DE3131311C2

DE3131311C2 - Verfahren und Einrichtung zum mengenmäßigen Erfassen des beim Umfüllen von siedenden Flüssigkeiten zurückströmenden Gases

Info

Publication number: DE3131311C2
Application number: DE19813131311
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Kirchgäßner
Original assignee: Agefko Kohlensaeure-Industrie 4000 Duesseldorf De GmbH; Agefko Kohlensaeure Industrie 4000 Duesseldorf GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1983-05-26
Also published as: DE3131311A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung unkontrollierten Aus- und Überströmens von Gas beim Umfüllen von siedenden Flüssigkeiten und Druckgasen, wie z.B. Flüssiggas, insbesondere aus Tankwagen in Lagerbehälter. Der Gasdruck im Lagerbehälter wird so eingestellt, daß ein das Nachsieden der Flüssigphase im Behälter verhindernder Überdruck aufrechterhalten wird und erst bei Übersteigen des Überdrucks aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen solange überströmt, bis der vorgegebene Überdruck wieder erreicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum mengenmäßigen Erfassen der beim Umfüllen von siedenden Flüssigkeiten, wie flüssigem Druckgas, aus einem Tank in einen Behälter aus diesem in den Tank zurückströmenden Gasmenge.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel des Einfüllens von siedenden Flüssigkeiten, wie flüssigem Druckgas, z. B. flüssigem CO2, aus einem Tank, z. B. einem Tankwagen, in einen Behälter, z. B. einen Lagerbehälter, beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar beim Umfüllen der vorgenannten Medien von einem Lagerbehälter in einen anderen oder aus einem Lagerbehälter in einen Tankwagen.

Um bei Lieferungen, die dem eichpflichtigen Verkaufsverkehr unterliegen, den Bestimmungen des Eichgesetzes zu genügen, muß die abgefüllte Menge gemessen werden. Dies geschieht z. B. mit geeichten Durchflußmengen-Meßgeräten. Die im Lagerbehälter befindliche siedende Flüssigkeit steht im Lagerbehälter unter Siededruck. Beim Einfüllen von siedender Flüssigkeit aus einem Tankwagen in den Lagerbehälter kommt es in diesem zu Druckänderungen, meist einem Druckanstieg, hervorgerufen durch die Volumenverringerung der Gasphase. Überschreitet der Gasdruck dabei den Wert, auf den der Lagerbehälter abgesichert ist, so entweicht ober ein Sicherheitsventil Gas ins Freie, Dies kann einmal aus Sicherheitsgründen, wenn entflammbare Gase gelagert werden, oder aus Umweltschutzgründe;! unzulässig oder auch nur aus dem Grund von Nachteil sein, daß die ausströmende Gasmenge verlorengeht Daher ist es Stand der Technik (US-PS 32 12 279), die sich im Lagerbehälter komprimierende Gasmenge in den Tankwagen zurückzuleiten, um so wenigstens eine Wiederverwendung zu emöglichen. Dies bedeutet aber, daß ein solches Rückströmen von Gas aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen erfaßt werden muß, um wiederum dem Eichgesetz zu genügen, denn die rückströmende Gasmenge geht sonst dem Lagerbehälter-Betreiber verloren.

Verhältnismäßig einfach läßt sich die Differenzmenge von aus dem Tankwagen abgegebenem Flüssiggas und aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen zurückströmender Gasmenge erfassen, wenn der Tankwagen oder der Lagerbehälter auf einer Waage steht Dies setzt aber einmal das Vorhandensein einer Waage voraus, was nicht immer der Fall ist und daß die Waage den Vorschriften entsprechend nachgeeicht wird. Ein Lagerbehälter mit Waage hat den weiteren Nachteil, daß bei Produktentnahme durch den Anwender die Menge nicht erfaßt wird und dem Lieferanten verlorengeht

Wenn eine Waage nicht zur Verfügung steht wie es häufig der Fall ist läßt sich die Menge des aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen zurückgeströmten (gependelten) Gasmenge nicht berechnen, weil sie von zu vielen unbestimmbaren Parametern abhängig ist, z. B. vom Füllstand, der Flüssigkeits-Oberfläche, der Umgebungstemperatur und dem Druckgefälle zwischen Tankwagen und Lagerbehälter. In diesen Fällen soll durch die Erfindung Abhilfe geschaffen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die ein Überströmen einer unkontrollierten Menge von Gas aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen vermeidet und eine genaue Erfassung dieser rückströmenden Gasmenge ermöglichen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Einrichtung mit den in den Ansprüchen I und 2 gekennzeichneten Merkmalen vorgeschlagen.

