inertgas-Verpackung von Produkten, etwa von Lebensmit teln. In einer derartigen Anlage wird Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas, wie Argon, einer hohen Reinheit in Gasform benötigt. In der Abgaslei tung 6 sind nacheinander ein Rückschlagventil 9, ein Wärmetauscher 11 sowie ein Pufferbehälter, im Ausführungsbeispiel ein Druckbehälter 12 vorgesehen. Mittels des Druckbehälters 12 lässt sich das anfallende Abgas auch dann in einer gewissen Menge zwischenspeichern, wenn momentan kein Gas von der gas verbrauchenden Anlage 10 nachgefragt wird. Der im Druckbehälter 12 vorliegende Gasdruck wird mittels eines Messgerätes 13 laufend oder in regelmäßigen Zeitabständen kontrolliert, um Informationen über die der gasverbrauchenden Anlage 10 aus dem Druckbehälter 12 lieferbare Gasmenge zu gewinnen.

Erfindungsgemäß kann der Druckbehälter 12 beispielsweise für einen Druck von 200 bar ausgelegt und mit geeigneten, hier jedoch nicht gezeigten Gasverdich tern, etwa Kompressoren ausgerüstet sein, um eine möglichst große Menge an Gas zwischenspeichern zu können. Auch können mehrere Behälter 2 an einen Druckbehälter 12 zum Zwischenspeichern von Abgas angeschlossen sein. Eben so liegt es im Rahmen der Erfindung, eine gasverbrauchende Anlage 10 mit meh reren Druckbehältern 12 zwecks Gasversorgung zu verbinden. Um der gas verbrauchenden Anlage 10 Gas möglichst hoher Reinheit zuführen zu können, können bei Bedarf Einrichtungen zur Gasreinigung in der Abgasleitung 6 ange ordnet werden.

Um die gleichmäßige Zufuhr von Gas in die gasverbrauchende Anlage 10 sicher zustellen, ist eine Steuerzentrale 15 vorgesehen. Die Steuerzentrale 15 steht mit der Anlage 10, dem Messgerät 13 und einer im Innern des Behälters 2 angeord neten Heizeinrichtung 16 in Datenverbindung. In Abhängigkeit von der in der An lage nachgefragten Menge an Gas und der im Druckbehälter 12 vorliegenden Ab gasmenge übermittelt die Steuerzentrale 15 automatisch nach einem vorgegebe nen Programm einen Steuerbefehl an die Heizeinrichtung 16. Durch Betätigung der Heizeinrichtung 16 wird ein Teil des im Behälter 2 gespeicherten Flüssiggases verdampft und über die Abgasleitung 6 dem Druckbehälter 12 zugeführt und steht damit der gasverbrauchenden Anlage 10 zur Verfügung. Bei Vorhandensein meh rerer Behälter 2, die miteinander strömungsverbunden sind, kann die Steuerzent rale 15 auch dazu eingesetzt werden, die Zuschaltung und/oder Heizung der Be hälter und/oder Druckspeicher zu regeln.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage 1 lassen sich sehr flexibel unterschiedliche Nachfragen an Gas in verflüssigter oder gasförmiger Form befriedigen und gleich zeitig der Gasverlust im Vergleich zu konventionellen Anlagen minimieren.

Bezugszeichenliste

1

Anlage

2

Behälter

3

Entnahmeleitung

4

Verbraucher

5

-

6

Abgasleitung

7

Gasphase

8

Überdruckventil

9

Rückschlagventil

10

Anlage (für Inertgas-Verpackung)

11

Wärmetauscher

12

Druckbehälter

13

Druckmessgerät

14

-

15

Steuerzentrale

16

Heizeinrichtung

Claims

1. Anlage zur Gasversorgung mit einem Behälter (2) zum Lagern von tiefkaltem, verflüssigtem Druckgas mit einer flüssigen und einer gasförmigen Phase, mit einer im Einsatz mit der flüssigen Phase strömungsverbundenen Entnahme leitung (3) für flüssiges Gas und mit einer im Einsatz mit der Gasphase strö mungsverbundenen Gasentnahmeleitung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeleitung (3) von der Gasentnahmeleitung (6) strömungs technisch getrennt und an einen Flüssiggasverbraucher (4) anschließbar ist und die Gasentnahmeleitung (6) an einen Gasverbraucher (10) anschließbar ist, wobei die Gasentnahmeleitung (6) mit einem Pufferbehälter (12) zum Zwi schenspeichern für aus dem Behälter (2) abgedampftes Gas strömungsver bunden ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Pufferbehälter ein Druckspeicher (12) vorgesehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (2) eine Heizeinrichtung (16) vorgesehen ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (15), die mit der Heizeinrichtung (16) und mit einer Messeinrichtung (13) zum Mes sen des Gasdrucks im Behälter (2) und/oder im Pufferspeicher (12) in Daten verbindung steht, und mittels welcher die Heizleistung der Heizeinrichtung (16) in Abhängigkeit des gemessenen Gasdrucks regelbar ist.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Behälter (2) und/oder Pufferspeicher (12) miteinander in Strö mungsverbindung stehen.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) ein Standtank oder ein Kaltvergaser ist.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas im Behälter (2) Stickstoff, Kohlendioxid oder ein Edelgas in tief kalter, verflüssigter Form gelagert wird.

8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentnahmeleitung (6) mit einer Anlage (10) für die Inertgasverpa ckung von Produkten strömungsverbunden ist.