DE3042944A1

DE3042944A1 - Verfahren und vorrichtung zum bereitstellen eines gases

Info

Publication number: DE3042944A1
Application number: DE19803042944
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8190 Wolfratshausen Meinaß; Bernhard Ing.(grad.) 8000 München Volz
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1980-11-14
Publication date: 1982-07-01
Also published as: EP0052351A2; ATA625480A; EP0052351B1; EP0052351A3; AT370855B; DE3168831D1

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(G 122) G 80/81

Hm/fl 13.11.80

Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines Gases

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Gases, wobei das Gas in Behältern in flüssiger Form oder zusammen mit einem in einer porösen Mas.se verteilten Lösungsmittel unter Druck gespeichert ist, und die Behälter erwärmt werden.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 26 50 880 beschrieben. Die Behälter sind dabei in Transportbehältern (Containern) oder in ortsgebundenen Räumen aufgestellt und werden beheizt, um eine bestimmte Entnahmemenge an gespeichertem Gas pro Zeiteinheit garantieren zu können. Unter dem Gesichtspunkt einer weitgehenden Entleerung der Behälter und der Garantie einer bestimmten Entnahmemenge pro Zeiteinheit ist eine möglichst hohe Temperatur erstrebenswert. Die Erwärmung der Behälter auf eine relativ hohe Temperatur führt aber zu einem hohen Energieverbrauch verbunden mit beträchtlichen Heizkosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, das nur geringe Heizkogten verursacht, durah das jedoch eine weitgehende

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Entleerung der Behälter nicht beeinträchtigt wird und weiterhin eine bestimmte Entnahmemenge pro Zeiteinheit garantiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß ein oder mehrere Behälter in eine ausschließlich gasdichte Teile dieser Behälter umschließende Kapsel eingebaut wird bzw. werden, wobei der Kapselinnenraum während der Gasentnahme wenigstens zeitweise erwärmt wird, während der Außenraum der Kapsel belüftet wird.

Erfindungsgemäß werden die Behälter zunächst in eine Kapsel montiert. Diese ist so gestaltet, daß einerseits sicherheitstechnische Aspekte berücksichtigt werden und andererseits der zu beheizende Raum möglichst klein gehalten wird. Dabei wurde von folgender Erkenntnis ausgegangen: Der Heizenergieaufwand bei der Entnahme von Gasen aus Flaschen setzt ^ sich hauptsächlich aus folgenden Energiebeiträgen zusammen:

1. Energie für die Entlösung eines Gases aus einem Lösungsmittel, in dem das Gas gelöst ist, wobei das Gas zusammen mit dem Lösungsmittel in einer porösen Masse unter Druck verteilt ist bzw. Energie für die Verdampfung eines flüssig gespeicherten Gases.

2. Energie, die erforderlich ist, um Wärmeverluste durch die Wände des beheizten Raumes auszugleichen.

3. Energie, um die Wärmeverluste auszugleichen, die durch den aus sicherheitstechnischen Gründen vorgeschriebenen

Luftwechsel entstehen.Diese Luftwechsel sind erforderlich/ um die Bildung von zündfähigen Gas-Luft-Gemischen durch Gas, das durch Undichtigkeiten austritt, zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß werden die Behälter, in denen Gas zusammen mit einem in einer porösen Masse verteilten Lösungsmittel unter Druck gespeichert sind oder in denen das Gas in flüssiger Form gespeichert ist, vor der Gasentnahme in einer Kapsei eingeschlossen, durch die zwei Zonen gebildet werden. In der ersten Zone (Zone I), dem Kapselinnenraum, befinden sich ausschließlich die Teile der Behälter, in deren Bereich keine Undichtigkeiten, d.h. Gaslecks, auftreten können. Der gasdichte Teil eines Behälters ist das Behältergehäuse mit Ausnahme der Gasentnahme- bzw. Gasfüllstelle. Dieser Bereich jedes Behälters befindet sich in der zweiten Zone außerhalb der Kapsel (Zone II). Hierbei können alle Behälter in einer Kapsel oder ein Teil der Behälter in jeweils eine Kapsel eingebaut werden. Nachdem die Behälter in dieser Weise in eine oder mehrere Kapseln eingebaut worden sind, kann den Behältern Gas entnommen werden. Hierbei wird der Kapselinnenraum beheizt, während der Außenraum belüftet wird.

