DE19720451A1 - Storage vessel for liquid air - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung eines verflüssigten Gasgemisches in einem in einer Umgebungsatmosphäre angeordneten Behälter, wobei im Behälter außer dem in einem Flüssigkeitsraum befindlichen verflüssigten Gasgemisch auch verdampfte Gasgemischbestandteile in einem Gasraum vorhanden sind, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for storing a liquefied gas mixture in a container arranged in an ambient atmosphere, wherein in the container in addition to the liquefied gas mixture located in a liquid space evaporated gas mixture components are present in a gas space, as well as a Device for performing the method.
Es ist allgemein bekannt, technische Gase in verflüssigtem Zustand in einem Behälter, z. B. einem Flüssiggastank, zu lagern. Üblicherweise sind solche Behälter wärmeisoliert, um die aus der Umgebungsatmosphäre in den Behälter einwandernde Wärme zu reduzieren. Da ein Einwandern von Wärme durch die Wärmeisolierung selbstverständlich nicht völlig verhindert werden kann, verdampft ständig ein Teil des verflüssigten Gases im Behälter und sammelt sich in einem Gasraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels an. Um einen unerwünschten Druckanstieg im Behälter zu verhindern, wird bei Überschreitung eines bestimmten Sollwertes Gas aus dem Behälter abgelassen.It is generally known that technical gases in a liquefied state in a container, e.g. B. a liquid gas tank to store. Such containers are usually used thermally insulated to prevent the immigrating into the container from the ambient atmosphere Reduce heat. There is a migration of heat through the thermal insulation of course, cannot be completely prevented, part of the liquefied gas in the container and collects in a gas space above the Liquid level. To avoid an undesirable increase in pressure in the container prevent, if a certain setpoint is exceeded, gas from the Container drained.
Bei der Lagerung von Gasgemischen, die aus unterschiedlichen Gasbestandteilen zusammengesetzt sind, stellt sich das Problem, daß sich während der Lagerung die Zusammensetzung des verflüssigten Gasgemisches verändert. Aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte der Gasgemischbestandteile verdampft nämlich das leichter siedende Gas bevorzugt, so daß sich dieses im Gasraum ansammelt, während in der Flüssigkeit die schwerer siedenden Gasbestandteile verbleiben. Dies hat zur Folge, daß das bei Bedarf aus dem Behälter entnommene verflüssigte Gas in Abhängigkeit von der Lagerungszeit unterschiedliche Zusammensetzungen aufweist.When storing gas mixtures consisting of different gas components are composed, the problem arises that during storage The composition of the liquefied gas mixture changed. Due to the different boiling points of the gas mixture components vaporizes that lighter-boiling gas is preferred, so that it accumulates in the gas space while the heavier-boiling gas components remain in the liquid. This has to Consequence that the liquefied gas removed from the container if necessary in Depending on the storage time has different compositions.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auf wirtschaftliche Weise unabhängig von der Lagerungszeit eine gleichbleibende Zusammensetzung des verflüssigten Gasgemisches gewährleistet ist. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.The present invention has for its object a method of the beginning mentioned type so that in an economical manner regardless of the Storage time a constant composition of the liquefied Gas mixture is guaranteed. In addition, a device for performing the Procedure will be provided.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, daß ein Teil des verflüssigten Gasgemisches abgezogen, einem Wärmetauscher zugeführt und dort zum Verdampfen gebracht wird, während ein Teil der im Gasraum befindlichen Gasgemischbestandteile zum Kondensieren gebracht wird, und daß das im Wärmetauscher verdampfte Gasgemisch aus dem Behälter abgelassen wird, wobei gerade soviel verflüssigtes Gasgemisch im Wärmetauscher zum Verdampfen gebracht wird, wie der aus der Umgebungsatmosphäre in den Behälter eingedrungenen Wärmemenge entspricht.On the procedural side, this object is achieved in that part of the liquefied Gas mixture withdrawn, fed to a heat exchanger and there to Evaporation is brought, while part of those in the gas space Gas mixture components is brought to condense, and that in Heat exchanger evaporated gas mixture is discharged from the container, whereby just as much liquefied gas mixture in the heat exchanger is evaporated becomes, like that which has penetrated into the container from the ambient atmosphere Heat quantity corresponds.
