DE60302768T2 - Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens Download PDF

Info

Publication number
DE60302768T2
DE60302768T2 DE60302768T DE60302768T DE60302768T2 DE 60302768 T2 DE60302768 T2 DE 60302768T2 DE 60302768 T DE60302768 T DE 60302768T DE 60302768 T DE60302768 T DE 60302768T DE 60302768 T2 DE60302768 T2 DE 60302768T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure tank
carbon dioxide
pressure
low
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60302768T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60302768D1 (de
Inventor
Harald Winter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide Deutschland GmbH
Original Assignee
Air Liquide GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide GmbH filed Critical Air Liquide GmbH
Priority to DE60302768T priority Critical patent/DE60302768T2/de
Publication of DE60302768D1 publication Critical patent/DE60302768D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60302768T2 publication Critical patent/DE60302768T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/02—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with liquefied gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0326—Valves electrically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/013—Carbone dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0146—Two-phase
    • F17C2225/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/035—High pressure, i.e. between 10 and 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
    • F17C2227/0142—Pumps with specified pump type, e.g. piston or impulsive type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0626—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/02—Improving properties related to fluid or fluid transfer
    • F17C2260/024—Improving metering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171—Trucks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Versorgungssystem zur kontinuierlichen Bereitstellung von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei einem im Wesentlichen konstanten Druck über 40 bar.
  • Die US 5,373,702 offenbart ein Verfahren zum Liefern von verflüssigtem Gas.
  • Bei bestimmten Anwendungen werden große Mengen Kohlendioxid bei hohem Druck benötigt. Ein wichtiger Aspekt ist in diesem Fall, dass der Druck in einer so konstanten Weise wie möglich bereitgestellt werden muss und die Menge an transportiertem Kohlendioxid muss so genau wie möglich gemessen werden.
  • Neuerdings werden Kohlendioxid-Verwendungen etabliert, die beispielsweise Kohlendioxid von ungefähr 60 bar oder darüber benötigen. Beispielsweise wird flüssiges Kohlendioxid von 60 bar zum Schäumen von Plastik, bei superkritischer Extraktion, beim Kühlen, beim Plasmasprühen unter Verwendung laminarer Düsen oder beim Beladen kleiner Kohlendioxidgefäße benötigt.
  • Bei der Herstellung von Polystyrolschaum (XPS) durch den mechanischen Blasvorgang wird das Treibmittel Kohlendioxid, das als Alternative verwendet wird, bei bis zu ungefähr 350 bar unter Verwendung eines Membranmesspumpen-System in den Schaumextruder gepresst. Für die Hochdruckpumpen schreiben einige Hersteller die Verwendung von Raumtemperatur-Kohlendioxid vor, das bei einem konstanten Druck gespeichert und vor Eintritt in die Messpumpe unterkühlt werden muss.
  • Derzeit wurde, um flüssiges Kohlendioxid bei hohem Druck bereitzustellen, ein stationärer Hochdrucktank mit kaltem Kohlendioxid bei geringem Druck (bis zu 20 bar) gefüllt. Das Kohlendioxid wurde dann erwärmt, wodurch der Druck im Hochdrucktank auf den gewünschten minimalen Druck anstieg. Während des Aufladens musste der Druck zurück auf das Niederdruckniveau verringert werden. Der Druck wurde durch Ablassen von Kohlendioxidgas aus dem Hochdrucktank verringert, was Kosten verursachte und für die Umwelt im Allgemeinen eine Lärmbelästigung darstellte. Außerdem war die Versorgung mit Kohlendioxid während der Beladungszeit unterbrochen. Um eine Unterbrechung der Kohlendioxidversorgung zu vermeiden, mussten zwei Hochdrucktanks aufgestellt werden, die abwechselnd beladen und geleert wurden. Nicht nur die Bereitstellungskosten für die beiden Hochdruckgefäße sondern auch ihre Betriebskosten waren wegen des Ablassens beträchtlich.
  • Hochdruckspeicherung in nicht isolierten, heizbaren Druckgefäßen bei 60 bar und 22 °C ist nicht in der Lage kontinuierlich Hochdruckbedingungen sicherzustellen. Weil Tankwagen für Kohlendioxidverbrauch in industriellem Maßstab immer Kohlendioxid mit geringer Temperatur und geringem Druck (12 bar/–35 °C) bereitstellen, bricht der Druck in einem Hochdruckgefäß während des Aufladens zusammen. Der Versorgungsdruck des Kohlendioxids muss durch eine innere Gefäßheizung, die eine Ausstoß-abhängige Zeitverzögerung hat, auf das gewünschte Druckniveau erhöht werden.
  • Das Beladen von Hochdruck-Kohlendioxidgefäßen unter Verwendung herkömmlicher Tankwagenpumpen bereitete ebenfalls Probleme, so dass der Druck in den Gefäßen vor einem Beladen bis zum maximal möglichen Pumpendruck abgelassen werden muss.
  • Speichern von flüssigem Kohlendioxid mit geringer Temperatur in einem Niederdrucktank und das Versorgen einer Anlage mit flüssigem Kohlendioxid bei hohem Druck unter Verwendung einer Pumpe weist den Nachteil auf, dass im Falle von Pumpenstörungen die Versorgung der Anlage mit Kohlendioxid unterbrochen ist und daher beträchtliche Kosten verursacht.
  • Es war außerdem ein Nachteil bei bekannten Verfahren, dass Kohlendioxid immer in einem Zustand nahe seines Siedepunktes bereitgestellt wurde. Flüssigkeiten, die nahe an ihrem Siedepunkt sind, haben eine Neigung zur Dampfbildung, was das Messen schwieriger macht und einen Transport, wegen der Druckverluste die auftreten, relativ Energie-intensiv macht.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein Versorgungssystem, mit dem flüssiges Kohlendioxid kontinuierlich und preiswert bei einem im Wesentlichen konstanten Druck über 40 bar bereitgestellt werden kann, zu beschreiben.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren, das die Eigenschaften von Anspruch 1 und durch ein Versorgungssystem, das die Eigenschaften von Anspruch 10 aufweist, erzielt. Vorteilhafte Ausführungsformen und Entwicklungen, von denen jede einzeln angewendet kann, oder wie gewünscht miteinander kombiniert werden können, sind Inhalt der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Bereitstellung von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei im Wesentlichen konstantem Druck über 40 bar, umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
    • – das flüssige Kohlendioxid wird bei geringem Druck geliefert;
    • – das Kohlendioxid wird in einen Niederdrucktank geladen und wird dort vorübergehend gespeichert;
    • – das Kohlendioxid wird mittels einer Pumpe aus dem Niederdrucktank in einen Hochdrucktank gepumpt, wobei der Druck des Kohlendioxids erhöht wird;
    • – das Kohlendioxid wird im Hochdrucktank gespeichert oder vorübergehend bis zur Entfernung in einem thermodynamischen Ungleichgewicht zwischen einer flüssigen Phase und einer Gasphase gespeichert.
  • Die doppelte vorübergehende Speicherung des Kohlendioxids ermöglicht eine kontinuierliche Bereitstellung von Kohlendioxid. Wenn Störungen in der Anlage auftreten, insbesondere in der Pumpe, kann die Menge an Kohlendioxid, die im Hochdrucktank vorhanden ist, zur Versorgung verwendet werden bis die Anlage repariert ist. Der Hochdrucktank hat die Funktion eines Pufferbehälters.
  • Kohlendioxid im thermodynamischen Gleichgewicht beginnt im Fall von kleinen Temperaturverringerungen oder von kleinen Temperaturanstiegen schnell zu kochen. Die Zwischenspeicherung des Kohlendioxids im thermodynamischen Ungleichgewicht ermöglicht eine Bereitstellung von unterkühltem Kohlendioxid, das diesen Nachteil nicht in der bekannten Weise zeigt. Das Kohlendioxid bildet keine Blasen und ist daher leichter transportier- und messbar. Thermodynamisches Ungleichgewicht bedeutet hier, dass die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids geringer ist als die Gleichgewichtstemperatur, welche durch den vorherrschenden Druck und die Dampfdruckkurve gegeben wird. Dieses thermodynamische Ungleichgewicht tritt als Ergebnis einer nicht homogenen Temperaturverteilung im Hochdrucktank auf, insbesondere als Ergebnis eines Temperaturgradienten zwischen der gasförmigen Phase und der flüssigen Phase des Kohlendioxids im Hochdrucktank. Wenn die Temperatur der gasförmigen Phase höher ist als die der flüssigen Phase, ist eine unterkühlte Flüssigkeit vorhanden.
  • Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass konditioniertes Kohlendioxid bereitgestellt werden kann. Das konditionierte Kohlendioxid ist insbesondere leicht pumpbar, weist keine Neigung zur (Mikro)blasenbildung auf, ist bei einem konstanten Druck vorhanden und wird kontinuierlich mit großer Zuverlässigkeit bereitgestellt. Kosten nachfolgender Konditionierung des Kohlendioxids werden zumindest teilweise vermieden. Der Betrieb eines solchen Verfahrens ist vergleichsweise preiswert.
