DE2753495A1

DE2753495A1 - Verfahren und vorrichtung zur entnahme von gasen aus einem geschlossenen behaelter

Info

Publication number: DE2753495A1
Application number: DE19772753495
Authority: DE
Inventors: Horst Goebl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1979-06-07

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

H 77/73 BU/ne

29.11.77

Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme von Gasen aus einem geschlossenen Behälter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entnahme von Gasen aus einem geschlossenen Behälter, in dem die Gase in flüssiger Phase gespeichert sind, wobei das frei- werdende Speichervolumen durch verdampfendes flüssiges Gas wieder aufgefüllt wird.

Ee ist bekannt, Gase, die in flüssiger Phase in einem geschlossenen Behälter gespeichert sind, unten in flüssiger Phase aus diesem Behälter abzuziehen und anschließend zu ver dampfen, wenn der Verbrauch im gasförmigen Zustand gewünscht ist. Dabei wird der freiwerdende Raum im Behälter durch zu sätzliches Verdampfen einer entsprechenden Menge Flüssigkeit wieder aufgefüllt, ohne daß dabei wesentliche Druckänderungen im Behälter erfolgen.

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Dieses Verfahren der Gasentnahme hat jedoch den Nachteil, daß jeweils die an stärksten mit Verunreinigungen belastete Flüssigkeit aus dem Behälter abgezogen wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, mit deren Hilfe ein Gas entnommen werden kann, das frei von Verunreinigungen ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gas aus dem Dampfraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels entnommen, mindestens teilweise erwärmt, anschließend mindestens teilweise in Wärmetausch mit dem flüssigen Gas im Behälter gebracht und aus dem Behälter abgezogen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Entnahme eines Gases, das frei von Verunreinigungen ist, da die Gasentnahme ausschließlich aus dem Gasraum des geschlossenen Behälters erfolgt. Dort sammelt sich das aufgrund der Wärmezufuhr durch die Isolierung, Behälterlagerung und Rohrleitungen verdampfende Gas. Verunreinigungen, die im Flüssiggas gelöst sind und die sich üblicherweise in besonders starkem Maße im unteren Behälterteil konzentrieren, verbleiben somit im Behälter. Um zu ermöglichen, daß größere Mengen Gas aus dem Behälter entnommen werden können, muß eine entsprechende Verdampfungsrate des verflüssigten Gases im Behälter aufrecht erhalten werden. Dies erfolgt dadurch, daß mindestens ein Teil des aus dem Dampfraum

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abgezogenen Gases erwärmt und anschließend in direkten Wärmetausch mit dem flüssigen Gas im Behälter gebracht wird, bevor es dem Verbrauchor zugeführt wird. Bei Verunreinigung des flüssigen Gases durch höhersiedende Bestandteile verbleiben diese in der flüssigen Phase. Nur das tiefsiedende Gas siedet und tritt in reiner Form in den Dampfraum ein, von wo es abgezogen wird. Selbstverständlich ist das abgezogene Gas beim erfindungsgemäßen Verfahren auch frei von eventuell im Behälter vorhandener festen Verunreinigungen, wohingegen diese bei der Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter zu festen Abscheidungen in der Verdampfungsstufe des Gases führen würden.

Als günstig erweist sich, nur den Teil des Gases zu erwärmen, der anschließend in Wärmetausch mit dem verflüssigten Gas in dem Behälter gebracht wird. Soll das Gas am Verbrauchsort eine höhere Temperatur aufweisen als die Temperatur, unter der es anfällt, kann es, gegebenenfalls nach einer Vereinigung der beiden getrennt geführten Teilströme, in einer nachfolgenden Wärmetauschstufe auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden.

