DE1088076B - Behaelteranlage zur Lagerung tiefsiedender verfluessigter Gase - Google Patents

Description

• Behälteranlage zur Lagerung tiefsiedender verflüssigter Gase Die Erfindung bezieht sich auf eine Behälteranlage zur Lagerung tiefsiedender verflüssigter Gase, bestehend aus einem das verflüssigte Gas aufnehmenden Behälter und einem diesen umgebenden gasdichten Gehäuse, wobei eine zwischen dem Behälter und dem Gehäuse angebrachte Isolierschicht über einen Feuchtigkeitsabscheider nach Maßgabe der Temperaturverhältnisse atmosphärische Atmungsluft ansaugt oder ausläßt.
• Ortsfeste oder transportable Behälter zurAufnahme von verflüssigten, tiefsiedenden Gasen, z. B. von flüssigem Sauerstoff, werden im allgemeinen als kugel-oder walzenförmige Gefäße ausgebildet. Sie werden gut isoliert, um die Kälteverluste so klein wie möglich zu halten. Man bildet die zugehörigen, die Behälterwandung umgebenden Trag- und Stützelemente ferner so aus, daß möglichst wenig Wärme über sogenannte Wärmehrücken an den Behälter herangeleitet wird. Zur Isolierung werden verschiedene Isolierwerkstoffe verwendet, z. B. Steinwollmatten. Man umgibt die gesamte geschichtete oder gestopfte Isolierung zum Schutz gegen Witterungseinflüsse meist mit einer äußeren Blechverkleidung oder baut den Behälter in eine vorgefertigte Blechkammer ein, deren verbleibende Hohlräume mit dem Isolierwerkstoff lose gefüllt werden. Von der Art und dem Aufbau der Isolierung sind die Verdampfungsverluste abhängig. Die die Güte der Isolierung bestimmenden Wärmeleit- und Wärmedurchgangszahlen des verwendeten Werkstoffs ändern sich im allgemeinen nicht. Die Güte der Isolierung wird insbesondere dann nicht schlechter, wenn man das Eindringen feuchter Luft oder Gase in die Isolierung verhindert.
• Bei den bisher üblichen isolierten Behälteranlagen hat es sich aber gezeigt, daß die die isolierende Schicht umgebende feste Hülle nicht gasdicht ist. Bei der durch Temperaturschwankungen hervorgerufenen sogenannten Atmung der Isolierung dringt dann immer wieder, z. B. durch :den täglichen Temperaturwechsel bedingt, in .gewissen Zeitabständen feuchte Luft in den locker gefüllten Raum zwischen Behälter und äußerer Hülle ein, wobei deren Feuchtigkeit dort ausfriert. Ist der Behälter ständig mit einem tiefsiedenden verflüssigten Gas gefüllt, so führt,die in die Isolierung eindringende feuchte Luft allmählich zu einer vollständigen Vereisung der wärmedämmenden Isolierschicht und damit zu einer weitgehenden Änderung ihrer Wärmeleit- und Wärmedurchgangszahl. Auch ohne Temperaturschwankungen' kann feuchte Luft in gewissem Umfang durch Diffusion durch eine poröse und undichte Hülle in die Isolierschicht eindringen.
• Zur Beseitigung dieser Nachteile hat man die isölierten Behälter zur Lagerung tiefsiedender verflüssigter Gase schon in gasdichten Kammern untergebracht, die in die Kammern ein- und ausströmende Luft durch einen mit .einem Trockenmittel gefüllten Feuchtigkeitsabscheider geführt und den Ausgleich von Druckdifferenzen der Kammer gegenüber der Atmosphäre auf anderem Wege als über den Feuchtigkeitsabscheider sorgfältig vermieden. Der mit solchen Maßnahmen erzielbare Trockengrad der Isolierung entspricht einem Taupunkt von etwa -40° C. An einem z. B. mit verflüssigtem Sauerstoff gefüllten Behälter können indes in der ihn umgebenden Isolierung wesentlich tiefere Temperaturen auftreten. Das bedeutet, daß die bekannten Maßnahmen nicht ausreichen, um die allmähliche Vereisung der isolierenden Schicht eines gefüllten Behälters durch feuchte Luft zu verhindern.