Durch diese Maßnahme, insbesondere die Trennung in zwei Zonen, wird folgendes erreicht:

Für die Gasentnahme ist es nur erforderlich, Zone I zu beheizen. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren muß diese Zone nicht mehr belüftet werden, da innerhalb dieser Zone keine lösbaren Verbindungen, d.h. keine Schläuche, Armaturen und Leitungen untergebracht sind, in deren Bereich Undichtigkeiten auftreten können. Da es erfindungsgemäß unnötig ist, beheizte Luft zu wechseln, wird der unter Punkt 3 angegebene Energiebeitrag, der ein wesentlicher Heizkostenfaktor ist, auf ein Minimum reduziert. Gelingt es, die Kapselung der Behälter möglichst luftdicht vorzunehmen, so kann der auf Luftwechsel beruhende Wärmaverlust vollständig ausgeschaltet werden.

Wurden die Behälter bisher z.B. in großen Transportbehältern

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geliefert und während der Entnahme beheizt, so ist das erfindungsgemäß zu beheizende Volumen, d.h. der Kapselinnenraum, vergleichsweise klein. Daher ist die Oberfläche des beheizten Raumes (der Kapsel) kleiner als bisher, wodurch die unter Punkt 2 angeführten Wärmeverluste über die Wände des beheizten Raumes reduziert werden können. Diese Verluste können durch die Verwendung einer Kapsel, deren Wand mit wärmeisolierendem Material beschichtet ist oder die aus einem derartigen Material besteht, ebenfalls weitgehend ausgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die in eine Kapsel eingebauten Behälter im Freien oder in einem Raum aufzustellen. Bei einer Gasentnahme im Freien wäre dabei unter dem Ge-Sichtspunkt möglichst geringer Wärmeverluste durch Wärmeleitung eine gute Isolierung der gesamten Kapsel wichtig. Werden die Behälter dagegen in einem Raum, z.B. in einem mobilen Container untergebracht, ist es nur erforderlich, die Teile der Kapsel, die sich an einer Außenwand des Raumes befinden, mit einem gut wärmeisolierenden Material zu versehen, während das Isoliervermögen der zur Innenseite des Raumes weisenden Wände geringer sein kann.

Nach einem Merkmal der Erfindung befinden sich in Zone II alle die Teile des Behälter bzw. der Entnahmevorrichtung, in deren Bereich Undichtigkeiten auftreten können. Diese Zone wird daher belüftet. Es ist jedoch nicht notwendig, Zonall zu beheizen, so daß auf diese Weise keine Heizenergie verlorengeht.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Heizkostenaufwand auf einen Bruchteil der bisher anfallenden Kosten gesenkt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens

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werden die Behälter mittels erhitzter Luft erwärmt und wird die Luft innerhalb des Kapselinnenraums umgewälzt. Die Umwälzung kann durch geeignete Vorrichtungen erzwungen werden, üblicherweise reicht jedoch die durch Temperaturunterschiede innerhalb einer Kapsel verursachte Wärmekonvektion aus.

Durch diese Maßnahme wird ein Wärmestau im Bereich der Kapseldecke verhindert.

Mit Vorteil wird nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens die Tmperatur des Kapselinnenraums in Abhängigkeit vom Druck in den Behältern geregelt. Hierdurch ist es möglich, bei vollen Behältern eine niedrige Temperatur innerhalb der Kapsel, mit sinkendem Druck in den Behältern jedoch eine höhere Temperatur einzustellen. Im Zusammenhang mit dem Einbau der Behälter in eine Kapsel führt dieser Verfahrensschritt zu einer überraschend großen Heizkostenersparnis. Mußte bisher für die Entleerung von Behältern, die in mobilen Containern montiert waren und in diesen erwärmt wurden, ein Heizenergieverbrauch veranschlagt werden, der etwa dem eines Einfamilienhauses während der Heizperiode entsprach, so sinkt der Energieverbrauch beim erfindungsgemäßen Verfahren auf 10% bis 20% dieses Wertes.

In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit innerhalb eines Raumes angeordneten Behältern mit Entnahmevorrichtungen ist bzw. sind mit Vorteil ein oder mehrere Behälter so in eine allseitig geschlossene Kapsel eingebaut, daß sich nur die Behältergehäuse sowie eine Heizvorrichtung im Kapselinnenraum befinden, während die Gasentnahme- und Gasfüllstelle der Behälter sowie die zugehörigen Entnahmevorrichtungen außerhalb der Kapsel angeordnet sind.Beim Befüllen von Azetylenflaschen z.B. werden die Flaschen während des Füllvorganges mit Kühlwasser gekühlt.Durch die Kapselung ist es möglich, das Kühlwasser wirksamer als bisher an die Flaschen heranbringen zu können. Außerdem wird durch die

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Trennung erreicht, daß die Leitungen nicht mit Wasser in Berührung kommen und somit die Korrosion nicht gefördert wird.

In einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind mit Vorteil in einer Kapsel jeweils alle über eine gemeinsame Entnahmeleitung zu einer Bündeleinheit zusammengefaßte Behälter angeordnet. Sind die Behälter in mehreren Kapseln montiert, können die Kapseln in dieser Anordnung jeweils getrennt voneinander beheizt werden und die Behälter dieser Kapsel unabhängig von den übrigen Behältern entleert werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Heizvorrichtung vorteilhafterweise ein unterhalb der Behälter in der Kapsel angeordneter Lufterhitzer sein. Z.B. kann ein Wärmetauscher mit Rippenrohren, durch die Warmwasser, Heißwasser oder Dampf strömt und dabei die Rohre umspülende Luft erwärmt, Verwendung finden.

in einer vorteilhaften Variante dieser Vorrichtung ist im Kapselinnenraum eine Wand mit Abstand und im wesentlichen parallel zu einer vertikalen Kapselwand angeordnet, wobei der zwischen der Wand und der vertikalen Kapselwand gebildete Raum den Bodenbereich der Kapsel mit dem Deckenbereich der Kapsel verbindet. Dabei sind in diesem Raum keine Behälter angeordnet. Die erwärmte Luft strömt hierbei durch den thermischen Auftrieb zwischen den Flaschenlücken vom Bereich des Kapselbodens zum Bereich der Kapseldecke.Aus diesem Bereich strömt die abgekühlte Luft über den zwischen Kapselwand und der weiteren Wand gebildeten Zwischenraum zurück. Die weitere Wand verhindert, daß sich die über den Heizkörpern emporströmende Luft mit der kühleren Luft mischt.

Im folgenden soll anhand schematischer Skizzen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrie-

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ben werden:

Es zeigen:

Figur 1 ein Schnittbild einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung

Figur 2 eine Ausgestaltung einer in einem mobilen Container eingebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Figur 1 sind vier Flaschen 1 bis 4 dargestellt. Die Behälter stehen auf einer gelochten Bodenplatte 5, unterhalb deren zwei Heizkörper 6 angeordnet sind. Die Behälter 1 bis 4 sind von einer aus fünf Wänden bestehenden Kapsel umgeben. In der Figur sind lediglich die beiden Seitenwände 7,8 und die Decke 9 dargestellt. Die Behälter werden vor dor Gasentnahme so in diese Kapsel montiert, daß lediglich die Behältergehäuse innerhalb der Kapsel angeordnet sind, während die jeweiligen Flaschenventile 10 bis 13, Schläuche 14 bis 17 sowie die gemeinsame Entnahmeleitung 18 außerhalb der Kapsel untergebracht sind. Zusammen mit dem Raum, in dem die Heizkörper 6 angeordnet sind, bildet die Kapsel einen geschlossenen, im wesentlichen luftdichten Raum. Das Material, aus dem die Kapselwände gefertigt werden, besitzt gute wärmeisolierende Eigenschaften.

Nachdem die Behälter 1 bis 4 auf die geschilderte Weise in einer Kapsel eingebaut worden sind,kann den Behältern Gas, im Ausführungsbeispiel Azetylen, das zusammen mit einem in einer porösen Masse verteilten Lösungsmittel unter Druck in den Behältern gespeichert ist, entnommen werden. Während der Gasentnahme werden die Behälter beheizt, um die zur Entnahme erforderliche Lösungs-Absorptions- und/ oder Verdampfungswärme aufzubringen. In der Zeichnung ist eine Regeleinheit, über die die Temperatur des Kapselinnenraums in Abhängigkeit vom Behälterdruck geregelt werden

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kann, nicht dargestellt. Durch die Heizkörper 6 erwärmte Luft streicht durch die gelochte Bodenplatte 5 und zwischen den Behältern 1 und 2 bzw. 3 und 4 empor. Im Wärmekontakt mit den Behältern kühlt die Luft etwas ab und fließt zwischen den Flaschen 1 bzw. 4 und den Kapselwänden 7 bzw. 8 sowie zwischen den Behältern 2 und 3 zu den Heizkörpern 6 zurück. Dieser Skizze ist zu entnehmen, daß der Kapselinnenraum möglichst klein zu halten ist.

sind die auf die beschriebene Weise montierten Behälter innerhalb eines Raumes angeordnet, ist es erforderlich, den Außenraum der Kapsel, in dem die Behälterventile 10 bis 13, die Schläuche 14 bis 17 sowie die gemeinsame Entnahmeleitung 18 untergebracht sind, zu belüften.