Zweckmäßigerweise wird gerade soviel verflüssigtes Gasgemisch im Wärmetauscher zum Verdampfen gebracht, daß der Druck im Behälter konstant bleibt.Conveniently there is just so much liquefied gas mixture in the heat exchanger evaporated so that the pressure in the container remains constant.
Zu diesem Zweck wird das im Wärmetauscher verdampfte Gasgemisch vorzugsweise über ein Regelventil aus dem Behälter abgeleitet, das vom Druck im Behälter gesteuert wird.For this purpose, the gas mixture evaporated in the heat exchanger is preferred derived from the tank via a control valve, depending on the pressure in the tank is controlled.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Gasgemisch dem Wärmetauscher über ein Regelventil zuzuleiten, wobei das Regelventil vom Druck im Behälter gesteuert wird.Another possibility is to pass the gas mixture to the heat exchanger To supply control valve, the control valve being controlled by the pressure in the container.
Zweckmäßigerweise wird eine Seite der Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers mit dem aus dem Flüssigkeitsraum des Behälters abgezogenen Gasgemisch beaufschlagt, während die andere Seite der Wärmeaustauschfläche mit dem Gasraum des Behälters in Verbindung gebracht wird. Bevorzugt wird der aus dem Flüssigkeitsraum des Behälters abgezogene Teil des verflüssigten Gasgemisches einem Wärmetauscher zugeführt, der selbst im Gasraum des Behälters angeordnet ist.One side of the heat exchange surface of the heat exchanger is expediently with the gas mixture withdrawn from the liquid space of the container acts on the gas space while the other side of the heat exchange surface of the container is associated. The is preferred from the Part of the liquefied gas mixture drawn off from the liquid space of the container fed to a heat exchanger which is itself arranged in the gas space of the container.
Das Verfahren eignet sich zur Lagerung aller denkbaren verflüssigten Gasgemische, bei denen es auf eine gleichbleibende Zusammensetzung ankommt. Insbesondere kann das Verfahren mit Vorteil bei der Lagerung von verflüssigter Luft eingesetzt werden, die bspw. für Kühlzwecke in der Lebensmittelindustrie bereit gestellt werden soll.The process is suitable for storing all conceivable liquefied gas mixtures, where a constant composition is important. Especially the method can be used to advantage in the storage of liquefied air that are made available, for example, for cooling purposes in the food industry should.
Vorzugsweise wird im Behälter ein konstanter Druck eingestellt, der von dem zu lagernden Gasgemisch abhängt. Zweckmäßigerweise liegt der konstant gehaltene. Druck in einem Bereich von 1 bar bis 10 bar absolut, vorzugsweise 1 bar bis 6 bar absolut. Bei der Lagerung von verflüssigter Luft wird vorzugsweise ein konstanter Druck von ca. 1,5 bar absolut aufrechterhalten. A constant pressure is preferably set in the container, which increases from that depends on the stored gas mixture. The constant is expediently kept. Pressure in a range from 1 bar to 10 bar absolute, preferably 1 bar to 6 bar absolutely. When storing liquefied air, a constant one is preferred Maintain a pressure of approximately 1.5 bar absolutely.
Eine Vorrichtung zur Lagerung eines verflüssigten Gasgemisches weist einen Behälter auf, in dem ein Flüssigkeitsraum und ein Gasraum vorgesehen sind.A device for storing a liquefied gas mixture has a container on, in which a liquid space and a gas space are provided.
Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Flüssigkeitsraum eine Leitung zu einem Wärmetauscher führt und mit einer Seite der Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers in Verbindung steht, während die andere Seite der Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers mit dem Gasraum des Behälters in Verbindung steht, und von der mit der Leitung in Verbindung stehenden Seite der Wärmeaustauschfläche eine Ableitung aus dem Behälter herausführt, die mit einem Regelventil versehen ist.On the device side, the task is solved in that the Liquid space leads a pipe to a heat exchanger and with one side of the Heat exchange surface of the heat exchanger communicates while the other Side of the heat exchange surface of the heat exchanger with the gas space of the Container communicates, and of the line connected On the side of the heat exchange surface, a discharge line leads out of the container, which with is provided with a control valve.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß vom Flüssigkeitsraum eine mit einem Regelventil versehene Leitung zu einem Wärmetauscher führt und mit einer Seite der Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers in Verbindung steht, während die andere Seite der Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers mit dem Gasraum des Behälters in Verbindung steht, und von der mit der Leitung in Verbindung stehenden Seite der Wärmeaustauschfläche eine Ableitung aus dem Behälter herausführt.Another embodiment of the invention provides that one of the liquid space with a control valve leads to a heat exchanger and with a Side of the heat exchange surface of the heat exchanger communicates while the other side of the heat exchange surface of the heat exchanger with the gas space of the container communicates and from which communicates with the conduit a side of the heat exchange surface a discharge from the container leads out.