  • Der Hochdrucktank ist in solch einer Weise gestaltet, dass Drücke zwischen 40 und 80 bar aufgenommen werden können. Dazu ist der Hochdrucktank zweckmäßigerweise als ein kugelförmiges Gefäß gestaltet, das insbesondere Wärmeisolierung, vorzugsweise eine PU-Schaumisolierung hat, die einen Vollmantel aus Aluminium oder galvanisiertem Stahl aufweist. Weil viele Anwendungen flüssiges Kohlendioxid bei hohem Druck erfordern, zeigt der Hochdrucktank die Koexistenz einer flüssigen Phase und einer gasförmiges Phase des Kohlendioxids. Im Prinzip kann der Hochdrucktank jedoch auch im superkritischen Bereich, das heißt bei über 73,7 bar betrieben werden. Bei Drücken höher als 73,7 bar, ist das Kohlendioxid im thermodynamischen Gleichgewicht in einer einzelnen homogenen Phase, die als Gasphase mit hoher Dichte betrachtet werden kann, vorhanden.
  • Der Niederdrucktank ist für geringere Drücke, insbesondere für Drücke von weniger als 40 bar, insbesondere weniger als 30 bar, vorzugsweise weniger als 25 bar gestaltet. Der Niederdrucktank braucht nicht als ein kugelförmiges Gefäß ausgestaltet sein und kann horizontal oder vertikal sein. Vorteilhafterweise weist er eine Vorrichtung zum Druckaufbau und eine Verbindung für Kohlendioxid in der flüssigen Phase auf. Der Niederdrucktank hat eine Wärmeisolierung, insbesondere eine Vakuumisolierung. Der Niederdrucktank kann aus herkömmlichen Kohlendioxid-Tankwagen beladen werden. Im Niederdrucktank koexistieren eine flüssige Phase und eine gasförmige Phase des Kohlendioxids in einem thermodynamischen Gleichgewicht.
  • Mittels der Pumpe wird der Druck des Kohlendioxids vom geringeren Niveau des Niederdrucktanks zum höheren Niveau des Hochdrucktanks erhöht. Sobald die Menge oder Masse an Kohlendioxid im Hochdrucktank einen vorher eingestellten Wert übersteigt, wird flüssiges Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank in den Hochdrucktank gepumpt. Dies stellt sicher, dass der Hochdrucktank dauerhaft eine ausreichende Menge an Kohlendioxid, insbesondere zwei Drittel, vorzugsweise drei Viertel einer maximalen Kapazität aufweist. Dies stellt sicher, dass sogar bei kurzfristigen Defekten des Systems, insbesondere der Pumpe, noch ausreichend flüssiges Kohlendioxid zur Versorgung vorhanden ist. Die Pumpe stellt einen Druckgradienten zwischen dem Hochdrucktank und dem Niederdrucktank sicher.
  • Als Ergebnis der doppelten vorübergehenden Speicherung des Kohlendioxids, der vorübergehenden Speicherung bei einem geringeren Druckniveau und der Speicherung bei einem höheren Druckniveau, wird eine kontinuierliche Bereitstellung von flüssigem Kohlendioxid möglich gemacht. Insbesondere kann das Kohlendioxid bei einem geringen Druck in einer einfachen Weise unter Verwendung eines herkömmlichen Tankwagens geliefert werden, ohne dass eine Unterbrechung der Versorgung mit Kohlendioxid bei hohem Druck stattfindet.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird Kohlendioxid aus der flüssigen Phase vom Niederdrucktank in die flüssige Phase im Hochdrucktank eingeleitet, um Druck im Hochdrucktank aufzubauen. Durch Zugeben des flüssigen Kohlendioxids direkt zur flüssigen Phase im Hochdrucktank bleibt die Temperatur des gasförmigen Kohlendioxids im Hochdrucktank im Wesentlichen unverändert. Der Anstieg im Anteil des Volumens der flüssigen Phase im Hochdrucktank, der durch die Zugabe verursacht wird, bewirkt eine Kompression der gasförmigen Phase im Hochdrucktank, was den Druck im Hochdrucktank erhöht.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird das flüssige Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank in die Gasphase im Hochdrucktank eingeleitet, um den Druck im Hochdrucktank zu verringern. Als Ergebnis der Zugabe des kalten, flüssigen Kohlendioxids aus dem Niederdrucktank zur gasförmigen Phase des Kohlendioxids im Hochdrucktank findet eine teilweise Verflüssigung des gasförmigen Kohlendioxids statt. Als Ergebnis verringert sich der Druck im Hochdrucktank.
  • Vorteilhafterweise wird der Druck des Kohlendioxids im Hochdrucktank mittels der Tatsache gesteuert, dass flüssiges Kohlendioxid, abhängig vom gegenwärtigen Druck im Hochdrucktank, entweder der Gasphase oder der flüssigen Phase im Hochdrucktank zugeführt wird. Abhängig davon, ob der Druck im Hochdrucktank zu gering oder zu hoch ist, kann der Druck im Hochdrucktank entweder durch Zuführen von flüssigem Kohlendioxid direkt zur flüssigen Phase des Kohlendioxids im Hochdrucktank, oder durch Zugeben von flüssigem Kohlendioxid zur gasförmigen Phase des Kohlendioxids, beispielsweise dadurch dass es in die gasförmige Phase gesprüht wird, konstant gehalten werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Temperatur der flüssigen Phase im Hochdrucktank zwischen 0 und 10 °C, vorzugsweise zwischen 2 und 5 °C. Diese Temperaturen entsprechen bei einem Druck von ungefähr 60 bar nicht der Temperatur gemäß der Gleichgewichts-Dampfdruckkurve. Die Flüssigkeit ist deshalb eine unterkühlte Flüssigkeit. Die Temperatur ergibt sich auf Grund eines thermodynamischen Ungleichgewichts. Dieses Ungleichgewicht wird durch eine nicht homogene Temperaturverteilung zwischen flüssiger Phase und Gasphase bewirkt. Unterkühltes, flüssiges Kohlendioxid hat den Vorteil, dass es keine Neigung dazu aufweist, zu verdampfen und einfach pumpbar ist.
  • Da viele Anwendungen flüssiges, unterkühltes Kohlendioxid benötigen, muss ein thermodynamisches Ungleichgewicht im Hochdrucktank hergestellt oder aufrechterhalten werden. Um das Ungleichgewicht herzustellen oder aufrecht zu erhalten, wird die flüssige Phase im Hochdrucktank gemäß der Erfindung an einem Punkt örtlich begrenzt erwärmt, verdampft und/oder in die gasförmige Phase überführt. Zweckmäßigerweise kann das Ungleichgewicht durch örtlich begrenztes Erhitzen von gasförmigem Kohlendioxid und/oder durch Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid und/oder durch Zufügen von kaltem, flüssigen Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank zum Hochdrucktank hergestellt oder aufrechterhalten werden. Die örtlich begrenzte Erhitzung bewirkt eine Stabilisierung des Drucks im Hochdrucktank. Flüssiges Kohlendioxid wird deshalb bei einer Temperatur bereitgestellt, die niedriger ist als die, welche der Dampfdruckkurve entspricht.
  • Das Auswählen einer angemessenen Höhe der Heizleistung bei der örtlich begrenzten Erhitzung gleicht den Verlust von gasförmigem Kohlendioxid wegen der Kondensation von gasförmigem Kohlendioxid aus. Die richtige Wahl der Heizleistung gleicht auch den Druckabfall im Hochdrucktank wegen einer Entnahme von flüssigem Kohlendioxid aus.
  • Zur weiteren Druckstabilisierung und um einen minimalen Druck im Hochdrucktank, insbesondere während des Wiederauffüllens mit kaltem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank, sicherzustellen, wird die flüssige Phase und/oder die Gasphase im Hochdrucktank erwärmt. Die Erwärmung wird insbesondere durch getrennte Heizsysteme durchgeführt.
  • Wenn beispielsweise kaltes Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank dem Hochdrucktank über die Gasphase zugeführt wird, fällt die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids im Hochdrucktank. Als Ergebnis kondensiert gasförmiges Kohlendioxid im Hochdrucktank. Der Temperaturabfall bewirkt gemäß der Dampfdruckkurve einen Abfall des Drucks. Um solche Druckschwankungen während des Beladens zu vermeiden, wird das zugeführte, flüssige, kalte Kohlendioxid in einem definierten Verhältnis sowohl in die Gasphase als auch in die flüssige Phase des Hochdrucktanks geleitet.
  • Ein übermäßiger Temperaturabfall der flüssigen Phase im Hochdrucktank auf Grund der Zugabe von kaltem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank wird durch eine zweite Heizung verhindert. Mittels der zweiten Heizung wird die Unterkühlung des Kohlendioxids in Richtung niedriger Temperaturen begrenzt.