Durch die erfindungsgemäße Absicherung der Gasrückströmleitung, die vom Lagerbehälter zum Tankwagen führt, mit Hilfe eines Differenzdruckschalters wird erreicht, daß beim Umfüllen von siedender Flüssigkeit aus dem Tankwagen in den Lagerbehälter ein Druck im Lagerbehälter aufrechterhalten wird, der sowohl Nachsieden von Flüssigkeit als auch zu hohen Druckanstieg vermeidet. Der im Differenzdruckschalter eingestellte Differenzdruck wird dabei in Abstimmung auf die Art der jeweils umzufüllenden siedenden Flüssigkeit so eingestellt, daß durch den Druckanstieg eine Unterkühlung der siedenden Flüssigkeit im Lagerbehälter erfolgt, die ein Nachsieden verhindert. Erst beim Überschreiten des Differenzdruckes, auf den der Differenzdruckschalter eingestellt ist, kommt es nach öffnen eines von ihm betätigten in die Gaspendeileitung eingesetzten Ventils zu einem Überströmen von Gas aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen. Sinkt der Druck in dem Lagerbehälter wieder unter den Druck, auf den der Differenzdruckschalter eingestellt ist, schaltet er das Ventil in der Gaspendelloitung in seine Schließstellung. Dadurch wird der Druck im Lagerbehälter immer so hoch

gehalten, daß ein Nachsieden der in ihm enthaltenen siedenden Flüssigkeit vermieden wird. Das hat zur Folge, daß das aus dem Lagerbehälter in den Tankwagen überströmende Gas volumenmäßig genau der umgekehrt fließenden Menge siedender Flüssigkeit s entspricht, und damit als Funktion der gemessenen eingefüllten Menge siedender Flüssigkeit nach der Formel

p- V= m- RT

IO

berechenbar ist

Bei einem Dichteverhältnis COinossig -^
„ig = 75 :1 wäre beispielsweise die dem Abnehmer zu vergütende Gasmenge 4% des eingefüllten FIuSSIg-CO₂.

Die Differenzdrücke, bei denen der Differenz-Druckschalter die Gaspendelleitung öffnet bzw. schließt, liegen verhältnismäßig dicht beieinander. So beträgt z.B. der Anfangsdruck für flüssiges CO₂ 15bar. Die Gasrückströmleitung öffnet bei Δρ = 0,6 bar, d. h. bei 15,6 bar und schließt bei Δρ = 0,5 bar, d. h. bei 154 bar.

Anhand der Schemazeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Aus einem Tankwagen 1 soll über eine leitung 2 siedende Flüssigkeit in einen Lagerbehälter 3 eingefüllt werden. Zwischen Lagerbehälter 3 und Tankwagen 1 ist gemäß F i g. 1 die Gasrückströmleitung 4 angeschlossen, durch die Gas in kontrollierter Menge aus dem Lagerbehälter 3 in den Tankwagen 1 beim Umfüllen der Flüssigkeit vom Tankwagen 1 in den Lagerbehälter 3 überströmen soll.

An die Gasrückströmleitung 4 ist eine Leitung 5 angeschlossen, in die ein Gaspuffer 6 und ein Sicherheitsventil 7 eingeschaltet sind. Die Gasleitung 5 verzweigt sich in die Leitungsabschnitte 5a und 5b, die zu dem Differenzdruckschalter 8 führen. In den Leitungszweig 5b, der zur Niederdruckseite des Differenzdruckschalters 8 führt, ist ein Magnetventil 9 eingeschaltet.

In die Gasrückströmleitung 4 ist ferner ein Ventil 10 eingesetzt, das über einen pneumatischen Drehantrieb 11 von eine.,1 Magnetventil 12 betätigbar ist In die Gasrückströmleitung 4 können ferner Absperrarmaturen 13, 13a zum manuellen Öffnen und Schließen eingesetzt sein.

Das Magnetventil y sowie der Kontakt 15 des Differenzdruckschalters 8 werden über eine Leitung 14 mit Strom versorgt, wobei diese Spannung nur anliegt, wenn Flüssigkeit in den Lagerbehälter abgefüllt wird, z. B. über ein Durchflußmengen-Meßgerät. Das Magnetventil 12 zur Betätigung des Antriebes 11 und des so Ventils 10 wird über Ko. 1 takt 15 des Differenzdruckschalters 8 in Betrieb gesetzt.

An eineii ankommenden Tankwagen 1 wird die Flüssiggasleitung 2 und die Gasrückströmleitung 4 angeschlossen. Die Ventile 13 und 13a werden geöffnet, das Ventil 10 ist geschlossen. Vor dem Ventil 10 stellt sich nun in der Gasröckströmleitung 4 der im Lagerbehälter 3 herrschende Gasdruck ein. Der gleiche Druck herrscht in der mit der Gasrückstiömleitung 4 in Verbindung stehenden Leitung 5,5a und 5ö,

Durch Schließen des Magnetventils 9 bei Flüssigkeitsabgabe wird der Anfangsdruck im Lagerbehälter 3 in dem Leitungszweig 5b auf der Minus- bzw. Niederdruckseite des Differenzdruckschalters 8 festgehalten.

