DE102008013616A1

DE102008013616A1 - Rückgewinnung von Helium aus Kernspintomographen

Info

Publication number: DE102008013616A1
Application number: DE200810013616
Authority: DE
Inventors: Matthias Bohn
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten, insbesondere Kernspintomographen, beschrieben. Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teilstrom des Helium-Abgasstromes (2, 4) verdichtet (5) und zwischengespeichert (9). Vorzugsweise wird der verdichtete und zwischengespeicherte Helium-Abgasstrom (10) in Druckgasflaschen (13) abgefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten, insbesondere Kernspintomographen.
Kernspintomographen benötigen flüssiges Helium, um die in ihnen enthaltenden supraleitenden Spulen zu kühlen. Die Anmelderin versorgt alleine in Deutschland ca. 600 und europaweit ca. 2.400 Kernspintomographen mit Helium. Die jährliche Verdampfungsrate pro Kernspintomograph beträgt ca. 1.000 l flüssiges Helium, das nachgefüllt werden muss. Die entspricht deutschland- bzw. europaweit 450.000 m³ bzw. 1,9 Mio. m³ Helium.
Das abdampfende Helium wird gegenwärtig über eine eigens dafür vorgesehene Abdampfleitung in die Atmosphäre abgegeben. Die Verluste an dem teuren und vergleichsweise knappen Betriebsmittel Helium sind somit nicht unerheblich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten, insbesondere Kernspintomographen, anzugeben, das bzw. die das vorgenannte Problem vermeiden und eine zumindest teilweise Rückgewinnung des abdampfenden Heliums ermöglichen.
Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Teilstrom des Helium-Abgasstromes, der in einem Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühltem Apparat anfällt, verdichtet und zwischengespeichert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten ist gekennzeichnet durch eine ein- oder mehrstufige Verdichtungseinheit, die der Verdichtung zumindest eines Teilstromes des Helium-Abgasstromes dient, und eine Zwischenspeichereinheit, in der der verdichtete Helium-Abgasstrom zwischengespeichert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass der zu verdichtende Helium-Abgasstrom vor der Verdichtung zwischengespeichert wird und/oder der verdichtete und zwischengespeicherte Helium-Abgasstrom in Druckgasflaschen abgefüllt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten seien nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Aus einem Kernspintomographen 1 wird über die Leitungsabschnitte 2 und 4 verdampftes Helium abgezogen und mittels eines ein- oder mehrstufigen Verdichters 5 auf einen Druck zwischen 3 und 10 bar verdichtet. Als Verdichter 5 kann beispielsweise ein günstiger Luftkompressor, wie er bei der sog. Airbrush-Technik Anwendung findet, vorgesehen werden. Der Verdichter wird vorzugsweise gasdicht gekapselt, so dass das aufgrund von Undichtigkeiten austretende Helium gesammelt und erneut dem Ansaugstrom des Verdichters 5 zugeführt werden kann.
Gegebenenfalls wird dem Verdichter 5 ein Zwischenspeicherbehälter 3 vorgeschaltet. Im Falle dieser Ausgestaltung kann der Einschaltvorgang des Verdichters 5 so lange hinausgezögert werden, bis dieser Zwischenspeicherbehälter 3 (nahezu vollständig) befüllt ist. Dies ermöglicht einen energiesparenden Betrieb des Verdichters 5, da dieser jeweils nur kurze Laufzeiten aufweist.
Der verdichtete Heliumstrom wird über Leitung 6 einer Helium-Zwischenspeichereinheit 9 zugeführt und in dieser bis zur Abnahme des Heliums zwischengespeichert. Der Helium-Zwischenspeichereinheit 9 vorgeschaltet ist ein Öl-Abtrennsystem 8, das Öl, das über den Verdichter 5 in den verdichteten Heliumstrom gelangt, wirkungsvoll entfernt.
Vorgesehen ist des Weiteren eine Notabblaseleitung 7, in der Sicherheitsventil 7' vorgesehen ist.
Spätestens dann, wenn der Helium-Zwischenspeicherbehälter 9 vollständig befüllt ist, wird es erforderlich, das verdichtete Helium aus dem Helium-Zwischenspeicherbehälter 9 abzuziehen. Dies kann beispielsweise mittels eines gängigen Helium-Trailers erfolgen, in den das verdichtete Helium aus dem Helium-Zwischenspeicherbehälter 9 in eine Vielzahl von Druckgasflaschen 13 überführt wird. Zu diesem Zweck wird mittels einer Leitung 10 eine Verbindung zwischen dem Helium-Zwischenspeicherbehälter 9 und den Druckgasflaschen 13 hergestellt. Da eine Speicherung in derartigen Druckgasflaschen 13 üblicherweise bei einem Druck von ca. 200 bar oder mehr erfolgt, ist ein zusätzlicher ein- oder mehrstufiger Verdichter 11 vorzusehen, der das Heliumgas aus dem Zwischenspeicherbehälter 9 auf den gewünschten Speicherdruck der Druckgasflaschen 13 verdichtet. Das derart verdichtete Helium wird über die Leitung bzw. Leitungsabschnitte 12 den einzelnen Druckgasflaschen 13 zugeführt.
Denkbar ist ferner, das Helium, das qualitätsmäßig einem sog. Ballongas entspricht, direkt in Ballongasflaschen, in Einweggebinde mit einem Fülldruck von 20 bis 25 bar, abzufüllen. In diesem Fall kann der vorerwähnte Verdichter 11 beispielsweise als Druckübersetzerkompressor, der mittels Druckluft aus einem in der Figur nicht dargestellten Druckluft-Bündel angetrieben wird, ausgebildet sein. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung des Energieaufwandes und der zu transportierenden Ausrüstung, und das Produkt "Helium" kann unmittelbar weiter vermarktet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten, insbesondere Kernspintomographen, ermöglicht mit vergleichsweise wenig aufwendigen Mitteln eine Rückgewinnung des vergleichsweise teuren Betriebsmittels Helium. Aufgrund des hohen Marktpreises sowie der Knappheit von Helium ist das vorbeschriebene, erfindungsgemäße Konzept als sehr wirtschaftlich anzusehen.
Es sei betont, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium nicht nur bei der Rückgewinnung von aus Kernspintomographen stammendem Helium zur Anwendung kommen können, sondern prinzipiell bei allen Apparaten, bei denen ein Heliumstrom anfällt.

Claims

Verfahren zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten, insbesondere Kernspintomographen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom des Helium-Abgasstromes (2, 4) verdichtet (5) und zwischengespeichert wird (9).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verdichtende Helium-Abgasstrom (2, 4) vor der Verdichtung (5) zwischengespeichert wird (3).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verdichtete und zwischengespeicherte Helium-Abgasstrom (10) in Druckgasflaschen (13) abgefüllt wird.
Vorrichtung zur Rückgewinnung von Helium aus Helium-verbrauchenden oder mit Helium gekühlten Apparaten, insbesondere Kernspintomographen, gekennzeichnet durch eine ein- oder mehrstufige Verdichtungseinheit (5), die der Verdichtung zumindest eines Teilstromes des Helium-Abgasstromes (2, 4) dient, und eine Zwischenspeichereinheit (9), in der der verdichtete Helium-Abgasstrom (6) zwischengespeichert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ein- oder mehrstufigen Verdichtungseinheit (5) eine weitere Zwischenspeichereinheit (3) vorgeschaltet ist.