  • Vorteilhafterweise wird das Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank dem Hochdrucktank zugeführt, sobald das Volumen oder die Masse an Kohlendioxid im Hochdrucktank unter einen vorher eingestellten Wert fällt. Ein geeigneter Regelkreis stellt durch diese Mittel sicher, dass immer ausreichend flüssiges Kohlendioxid im Hochdrucktank vorhanden ist. Insbesondere im Fall von Pumpenstörungen oder zeitweisen Begrenzungen beim Versorgen des Hochdrucktanks mit flüssigem Kohlendioxid, stellt dieser Puffer einen Sicherheitszeitraum sicher, der dazu verwendet werden kann, die Störung zu beheben. Beispielsweise wird der Hochdrucktank mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt, sobald der Hochdrucktank weniger als dreiviertel voll ist. Im Fall einer Störung ist daher mindestens das Volumen eines dreiviertel vollen Hochdrucktanks erhältlich. Diese Maßnahme erhöht die Sicherheit der Versorgung erheblich.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Niederdruck weniger als 40 bar, insbesondere weniger als 30 bar, vorzugsweise weniger als 25 bar. Bei geringen Drücken ist ein Transport unter Verwendung herkömmlicher Tankwagen einfacher und preiswerter.
  • Vorteilhafterweise wird das flüssige Kohlendioxid im Niederdrucktank erwärmt, um einen minimalen Druck im Niederdrucktank sicherzustellen. Dies verhindert auch, dass sich festes Kohlendioxid (Trockeneis) im Niederdrucktank bildet. Insbesondere wenn die Pumpe relativ große Mengen an Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank abzieht und sie dem Hochdrucktank zuführt, verringert sich der Druck im Niederdrucktank, wenn nicht ausreichend, flüssiges Kohlendioxid verdampft und zum Druckausgleich in die Gasphase übergeht.
  • Wenn Kohlendioxid mit geringer Temperatur dem Niederdrucktank aus einem Tankwagen zugeführt wird, verringert sich der Druck im Niederdrucktank normalerweise ebenfalls, weil mit der Zugabe von kälterem Kohlendioxid die Temperatur im Niederdrucktank fällt und der Druck dem Temperaturabfall gemäß der Dampfdruckkurve folgt. Erhitzen des Kohlendioxids bewirkt einen Temperaturanstieg, durch den ein Druckabfall ausgeglichen werden kann.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird das gasförmige Kohlendioxid, das sich in der ersten Leitung und/oder in der Pumpe gebildet hat, in den Niederdrucktank zurückgeführt, um die Pumpe mit blasenfreiem Kohlendioxid zu laden. Dadurch wird die Leistung der Pumpe erhöht, weil dies eine unnötige Kompression des gasförmigen Kohlendioxids vermeidet.
  • Das erfindungsgemäße Versorgungssystem für eine kontinuierliche Bereitstellung von unterkühltem Kohlendioxid bei einem im Wesentlichen konstanten Druck über 40 bar umfasst einen Niederdrucktank und einen Hochdrucktank, jeder zum Aufnehmen einer flüssigen Phase und einer Gasphase, und eine Pumpe, die in diesem Falle zwischen dem Niederdrucktank und dem Hochdrucktank angeordnet ist und über eine erste Leitung mit dem Niederdrucktank verbunden ist und die Pumpe ist über eine zweite Leitung mit dem Hochdrucktank verbunden. Vorteilhafterweise wandelt sich die zweite Leitung in eine obere und untere Zuführungsleitung um, wobei die obere Zuführungsleitung sich in einen oberen Bereich des Hochdrucktanks öffnet und die untere Zuführungsleitung sich in einen unteren Bereich des Hochdrucktanks öffnet.
  • Über die erste Leitung sind die Pumpe und die obere oder untere Zuführungsleitung, der Niederdrucktank und der Hochdrucktank miteinander verbunden. Die Pumpe bewirkt den Druckunterschied zwischen den Druckniveaus in den beiden Tanks.
  • Flüssiges Kohlendioxid wird aus dem Niederdrucktank dem Hochdrucktank von oben über die obere Zuführungsleitung zugeführt. Flüssiges Kohlendioxid fällt daher durch die Gasphase im Hochdrucktank, wodurch gasförmiges Kohlendioxid kondensiert wird. Dies bewirkt, dass der Druck im Hochdrucktank fällt.
  • Flüssiges Kohlendioxid wird aus dem Niederdrucktank über die untere Zuführungsleitung dem flüssigen Kohlendioxid im Hochdrucktank zugeführt. Als Ergebnis erhöht sich das Volumen der flüssigen Phase im Hochdrucktank, wodurch die gasförmige Phase komprimiert wird. Dies bewirkt, dass sich der Druck im Hochdrucktank erhöht.
  • In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Versorgungssystems weist der Hochdrucktank eine erste Heizung auf, die in einer zusätzliohen Leitung am Hochdrucktank angeordnet ist, wobei die Leitung einen unteren Bereich des Hochdrucktank für die flüssige Phase mit einem oberen Bereich des Hochdrucktanks für die Gasphase verbindet.
  • Unter Verwendung der ersten Heizung wird flüssiges Kohlendioxid örtlich begrenzt an einem Punkt verdampft, um einen minimalen Druck im Hochdrucktank herzustellen. Ein thermodynamisches Ungleichgewicht wird hierdurch hergestellt oder aufrechterhalten. Das an einem Punkt örtlich begrenzte Erhitzen von Kohlendioxid, wobei das thermodynamische Ungleichgewicht aufrechterhalten wird, gleicht die Kondensationsgeschwindigkeit des Kohlendioxids, das aus der Gasphase kondensiert, durch die Verdampfungsgeschwindigkeit des Kohlendioxids aus, das aus der flüssigen Phase in die gasförmige Phase übergeht.
  • Mittels der Wechselwirkung zwischen dem Erwärmen durch die erste Heizung und dem Kühlen durch Zugabe von kaltem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank, wird unterkühltes, flüssiges Kohlendioxid durch den Hochdrucktank bei hohem Druck und einer vorher einstellbaren Temperatur bereitgestellt. Dies spart, zumindest teilweise, beträchtliche Kosten für ein Konditionieren des Kohlendioxids.
  • Die obere Zuführungsleitung öffnet sich vorteilhafterweise in einen oberen Bereich des Hochdrucktanks. Wenn das flüssige Kohlendioxid vom Niederdrucktank durch den oberen Bereich des Hochdrucktanks, der die Gasphase enthält, zum Hochdrucktank geleitet wird, wird die Temperaturverteilung im Hochdrucktank homogen. Die Homogenität der Temperaturverteilung kann wiederum durch gezieltes, örtlich begrenztes Erhitzen der gasförmigen und/oder der flüssigen Phase verändert werden. Die Wechselwirkung zwischen Homogenität und Nichthomogenität wird, im Zusammenhang mit einer Steuerung, zum Bereitstellen von konditioniertem, das heißt flüssigem und unterkühltem Kohlendioxid bei einem konstant hohen Druck verwendet.
  • Durch Steuern der rechtzeitigen Versorgung des Hochdrucktanks mit Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank wird die Sicherheit der Versorgung beträchtlich erhöht. Sogar technische Störungen der Pumpe führen nicht unausweichlich zu einer Unterbrechung der Versorgung mit Kohlendioxid, weil eine große Menge an flüssigem Kohlendioxid vorhanden ist, um die Kohlendioxidversorgung während der Reparaturzeit oder dem Ersetzen der Pumpe aufrechtzuerhalten.
  • Um weiter einen minimalen Druck im Hochdrucktank zu unterstützen und auch um eine minimale Temperatur im Hochdrucktank sicherzustellen, hat Hochdrucktank eine zweite Heizung, die im unteren Bereich des Hochdrucktanks angeordnet ist. Wenn beispielsweise die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids im Hochdrucktank wegen der Zugabe von kaltem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank unter einen vorher eingestellten Wert fällt, kann die Temperatur durch die zweite Heizung erhöht werden. Unter Verwendung der zweiten Heizung kann ein Temperaturunterschied zwischen den flüssigen und gasförmigen Phasen im Hochdrucktank ausgeglichen werden.
  • Weil der Niederdrucktank einen geringen Druck von weniger als 40 bar, insbesondere weniger als 30 bar, vorzugsweise weniger als 25 bar aufweist, kann der Niederdrucktank durch herkömmliche Tankwagen für Kohlendioxid beladen werden. Damit der Niederdrucktank kaltes Kohlendioxid, insbesondere Kohlendioxid bei weniger als –10 °C speichern kann, hat der Niederdrucktank eine Wärmeisolierung. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der Niederdrucktank eine Vorrichtung zum Duckaufbau auf, durch welche der Druck im Niederdrucktank aufgebaut werden kann.