Die Regelung der Verdampfungsrate innerhalb des Behälters erfolgt mit Hilfe des in den Behälter zurückgeführten, erwärmten Teilstroms. Die erforderliche Wärmemenge zur Verdampfung einer Flüssigkeitsmenge, die der entnommenen Gasmenge entspricht, läßt sich in einfacher Weise dadurch regeln, daß das Verhältnis zwischen der direkt zum Verbraucher geführten

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Gasmenge und der erwärmten, wieder in den Behälter zurückgeführten Gasmenge verändert wird. Eine andere einfache Regelungsmöglichkeit besteht darin, daß die Erwärmung des in den Behälter zurückgeführten Teilstroms variiert wird. Selbstverständlich sind auch Kombinationen zwischen diesen beiden Regelungsmöglichkeiten praktikabel.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist einen wärmeisolierten Behälter, Zuführungsleitungen und Abführungsieitungen für das flüssige Gas auf. Gegenüber bekannten Vorrichtungen unterscheidet es sich dadurch, daß aus dem Dampfraum des Behälters eine Leitung zu einem außerhalb des Behälters angeordneten ersten Wärmetauscher führt, in dem das entnommene Gas erwärmt wird. Dieser Wärmetauscher steht über eine Leitung in Verbindung mit einem nachfolgenden, im mit flüssigem Gas gefüllten Bereich angeordneten zweiten Wärmetauscher. In ihm gibt das Gas die im ersten Wärmetauscher aufgenommene Wärme an das flüssige Gas im Behälter ab, bevor es durch eine weiterführende Leitung aus dem Behälter abgezogen und dem Verbraucher zugeführt wird.

stets

Um sicherzustellen, daß'e'ine ausreichende Verdampfungsrate eingehalten wird, empfielt es sich, den zweiten Wärmetauscher im unteren Bereich des Behälters anzuordnen. In diesem Fall erfolgt der Wärmetausch auch bei weitgehend entleertem Behälter noch zwischen dem erwärmten Gas und dem flüssigen Gas, nicht jedoch mit dem Gas im Dampfraum des flüssigen Behälters.

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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßeh Vorrichtung ist der Dampfrauft des Behälters nicht nur mit dem ersten Wärmetauscher verbunden, sondern darüberhinaus über eine regelbare Bypaflleitung direkt mit der zum Verbraucher führenden Leitung verbunden* Bei einer derartigen Ausgestaltung ist ·■ nicht erforderlich, daß das gesamte dem Dampfraum entnommene Gas wieder in den Behälter zurückgeführt wird. Durch Veränderung der beiden Teilströme läßt sich dann auf einfache Weise die Verdampfungerate im Behälter regeln» was ohne die Bypaßleitung nur durch eine Regelung der Heizung im ersten Wärmetauscher möglich wäre.

Um den Behälter vor Schäden zu schützen, die beispielsweise bei Ausfall der Regelung der Verdampfungsrate durch Druckertiöhungen im Behälter entstehen können, ist es vorteilhaft, die aus dem Dampfraum des Behälters führende Leitung mit einem Sicherheitsventil zu versehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der schematischen Figur dargestellt ist.

In der Figur ist ein Behälter 1 mit einem Außenmantel 2, einem Innenmantel 3 und einer dazwischen angeordneten Wärmeisolierung 4 dargestellt. Der Behälter 1 kann druckfest ausgeführt sein und ist für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase geeignet. Der Speicherraum 5 ist bis zum Flüssigkeitsspiegel 6 gefüllt und weist in seinem oberen Bereich einen

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Dampfraum auf. Speicherflüssigkeit kann dem Behälter 1 über eine Leitung 7, die aus dem unteren Bereich des Speicherraums 5 durch die Wärme isolierung 4 verläuft und außerhalb des Außenmantels 2 durch ein Ventil 8 verschlossen werden kann, zugeführt oder entnommen werden. Die gleiche Leitung dient auch zur sumpfentleerung bei eventuell notwendiger Reinigung des Behälters.