• Mit einer nach der Erfindung ausgeführten Behälteranlage zur Lagerung tiefsiedender verflüssigter Gase werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß als Feuchtigkeitsabscheider eine in der Leitung zwischen dem Behälter und einem Gasspeicher angeordnete, durch aus dem Behälter entweichendes, verdampftes Flüssiggas gekühlte Kühlschlange dient, durch welche die Atmungsluft nach Durchtritt durch einen Ventilkasten und einen der Kühlschlange nachgeschalteten Schneeabscheider in die Isolierschicht eintritt. Die Anordnung nach der Erfindung bringt auch dann wesentliche Vorteile, wenn das von der Isolierschicht aufgenommene und abgegebene Gasvolumen nicht der umgebenden Atmosphäre, sondern einem mit Inertgas, z. B. mit feuchtem Stickstoff, gefüllten Behälter entnommen wird.
• . - -Der bei einer Behälteranlage nach der Erfindung erreichbare Fortschritt geht aus dem folgenden Beispiel hervor: Es ist ein 50 m3 fassender Behälter für verflüssigten Sauerstoff gegen Verdampfungsverluste in bestmöglichem Umfang zu isolieren. Das die Isolierung umschließende feste Gehäuse hat nach Abzug des Behältervolumens und der zugehörigen Stützkonstruktion einen Rauminhalt von 168 m3. Die in den Isolierraum eingebrachte Steinwolle nimmt einen Raum von 12 m3 ein. Das Luftvolumen der Isolierung beträgt somit 156 mg. Bei einer im Isolierraum gemessenen mittleren Temperaturschwankung von 20° C treten in 24 Stunden 11 ms Luft in den isolierten Raum ein oder wieder heraus. Der durch Vergasung des verflüssigten Sauerstoffs im Behälter eintretende Verlust möge bei vollständig gefülltem Behälter in 24 Stunden im Mittel 1,7 % betragen. Der Wärmewert der im Temperaturbereich von -183° C bis +10° C in 24 Stunden die Gasphase erreichenden Sauerstoffmenge betrage 41000 kcal. Die in den isolierten Raum durch die sogenannte Atmung eintretende Luft habe eine Temperatur von 30° C und sei mit Wasserdampf gesättigt. Um die in den isolierten Raum eintretende und mit der einliegenden Behälterwand gegebenenfalls zeitweise im Wärmetausch stehende Luftmenge bis auf -173° C zu kühlen und damit den Wasserdampf auszufrieren, werden höchstens 1300 kcal benötigt. Die aus dem verdampfenden verflüssigten Sauerstoff im freien Raum des Vorratsbehälters unmittelbar nachdem Übergang in die gasförmige Phase verfügbare Kälteleistung reicht also aus, um die Atmungsluft der Behälterisolierung vollständig zu trocknen. Sie reicht auch dann aus, wenn, die Atmungsluftmenge auf ein Vielfaches des normalen Werts auf Grund von größeren Temperaturschwankungen ansteigt, wie sie z. B. beim Füllen eines zuvor leeren, auf Raumtemperatur befindlichen Behälters auftreten.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung dar.
• Ein Behälter 1 für verflüssigten Sauerstoff ist von einem gasdichten Gehäuse 2 umgeben. Der Raum zwischen dem Behälter 1 und dem Gehäuse 2 enthält eine geschichtete oder gestopfte Isolierschicht 3 aus Steinwolle. Bei Abkühlung der Luft innerhalb der Isolierschicht 3 strömt von außen Luft bis zum erfolgten Druckausgleich durch den Ventilkasten 4 und die Leitung 5 nach. Der Ventilkasten 4 ist so gebaut, daß eines seiner Absperrorgane (z. B. ein Rückschlagv entil) sich bei Unterdruck in der Isolierschicht 3 und das andere sich bei Überdruck in der Isolierschicht 3 öffnet, wobei jeweils das andere Absperrorgan gleichzeitig gasdicht schließt. Dabei schützt der Ventilkasten 4 auch das dünnwandige gasdichte Gehäuse 2 gegen eine Überbeanspruchung durch Unter- oder Überdruck. Im Gehäuse 2 könnte ein solcher Überdruck z. B. nach einem Leckwerden des Behälters 1 entstehen. Der austretende verflüssigte Sauerstoff würde in der Isolierschicht 3 sofort verdampfen und ohne den Druckausgleich über das Auslaßorgan des Ventilkastens 4 eine beträchtliche Druckerhöhung bewirken. In die durch den Ventilkasten 4 abgeschlossene Leitung 5 ist eine Kühlschlange 6 eingebaut, die sich in einem erweiterten Abschnitt bzw. im Mantel 7 der Leitung 8 befindet. Der Mantel 7 der Leitung 8 und die Kühlschlange 6 bilden somit einen Zweiweg-Wärmetauscher. Die Leitung 8 verbindet den Verdampfungsraum des Behälters 1 über ein Rückschlagventil 9 mit einem Gasspeicher 10 und führt den ständig in kleinerer oder größerer Menge verdampfenden Sauerstoff, er an der Austrittsstelle aus dem Behälter 1 eine Temperatur von etwa -180° C hat, ohne Gasverluste ab. Das Rückschlagventil 9 verhindert das Eindringen feuchter Gase in den Behälter 1, wenn bei geringer Verdampfung von Sauerstoff dafür günstige Bedingungen einmal vorliegen sollten. Bei dem großen Temperaturgefälle zwischen der in der Kühlschlange 6 fließenden Atmungsluft und dem in den Gasspeicher 70 abfließenden Sauerstoff ist ein derart intensiver Wärmeübergang zwischen beiden Gasen gegeben, daß der Wassergehalt der Atmungsluft sofort ausfriert und nur trockene Luft in die Isolierschicht 3 gelangt. Die sich bildenden Feststoffe werden im Schneeabscheider 11 zurückgehalten und bis zur Entfernung in fester oder flüssiger Form so gelagert, daß sie den Feuchtigkeitsgehalt der in die Isolierschicht 3 eintretenden Luft nicht erhöhen können.
• Die Behälteranlage kann auch so ausgeführt werden, daß über den Ventilkasten 4 in die Isolierschicht 3 nicht atmosphärische Luft, sondern ein Gas, z. B. feuchter Stickstoff, aus einem Vorratsspeicher 12 angesaugt wird. Zum Schutz der Rohrleitungen oder aus anderen betrieblichen Gründen kann die in der Leitung 8 hinter dem Rückschlagventil 9 noch verfügbare Kälte durch einen Wärmetauscher 13, durch den ein wärmeres Medium geführt wird, vernichtet werden. Es ist ferner zweckmäßig, das an einer Behälteranlage zur Lagerung von tiefsiedenden verflüssigten Gasen aus dem Mantel ? mit der vorgelagerten Kühlschlange 6 gebildete Wärmetauscheraggregat mit dem zugehörigen Schneeäbscheider 11 doppelt anzuordnen und in der Leitung 5 eine Umschaltvorrichtung für die Aggregate vorzusehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Behälteranlage zur Lagerung tiefsiedender verflüssigter Gase, bestehend aus einem das verflüssigte Gas aufnehmenden Behälter und einem diesen umgebenden gasdichten Gehäuse, wobei eine zwischen dem Behälter und dem Gehäuse angebrachte Isolierschicht über einen Feuchtigkeitsäbscheider nach Maßgabe der Temperaturverhältnisse atmosphärische Atmungsluft ansaugt oder ausläßt, dadurch gekennzeichnet, daß als Feuchtigkeitsabscheider eine in der Leitung (8) zwischen dem Behälter (1) und einem Gasspeicher (10) angeordnete, durch aus dem Behälter (1) entweichen-, des, verdampftes Flüssiggas gekühlte Kühlschlange (6) dient, durch welche die Atmungsluft nach Durchtritt durch einen Ventilkasten (4) und einen der Kühlschlange (6) nachgeschalteten Schneeabscheider (11) in die Isolierschicht (3) eintritt. z. Behälteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkasten (4) zwei Einweg-Ventile enthält, von denen das eine beim Ansaugen und das andere beim Ausstoßen. von Atmungsluft aus der Isolierschicht (3) sich öffnet, während jeweils das andere Ventil gleichzeitig gasdicht schließt. 3. Behälteranlage nach Anspruch 1 und 2', gekennzeichnet durch: ein in der Leitung (8) angeordnetes Rückschlagventil (9). 4. Behälteranlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Behälter(!) zwei Wärmetauscher (6, 7) mit zwei Schneeabscheidern. (11) vorgesehen sind, die wechselweise in die Leitung (5) einschaltbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschrift Nr. 604 348.