  • Der Hochdrucktank ist in einer solchen Weise gebaut, dass er Drücke, welche durch die jeweilige Anwendung benötigt werden, aufnehmen kann. Der Hochdrucktank kann Drücken von mindestens 40 bar, insbesondere mindestens 50 bar, vorzugsweise mindestens 60 bar standhalten. Damit der Hochdrucktank unterkühltes, flüssiges Kohlendioxid halten kann, ist der Hochdrucktank zweckmäßigerweise wärmeisoliert.
  • Um einer allgemeinen Erwärmung des Kohlendioxids im Niederdrucktank entgegenzuwirken, weist der Niederdrucktank eine Kühlvorrichtung auf. Dies verhindert einen übermäßigen Druckanstieg im Niederdrucktank.
  • Eine minimale Temperatur im Niederdrucktank, insbesondere wenn Kohlendioxid mit niedriger Temperatur aus einem Tankwagen zugegeben wird, wird durch Erhitzen mittels einer weiteren Heizung für die flüssige Kohlendioxidphase sichergestellt. Sogar im Fall einer hohen Entnahme von flüssigem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank durch den Hochdrucktank, wird ausreichend flüssiges Kohlendioxid durch Erhitzen unter Verwendung dieser Heizung verdampft und in die Gasphase umgewandelt, um einem Druckabfall im Niederdrucktank entgegenzuwirken.
  • Um das Kohlendioxid effizient aus dem Niederdrucktank zum Hochdrucktank zu transportieren, weist der Niederdrucktank eine Verbindung für die flüssige Phase für die erste Leitung auf. Große Mengen an Kohlendioxid können besser unter Verwendung einer Pumpe mit einem Kompressor transportiert werden, weil ein Kompressor zu einem großen Teil nur Arbeit am Gas verrichtet, was die innere Energie des Gases erhöht. Dieser Anteil an augewandter Arbeit geht als Hitze verloren und wird nicht zum eigentlichen Pumpen des Kohlendioxids verwendet.
  • In einer besonderen Ausführungsform wird eine Rücklaufleitung zwischen der zweiten Leitung und dem Niederdrucktank bereitgestellt, mittels dieser Rücklaufleitung kann gasförmiges Kohlendioxid zum Niederdrucktank zurückgeführt werden. Dies ist wichtig, insbesondere dann wenn die Pumpe angestellt wird, wenn viel gasförmiges Kohlendioxid während des Abkühlens der Pumpen gebildet wird.
  • Für eine rückführungslose oder geschlossene Steuerung des Versorgungssystems wird ein Messgerätesystem bereitgestellt, das Sensoren aufweist, die mindestens einen Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Menge an Kohlendioxid oder Masse an Kohlendioxid im Hochdrucktank, Menge an Kohlendioxid oder Masse an Kohlendioxid im Niederdrucktank, Druck im Hochdrucktank, Druck im Niederdrucktank, Temperatur der flüssigen Phase im Hochdrucktank, Temperatur des Kohlendioxids im Niederdrucktank und Temperatur der Pumpe, bestimmen.
  • Ein Bestimmen der Kohlenstoffmenge im Hochdrucktank, beispielsweise durch Massenbestimmung des Kohlendioxids stellt fest, wann ein Auffüllen des Hochdrucktanks durch Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank unter Verwendung der Pumpe notwendig ist.
  • Durch Bestimmen der Kohlendioxidmenge oder Kohlendioxidmasse im Niederdrucktank, werden Liefertermine für neues Kohlendioxid aus einem Tankwagen festgestellt.
  • Der Druck im Hochdrucktank und im Niederdrucktank wird gemessen, um erstens einen übermäßigen Überdruck im Hochdrucktank zu verhindern und zweitens um Störungen im Betrieb des Versorgungssystem erkennen. Insbesondere für Anwendungen, die einen besonders konstanten hohen Druck benötigen, ist eine Drucküberwachung im Hochdrucktank erforderlich.
  • Mit der Hilfe der Temperaturmessung des flüssigen Kohlendioxids im Hochdrucktank, wird eine minimale Temperatur, die für viele Anwendungen benötigt wird, sichergestellt. Wenn die Temperatur unter einen vorher eingestellten wert fällt, wird ein Erhitzen durchgeführt. Eine Temperaturmessung ist auch notwendig, um sicherzustellen, dass eine maximale Temperatur des Kohlendioxids im Hochdruck nicht überschritten wird.
  • Das Messen der Temperatur des Kohlendioxids im Niederdrucktank und der Pumpe ist zum Überprüfen des Zustands des Versorgungssystems zweckmäßig.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Versorgungssystem eine Steuereinheit, die mit dem Messgerätesystem und mindestens einem Bauteil, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pumpe, zweiter Heizung für die flüssige Phase im Hochdrucktank, erster Heizung für die flüssige Phase im Hochdrucktank, Kühlvorrichtung im Niederdrucktank, erstem Ventil in der ersten Leitung, zweitem Ventil in der zweiten Leitung, drittem Ventil in der zweiten Leitung, Rücklaufleitungsventil in der Rücklaufleitung zwischen der zweiten Leitung und dem Niederdrucktank, erstem Sicherheitsventil am Niederdrucktank und zweitem Sicherheitsventil am Hochdrucktank, verbunden ist.
  • Mittels der Steuereinheit und der Pumpe wird ein ausreichender Flüssigkeitsspiegel, beispielsweise im Hochdrucktank, sichergestellt.
  • Mittels der zweiten Heizung für flüssiges Kohlendioxid im Hochdrucktank, wird eine minimale Temperatur des flüssigen Kohlendioxids im Hochdrucktank sichergestellt.
  • Unter Verwendung der ersten Heizung, wird flüssiges Kohlendioxid örtlich begrenzt an einem Punkt im Hochdrucktank verdampft, was ein thermodynamisches Ungleichgewicht im Hochdrucktank aufbaut und aufrechterhält.
  • Ein Steuern der Kühlung stellt sicher, dass eine maximale Temperatur, und damit ein maximaler Druck, im Niederdrucktank nicht überschritten wird.
  • Unter Verwendung des ersten Ventils kann die Pumpe vom Niederdrucktank, zu Zeiten in denen die Pumpe nicht benötigt wird, entkoppelt werden, so dass ein Belasten der Pumpe durch niedrige Temperaturen vermieden wird.
  • Unter Verwendung des zweiten Ventils wird die Pumpe für den Zeitraum, in dem die Pumpe nicht in Betrieb ist, vom Hochdrucktank entkoppelt.
  • Unter Verwendung des dritten Ventils in der zweiten Leitung wird der Strom des kalten, flüssigen Kohlendioxids entweder direkt in das flüssige Kohlendioxid im Hochdrucktank geleitet, wodurch der Druck im Hochdrucktank erhöht wird, oder wird in die Gasphase des Hochdrucktanks geleitet, wodurch der Druck verringert wird.
  • Mittels des Rücklaufleitungsventils in der Rücklaufleitung zwischen der zweiten Leitung und dem Niederdrucktank, kann gasförmiges Kohlendioxid in einer gesteuerten Weise in den Niederdrucktank zurückgeleitet werden. Dies ist wichtig, insbesondere, wenn beim Anstellen der Pumpe flüssiges Kohlendioxid während des Abkühlens der Pumpe verdampft wird. Pumpen von gasförmigem Kohlendioxid ist energieverbrauchend und gefährdet die Funktionsfähigkeit der Hochdruckpumpe.
  • Ein Steuern des ersten Sicherheitsventils am Niederdrucktank und des zweiten Sicherheitsventils am Hochdrucktank verhindert, dass der Niederdrucktank oder der Hochdrucktank übermäßig beladen werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Versorgungssystems hat der Hochdrucktank ein Entwässerungsventil und/oder ein Senkrohr, um das Kohlendioxid aus der flüssigen Phase zu entnehmen. Mittels des Entwässerungsventils und/oder des Senkrohrs wird die flüssige Phase des Kohlendioxids aus dem Hochdrucktank in einer einfachen Weise entnommen.
  • Vorteilhafterweise ist die Pumpe eine Kolbenpumpe, die einen Verdrängungsraum aufweist, insbesondere eine Drei-Kolben-Pumpe, die in solch einer Weise angeordnet und/oder konstruiert ist, dass sich während des Betriebs kein Gas im Ansaugraum sammelt. Daher wird eine Gasansammlung im Verdrängungsraum weitgehend verhindert.
  • Ansammlungen von Gas im Verdrängungsraum führen zu hohen Energieverlusten, weil die durch die Pumpe aufgewendete Arbeit nicht zum Pumpen des flüssigen Kohlendioxids verwendet wird, sondern zum Komprimieren der gasförmigen Phase des Kohlendioxids. Dies führt nur zur Erhöhung der inneren Energie des Kohlendioxids, insbesondere zur Erhöhung seiner Temperatur, und ist energieverbrauchend.
  • Mittels einer geeigneten Anordnung der Steuerventile ist der Verdrängungsraum der Kolbenpumpe immer mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt. Gasförmiges Kohlendioxid kann aus dem Ansaugraum entweichen; eine Ansammlung von gasförmigem Kohlendioxid wird vermieden.