Steigt nun während des Befüllens des Lagerbehälters 3 mit Flüssiggas aus dem Tankwagen 1 über die Flüssiggasleitung 2 der Gasdruck im Lagerbehälter 3 an und übersteigt am Differenzdruckschalter 8 der Druck den Anfangswert, z. B. für CO₂: 1* bar, um Δρ = 0,6 bar, & h. wird der Wert 15,6 bar erreicht, so bewirkt der Differenzdruckschalter 8 das Schließen des Kontaktes 15 in der elektrischen Leitung 14. Dadurch wird ein Impuls auf das Magnetventil 12 gegeben, das das Ventil 10 öffnet Nun kann Gas aus dem Lagerbehälter 3 in den Tankwagen 1 zurückströmen. Fällt der Druck im Lagerbehälter 3 infolge der in den Tankwagen 1 zurückgeströmten Ga. nenge wieder ab, z. B. bei Δρ = 0,5 bar auf einer: Wert von 15,5 bar, so wird vom Differenzdruckschalter 8 der Kontakt 15 geöffnet und der Stromkreis zu dem Magnetventil 12 unterbrochen, worauf das Ventil 10 in die Schließstellung gebracht wird. Weiteres Überströmen von Gas aus dem Lagerbehälter 3 über die Gasrückströmleitung 4 in den Tankwagen 1 ist damit unterbrochen. Gas kann aus dem Lagerbehälter 3 erst wieder über die Gasrückströmleitung 4 in den Tankwagen 1 strömen, wenn erneut der Differenzdruck am Differenzdruckschalter 8 den Wert Δρ = 0,6 bar übersteigt, der Grundlage für die definierte Erfassung der »gependelten« Gasmenge ist.

Bei Unterbrechung der Zufuhr von siedender Flüssigkeit aus dem Tankwagen 1 in den Lagerbehälter 3 wird das Magnetventil 9 geöffnet, um bei erneuter Abgabe von Flüssigkeit den dann vorliegfinden Druck des Lagerbehälters 3 auf der Niederdruckseite des Differenzdruckschalters 8 durch Schließen des Magnetventils 9 zu speichern.

Gemäß F i g. 2 strömt aus dem Tankwagen 1 über die Lei· jng 2 das Flüssigkeitsvolumen Vi in den Lagerbehälter 3, in dem sich anfänglich das Volumen Vo an Flüssigkeit befindet. Dieses in den Lagerbehälter 3 überströmende Flüssigkeitsvolumen Vt verdrängt über die Gasrückströmleitung 4 ein gleich großes Volumen V₂ an Gas aus dem Lagerbehälter 3 in den Tankwagen 1. Unter der Voraussetzung gleichbleibenden Drucks und gleichbleibender Temperatur im Lagerbehälter 3, was die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht, läßt sich nach Messen der Menge m, das überströmende Flüssigkeitsvolumen V, bestimmen und mit V₍ = V₂ über die Gasgleichung ρ ■ V — m ■ R ■ Tdie Masse /n₂ des pus den Lagerbehälter in den Tankwagen zurückgeströmten Gasvolumens V₂ errechnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

l_t VeiVren zum mengenmäßigen Erfassen der beim Umfüllen von siedenden Flüssigkeiten, wie flüssigem Druckgas, aus einem Tank in einen Behälter aus diesem in den Tank zurückströmenden Gasmenge, dadurch gekennzeichnet, daß zum Konstanthalten des Behälterdruckes während des Füllvorganges nach dem Erreichen eines bestimmten, das Nachsieden der Flüssigkeit im Behälter verhindernden und durch das Einfüllen der Flüssigkeit in den Behälter entstehenden Uberdrukkes, z. B. mit einer Differenzdruckschaltung, Gas aus dem Behälter in den Tank so lange zurückströmt, bis der Oberdruck unterschritten wird, daß das Gewicht der in den Behälter einströmenden Flüssigkeitsmenge gemessen wird, und daß die von ihr aus dem Behälter in den Tank verdrängte und infolge des konstantgehaltenen Behälterdruckes volumenmäßig gleiche zurückströmende Gasmenge über die Gasgleichung ρ ■ V = m ■ R · Termittelt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ mit einer zwischen dem Tank und dem Behälter angeordneten Flüssigkeitsleitung und einer Gasrückströmleitung mit Absperrventil, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gasrückströmleitung (4) ein Differenzdruckschalter (8) über eine Zweiwegleitung (5, 5a, 5b) angeschlossen ist, wobei der mit dem Anfangsdruck im Behälter (3) beaufschlagte Weg durch ein Ventil (9) gegenüber jo der Gasrückströmleitung (4) abschließbar ist, und daß von dem Differenzdruckschalter (8) das in die Gasrückströmleitung (4) eingesetzte Absperrventil (10) bei Über- oder Unters-.nreiten des vorgegebenen Differenzdruckes betätigt wird.
3. Einrichtung nach Anspn ;h 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die von der Gasrückströmleitung (4) zum Differenzdruckschalter (3) abzweigende Leitung (5) ein Gaspuffer (6) mit einer Drossel eingesetzt ist.