DE19903214A1 - Verfahren zur Betankung von Flüssigkeitstanks mit unterkühlter Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren zur Betankung von Flüssigkeitstanks mit unterkühlter Flüssigkeit

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Abstract

Verfahren zur Betankung von Flüssigkeitstanks mit unterkühlter Flüssigkeit, wobei die Unterkühlung durch Wärmeaustausch mit einem tiefkalten verflüssigten Gas, vorzugsweise Stickstoff, bewirkt wird. Erfindungsgemäß wird das für die Unterkühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas vor und/oder nach der Unterkühlung der zu unterkühlenden Flüssigkeit weiteren Verwendungszwecken zugeführt. DOLLAR A Vorzugsweise wird das für die Unterkühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas zur Abkühlung wenigstens eines Prozessstromes und/oder zum Druckabbau in einem Flüssigkeitstank verwendet. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Betankung von Fahrzeugen und/oder zur Befüllung von Transportfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betankung von Flüssigkeitstanks mit unterkühlter Flüssigkeit, wobei die Unterkühlung durch Wärmeaustausch mit einem tiefkalten verflüssigten Gas, vorzugsweise Stickstoff, bewirkt wird.
Aus der DE-OS 196 39 658 ist ein gattungsbildendes Verfahren zur Betankung von Flüssigkeitstanks mit unterkühlter Flüssigkeit, vorzugsweise mit flüssigem unterkühl­ tem Erdgas, Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen, bekannt. Da bei der Betan­ kung mit Flüssigkeit im Siedezustand große Abgasmengen entstehen, die an die Umgebung gelangen oder mit großem Aufwand rückverflüssigt werden müssen, wird in der DE-OS 196 39 658 vorgeschlagen, die Unterkühlung durch Wärmeaustausch mit einem tiefkalten verflüssigten Gas zu bewirken, wobei als tiefkaltes verflüssigtes Gas vorzugsweise Flüssig-Stickstoff zum Einsatz kommt. Gemäß dem Verfahren der DE-OS 196 39 658 wird die Betankung mit einem unter Druck stehenden Vorrats­ behälter mit kryogener Flüssigkeit im Siedezustand begonnen und unter weiterer Aufrechterhaltung des Druckes durchgeführt.
Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß die zur Betankung von Fahrzeugen bestimmte Flüssigkeit ständig im Siedezustand gelagert werden kann. Der Druck im Vorratstank liegt hierbei, um Leckagen in den Vorratstank hinein zu vermeiden, geringfügig über dem Atmosphärendruck, kann aber auch auf Drücke bis zum maximalen Betriebsdruck beim Tanken ansteigen. Durch einen Druckaufbau im Vorratsbehälter vor der Betankung und Aufrechterhaltung des notwendigen Druckes kann auf die Verwendung einer Pumpe verzichtet werden.
Die Unterkühlung durch Wärmeaustausch mit einem tiefkalten verflüssigten Gas ermöglicht es, die gesamten beim Betanken auftretenden Wärmeverluste auf einem so niedrigen Temperaturniveau abzuführen, daß die Verdampfung der zur Betankung bestimmten Flüssigkeit nicht erfolgen kann.
Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist jedoch, daß das für die Unterkühlung der zur Betankung bestimmten Flüssigkeit verwendete Medium oftmals ungenutzt als Abgas an die Umwelt abgegeben wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die in dem für die Unterkühlung der zur Betankung bestimmten Flüssigkeit verwendeten Medium enthaltene Energie vor einer Abgabe als Abgas so weit als möglich zu nutzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das für die Unterkühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas vor und/oder nach der Unterkühlung der zu unterkühlenden Flüssigkeit weiteren Verwendungszwecken zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird vorgeschlagen, daß das für die Unterkühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas zur Abkühlung wenigstens eines Prozessstromes verwendet wird. Alternativ oder ergänzend kann das für die Unter­ kühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas zum Druckabbau in einem Flüssigkeits­ tank verwendet werden.
Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß das für die Unterküh­ lung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas nunmehr nicht mehr nach der Unterkühlung als Abgas (an die Atmosphäre) abgegeben wird, sondern zunächst weiteren Verwen­ dungszwecken - wie beschrieben - zugeführt wird.
Eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in Tankstel­ len zur Betankung von Fahrzeugen und/oder zur Befüllung von Transportfahrzeugen.