  • Zusätzliche Entgasungsöffnungen oder -kanäle, die gasförmiges Kohlendioxid aus dem Verdrängungsraum ableiten, insbesondere zum Niederdrucktank, sind zweckmäßig, um sicherzustellen, dass der Verdrängungsraum immer ausschließlich mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt ist.
  • Vorteilhafterweise ist eine Entnahmeleitung zwischen einem Einlass einer Pumpe und einem oberen Teil des Niederdrucktanks vorhanden, um die gasförmige Phase aus dem Ansaugraum zu entfernen. Gasförmiges Kohlendioxid entweicht daher aus dem Ansaugraum der Kolbenpumpe und strömt über die Entnahmeleitung zum Niederdrucktank.
  • In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Versorgungssystems hat der Hochdrucktank eine Kapazität von weniger als 2 t, insbesondere weniger als 1,5 t, vorzugsweise weniger als 1,2 t Kohlendioxid.
  • Verglichen mit Hochdrucktanks, die für Anwendungen im industriellen Maßstab gebräuchlich sind, ist ein Hochdrucktank des erfindungsgemäßen Versorgungssystems klein. Solch kleine Hochdrucktanks sind preiswert und wegen der Wechselwirkung zwischen Niederdrucktank und Hochdrucktank völlig ausreichend, um einen kontinuierlichen, ununterbrochenen Fluss von Kohlendioxid in großen Mengen bereitzustellen.
  • Der Niederdrucktank hat vorteilhafterweise eine Kapazität von mindestens 3 t, insbesondere mindestens 7 t, vorzugsweise mindestens 10 t Kohlendioxid. Als Ergebnis einer solch großen Dimensionierung des Niederdrucktanks wird eine ausreichend große Menge an Kohlendioxid für einen hohen Kohlendioxidverbrauch bei entsprechenden Anwendungen in industriellem Großmaßstab vorübergehend gespeichert, so dass das Versorgungssystem vergleichsweise unabhängig von kurzfristigen Versorgungsbeschränkungen während der Lieferung von Kohlendioxid aus Tankwagen ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnung unten beschrieben. Die Zeichnung soll den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken sondern diesen nur durch Beispiele erläutern.
  • In der Zeichnung zeigt
  • 1 diagrammartig ein erfindungsgemäßes Versorgungs-system und
  • 2 zeigt diagrammartig eine Kolbenpumpe, die im erfindungsgemäßen Versorgungssystem gemäß 1 verwendet wurde.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Versorgungssystem 3, das einen Niederdrucktank 1 und einen Hochdrucktank 2 aufweist, in welchen in jedem Fall flüssiges und gasförmiges Kohlendioxid als koexistierende Phasen vorhanden sind. Der Niederdrucktank 1 ist über eine erste Leitung 5 mit einer Pumpe 4 und über eine zweite Leitung 6 oder eine obere Zuführungsleitung 40 und eine untere Zuführungsleitung 41 von der Pumpe 4 mit dem Hochdrucktank 2 verbunden.
  • Mittels eines ersten Ventils 25 in der ersten Leitung 5 und eines zweiten Ventils 26 in der zweiten Leitung 6, kann die Pumpe 4 vom Niederdrucktank 1 und dem Hochdrucktank 2 entkoppelt werden, wenn die Pumpe 4 nicht in Betrieb ist oder gewartet werden muss. Über ein Einlassrohr 36, das ein Einlassventil 37 aufweist, wird der Niederdrucktank 1 von einem Tankwagen mit kaltem, flüssigem Kohlendioxid bei –35 °C und 15 bar beladen.
  • Um den Druck im Niederdrucktank zu beschränken, wird das Kohlendioxid durch eine Isolierung 7 Temperaturstabilisiert, dadurch dass die Isolierung 7 einen Wärmestrom von der Außenseite zum Kohlendioxid im Niederdrucktank verringert. Die Kühlvorrichtung 10 hat die Aufgabe einer Erwärmung des Kohlendioxids auf Grund eines Wärmestroms von der Außenseite entgegenzuwirken. Ein Sicherheitsventil 23 stellt sicher, dass im Fall eines übermäßigen Temperaturanstiegs ein maximal zulässiger maximaler Druck nicht überschritten wird. Wenn der Druck diesen maximalen Druck erreicht, wird gasförmiges Kohlendioxid abgelassen, wodurch die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids wegen der Verdunstungswärme des flüssigen Kohlendioxids fällt.
  • Die Pumpe 4 entnimmt an einer Flüssigkeitsöffnung 13 flüssiges Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank 1. Wenn soviel flüssiges Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank 1 entnommen worden ist, dass der Druck im Niederdrucktank 1 übermäßig fällt, was eine Verringerung der Temperatur des Kohlendioxids im Niederdrucktank 1 bewirken würde, oder wenn zuviel kaltes, flüssiges Kohlendioxid in den Niederdrucktank geladen wird, wird die flüssige Phase im Niederdrucktank 1 erhitzt.
  • Die Pumpe 4 ist als eine Kolbenpumpe konstruiert und weist einen Einlass 21 auf, welcher mit dem Niederdrucktank 1 über eine Rücklaufleitung 27 verbunden ist, in der ein Rücklaufventil 28 angeordnet ist. Mittels der Rücklaufleitung 27, wird gasförmiges Kohlendioxid, das sich entweder in der ersten Leitung 5 oder in der Pumpe 4 gebildet hat, zum Niederdrucktank 1 zurückgeleitet, so dass die Pumpe 4 nur mit flüssigem Kohlendioxid und nicht auch mit gasförmigem Kohlendioxid geladen wird. Mittels einer Rücklaufleitung 14, die ein Rücklaufventil 15 aufweist, wird während einer kalten Anlaufphase, flüssiges und/oder gasförmiges Kohlendioxid in der zweiten Leitung 6 zum Niederdrucktank 1 zurückgeführt, wenn das zweite Ventil 26 geschlossen ist. Diese Maßnahmen verhindern, dass ein beträchtlicher Teil der Arbeit, die durch die Pumpe 4 verrichtet wird, durch Kompression der gasförmigen Phase des Kohlendioxids, die als signifikanter Teil der Arbeit verrichtet wird, nur um die innere Energie des Kohlendioxids zu erhöhen, verloren geht.
  • Der Hochdrucktank 2 weist einen oberen Bereich 11 für die gasförmige Phase des Kohlendioxids und einen unteren Bereich 12 für die flüssige Phase des Kohlendioxids auf. Die obere Zuführungsleitung 40 öffnet sich in den oberen Bereich 11 des Hochdrucktanks 2. Die untere Zuführungsleitung 41 öffnet sich in den unteren Bereich 12. Abhängig vom gegenwärtigen Druck leiten ein drittes Ventil 42 und ein viertes Ventil den Kohlendioxidstrom über die obere Zuführungsleitung 40 oder die untere Zuführungsleitung 41 in den Hochdrucktank 2. Wenn Kohlendioxid über die obere Zuführungsleitung 40 zugeführt wird, kühlt die Gasphase ab und der Druck in dem Hochdruckgefäß verringert sich. Wenn Kohlendioxid über die untere Zuführungsleitung 41 zugeführt wird, wird die Gasphase über der flüssigen Phase komprimiert und der Druck in dem Hochdruckgefäß erhöht sich.
  • Als Ergebnis der Zugabe von flüssigem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank 1, fällt die Temperatur im Hochdrucktank 2. Der Hochdrucktank 2 enthält eine dritte Heizung 29 zur lokalen Erhitzung und Verdampfung von flüssigem Kohlendioxid, um ein thermodynamisches Ungleichgewicht aufzubauen und aufrecht zu erhalten.
  • Mittels der unterschiedlichen Wege der Zuleitung mit der oberen Zuführungsleitung 40 und der unteren Zuführungsleitung 41, und mittels der dritten Heizung 29, wird ein unterkühlter Zustand des Kohlendioxids hergestellt und aufrechterhalten.
  • Der Hochdrucktank 2 hat eine zweite Heizung 9 zum Erhitzen der flüssigen Phase, die dazu verwendet werden kann, die minimale Temperatur des Kohlendioxids einzustellen.
  • Wenn flüssiges Kohlendioxid aus dem Hochdrucktank 2 über die Entnahmestelle 20, die ein Entwässerungsventil 16 aufweist, entnommen wird, verringert sich der Druck im Hochdrucktank 2 zuerst.
  • Unter Verwendung der ersten Heizung 29, kann flüssiges Kohlendioxid in die gasförmige Phase umgewandelt werden, so dass ein thermodynamisches Ungleichgewicht im Hochdrucktank 2 bei einem konstanten Druck aufrechterhalten wird.
  • Unterkühltes, flüssiges Kohlendioxid wird mittels der Tatsache bereitgestellt, dass die gasförmige Phase des Kohlendioxids nicht im thermodynamischen Gleichgewicht mit der flüssigen Phase ist und die beiden Phasen unterschiedliche Temperaturen aufweisen.
