DE19524800A1 - Verfahren zum immissionsarmen Trennen einer flüssiggasgefüllten Rohrleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum immissionsarmen Trennen einer flüssiggasgefüllten Rohrleitung, welches bei der Verladung, Abfüllung und Umfüllung von Flüssiggasen auch in großen Mengen einsetzbar ist und schädliche Einflüsse auf die Umwelt oder beteiligte Personen weitestgehend verhindert.

Es ist bekannt, daß beim Umgang mit Flüssiggasen besondere Sicherheitsvorkehrungen hinsichtlich ihrer Toxizität bzw. der möglichen Bildung explosibler Gemische, welche bei un­ sachgemäßer Behandlung unter Luftzufuhr entstehen können, zu beachten sind.

Ein besonders sensibler Bereich in dieser Beziehung ist die Ver-, Be- und Entladung von Flüssiggas in oder aus unter Druck stehenden Tankbehältern, Druckgaskesselwagen Gas­ flaschen und dergleichen immer dann, wenn große Mengen Flüssiggas bewegt werden und der Austritt der zu verladen­ den Produkte in die Atmosphäre beim Abkoppeln der flüssig­ gasgefüllten Produktleitung von dem zu befüllenden Behälter nicht vermieden werden kann.

Dies führt insbesondere für das Betreiberpersonal zu starken Beeinträchtigungen nach Abschluß des Verladevorganges, wo beim Umgang mit toxischen Flüssiggasen auch Gesundheitsstö­ rungen bzw. Vergiftungserscheinungen hervorgerufen werden können.

Daher ist bei bestimmten Produkten das Tragen von Atemmasken zwingend notwendig, was jedoch zu persönlichen Einschränkun­ gen führt und hohe Kosten verursacht.

Für die Verladung von Flüssiggasen in Druckgasbehälter ver­ schiedener Art, wie Tanks, Druckgaskesselwagen oder Flaschen sind eine Vielzahl technischer Lösungen bekannt, die den Um­ füllprozeß erleichtern und das Entweichen giftiger und/oder explosionsgefährdeter Produkte verhindern sollen.

So wird in der DE-OS 26 13 401 ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum überführen von Flüssiggas aus einem ersten Behälter in einen zweiten vorgeschlagen, bei welchem die Verbindungs­ leitung zwischen den Behältern durch Abziehen von Flüssig­ gas aus dem ersten Behälter gekühlt wird. Durch Erhöhen des Druckes mittels einer Pumpe in einem zweiten Behälter, Rück­ führung dieses Flüssiggases und anschließendes Trennen der Verbindungsleitung und Herstellen einer zweiten Verbindung soll, da es sich um das Betanken von Fahrzeugen handelt, die Verdampfung des Flüssiggases zuverlässig vermieden werden.

In der DE-OS 43 20 795 wird ein Verfahren zur Restentleerung von Kesselwagen und Tanks und zur Wiedergewinnung des Flüs­ siggases beschrieben, dessen Ziel darin besteht, die nach der Entleerung von Kesselwagen oder Tanks darin befindlichen relativ großen Restmengen von Flüssiggasen zu entleeren und einer Wiederverwendung zuzuführen. Das Entleeren erfolgt da­ bei derart, daß das Flüssiggas gasförmig ausgetrieben wird, wobei die Verdampfung durch eine Heizvorrichtung bzw. eine erwärmte inerte Flüssigkeit erfolgt, die in die Behälter eingebracht wird und daß eine geringe Druckabsenkung zur Verhinderung der Kondensation durchgeführt wird. Anschlie­ ßend wird das restliche Flüssiggas mittels Inertgas ausge­ trieben, wobei eine Vermischung mit dem Flüssiggas vermieden werden muß. Danach wird das Flüssiggas einem Kondensator zu­ geführt und dort kondensiert und in einem Behälter gelagert. Da es sich hier um große Mengen handelt, muß für die Über­ führung in die Gasphase ein sehr großer technischer und energetischer Aufwand betrieben werden und das Verfahren läuft sehr langsam ab, da in der 2. Stufe eine Vermischung von Inertgas oder Inertflüssigkeit mit dem Flüssiggas nicht auftreten darf und die Entleerung je nach Art des Flüssig­ gases von oben nach unten bzw. von unten nach oben erfolgen muß.

