DE10356899A1

DE10356899A1 - Verfahren und Behälter zur Lagerung von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE10356899A1
Application number: DE2003156899
Authority: DE
Inventors: Karl-Hans Lübben; Jan Westedt
Original assignee: UNITANK BETR S und VERWALTUNGS; UNITANK BETRIEBS- und VERWALTUNGS-GMBH
Current assignee: UNITANK BETR S und VERWALTUNGS; UNITANK BETRIEBS- und VERWALTUNGS-GMBH
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-08-11
Also published as: EP1538110A3; EP1538110A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Behälter zur Lagerung von Flüssigkeiten, die zumindest unter bestimmten klimatischen Bedingungen Gase freisetzen, insbesondere zur Lagerung von flüssigen Mineralöl-Produkten, wie Benzin oder dergleichen, und unter Verwendung von Tankis (11, 12), in denen über einem Flüssigkeitsvolumen (13, 14) ein Gasvolumen (15, 16) steht. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein in dem Gasvolumen (15, 16) auftretender Überdruck/Unterdruck zumindest bis zu einem oberen/unteren Grenzwert gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung von Flüssigkeiten, die zumindest unter bestimmten klimatischen Bedingungen Gase freisetzen. Insbesondere geht es um die Lagerung von Flüssigkeiten, die bei Erwärmung Dämpfe bzw. Gase freisetzen, etwa flüssige Mineralöl-Produkte wie Benzin oder dergleichen. Derartige Stoffe werden in Tanks, insbesondere in Flachbodentanks entsprechend DIN 4119 gelagert. In den Tanks steht über einem Flüssigkeitsvolumen je nach Höhe desselben ein kleineres oder größeres Gasvolumen. Üblicherweise sind derartige Tanks atmosphärischen Einflüssen und damit auch Temperaturschwankungen ausgesetzt. Insbesondere kann eine Erwärmung durch Sonneneinstrahlung zu einer für die Lagerhaltung relevanten Freisetzung von Gasen oder Dämpfen aus den eingelagerten Stoffen führen. Durch die Befüllung der Tanks reduziert sich das zur Verfügung stehende Gasvolumen. Bei der Einlagerung von Benzin verdampfen leichtflüchtige Kohlenstoffverbindungen. Das verdrängte oder zusätzliche Gasvolumen kann in die atmosphärische Umgebung abgegeben oder gesammelt, verflüssigt und zurückgeführt werden. Die Abgabe in die Atmosphäre ist im Extremfall umweltschädlich und soll deshalb vermieden werden. Eine Aufarbeitung und Rückführung der Dämpfe bzw. Gase ist aufwendig und teuer.

Bei Abkühlung des Tankinhalts können Gase oder Dämpfe kondensieren. Das Gasvolumen schrumpft. Zum Ausgleich kann Umgebungsluft zugeführt werden, ebenso bei Entnahme von Flüssigkeit. Bei der nächsten Erwärmung oder Flüssigkeitszufuhr müssen die anfallenden Gase wieder entsorgt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen der genannte Zyklus Verdampfung-Kondensation oder ähnliche, das Gasvolumen beeinflussende Zyklen umweltfreundlich und kostengünstig gestaltet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein im Gasvolumen insbesondere durch Erwärmung/Abkühlung auftretender Überdruck und/oder Unterdruck zumindest bis zu einem oberen und/oder unteren Grenzwert gehalten wird. Dies bedeutet, dass bei einem auftretenden Überdruck zunächst kein Gas aus dem Gasvolumen entweicht. Der erhöhte Druck wird vielmehr bis zu einem Grenzwert gehalten. Erst nach Überschreiten des Grenzwertes wird der Druck abgelassen, beispielsweise durch Öffnen eines Überdruckventils. Analog gilt dies für einen entstehenden Unterdruck. Erst nach Unterschreiten des Unterdrucks wird Gas von außen in das Innere des Tanks eingelassen, beispielsweise Umgebungsluft. Innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte findet kein Gasaustausch mit der Umgebung statt. Auch ist keine Aufbereitung erforderlich. Das Verfahren ist dadurch umweltfreundlich und kostengünstig.