In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der sich die Behälter 1,2,1^r,2' innerhalb eines mobilen Containers 20 befinden. Die Behälter sind zu zwei Gruppen 1 bis 2 und 1' bis 2' zusammengefaßt, die jeweils in eine eigene Kapsel eingeschlossen sind. Die beiden Gruppen sind rechts und links von einem begehbaren Mittelgang 22 angeordnet. Eine Außenwand 8, 8' der Kapseln fällt jeweils mit einer der Containerwände zusammen und ist daher nach Möglichkeit besonders gut gegen Wärmeverluste zu isolieren. In der Containerdecke- befindet sich eine Lüftungsöffnung 21. Nach herkömmlichen Verfahren wurde das gesamte Containervolumen beheizt und zusätzlich der gesamte Luftinhalt mehrmals pro Stunde (ca. 3mal) gewechselt. Erfindungsgemäß wird der Containerinnenraum in zwei Zonen geteilt.

Dabei wird nur die durch die Kapselwände 7 bis 9 bzw. 7' bis 9' gebildete Zone I (Kapselinnenraum) beheizt. In dieser Zone wird jedoch kein Luftwechsel vorgenommen. Dem Außenbereich der beiden Kapseln (Zone II) wird erfindungsgemäß keine Wärme zugeführt, dagegen wird dieser Bereich belüftet.

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In Figur 2 ist strichpunktiert eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingetragen. Demnach wird zwischen den Kapselwänden 7 bis 7' und den zugehörigen Behältern 1 bzw. 2¹ eine zusätzliche Wand 19 bzw. 19' mit Abstand und parallel zu den Kapselwänden 7 bzw. T montiert. Durch die zusätzlichen Wände 19 bzw. 19' wird eine Umwälzung der Luft innerhalb der beiden Kapseln gefördert. Die durch Heizkörper

6 erwärmte Luft streicht zwischen den Behältern 1 und 2 bzw. 1* und 2¹ empor, kühlt dabei ab und wird aus dem Bereich der Kapseldecke über den Raum zwischen de;r Kapselwand

7 und der zusätzlichen Wand 19 (7¹ und 19') in den Bodenbereich der Kapsel geleitet.

Zusanunenfassend läßt sich feststellen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Senkung des Heizenergiebedarfs erzielt werden kann.

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Claims

(G 122) G 80/81

ffin/fl 13.11.80

Patentansprüche

Verfahren zum Bereitstellen eines Gases, das in Behältern in flüssiger Form oder zusammen mit einem in einer porösen Masse verteilten Lösungsmittel unter Druck gespeichert ist, wobei die Behälter erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Behälter in eine ausschließlich gasdichte Teile dieser Behälter umschließende Kapsel eingebaut wird bzw. werden, wobei der Kapselinnenraum während der Gasentnahme wenigstens zeitweise erwärmt wird, während der Außenraum der Kapsel belüftet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter mittels erhitzter Luft erwärmt und die Luft innerhalb des Kapselinnenraumes umgewälzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kapselinnenraumes in Abhängigkeit vom Druck in den Behältern geregelt wird,
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit innerhalb eines Raumes montierten Behältern mit Entnahmevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Behälter (1 bis 4) so in

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eine allseitig geschlossene Kapsel (7 bis 9) eingebaut ist bzw. sind, daß sich nur die Behältergehäuse sowie eine Heizvorrichtung (6) im Kapselinnenraum befinden, während die Gasentnahme- und Gasfüllstelle der Behälter sowie die zugehörigen Entnahmevorrichtungen (10 bis 18) außerhalb der Kapsel angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kapsel jeweils alle über eine gemeinsame Entnahmeleitung (18) zu einer Bündeleinheit zusammengefaßten Behälter (1 bis 4) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (6) ein unterhalb der Behälter (1 bis 4) in der Kapsel angeordneter Lufterhitzer ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Kapselinnenraum eine Wand (19,19') mit Abstand und im wesentlichen parallel zu einer vertikalen Kapselwand (7,7') angeordnet ist, wobei der zwischen der Wand und der vertikalen Kapselwand gebildete Raum den Bodenbereich der Kapsel mit dem Deckenbereich der Kapsel verbindet und in diesem Raum keine Behälter angeordnet sind.

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