Die Figur zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zu verflüssigendes Erdgas oder Methan, das bereits von unerwünschten Komponen­ ten, wie Kohlendioxid und/oder Stickstoff befreit ist, wird über Leitung 1 einem Ver­ flüssigungsprozeß - dargestellt als Black-Box 2 - zugeführt. Das verflüssigte Erdgas oder Methan wird über Leitung 3 einem Vorratstank 4, der ober- oder unterirdisch angeordnet sein kann, zugeführt und in diesem bis zu der weiteren Verwendung (zwischen)gelagert.
Über eine Transferleitung 7 wird verflüssigtes Erdgas oder Methan aus dem Vorrats­ tank 4 entnommen und einem Wärmetauscher E1 zugeführt. In diesem wird das verflüssigte Erdgas oder Methan im Wärmetausch mit einem verdampfenden Medium - im folgenden mit dem Begriff "Unterkühlmedium" bezeichnet - unterkühlt. Als Unter­ kühlmedium wird vorzugsweise flüssiger Stickstoff verwendet. Das Unterkühlmedium kann z. B. in einem Vorratstank 10, der über eine Leitung 11 mit dem Wärmetauscher E1 verbunden ist, gelagert werden.
Das im Wärmetauscher E1 unterkühlte Erdgas oder Methan wird über eine Transfer­ leitung 8 in den zu betankenden Flüssigkeitstank geführt. In der Figur ist ein Flüssig­ keitstransporttankfahrzeug 9 dargestellt; selbstverständlich kann das erfindungs­ gemäße Verfahren jedoch auch bei der Betankung von Erdgas- und/oder Methan­ betriebenen Land- und Luftfahrzeugen jeder Art zum Einsatz kommen.
Das bei der Unterkühlung im Wärmetauscher E1 entstehende gasförmige Unterkühl­ medium kann - wie in der Figur dargestellt - über Leitung 12 einem weiteren Wärme­ tauscher E2 zugeführt werden. In diesem Wärmetauscher E2 erfolgt ein Rückverflüs­ sigen des aus dem Vorratstank 4 über Leitung 5 abgezogenen sog. Boiloff-Gases. Um die in dem Boiloff-Gas sowie dem verdampften Unterkühlmedium enthaltene Energie auszunutzen, werden beide Ströme wiederum dem bereits erwähnten Verflüssigungsprozeß 2 zugeführt, in dem sie der Abkühlung des zu verflüssigenden Erdgases oder Methans dienen.
Das Boiloff-Gas wird nach Durchlaufen des Verflüssigungsprozesses 2 über Leitung 6 entweder als Abgas an die Atmosphäre abgegeben oder wiederum verflüssigt und dem Vorratstank 4 zugeführt.
Das verdampfte Unterkühlmedium kann einem weiteren Wärmetauscher E3, in welchem es gegen ein abzukühlendes Regeneriergas in Leitung 15 erwärmt wird, zugeführt werden. Das abzukühlende Regeneriergas wiederum kann bspw. für die Regenerierung der dem Verflüssigungsprozeß 2 vorgeschalteten Adsorberstufe, die für die Abtrennung unerwünschter Komponenten aus dem zu verflüssigenden Erdgas oder Methan erforderlich ist, dienen.
Der gesamte Strom oder ein Teilstrom des verdampften und/oder zu verdampfenden Unterkühlmediums kann alternativ oder zusätzlich zu den bereits genannten Verwen­ dungszwecken zum Druckaufbau in einem Flüssigkeitstank - sei es dem Vorratstank 4 und/oder einem in der Figur nicht dargestellten Fahrzeugtank - verwendet werden. Dazu wird beispielsweise ein Teilstrom des zu verdampfenden Unterkühlmediums über Leitung 16 einem Wärmetauscher 17, der im Gasraum des Vorratstanks 4 angeordnet ist, zugeführt und anschließend über Leitung 18 dem im Wärmetauscher E1 verdampften Teilstrom des Unterkühlmediums zugemischt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Betankung von Flüssigkeitstanks mit unterkühlter Flüssigkeit, wobei die Unterkühlung durch Wärmeaustausch mit einem tiefkalten verflüssigten Gas, vorzugsweise Stickstoff, bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Unterkühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas vor und/oder nach der Unterkühlung der zu unterkühlenden Flüssigkeit weiteren Verwendungszwecken zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Unter­ kühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas zur Abkühlung wenigstens eines Prozessstromes verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Unterkühlung verwendete tiefkalte verflüssigte Gas zum Druckabbau in einem Flüssigkeitstank verwendet wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Tankstellen zur Betankung von Fahrzeugen und/oder zur Befüllung von Transportfahrzeugen.
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