Die Begriffe "Überdruck" und "Unterdruck" gelten relativ zu dem jeweils vorherrschenden atmosphärischen Druck, der außen auf die Wandungen der Tanks einwirkt. Bei Druckausgleich gilt ein Betriebsdruck von 0 Pa. In der Fachwelt üblich ist noch eine Angabe der Drücke in mbar, mit 10 mbar = 1000 Pa.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung steht das Gasvolumen mit einem veränderbaren Gastank-Volumen in Verbindung. Vorzugsweise werden Änderungen des Gasvolumens zunächst durch das veränderbare Gastank-Volumen ausgeglichen. Überdruck und/oder Unterdruck werden im Wesentlichen erst wirksam, nachdem das veränderbare Gastank-Volumen einen oberen oder unteren Grenzwert erreicht hat. Im Ergebnis liegt so ein atmendes Gasvolumen vor, das außerdem nur unter besonderen Bedingungen – nach Überschreitung/Unterschreitung bestimmter Grenzwerte – mit der Umgebung in Verbindung tritt.

Vorteilhafterweise wird das Gas aus dem Gasvolumen nach Überschreiten eines Überdruck-Grenzwerts an die Umgebung abgegeben. Dieser Überdruck kann eintreten beispielsweise bei Erwärmung, im Zusammenhang mit einer Befüllung und gegebenenfalls in Verbindung mit einer Erschöpfung des veränderbaren Gastank-Volumens. Der Überdruck-Grenzwert liegt bei 2000–20000 Pa, insbesondere bei 5000–10000 Pa. Bevorzugt wird ein Wert von etwa 6000 Pa.

Vorteilhafterweise nimmt das Gasvolumen nach Unterschreiten eines Unterdruck-Grenzwerts Luft aus der Umgebung auf. Der Grenzwert kann unterschritten werden beispielsweise durch Abkühlung, Entleerung des Tankinhalts, gegebenenfalls bei minimiertem Gastank-Volumen. Der Unterdruck-Grenzwert liegt vorzugsweise bei –5000 bis –100 Pa, insbesondere bei –2000 bis –500 Pa. Angestrebt ist ein Wert von etwa –1000 Pa.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass Gas aus dem Gasvolumen nach Überschreiten eines Überdruck-Grenzwerts aufgefangen, verflüssigt und zurückgeführt wird. Das austretende Gas wird nicht an die Atmosphäre abgegeben. Statt dessen wird das Gas in einer entsprechenden Einheit (VRU-Vapor Recovery Unit=Dampf-Rückgewinnungs-Einheit) zurückgewonnen. Die betreffenden gasförmigen Stoffe werden üblicherweise als VOC (volatile organic components=flüchtige organische Bestandteile) bezeichnet.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Behälter zur Lagerung von Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeiten zumindest unter bestimmten klimatischen Bedingungen Gase freisetzen, insbesondere einen Behälter zur Lagerung von flüssigen Mineralöl-Produkten wie Benzin oder dergleichen, wobei im Behälter über einem Flüssigkeitsvolumen ein Gasvolumen steht und das Gasvolumen mit einem Einlass und einem Auslass verbunden ist.

Der erfindungsgemäße Behälter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass mit einem Überdruckventil und/oder der Einlass mit einem Unterdruckventil versehen sind. Erst nach Überschreiten eines bestimmten Grenzwerts lässt das Überdruckventil Gas passieren. Analog ist das Unterdruckventil auf einen bestimmten Grenzwert eingestellt, nach deren Unterschreitung Gas in das Innere des Behälters einströmen kann, etwa Umgebungsluft oder Gas aus einem Gasvorrat.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung besteht eine Verbindung von dem Behälter zu einem veränderbaren Gastank-Volumen, etwa einem Gasometer, derart, dass Änderungen des Gasvolumens zunächst durch das veränderbare Gastank-Volumen ausgleichbar sind. Erst wenn das veränderbare Gastank-Volumen vollständig gefüllt ist und ein Überdruck anliegt, spricht das Überdruckventil am Auslass an. Analog gilt dies für das Unterdruckventil am Einlass in Verbindung mit vollständig entleertem Gastank-Volumen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung besteht eine Verbindung zwischen dem Auslassventil und einer VRU. In letzterer wird das unter Überdruck abgelassene Gas verflüssigt und vorzugsweise in den Behälter zurückgeführt.

Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Anlage bestehend aus mehreren, voranstehend beschriebenen Behältern, wobei die Gasräume der Behälter durch eine gemeinsame Gasleitung zum Ausgleich der Drücke verbunden sind. Unterschiedliche Drücke in den Behältern werden nach dem Prinzip kommunizierender Röhren ausgeglichen. Die zuvor genannten Maßnahmen und Einrichtungen können mehreren Behältern zugleich zugeordnet sein.

Vorzugsweise sind in der gemeinsamen Gasleitung ein Überdruckventil als Auslassventil und/oder ein Unterdruckventil als Einlassventil angeordnet. An das Überdruckventil kann auch eine VRU angeschlossen sein.

Als Behälter sind vorzugsweise Tanks nach DIN 4119 vorgesehen, jedoch mit verstärkter Ausführung und besonderer Fundamentierung, welche die Kräfte auf eine (im Querschnitt) untere Tankecke aufnimmt

Die Behälter sind vorzugsweise unter Berücksichtigung hoher sicherheitstechnischer Anforderungen ausgeführt, etwa mit doppeltem Boden, Leckanzeigevorrichtungen, doppelten Wandungen bzw. nach dem Tank-in-Tank-Prinzip. Vorteilhaft ist ein weißer Außenanstrich zur kostengünstigen Minimierung der per Sonneneinstrahlung ausgelösten Erwärmung.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Eine erfindungsgemäße Anlage 10 ist für die Speicherung von Ottokraftstoffen (Benzin) vorgesehen. Daneben kommen beispielsweise alle flüssigen Stoffe in Betracht, die unter die Bestimmungen der in Deutschland geltenden technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft Abs. 5.2.6) fallen.
Die Anlage 10 beinhaltet in der einfachsten Ausführung zwei Tanks 11, 12, die beide ein Flüssigkeitsvolumen 13 bzw. 14 und ein Gasvolumen 15 bzw. 16 aufnehmen. Eine Grenzschicht ist mit der Ziffer 17 bzw. 18 bezeichnet und gestrichelt eingezeichnet. Die Lage der Grenzschicht 17, 18 entspricht dem Füllstand der Flüssigkeit im Tank 11 bzw. 12.
Die Tanks 11, 12 sind durch eine Gasleitung 19 miteinander verbunden, die jeweils in das Gasvolumen 15, 16 mündet. In der Gasleitung angeordnet sind ein Manometer 20, ein Überdruckventil 21 und ein Unterdruckventil 22.
Über entsprechende Leitungen 23, 24 und Ventile 25, 26 kann den Tanks 11, 12 Flüssigkeit zugeführt und/oder Flüssigkeit entnommen werden. Dabei und bei Erwärmung bzw. Abkühlung der Tanks ändern sich die Drücke in den Gasvolumina 15, 16. Ein erster Druckausgleich ist möglich über die Gasleitung 19 zum jeweils benachbarten Tank. Weiterhin kann ein Unterdruck ausgeglichen werden nach Ansprechen des Unterdruckventils 22. Über einen Einlass 27 am Unterdruckventil 22 gelangt Luft aus der Umgebung in die Gasleitung 19 und gleicht so den Unterdruck aus. Vorzugsweise spricht das Unterdruckventil an, sobald der Druck unter –1000 Pa fällt.
Das Überdruckventil 21 ist mit einem ersten Auslass 28 versehen. Bei Überschreiten eines Überdruck-Grenzwertes öffnet das Überdruckventil 21 und gibt Gas über den ersten Auslass 28 an die Umgebung ab. Vorzugsweise liegt der Überdruck-Grenzwert bei etwa 6000 Pa.
Die Tanks 11, 12 bzw. die Gasleitung 19 können über eine entsprechende Verbindungsleitung 29 (gestrichelt gezeichnet) mit einem veränderbaren Gasvolumen – druckloser Gasometer 30 – in Verbindung stehen. Druckänderungen in der Gasleitung 19 wirken sich zunächst auf das Gasvolumen im Gasometer 30 aus. Erst wenn das Gasvolumen 31 einen oberen oder unteren Grenzwert erreicht, treten das Überdruckventil 21 oder das Unterdruckventil 22 in Aktion.
Als weitere Ausführungsvariante kann zusätzlich eine Dampf-Rückgewinnungs-Einheit bzw. VRU 32 vorgesehen sein. Diese ist hier über eine gestrichelt gezeichnete Verbindungsleitung 33 mit dem Überdruckventil 21 gekoppelt. In diesem Fall ist der Auslass 28 geschlossen. Nach Überschreiten des festgelegten Überdruck-Grenzwertes öffnet das Überdruckventil 21 in Richtung auf die Verbindungsleitung 33 und führt der VRU 32 überschüssiges Gas zur Rückgewinnung zu. Nach Umwandlung in eine Flüssigkeit wird diese über die Leitung 34 einem der Tanks 11, 12 wieder zugeführt. Sofern die Kapazität der VRU 32 überschritten wird, kann der überschüssige Dampf über einen Auslass 35 austreten. Hierzu ist die VRU 32 mit einem nicht extra eingezeichneten Überdruckventil versehen.