Zweckmäßigerweise steht das Regelventil mit einem Druckmeßgerät in Wirkverbindung, das seinerseits mit dem Gasraum des Behälters in Verbindung steht.The control valve is expediently located in a pressure measuring device Active connection, which in turn is connected to the gas space of the container.
Mit der Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, beliebig zusammengesetzte Gasgemische im verflüssigten Zustand über längere Zeit zu lagern, ohne daß sich die Zusammensetzung des Gasgemisches ändert. Dies ist vor allem bei der Lagerung von flüssiger Luft von Vorteil, die bspw. zu Kühlzwecken eingesetzt werden soll. Da der in der flüssigen Luft enthaltene Stickstoff leichter siedet als der enthaltene Sauerstoff, kommt es nach längeren Lagerungszeiten zu einer Ansammlung von Stickstoff im Gasraum und zu einer Ansammlung von Sauerstoff in der Flüssigkeit. Wird nun das verflüssigte Gasgemisch nach längerer Lagerungszeit entnommen, so weist es einen stark erhöhten Sauerstoffanteil auf. Beim Einsatz des Gasgemisches zur Kühlung von Lagerräumen, Kühlhäusern etc. kann es dann zu einer gefährlichen Anreicherung der Atmosphäre mit Sauerstoff kommen. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Veränderung der Zusammensetzung des verflüssigten Gasgemisches während der Lagerungszeit und damit eine gefährliche Anreicherung mit Sauerstoff zuverlässig verhindert.With the invention, the possibility is created of any composition Gas mixtures in the liquefied state to store for a long time without the The composition of the gas mixture changes. This is especially true when storing Liquid air is advantageous, for example, to be used for cooling purposes. Since the in nitrogen contained in the liquid air boils more easily than the oxygen contained, After prolonged storage periods, nitrogen builds up in the Gas space and to an accumulation of oxygen in the liquid. Now will that Liquefied gas mixture removed after a long period of storage, it shows one greatly increased oxygen content. When using the gas mixture for cooling Storage rooms, cold stores, etc. can then lead to dangerous enrichment of the Atmosphere come with oxygen. With the present invention a Change in the composition of the liquefied gas mixture during the Storage time and thus a dangerous enrichment with oxygen reliably prevented.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.In the following, the invention is to be illustrated on the basis of one shown schematically in the figure Embodiment will be explained in more detail.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll verflüssigte Luft bei gleichbleibender Zusammensetzung gelagert werden. Hierfür ist ein Behälter 1 vorgesehen, der als wärmeisolierter Flüssiggastank ausgebildet ist. Aufgrund der unvermeidlichen Einwanderung von Wärme aus der Umgebungsatmosphäre durch die Wärmeisolierung des Behälters 1 in den Behälter 1 verdampft ständig ein Teil der im Behälter 1 befindlichen verflüssigten Luft und sammelt sich in dem oberhalb des Flüssigkeitsraums 2 vorgesehenen Gasraum 3 an. Ohne weitere Maßnahmen würde sich während der Lagerung die Zusammensetzung des verflüssigten Gasgemisches verändern, weil aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte der Gemischbestandteile das leichter siedende Gas bevorzugt verdampft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel würde sich der leichter siedende Stickstoff im Gasraum 3 anreichern, während der niedriger siedende Sauerstoff einen immer größer werdenden Anteil am verflüssigten Gasgemisch im Flüssigkeitsraum 2 einnehmen würde. Dies hätte zur Folge, daß bei Entnahme des verflüssigten Gasgemisches nach längerer Lagerungszeit ein stark erhöhter Sauerstoffanteil im verflüssigten Gasgemisch festzustellen wäre, so daß beim Einsatz des verflüssigten Gasgemisches zur Kühlung von Lagerräumen oder Kühlhäusern eine gefährliche Anreicherung der Atmosphäre mit Sauerstoff eintreten würde. Um dies zu verhindern, wird vorgeschlagen, einen Teil des im Behälter 1 befindlichen verflüssigten Gasgemisches über Leitung 5 zu entnehmen, durch einen im Gasraum 3 angebrachten als Rohrschlange ausgebildeten Wärmetauscher 