Die Wärmezufuhr erfolgt entweder ungleichmäßig von außen oder durch Eintragen einer erwärmten inerten Flüssigkeit. Der Druck im Flüssiggas-Behälter bleibt im wesentlichen konstant bzw. ist nur wenig niedriger als zu Beginn des Entgasungsvorganges.

Beschrieben ist auch bereits der Einsatz von Strahlpumpen in Flüssiggasanlagen. Diese dienen in der Regel zur Förderung von leicht verdampfenden Flüssigkeiten und zwar meist zur Unterstützung einer Hauptpumpe wie in der US-PS 2657541, wo die Strahlpumpe zusammen mit Wärmetauschern und-kühlern das Aufsieden der Flüssigkeit in der Hauptpumpe verhindern soll.

In der DE-AS 23 43 009 ist ebenfalls die Verwendung einer Strahlpumpe in einer Flüssiggasleitung vorgesehen, wobei die in der Strahlpumpe erfolgte Erhöhung der Druckenergie ausgenutzt wird, um insgesamt eine Druckerhöhung in der Flüssiggasleitung zu erreichen.

Nur wenige technische Lösungen sind bekannt, bei denen die Entfernung von in Flüssiggasleitungsabschnitten eingeschlos­ senen Restgasen zur Aufgabe steht.

Dies ist bei der DE-OS 42 15 131 der Fall. Ihr liegt die Auf­ gabe zugrunde, durch eine zusätzliche Sicherung im Störfall eine sichere Ableitung anstehender Restgase zu ermöglichen bzw. das gesamte Leitungssystem von derartigen Restgasen zu entlasten.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein zweiter Druckgasbehäl­ ter über eine Reinigungsleitung zur Aufnahme von Restgasen bzw. zur Entlastung des Versorgungsdruckgasbehälters vorge­ sehen ist. Dadurch soll die Speicherung und ggf. die Wieder­ verwertung der anfallenden Restgase ermöglicht werden.

In die Reinigungsleitung ist eine Stickstoffzuführung ein­ gebunden, die austretenden Restgase werden in den zweiten Druckgasbehälter geleitet und entweder mit Stickstoff ver­ dünnt an die Atmosphäre abgegeben oder einer Verwendung zu­ geführt.

Die Erfindung bezieht sich auf Druckgasflaschen, deren In­ halt Gefahrgase sind, die zur Halbleitererzeugung benötigt werden, so daß im Havariefall nur geringe Mengen Gefahrgase entsorgt werden müssen, was mit einem relativ hohen appara­ tiven Aufwand erfolgt.

Eine technische Lösung, bei der die Entsorgung Flüssiggasge­ füllter Rohrleitungsabschnitte in großen Verladesystemen mit einfachsten Mitteln erfolgt, wurde nicht gefunden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Trennung von flüssiggasgefüllten Rohrleitungen zu finden, welches mit geringem technischen Aufwand ein für Mensch und Umwelt ge­ fahrloses Abkoppeln der Rohrleitungen von den zu befüllenden bzw. zu entleerenden Behältern ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum immissions­ armen Trennen einer flüssiggasgefüllten Rohrleitung, die als Verbindungsleitung zwischen einem unter Druck stehenden La­ gerbehälter und einem zu füllenden Druckbehälter dient und eine Trennstelle sowie mindestens 2 Absperrarmaturen und ei­ ne Inertgaszufuhr aufweist und nach Unterbrechen der Flüs­ siggaszufuhr das in der Rohrleitung zwischen den Absperr­ armaturen enthaltene Flüssiggas durch Einleiten von Inert­ gas in die ungetrennte Rohrleitung über eine Entsorgungs­ leitung ausgetrieben wird, wobei nach dem Austreiben des Flüssiggases der in der Rohrleitung zwischen den Absperr­ armaturen verbleibende Flüssigproduktrest durch Absenken des Druckes in diesem Rohrleitungsabschnitt unter den Dampf­ druck des Flüssiggases bei Umgebungstemperatur vollständig in die Gasphase überführt und über die Entsorgungsleitung entfernt und anschließend die Rohrleitung an der Trennstel­ le zwischen den 2 Absperrarmaturen unter Druckausgleich ge­ trennt wird.