  • Wegen der Dampfdruckkurve führt eine Temperaturdifferenz jedoch zur Verdampfung oder Kondensierung von Kohlendioxid an der Phasengrenze. Insbesondere im Fall von unterkühltem Kohlendioxid führt dies dazu, dass gasförmiges Kohlendioxid an der Phasegrenze kondensiert und in die flüssige Phase überführt wird. Diese Kondensation und der damit verbundene Verlust an Kohlendioxid in der gasförmigen Phase führt zu einem Druckabfall im Niederdrucktank 2, wenn nicht zum Ausgleich ausreichend flüssiges Kohlendioxid über eine Zusatzleitung 30 unter Verwendung der ersten Heizung 29 der gasförmigen Phase zugeführt wird. Über die Wahl der Heizungs-Ausgangleistung der ersten Heizung 29 kann ein Druckabfall im Hochdrucktank 2 verhindert werden.
  • Die zweite Heizung 9 hat die Aufgabe eine vorher eingestellte, minimale Temperatur der flüssigen Phase im Hochdrucktank 2 sicherzustellen.
  • Die Heizungen 9, 29 und die Kühlvorrichtung 10 sind durch eine Steuereinheit 18 verbunden. Die Steuereinheit 18 regelt die Heizungen 9, 29, die Kühlvorrichtung 10 und die Pumpe 4 als eine Funktion der Daten, die durch ein Messgerätesystem 17 bestimmt wurden, beispielsweise die Drücke, Temperaturen und Flüssigkeitsspiegel in dem Versorgungssystem 3.
  • Ein allgemeines Erwärmen des Kohlendioxids im Hochdrucktank 2 wirkt einem Abkühlen als Ergebnis der Zugabe von kaltem Kohlendioxid aus dem Niederdrucktank 1 entgegen. Durch geeignete Wahl der Heizungs-Ausgangleistungen im Hochdrucktank 2 und der Kohlendioxidzuführung zum Hochdrucktank 2 wird unterkühltes Kohlendioxid kontinuierlich bei einem konstanten Druck von ungefähr 60 bar bereitgestellt.
  • Ein Sicherheitsventil 24 schützt den Hochdrucktank 2 vor einem übermäßigen Überdruck.
  • Das flüssige Kohlendioxid aus dem Hochdrucktank kann entweder über die Entnahmestelle 20 oder über ein Senkrohr entnommen werden.
  • 2 zeigt eine Pumpe 4, die in dem erfindungsgemäßen Versorgungssystem 3 verwendet wird, welche einen Antrieb 32 und einen Verdrängungsraum 31 aufweist.
  • Das Ansaugventil ist in einer solchen Weise angeordnet, dass nur flüssiges Kohlendioxid durch den Verdrängungsraum hindurch tritt und als Ergebnis werden Energieverluste durch Kompression von gasförmigem Kohlendioxid vermieden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Bereitstellung von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei im Wesentlichen konstantem Druck über 40 bar umfasst die folgenden Verfahrensschritte: flüssiges Kohlendioxid wird bei geringem Druck geliefert; das Kohlendioxid wird in einen Niederdrucktank 1 geladen und wird dort vorübergehend gespeichert; das Kohlendioxid wird vom Niederdrucktank 1 zu einem Hochdrucktank 2 gepumpt, wobei der Druck des Kohlendioxids erhöht wird, und das Kohlendioxid wird vorübergehend im Hochdrucktank 2 in einem thermodynamischen Ungleichgewicht bis zur Entnahme gespeichert.
  • Das Verfahren und das Versorgungssystem 3, das zur Ausführung des Verfahren geeignet ist, sind gekennzeichnet durch ihre hohe Leistung und ihren Wirkungsgrad zur kontinuierlichen Bereitstellung von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei im Wesentlichen konstantem Druck über 40 bar.
    • 1
    Niederdrucktank
    2
    Hochdrucktank
    3
    Versorgungssystem
    4
    Pumpe
    5
    erste Leitung
    6
    zweite Leitung
    7
    Isolierung
    9
    zweite Heizung
    10
    Kühlvorrichtung
    11
    oberer Bereich
    12
    unterer Bereich
    13
    Flüssigkeitsöffnung
    14
    Rücklaufleitung
    15
    Rücklaufleitungsventil
    16
    Entwässerungsventil
    17
    Messgerätesystem
    18
    Steuereinheit
    19
    Gasverdrängungsleitung
    20
    Entnahmestelle
    21
    Einlass
    23
    Sicherheitsventil
    24
    Sicherheitsventil
    25
    erstes Ventil
    26
    zweites Ventil
    27
    Rücklaufleitung
    28
    Rücklaufleitungsventil
    29
    erste Heizung
    30
    zusätzliche Leitung
    31
    Verdrängungsraum
    32
    Antrieb
    33
    Kolben
    34
    erstes Ventil
    35
    Träger
    36
    Einlassrohr
    37
    Einlassventil
    38
    Gehäuse
    39
    zweites Ventil
    40
    obere Zuführungsleitung
    41
    untere Zuführungsleitung
    42
    drittes Ventil
    43
    Ansaugraum

Claims (22)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Bereitstellung von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei im Wesentlichen konstantem Druck über 40 bar, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – flüssiges Kohlendioxid wird bei geringem Druck geliefert; – das Kohlendioxid wird in einen Niederdrucktank (1) geladen und wird dort vorübergehend gespeichert, wobei der niedrige Druck weniger als 40 bar beträgt, insbesondere weniger als 30, vorzugsweise weniger als 25 bar; – das flüssige Kohlendioxid wird mittels einer Pumpe (4) aus dem Niederdrucktank (1) in einen Hochdrucktank (2) gepumpt, wobei der Druck des Kohlendioxids erhöht wird; – das Kohlendioxid wird im Hochdrucktank (2) gespeichert oder vorübergehend bis zur Entfernung in einem thermodynamischen Ungleichgewicht zwischen einer flüssigen Phase und einer Gasphase gespeichert, wobei die Temperatur der flüssigen Phase im Hochdrucktank (2) zwischen 0 °C und 10 °C beträgt, vorzugsweise zwischen 2 °C und 5 °C, weswegen die Flüssigkeit eine unterkühlte Flüssigkeit ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kohlendioxid vom Niederdrucktank (1) zum Druckaufbau im Hochdrucktank (2) in die flüssige Phase im Hochdrucktank (2) geleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid von der flüssigen Phase vom Niederdrucktank (1) in die Gasphase im Hochdrucktank (2) eingeführt wird, um den Druck im Hochdrucktank (2) zu verringern.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Kohlendioxids im Hochdrucktank (2) mittels der Tatsache geregelt wird, dass flüssiges Kohlendioxid, abhängig vom vorliegenden Druck, entweder der Gasphase oder der flüssigen Phase im Hochdrucktank (2) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase im Hochdrucktank (2) lokal erwärmt und/oder in die Gasphase überführt wird, um ein thermodynamisches Ungleichgewicht im Hochdrucktank (2) aufrechtzuerhalten und/oder herzustellen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase und/oder die Gasphase im Hochdrucktank (2) zur Druckstabilisierung und um einen minimalen Druck im Hochdrucktank (2), insbesondere während des Wiederauffüllens mit kaltem Kohlendioxid, sicherzustellen, angewärmt wird, insbesondere durch getrennte Heizsysteme.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid vom Niederdrucktank (1) dem Hochdrucktank (2) zugeführt wird, sobald die Masse an Kohlendioxid im Hochdrucktank (2) unter einen vorher eingestellten Wert, vorzugsweise ein Viertel, insbesondere ein Drittel einer maximalen Kapazität, fällt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase im Niederdrucktank (1) erwärmt wird, um einen minimalen Druck im Niederdrucktank (1) sicherzustellen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Koh lendioxid, das in der ersten Leitung (5) und/oder in der Pumpe (4) gebildet wird, zum Niederdrucktank (1) zurückgeführt wird, um die Pumpe (4) mit blasenfreiem Kohlendioxid zu laden.
  10. Versorgungssystem (3) für die kontinuierliche Bereitstellung von unterkühltem Kohlendioxid bei einem im Wesentlichen konstanten Druck über 40 bar, das einen Niederdrucktank (1) und einen Hochdrucktank (2), jeder zum Aufnehmen einer flüssigen Phase und einer Gasphase, aufweist und das eine Pumpe (4) aufweist, die in diesem Falle zwischen dem Niederdrucktank (1) und dem Hochdrucktank (2) angeordnet und über eine erste Leitung (5) mit dem Niederdrucktank (1) verbunden ist und die über eine zweite Leitung (6) mit dem Hochdrucktank (2) verbunden ist, welches die folgenden Eigenschaften aufweist: i) die zweite Leitung (6) wandelt sich in eine obere Zuführungsleitung (40) und eine untere Zuführungsleitung (41) um, wobei die obere Zuführungsleitung (40) sich in einen oberen Bereich (11) des Hochdrucktanks (2) öffnet und die untere Zuführungsleitung (41) sich in einen unteren Bereich des Hochdrucktanks (2) öffnet; j) der Hochdrucktank (2) weist eine erste Heizung (29) auf, die in einer zusätzlichen Leitung (30) am Hochdrucktank (2) angeordnet ist, welche einen unteren Bereich (12) des Hochdrucktanks (2) für die flüssige Phase mit einem oberen Bereich (11) des Hochdrucktanks (2) für die Gasphase verbindet.