10: Anlage
11: Tank
12: Tank
13: Flüssigkeitsvolumen
14: Flüssigkeitsvolumen
15: Gasvolumen
16: Gasvolumen
17: Grenzschicht
18: Grenzschicht
19: Gasleitung
20: Manometer
21: Überdruckventil
22: Unterdruckventil
23: Leitung
24: Leitung
25: Ventil
26: Ventil
27: Einlass
28: Auslass
29: Verbindungsleitung
30: Gasometer
31: Gasvolumen
32: VRU
33: Verbindungsleitung
34: Leitung
35: Auslass

Claims

Verfahren zur Lagerung von Flüssigkeiten, die zumindest unter bestimmten klimatischen Bedingungen Gase freisetzen, insbesondere zur Lagerung von flüssigen Mineralöl-Produkten, wie Benzin oder dergleichen, und unter Verwendung von Tanks (11, 12), in denen über einem Flüssigkeitsvolumen (13, 14) ein Gasvolumen (15, 16) steht, dadurch gekennzeichnet, das ein in dem gasvolunen (15, 16) auftretender Überdruck und/oder Unterdruck zumindest bis zu einem oberen und/oder unteren Grenzwert gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasvolumen (15, 16) mit einem veränderbaren Gastank-Volumen in Verbindung steht, dass vorzugsweise Änderungen des Gasvolumens (15, 16) zunächst durch das veränderbare Gastank-Volumen ausglichen werden und dass ein Überdruck und/oder Unterdruck im Wesentlichen erst wirksam werden, nachdem das veränderbare Gastank-Volumen einen oberen oder unteren Grenzwert erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gas aus dem Gasvolumen (15, 16) nach Überschreiten eines Überdruck-Grenzwertes an die Umgebung abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasvolumen (15, 16) nach Unterschreiten eines Unterdruck-Grenzwertes Luft aus der Umgebung aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, dass Gas aus dem Gasvolumen (15, 16) nach Überschreiten eines Überdruck-Grenzwertes aufgefangen, verflüssigt und zurückgeführt wird.
Behälter zur Lagerung von Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeiten zumindest unter bestimmten klimatischen Bedingungen Gase freisetzen, insbesondere Behälter zur Lagerung von flüssigen Mineralöl-Produkten, wie Benzin oder dergleichen, wobei im Behälter über einem Flüssigkeitsvolumen (13, 14) ein Gasvolumen (15, 16) steht und das Gasvolumen (15, 16) mit einem Einlass (27) und/oder einem Auslass (28, 35) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (28, 35) mit einem Überdruckventil (21) und/oder der Einlass (27) mit einem Unterdruckventil (22) versehen sind.
Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zu einem veränderbaren Gastank-Volumen besteht, derart, dass Änderungen des Gasvolumens (15, 16) zunächst durch das veränderbare Gastank-Volumen ausgleichbar sind.
Behälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen dem Überdruckventil (21) und einer VRU (32) besteht.
Anlage (10), bestehend aus mehreren Behältern nach einem der Ansprüche 6–8, wobei die Gasvolumen (15, 16) der Behälter durch eine gemeinsame Gasleitung (19) verbunden sind.
Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Gasleitung (19) ein Überdruckventil (21) als Auslassventil und/oder ein Unterdruckventil (22) als Einlassventil angeordnet sind.