Eine leitung 9 führt aus dem oberen Bereich des Speicherraums 5 aus dem Behälter 1 heraus. Außerhalb des Behälters 1 verzv/eigt sich die leitung 9 in zwei Leitungen 10, 11. Das durch die mit einem Regelventil 12 versehene Leitung 10 strömende Gas wird einem Wärmetauscher 13 zugeführt und dort erwärmt. Das Gas verläßt den Wärmetauscher 13 durch eine Leitung 14, die in den Behälter 1 zurückführt und dort im unteren Bereich des Speicherraums 5 in einen zweiten Wärmetauscher 15 mündet. Nachdem das Gas hier die im ersten Wärmetauscher 13 aufgenommene Wärme an die umgebende Flüssigkeit abgegeben hat, verläßt es den Behälter 1 durch die Leitung 16. Der Teil des Gases, der aus Leitung 9 in die Leitung 11 e ntritt, wird gemeinsam mit dem Gas aus Leitung 16 einem Verbraucher zugeführt. Ein weiterer Wärmetauscher 1? er-, wärmt das Gas auf die gewünschte Verbrauchstemperatur.

Die Regelung der Verdampfungsrate im Speicherraum 5 erfolgt durch Beeinflußung der durch die Leitungen 10 und 11 fließenden Teilströme. Hierzu sind die Regelventile 12 und 18 in den Leitungen 10 bzw. 11 vorgesehen. Die Ventile 12 und 18 werden in Abhängigkeit des Druckes in den leitungen 10 und 11

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geregelt. Dabei wird bei den am Ventil 12 eingestellten Sollwert sinkenden Druck ein entsprechend größerer Teilstrom durch die Leittmg 10 und den Wärmetauscher 1? geführt, während bei
steigendem Druck ein kleinerer Teilstrom fließt. Der Teilstrom durch die Leitung 11 verhält sich umgekehrt.

Der Speicherraum 5 steht über die Leitung 9 und eine Leitung 19 mit einem Sicherheitsventil 20 in Verbindung. Durch dieses kann bei überschreiten eines bestimmten Druckes im Speicher raum 5 Gas abgelassen werden. Die Leitung 19 ist darüber hinaus mit einem Ventil 21 versehen. Dieses kann beim Füllen oder Entleeren des Speicherraums 5 durch die Leitung 7 geöffnet werden, um den Druck im Speicherraum 5 konstant zu halten.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(lΛ Verfahren zur Entnahme von Gasen aus einem geschlossenen Behälter, in dem die Gase in flüssiger Phase gespeichert sind, wobei das freiwerdende Speichervolumen durch verdampfendes flüssiges Gas wieder aufgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus dem Dampfraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels entnommen, mindestens teilweise erwärmt, anschließend mindestens teilweise in Wärmetausch mit dem flüssigen Gas im Behälter gebracht und aus dem Behälter abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Teil des Gases, der in Wärmetausch mit dem verflüssigten Gas im Behälter gebracht wird, erwärmt wird.

J). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Gases, der der Erwärmung unterzogen wird, in Abhängigkeit von den entnommenen Gasmenge bzw. der im Behälter zur Verdampfung einer entsprechenden Mange des verflüssigten Gases erforderlichen Wärmemenge geregelt wird.

k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Gases in Abhängigkeit von

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ORIGINAL INSPECTED

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der entnommenen Gasmenge bzw. der im Behälter zur Verdampfung einer entsprechenden Menge des verflüssigten Gases erforderlichen Wärmemenge geregelt wird.

5. Vorrichtung zv.r Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Behälter für flüssiges Gas,einer Zuführungsleitung und einer Abführungsleitung für das verflüssigte Gas, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Behälters über Leitungen mit einem außerhalb des Behälters angeordneten ersten Wärmetauscher und einem nachfolgenden, innerhalb des Behälters in dem gespeicherten flüssigen Gas angeordneten zweiten Wärmetauscher versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Behälters über eine regelbare Bypaßleitung direkt mit der aus dem Behälter geführten Leitung vom zweiten Wärmetauscher verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zwischen dem Dampfraum und dem ersten Wärmetauscher sowie in der Bypaßleitung zwischen dem Dampfraum und dem Verbraucher Regelventile angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher im unteren Bereich des Behälters angeordnet ist.

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