  11. Versorgungssystem (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdrucktank (2) eine zweite Heizung (9) aufweist, die im unteren Be reich (12) des Hochdrucktanks (2) angeordnet ist.
  12. Versorgungssystem (3) nach Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucktank (1) und/oder der Hochdrucktank (2) eine Wärmeisolierung (7) aufweist.
  13. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucktank (1) eine Kühlvorrichtung (10) aufweist.
  14. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucktank (1) eine Öffnung (13) für die flüssige Phase für die erste Leitung (5) aufweist.
  15. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine Rücklaufleitung (14) zwischen der zweiten Leitung (6) und dem Niederdrucktank (1).
  16. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch ein Messgerätesystem (17), das Sensoren aufweist, die mindestens einen Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Masse des Kohlendioxids im Hochdrucktank (2), Masse des Kohlendioxids im Niederdrucktank (1), Druck im Hochdrucktank (2), Druck im Niederdrucktank (1), Temperatur der flüssigen Phase im Hochdrucktank (2), Temperatur der Gasphase im Hochdrucktank (2), Temperatur des Kohlendioxids im Niederdrucktank (1) und Temperatur der Pumpe (4), bestimmen.
  17. Versorgungssystem (3) nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die mit dem Messgerätesystem (17) und mindestens einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pumpe (4), zweiter Heizung (9) für die flüssige Phase im Hochdrucktank, erster Heizung für die flüssige Phase im Hochdrucktank, Kühlvorrichtung (10) im Niederdrucktank (1), erstem Ventil (25) in der ersten Leitung (5), zweitem Ventil (26) in der zweiten Leitung (6), drittem Ventil (42) in der zweiten Leitung (6), Rücklaufleitungsventil (28) in einer Rücklaufleitung (27) zwischen der zweiten Leitung (6) und dem Niederdrucktank (1), erstem Sicherheitsventil (23) am Niederdrucktank (1) und zweitem Sicherheitsventil (24) am Hochdrucktank (2), verbunden ist.
  18. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdrucktank (2) ein Entwässerungsventil (16) und/oder herunterhängenden Schlauch, zum Entnehmen des Kohlendioxids aus der flüssigen Phase aufweist.
  19. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (4) eine Kolbenpumpe ist, die einen Verdrängungsraum (31) aufweist, insbesondere eine Dreikolbenpumpe, die in einer Weise eingerichtet und/oder konstruiert ist, dass während des Betriebs sich im Wesentlichen keine Gasansammlung im Ansaugraum (43) bilden kann.
  20. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 19, gekennzeichnet durch eine Entnahmeleitung (20) zwischen einem Einlass (21) der Pumpe (4) und einem oberen Teil des Niederdrucktanks (1).
  21. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdrucktank (2) eine Kapazität von weniger als 2 Tonnen, insbesondere weniger als 1,5 t, vorzugsweise weniger als 1,2 t Kohlendioxid aufweist.
  22. Versorgungssystem (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucktank (1) eine Kapazität von mindestens 3 t, insbesondere mindestens 7 t, vorzugsweise mindestens 10 t Kohlendioxid aufweist.
DE60302768T 2002-02-07 2003-02-05 Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens Expired - Lifetime DE60302768T2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE60302768T DE60302768T2 (de) 2002-02-07 2003-02-05 Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10205130 2002-02-07
DE10205130A DE10205130A1 (de) 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren zum unterbrechungsfreien Bereitstellen von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei konstantem Druck oberhalb von 40 bar sowie Versorgungssystem
DE60302768T DE60302768T2 (de) 2002-02-07 2003-02-05 Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens
PCT/EP2003/001832 WO2003067144A2 (en) 2002-02-07 2003-02-05 A method for non-intermittent provision of fluid supercool carbon dioxide at constant pressure above 40 bar as well as the system for implementation of the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60302768D1 DE60302768D1 (de) 2006-01-19
DE60302768T2 true DE60302768T2 (de) 2006-08-31

Family

ID=27634796

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10205130A Ceased DE10205130A1 (de) 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren zum unterbrechungsfreien Bereitstellen von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei konstantem Druck oberhalb von 40 bar sowie Versorgungssystem
DE60302768T Expired - Lifetime DE60302768T2 (de) 2002-02-07 2003-02-05 Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10205130A Ceased DE10205130A1 (de) 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren zum unterbrechungsfreien Bereitstellen von flüssigem, unterkühltem Kohlendioxid bei konstantem Druck oberhalb von 40 bar sowie Versorgungssystem

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7891197B2 (de)
EP (1) EP1474632B1 (de)
JP (1) JP4624676B2 (de)
AT (1) ATE313040T1 (de)
CA (1) CA2475067A1 (de)
DE (2) DE10205130A1 (de)
ES (1) ES2254908T3 (de)
WO (1) WO2003067144A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022106053A1 (de) * 2020-11-19 2022-05-27 Linde Gmbh Verfahren und fördervorrichtung

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2871549B1 (fr) * 2004-06-11 2006-08-04 Air Liquide Procede de production de gaz carbonique liquide et application a la production de gaz carbonique supercritique
GB2416390B (en) * 2004-07-16 2006-07-26 Statoil Asa LCD Offshore Transport System
JP2006193377A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Ekipo Kk ドライアイスの製造効率を高める装置
DE102005002976A1 (de) * 2005-01-21 2006-07-27 Linde Ag Kohlendioxid-Versorgung für Spritzgussanlagen
US20130180620A1 (en) * 2005-01-21 2013-07-18 Andreas Praller Carbon dioxide supply for injection-molding systems
US7824725B2 (en) 2007-03-30 2010-11-02 The Coca-Cola Company Methods for extending the shelf life of partially solidified flowable compositions
CN203809238U (zh) * 2010-05-26 2014-09-03 安捷伦科技有限公司 用于冷却泵送***的***
US8820098B2 (en) * 2011-05-17 2014-09-02 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for quenching of materials in vacuum furnace
DE102011084324A1 (de) * 2011-10-12 2013-04-18 Siemens Aktiengesellschaft Kühleinrichtung für einen Supraleiter einer supraleitenden dynamoelektrischen Synchronmaschine
KR101294190B1 (ko) * 2011-11-30 2013-08-08 기아자동차주식회사 Ｇｄｉ엔진의 저압연료펌프 제어방법
CN104956140B (zh) * 2012-12-14 2016-11-09 瓦锡兰芬兰有限公司 给燃料罐填充液化气的方法以及液化气燃料***
CN103104808B (zh) * 2012-12-31 2016-08-03 安庆凯美特气体有限公司 将食品级液体二氧化碳产品装入液体槽车储槽内的方法
US20150027136A1 (en) * 2013-07-23 2015-01-29 Green Buffalo Fuel, Llc Storage and Dispensing System for a Liquid Cryogen
US10066884B2 (en) * 2013-07-25 2018-09-04 Denbury Resources Inc. Method and apparatus for dampening flow variations and pressurizing carbon dioxide
DE102013012833A1 (de) 2013-08-01 2015-02-05 Linde Aktiengesellschaft Einrichtung und Verfahren zum Bereitstellen von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlendioxid
US11384904B2 (en) * 2013-12-05 2022-07-12 Praxair Technology, Inc. Method and system for filling thermally insulated containers with liquid carbon dioxide
NO336502B1 (no) * 2013-12-23 2015-09-14 Yara Int Asa Fyllestasjon for fylling av et kryogent kjølemiddel
NO336503B1 (no) * 2013-12-23 2015-09-14 Yara Int Asa Fyllestasjon for flytende kryogent kjølemiddel
CN108195607A (zh) * 2018-02-02 2018-06-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种火星表面环境模拟试验装置及方法
FR3080906B1 (fr) * 2018-05-07 2021-01-15 Air Liquide Procede et installation de stockage et de distribution d'hydrogene liquefie
US11835270B1 (en) 2018-06-22 2023-12-05 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11408649B1 (en) * 2018-11-01 2022-08-09 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11536494B1 (en) 2018-11-01 2022-12-27 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems for extended operation