Der in Ver-, Be- und Entladessystemen nach dem Beenden des Transportes von Flüssiggas von einem Behälter in einen an­ deren und dem Schließen der Absperrarmaturen beider Behälter in dem dazwischenliegenden Rohrleitungsabschnitt befindliche Flüssiggasrest muß vor dem Trennen der Rohrleitungsverbin­ dung entfernt werden, um die Emission von Schadstoffen beim Abkoppeln der Rohrleitungsverbindung weitestgehend zu ver­ hindern. Das geschieht üblicherweise durch Austreiben des Flüssiggases, gegebenenfalls unter Zufuhr von Inertgas, und Ableiten in eine Entsorgungsleitung, die in Zwischenbehäl­ ter, in den Ausgangsbehälter, in Entsorgungssysteme wie z. B. ein Fackelsystem bzw. in die Atmosphäre führt. Danach wird die Rohrleitungsverbindung an der Trennstelle gelöst.

Insbesondere bei Flüssiggasen, die über eine hohe Toxizität verfügen bzw. einen niedrigen Dampfdruck oder relativ hohen Siedepunkt besitzen, ist die verbliebene Flüssiggaskonzen­ tration im genannten Rohrleitungsabschnitt oft viel zu hoch, um den strengen Auflagen des Gesundheits- und Umweltschutzes beim Umgang mit solchen Stoffen zu genügen.

In der vorliegenden Erfindung wird der vorhandene Flüssig­ produktrest sicher entfernt, indem an die im genannten Rohr­ leitungsabschnitt eingebundene Entsorgungsleitung ein Druck angelegt wird, der deutlich unter dem Dampfdruck des Flüs­ siggases bei Umgebungstemperatur liegt. Abhängig von der Umgebungstemperatur und dem in der Rohrleitung enthaltenen Flüssiggas ist der Druck so auszulegen, daß sich der Siede­ punkt des Flüssiggases deutlich nach unten verschiebt und das Flüssiggas vollständig in die Gasphase überführt wird. Die vollständige Verdampfung des Flüssiggases wird als ge­ geben angesehen, wenn nach dem Abstellen der drucksenken­ den Apparatur der Wert des Unterdruckes stabil bleibt. Ist dies der Fall, kann der betreffende Rohrleitungsabschnitt als frei von Flüssigproduktresten betrachtet werden; der unter Unterdruck stehende Gasproduktrest kann durch ein- oder mehrmaliges Spülen mit Inertgas ausgetrieben werden, alle inertgasführenden Leitungen können geschlossen und die Rohrleitungsverbindung an der Trennstelle geöffnet wer­ den, wobei es zu einem Druckausgleich mit dem Umgebungsdruck kommt. Der dabei entweichende Restgehalt an Flüssiggasen ist minimal und liegt weit unter den zulässigen Richtwerten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht da­ rin, die Druckabsenkung mittels einer in die Entsorgungs­ leitung integrierten Gasstrahlpumpe durchzuführen, die mit Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, betrieben wird, welcher im System zum Spülen der Rohrleitungen eingesetzt wird.

Von besonderem Vorteil ist hierbei die Einbindung der Gas­ strahlpumpe an einen dem Flüssigphasenanschluß beigeordne­ ten, gleichartig gestalteten Gasphasenanschluß, der eben­ falls mit Inertgas beaufschlagt und beim Betätigen der Gas­ strahlpumpe über diesen Anschluß gleichzeitig inertisiert wird.

Auf diese Weise läßt sich mit einem sehr geringen Aufwand unter Ausnutzung aller bereits im System vorhandenen Ein­ richtungen einschließlich des Inertgasanschlusses eine Ab­ senkung des Schadstoffausstoßes auf weder gesundheits- noch umweltschädliche Mengen erreichen. Das Flüssiggas wird ge­ fahrlos und sicher entsorgt oder wiedergewonnen und das ge­ samte System gleichzeitig einer Spülung mit Inertgas un­ terworfen, was insbesondere beim Wechsel der zu verladen­ den Flüssiggase von großem Vorteil ist, da keine Verunrei­ nigungen durch eingeschlossene Produktreste auftreten kön­ nen. Ebenso entfällt das für das Betreiberpersonal notwen­ dige Tragen von Atemmasken.

Beispiel

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel in stark ver­ einfachter Form dargestellt.

Nach dem Austreiben der Hauptmenge an Flüssiggas bestehend aus C₄-Kohlenwasserstoffen, insbesondere Butadien, aus einem Rohrleitungsabschnitt, welcher zwischen einer ge­ schlossenen Absperrarmatur (2) eines Flüssiggasdrucktank­ behälters und einer geschlossenen Absperrarmatur (3) an einem Druckkesselwagen liegt und mit einer Stickstoff­ leitung (4) über eine Stickstoffarmatur (7) sowie mit einer Entsorgungsleitung in das Fackelsystem (4a) über eine Fackelarmatur (6) verbunden ist und eine Flanschver­ bindung (8) aufweist, wird mittels einer Gasstrahlpumpe (9), die in die Fackelgasleitung (5) eingebunden und über eine Rückschlagkappe (10) und ein Vakuummanometer (11) mit der Entsorgungsleitung (4a) verbunden ist und mit Stickstoff aus dem Gasphasenanschluß (12) (13) (14) (15) (16) (17) durch Öffnen der Armaturen (12) und (15) über die Verbindungs­ leitung (4b) betrieben wird, bei geschlossener Stickstoff­ armatur (7) der Druck mit unter den Betriebsdruck des Fackelsystems auf ca. 0,4 bar (abs) abgesenkt. Durch den Unterdruck verschiebt sich der Siedepunkt des Butadiens bzw. der C₄-Kohlenwasserstoffhaltigen Fraktion auf ca. -20°C. Es kommt zu einer vollständigen Verdampfung der C₄-Kohlenwasserstoffe aus dem genannten Rohrleitungsab­ schnitt.

Durch die Rückschlagkappe (10) wird ein Zurückströmen des Gases in den o.g. Abschnitt verhindert. Mit Hilfe des Va­ kuummanometers (11) wird die vollständige Verdampfung der C₄-Kohlenwasserstoffe kontrolliert, in dem die Gasstrahl­ pumpe (9) durch Schließen der Armaturen (12) und (15) ab­ gestellt wird und der sich auf dem Vakuummanometer einge­ stellte Wert stabil bleiben muß. Erst wenn dieses der Fall ist, kann davon ausgegangen werden, daß das Flüssiggas voll­ ständig verdampft ist. Der Gasproduktrest wird durch zwei­ maliges Öffnen und Schließen der Stickstoffarmatur (7) aus­ getrieben. Bei geschlossener Stickstoffarmatur (7) und nach dem Schließen der Fackelarmatur (6) werden die Flanschver­ bindungen (8) und (16) gelöst, wobei ein Druckausgleich mit dem Atmosphärendruck erfolgt.

Die hierbei auftretende Emission an C₄-Kohlenwasserstoffen ist äußerst gering und ungefährlich für Mensch und Umwelt.

Claims (6)

1. Verfahren zum immisionsarmen Trennen einer flüssiggasge­ füllten Rohrleitung, die als Verbindungsleitung zwischen einem unter Druck stehenden Lagerbehälter und einem zu füllenden Druckbehälter dient und eine Trennstelle sowie mindestens zwei Absperrarmaturen und eine Inertgaszufuhr aufweist, wobei nach Unterbrechen der Flüssiggaszufuhr das in der Rohrleitung zwischen den Absperrarmaturen ent­ haltene Flüssiggas durch Einleiten von Inertgas in die ungetrennte Rohrleitung über eine Entsorgungsleitung ausgetrieben wird, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Austreiben des Flüs­ siggases der in der Rohrleitung zwischen den Absperrarma­ turen verbleibende Flüssigproduktrest durch Absenken des Druckes in diesem Rohrleitungsabschnitt unter den Dampf­ druck des Flüssiggases bei Umgebungstemperatur vollstän­ dig in die Gasphase überführt und über die Entsorgungs­ leitung entfernt und anschließend die Rohrleitung an der Trennstelle zwischen den zwei Absperrarmaturen unter Druckausgleich getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck soweit abgesenkt wird, daß eine Siedepunktverschiebung des in dem Rohr­ leitungsabschnitt enthaltenen Flüssiggases erfolgt und das Flüssiggas vollständig verdampft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck im Rohrleitungsab­ schnitt zwischen den Absperrarmaturen mit einer in die Entsorgungsleitung integrierten Gasstrahlpumpe abgesenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Überführung in die Gas­ phase vollständig ist, wenn nach dem Abstellen der Gas­ strahlpumpe der Wert des Unterdruckes stabil bleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Gasstrahlpumpe mit im System bereits vorhandenem Inertgas betrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Inertgas Stickstoff ist.