5 zu führen, dort zu verdampfen und über ein Regelventil 6 mittels einer Ableitung 7 in die Atmosphäre abzulassen. Das Regelventil 6 wird von einem Druckmeßgerät 8 in Abhängigkeit vom Druck im Behälter 1 gesteuert, so daß immer gerade soviel Gasgemisch verdampft wird, wie der durch die Isolierung in den Behälter 1 einwandernden Wärme entspricht. An der Außenseite der Rohrschlange 5 kondensiert soviel des im Gasraum 3 befindlichen Gasgemisches, daß der Druck im Behälter 1 konstant bleibt. Das im Gasraum 3 befindliche Gasgemisch besteht überwiegend aus dem leichter siedenden Bestandteil, wobei bspw. bei einem Behälterinnendruck von 1,5 bar absolut die aus 19% Sauerstoff und 81% Stickstoff bestehende Flüssigphase mit der aus 6% Sauerstoff und 94% Stickstoff bestehenden Gasphase im Gleichgewicht steht.In the present exemplary embodiment, liquefied air is to be stored with a constant composition. For this purpose, a container 1 is provided, which is designed as a heat-insulated liquid gas tank. Due to the inevitable migration of heat from the ambient atmosphere through the heat insulation of the container 1 into the container 1 is constantly a part of the liquified air in the container 1 is evaporated and accumulates in the space provided above the liquid 2 gas space. 3 Without further measures, the composition of the liquefied gas mixture would change during storage because, due to the different boiling points of the mixture components, the lower-boiling gas evaporates preferentially. In the present exemplary embodiment, the lower-boiling nitrogen would accumulate in the gas space 3 , while the lower-boiling oxygen would take up an increasing proportion of the liquefied gas mixture in the liquid space 2 . This would have the consequence that when the liquefied gas mixture was removed after a long storage period, a greatly increased oxygen content would be found in the liquefied gas mixture, so that when the liquefied gas mixture was used to cool storage rooms or cold stores, there would be a dangerous enrichment of the atmosphere with oxygen. In order to prevent this, it is proposed to remove a portion of the liquefied gas mixture in the container 1 via line 5, to lead it through a heat exchanger 5 in the form of a coil in the gas space 3 , to vaporize it there and via a control valve 6 by means of a discharge line 7 in to let off the atmosphere. The control valve 6 is controlled by a pressure gauge 8 as a function of the pressure in the container 1 , so that just as much gas mixture is evaporated as corresponds to the heat migrating into the container 1 through the insulation. So much of the gas mixture located in the gas space 3 condenses on the outside of the coil 5 that the pressure in the container 1 remains constant. The gas mixture in gas space 3 consists predominantly of the lower-boiling constituent, whereby, for example, at a container internal pressure of 1.5 bar absolute, the liquid phase consisting of 19% oxygen and 81% nitrogen with the gas phase consisting of 6% oxygen and 94% nitrogen in Balance is there.
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Country | Link |
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DE (1) | DE19720451A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19920312A1 (en) * | 1999-05-03 | 2000-11-09 | Linde Ag | Process for liquefying a hydrocarbon-rich stream comprises liquefying a partial stream against a stream from a cryogenic air decomposition plant on a corresponding temperature level |
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DE2754892A1 (en) * | 1977-12-09 | 1979-06-13 | Linde Ag | Liquefaction and storage of natural gas - using successive compression and cooling stages while ensuring that limit of solubility of higher boiling components is not exceeded |
CH683368A5 (en) * | 1991-06-26 | 1994-02-28 | Linde Ag | Method and apparatus for transporting and distributing helium. |
DE4305413A1 (en) * | 1993-02-22 | 1994-08-25 | Linde Ag | Method for recondensing a cold gas |
-
1997
- 1997-05-15 DE DE1997120451 patent/DE19720451A1/en not_active Withdrawn
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