US11448434B1 (en) 2018-11-01 2022-09-20 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11801731B1 (en) 2019-03-05 2023-10-31 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
KR102095897B1 (ko) * 2019-04-05 2020-04-01 대성산업가스 주식회사 고압의 기체 이산화탄소 생산 장치
US11796230B1 (en) 2019-06-18 2023-10-24 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
CN110296322B (zh) * 2019-07-30 2024-03-01 西安长庆科技工程有限责任公司 一种液态co2装卸车一体化集成装置及其应用方法
US11752837B1 (en) 2019-11-15 2023-09-12 Booz Allen Hamilton Inc. Processing vapor exhausted by thermal management systems
JP7221856B2 (ja) * 2019-12-23 2023-02-14 三菱造船株式会社 タンクシステム、船舶
US11561030B1 (en) 2020-06-15 2023-01-24 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
CN112212220B (zh) * 2020-09-14 2022-07-26 河南中烟工业有限责任公司 一种液体二氧化碳供给输送***
CN113685723B (zh) * 2021-08-16 2022-10-04 常州化工设计院有限公司 一种副产氢气压缩充装生产工艺
CN114542959A (zh) * 2022-02-23 2022-05-27 北京丰润铭科贸有限责任公司 一种在恒定压力下持续供应液态二氧化碳的方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2487863A (en) * 1946-07-01 1949-11-15 Phillips Petroleum Co Tank car unloading system
US3672181A (en) * 1970-02-26 1972-06-27 Lewis Tyree Jr Method and apparatus for carbon dioxide cooling
JPS5181014A (ja) * 1975-01-13 1976-07-15 Hitachi Ltd Teionekitaiatsusohoho
US4127008A (en) * 1976-11-01 1978-11-28 Lewis Tyree Jr Method and apparatus for cooling material using liquid CO2
FR2594209B1 (fr) * 1986-02-07 1988-05-13 Carboxyque Francaise Procede et installation pour fournir de l'anhydride carbonique sous haute pression
IT1217489B (it) * 1988-05-04 1990-03-22 Giunio Guido Santi Sistema a circuito chiuso per motore termico a riciclo dei gas di scarico
US4888955A (en) * 1988-08-23 1989-12-26 Liquid Carbonic Corporation Two phase CO2 storage tank
US5409046A (en) * 1989-10-02 1995-04-25 Swenson; Paul F. System for fast-filling compressed natural gas powered vehicles
US5088436A (en) * 1990-04-02 1992-02-18 Thad Keenan Apparatus for charging gas pressurized beverage storage and dispensing systems
US5121609A (en) * 1991-05-17 1992-06-16 Minnesota Valley Engineering No loss fueling station for liquid natural gas vehicles
US5127230A (en) * 1991-05-17 1992-07-07 Minnesota Valley Engineering, Inc. LNG delivery system for gas powered vehicles
US5218827A (en) * 1992-04-17 1993-06-15 Praxair Technology, Inc. Pumping of liquified gas
US5325894A (en) * 1992-12-07 1994-07-05 Chicago Bridge & Iron Technical Services Company Method and apparatus for fueling vehicles with liquefied natural gas
US5771946A (en) 1992-12-07 1998-06-30 Chicago Bridge & Iron Technical Services Company Method and apparatus for fueling vehicles with liquefied cryogenic fuel
US5360139A (en) * 1993-01-22 1994-11-01 Hydra Rig, Inc. Liquified natural gas fueling facility
US5421160A (en) * 1993-03-23 1995-06-06 Minnesota Valley Engineering, Inc. No loss fueling system for natural gas powered vehicles
US5554382A (en) * 1993-05-28 1996-09-10 Aphios Corporation Methods and apparatus for making liposomes
US5373702A (en) * 1993-07-12 1994-12-20 Minnesota Valley Engineering, Inc. LNG delivery system
US5510019A (en) * 1993-07-30 1996-04-23 Mitsubishi Oil Co., Ltd. Bubble separating apparatus
US5415001A (en) * 1994-03-25 1995-05-16 Gas Research Institute Liquefied natural gas transfer
DE4423400C2 (de) * 1994-07-04 1998-02-05 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Inertisierungsgases
FR2758317B1 (fr) * 1997-01-13 1999-09-17 Piotr Czernichowski Conversion d'hydrocarbures assistee par les arcs electriques glissants en presence de la vapeur d'eau et/ou de gaz carbonique
US5937655A (en) * 1997-12-04 1999-08-17 Mve, Inc. Pressure building device for a cryogenic tank
NO315194B1 (no) * 1998-01-30 2003-07-28 Navion As Fremgangsmåte og system for eksport av LNG og kondensat fra et flytende produksjons-, lagrings- og lossefartöy
JP2000128502A (ja) * 1998-10-22 2000-05-09 Honda Motor Co Ltd 自動車の水素貯蔵タンクへの水素充填方法
JP3065131U (ja) * 1999-06-23 2000-01-28 日本酸素株式会社 ガス供給装置
JP4616953B2 (ja) * 1999-11-29 2011-01-19 広島ガス株式会社 輸送容器の落圧システム及び貯蔵タンクへのガス吹き込み装置
DE10010193A1 (de) * 2000-03-02 2001-09-20 Messer Italia S P A Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit Flüssiggas
JP2002013481A (ja) * 2000-06-28 2002-01-18 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 液化ガスの送り出し装置
JP4493806B2 (ja) * 2000-06-29 2010-06-30 大陽日酸株式会社 液化ガスの送液設備
US6354088B1 (en) * 2000-10-13 2002-03-12 Chart Inc. System and method for dispensing cryogenic liquids
US6581390B2 (en) * 2001-10-29 2003-06-24 Chart Inc. Cryogenic fluid delivery system
JP3939178B2 (ja) * 2002-03-25 2007-07-04 大日本スクリーン製造株式会社 高圧乾燥装置、高圧乾燥方法および基板処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022106053A1 (de) * 2020-11-19 2022-05-27 Linde Gmbh Verfahren und fördervorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003067144A3 (en) 2003-12-24
DE60302768D1 (de) 2006-01-19
ES2254908T3 (es) 2006-06-16
EP1474632B1 (de) 2005-12-14
JP2005517144A (ja) 2005-06-09
JP4624676B2 (ja) 2011-02-02
CA2475067A1 (en) 2003-08-14
EP1474632A2 (de) 2004-11-10
AU2003208750A1 (en) 2003-09-02
WO2003067144A2 (en) 2003-08-14
ATE313040T1 (de) 2005-12-15
DE10205130A1 (de) 2003-08-28
US20050126188A1 (en) 2005-06-16
US7891197B2 (en) 2011-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60302768T2 (de) Ein verfahren zur kontinuierlichen abgabe von unterkühlten karbondioxid mit einem konstanten druck über 40 bar sowie anlage zur durchführung des verfahrens
DE102004043488B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen einer kryogenen Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter
DE60301667T2 (de) Verfahren zur Förderung kryogener Flüssigkeit
DE102010020476B4 (de) Verwendung einer Vorrichtung zum Speichern, Umfüllen und/oder Transportieren von tiefkalt verflüssigtem brennbarem Gas in einem Fahrzeug
DE60220573T2 (de) Pumpanlage und Verfahren zum Pumpen von Flüssigkeiten
DE2545606A1 (de) Verfahren zur verbesserung der kuehlleistung und des kaeltewirkungsgrades in einem kuehlsystem sowie kuehlsystem zur durchfuehrung des verfahrens
DE102005007551A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Tieftemperatur-Flüssiggasspeichertanks
DE102017008210B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines mobilen Kältemitteltanks mit einem kryogenen Kältemittel
EP1838990B1 (de) Kohlendioxid-versorgung für spritzgussanlagen
DE4445183A1 (de) Betankungsverfahren für kryogene Flüssigkeiten
DE102010000946A1 (de) Tankanlage für das Verflüssigen von Boil-Off Gas nebst Verfahren
EP3658816B1 (de) Kälteversorgungsanlage, gekoppelt an die regasifizierungseinrichtung eines liquified natural gas terminals
DE2252638A1 (de) Ausgleichs-speichervorrichtung fuer gasleitungen
DE102004022733A1 (de) Wärmepumpentyp-Heißwasserversorgungssystem
EP2906350A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum regasifizieren von tiefkalt verflüssigtem gas
DE60216764T2 (de) Abtauen von kaskadenkühlanlagen mittels co2-heissgas
EP3450819B1 (de) Verfahren zum befüllen eines mobilen kältemitteltanks mit einem kryogenen kältemittel
EP2679879B1 (de) Vorrichtung zum Unterkühlen von tiefsiedenden Flüssiggasen
DE19719376C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Anwärmen eines aus einem Speicherbehälter abgezogenen verflüssigten Gases oder Gasgemisches
EP0922916A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Wärmeträgers
DE3327428C2 (de) Vorrichtung zum Rückkondensieren der Verdampfungsverluste eines verflüssigten Gases
AT512979B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Regasifizieren von tiefkalt verflüssigtem Gas
AU2003208750B2 (en) A method for non-intermittent provision of fluid supercool carbon dioxide at constant pressure above 40 bar as well as the system for implementation of the method
DE2512278A1 (de) Apparat zur verfluessigung und verdampfung von gasen
DE102007035614A1 (de) Verdampfung kryogener Flüssigkeiten

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition