DE2046452A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Gasbzw. Luftfreimachen von Gase enthaltenden Behältern durch Verdrängen mittels Inertgas - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Gasbzw. Luftfreimachen von Gase enthaltenden Behältern durch Verdrängen mittels InertgasInfo
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Description
PATENTANWÄLTE ^ .Λ , ^ . ... ^
DR.-ING. VON KREiSLSR DR.-JNG. SCHÖNWALD έ ^ ** Q *-1
DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER
DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
1 8. 9. 70
Sch/cg
Liquid Gas Anlagen Union GmbH,
5^-8 Remagen-Rolandseck, Hauptstraße 1
Verfahren und Vorrichtung zum Gas- bzw. Luftfreimachen
von Gase enthaltenden Behältern durch Verdrängen mittels
Inertgas
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gas- bzw. Luftfreimachen von Gase (Ladungsgase)
enthaltenden Behältern, insbesondere von brennbaren Gasen, die mit dem Folgegas bzw. Luft explosive
Gemische bilden können, durch Verdrängen des Ladungsgases mittels Inertgas.
Es ist bekannt, zum Ladungswechsel und zum Gasfreimachen von Behältern, Tanks u.dgl., insbesondere von
Gasen, die mit dem Polgegas bzw. Luft explosive Gemische bilden oder kontaminiert werden, das im Behälter
befindliche Gas durch Einführen von Inertgas zu verdrängen und in die Atmosphäre abzublasen. Bei Gasen,
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die mit Luft explosive Gemisch bilden, müssen dann, da die unteren Explosionsgrenzen sehr niedrig liegen, z.B.
bei C,Hn etwa 2,8 Volumen-^, sehr große Mengen Luft beigemischt werden. In einem mehr oder minder breiten Bereich
durchläuft das Gemisch den explosiven Bereich. Das Inertgas wird z.B. aus Vorratsbehältern zugeführt oder
ψ aus für diesen Zweck vorgesehenem Brennstoff (z.B. Heizöl
erzeugt. Das Abblasen von giftigen Gasen oder von Gasen, die mit der Luft brennbare und meistens auch explosive
Gemische bilden, stellt nicht nur eine Belästigung der Anlieger, sondern auch eine allgemeine Gefahr dar. Bei
Tankschiffen werden diese Vorgänge vielfach im Hafen durchgeführt. Dies ist jedoch nicht erwünscht und vielfach
nicht zulässig. Das Tankschiff muß zum Gasfreimachen seiner Tanks deshalb vielfach abseits liegen oder auf See
gehen. Dies ist umständlich und bedeutet einen Zeitverlust. Wenn möglich, zieht man es deswegen vor, das Gasfreimachen
der Tanks während der Fahrt auf offener See
k durchzuführen. Es gibt für den Ladungswechsel auch Fälle.,
bei denen man gezwungen ist, an der Landanschlußstelle da-Abgas
in die Atmosphäre abzulassen, um neue Ladung aufnehmen
zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gas- bzw. Luftfreimachen der Behälter bzw.
Tanks insbesondere von Schiffen zu schaffen, bei dem bzw. bei der das Freimachen der Behälter bzw. Tanks von dem
Ladungsgas, insbesondere von brennbaren Gasen, in einfacher Weise und so durchgeführt werden kann, daß eine
Belästigung für die Umgebung und die Gefahr des Ent-
Stehens von explosiven Gemisch/verhindert ist. Die Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß nur ein Teil des
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Inertgases des Gaserzeugers nach Kühlung und Trocknung zum Verdrängen des Behälterinhalts verwendet wird, der
andere Teil jedoch nach Kühlung in ausreichender Menge dem aus dem Behälter verdrängten Restgas zugemischt wird,
Bei brennbaren Ladungsgasen wird vorteilhaft ein Teil des aus dem Behälter verdrängten Gases als Brenngas zur
Erzeugung von Inertgas verwendet.
Durch ein solches Vorgehen wird das erzeugte Inertgas in zweifacher Hinsicht genutzt. Das Inertgas dient nicht nur
zur Verdrängung des Ladungsgases aus den Behältern, sondern es wird ein Teil des erzeugten Inertgases mit dem
abgeführten Ladungsgas unmittelbar gemischt und dadurch das Ladungsgas mit Sicherheit unterhalb der Schädlichkeits-
bzw. der Explosionsgrenze gebracht und in diesem Zustand in die Atmosphäre abgelassen. Dadurch lassen sich
diese Vorgänge auch im Hafen durchführen. Das Schiff hat es nicht mehr nötig, für den Ladungswechsel abseits zu
gehen oder auf See herauszufahren. Bei brennbaren Ladungsgasen wird zugleich ein Teil des Ladungsgases zu
der Erzeugung von Inertgas verwendet und auf diese Weise unschädlich gemacht bzw. für den Ladungswechsel in einer
sehr vorteilhaften Weise ausgenutzt.
Wenn das brennbare Ladungsgas schon so verdünnt ist, daß es nicht mehr zur Verbrennung gebracht werden kann, kann
ein vorrätig gehaltener anderer Brennstoff zur Erzeugung des Inertgases eingesetzt werden. Bei Inanspruchnahme von
Flüssiggas als Brennstoff wird die zur Verdampfung des Flüssiggases erforderliche Wärme mittelbar den Verbrennungsprodukten
(Rauchgasen) entnommen.
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Bei Ammoniak als Ladungsgas besteht die Gefahr, daß das
in den Rauchgasen enthaltene Kohlendioxyd von etwa 13 - 15 % mit dem Ammoniak zu Ammoniumkarbamat reagiert.
Dieser Stoff (weißes Pulver) verursacht Verstopfungen in den Rohrleitungen und Armaturen. Beim Verdrängen von
Ammoniak aus den Tanks sind deshalb nur COp-freie Inertgase
zu verwenden. Das Ausschalten von COp kann durch verschiedene Verfahren vorgenommen werden, wie Absorption
im Wasser, wobei niedrige Wassertemperaturen und hohe
Gasdrücke benötigt werden, oder Adsorption in Molekularsieben. Beide Verfahren haben einen hohen apparativen
und auch Energieaufwand. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein zum Verdrängen von Ammoniakgas
erforderliches C0p-freies Inertgas erzeugt, in-dem die durch Verbrennung erzeugten Rauchgase unter Zusatz von
Ammoniakgas mit Wasser ausgewaschen werden. Das dabei entstehende, wasserlösliche Ammoniumkarbamat wird aus
dem Gas ausgewaschen bzw. vom Ammoniakwasser absorbiert. Das COp-freie Inertgas wird nach Trocknung in den Tank
zum Verdrängen von Ammoniak geleitet.
P Der zur Erzeugung des Inertgases dienende Generator weist
einen Brenner, eine Waschvorrichtung mit Waschwasserzufluß und einen Waschwassersumpf auf, wobei dem Brenner
das Ladungsgas und/oder ein gesonderter Brennstoff zugeführt werden kann. Das obere Ende der Waschvorrichtung
steht mit einer Mischvorrichtung in Verbindung, der das Ladungsgas zugeführt wird, wobei Ladungsgas mit dem
gekühlten Inertgas vermischt und danach ins Freie abgelassen werden können. Weiterhin führt eine Leitung von
dem oberen Ende der Waschvorrichtung zu dem Behälter bzw. Tank, so daß das erzeugte Inertgas als Verdrängungsgas
genutzt werden kann. In dieser Leitung ist zweckmäßig ein Trockner eingeschaltet.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schemas der Vorrichtung zum Gas- bzw. Luftfreimachen eines
Behälters erläutert.
Einem oder mehreren Tanks 1, die ein Ladungs&s enthalten,
ist ein Inertgasgenerator 2 zugeordnet. Dieser weist einen Brenner 3 auf, mit dem ein Wäscher-Kühler 4 in Verbindung
steht. Dieser ist mit einer Waschvorrichtung, z.B. einem Waschturm 5 und einem Waschwassersumpf 6 versehen, der eine
Ablaufleitung 7 aufweist. Das Waschwasser wird über die
Leitung 8 zugeführt. Von dem Behälter 1 führt eine Leitung zu dem Brenner 3» wobei durch die Leitung 10 Verbrennungsluft
in den Mischraum 11 zugeleitet werden kann. Von einem Brennstoffvorrat 12 führt eine Leitung 13 zu der Leitung
9 bzw. zu dem Brenner 3, wobei die Leitung 13 durch den Waschwassersumpf
führt. Hierbei kann an dieser Stelle ein Wärmetaucher
l4 bzw. eine Verdampferfläche angeordnet sein. Weiterhin ist eine Umführungsleitung 15 von dem Waschwassersumpf
6 zu dem oberen Teil des Waschturmes 5 vorgesehen, in der sich eine Pumpe 16 befindet. Außerdem kann ein Wärmeaustauscher
17 in dieser Leitung zur Abgabe der Wärme an das in der Leitung 18 befindliche Medium angeordnet sein. Statt des
geschlossenen Kreislaufes kann mittels der Leitung 15a ein
offener Kreislauf vorgesehen sein, der zu einem Wasserablauf 44 führt, wobei entsprechende Absperrorgane 42,43 angeordnet
sind. Eine Leitung 19 führt voncfer Leitung 9 zu dem
unteren Teil des Waschturmes 5·
Zum Ablassen des Ladungsgases in die Atmosphäre ist eine Leitung 20 vorgesehen, die zu einem Kompressor 21 und von
dort zu einer Mischvorrichtung 22 führt, von der eine Leitung 23 ins Freie abgeht. Mit dem oberen Teil des Waschturmeg
5 1st eine Leitung 24 verbunden, in der ein Kompressor 25 angeordnet ist. Diese Leitung 24 verzweigt
sich zu einer Leitung 26, die zu der Mischvorrich-
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tung 22 führt, und zu einer Leitung 27, die mit einem der das Ladungsgas enthaltenden Behälter oder Tank 1
in Verbindung steht. In dieser Leitung befindet sich zweckmäßig ein Trockner 28.
Mit 29 bis 4l sind Absperrventile bezeichnet.
Zur Durchführung des Ladungswechsels eines Tanks 1 wird, sofern der Tank 1 ein brennbares Gas enthält, das brennbare
Gas durch die Leitung 9 dem Brenner 3 zugeführt, wobei die Ventile 30, 31 und 33 geschlossen sind. Das
durch den Brenner 3 erzeugte Rauchgas bzw. Inertgas wird in dem Wäscher-Kühler, d.h. mittels des Waschturms 5, gekühlt,
wobei Waschwasser über die Leitung 8 dem Waschturm 5 zugeführt wird. Das gekühlte Inertgas wird über
die Leitung 24 mittels des Kompressors 25 abgezogen. Ein
Teil des Inertgases gelangt sodann über die Leitung 26 zu der Mischvorrichtung 22, der nach öffnen des Ventils
30 ein Teil des Ladungsgases über die Leitung 20 und den Kompressor 21 zugeführt wird. Von hier wird das Gemisch
durch die Leitung 23 ins Freie abgeblasen, wobei es sich mit Sicherheit unterhalb der Explosionsgrenze befindet.
Ein weiterer Teil des gekühlten Inertgases gelangt durch die Leitung 27 und den Trockner 28 zu dem Behälter 1 und
dient zum Verdrängen des Gases aus diesem Behälter. Das Inertgas kann im Unter- oder Uberdruckverfahren erzeugt
werden, d.h. der Kompressor 25 kann hinter oder vor der Brennkammer, in Strömungsrichtung gesehen, installiert
werden. So lange bei dem Verdrängungsprozeß das brennbare Ladungsgas noch eine ausreichende Konzentration
zum Verbrennen aufweist, wird das Ladungsgas zur Erzeugung des Inertgases ausgenutzt. Bei nicht mehr ausreichen-
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der Brenngaskonzentration wird Brennstoff von dem Vorrat
12 über die Leitung IJ der Leitung 9 zum Teil oder ganz
zugegeben, damit so lange Inertgas erzeugt werden kann, bis der letzte Rest des Ladungsgases aus dem Behälter 1
vertrieben ist. Die Leistung des Brenners und des Waschturms im Verhältnis zur Leistung des nachgeschalteten
Trockners wird zweckmäßig so abgestimmt, daß es möglich ist, einen Teil der verdrängten.Abgase aus dem Behälter
mit einem Teil des im Inertgasgenerator erzeugten aber ungetrockneten Inertgases derart zu mischen, daß dieses
Gasgemisch mit atmosphärischer Luft vermischt kein explosives Gas bilden kann und der andere Teil des erzeugten
Inertgases nach der Trocknung in den Tank zur Verdrängung des Ladungsgases geleitet wird.
Wenn das Ladungsgas Ammoniak ist, wird ein Teil des Ammoniakgases durch die Leitung 19 dem unteren Teil
des Wäscher-Kühlers 4 bzw. des Waschturms 5 zugeleitet. Dadurch wird eine Reaktion des in dem Rauchgas
befindlichen Kohlendioxyds mit dem Ammoniak zu Ammoniumkarbamat vorgesehen, das in dem Waschturm 5 als wasserlöslicher
Stoff aus dem Rauchgas ausgewaschen bzw. vom Ammoniakwasser absorbiert wird. Auf diese Weise ist das
Rauchgas von COp frei gemacht worden und kann in den Behälter 1 über die Leitung 24, 27 nach Durchführung einer
Trocknung in dem Trockner 28 zum Verdrängen von Ammoniak geleitet werden.
Der Inertgasgenerator 2 erlaubt weiterhin, daß das verdrängte Gas über die Leitung 19 im Wäscher des Inertgasgenerators
von wasserlöslichen Komponenten gereinigt werden kann, wenn der Brenner außer Betrieb gehalten
wird. Nach Trocknung kann dieses Gas in einer RUckverflüssigungsanlage
kondensiert werden.
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Wenn als Brennstoff verflüssigtes Gas zur Verfügung steht, muß dieses vor der Verbrennung im Gasbrenner des Inertgasgenerators
2 in den gasförmigen Zustand umgewandelt werden. Hierzu dient die Anordnung des Wärmeaustauschers bzw. des
Verdampfers 14 in dem Waschwassersumpf 6. Dieser Verdampfer 14 wird von dem erwärmten Kühlwasser des Waschturms 5 beheizt
und gibt seine Wärme an den in der Leitung 13 durchströmenden
Brennstoff ab, der dadurch in den gasförmigen Zustand übergeführt wird.
™ 10 Die Umführungsleitung 15 dient dazu, die Verbrennungswärme
bei der Inertgaserzeugung auszunutzen. Hierzu kann das aus der Waschvorrichtung 5 ablaufende, erwärmte Kühlwasser
mittels der Pumpe 16 abgezogen und durch einen Wärmetauscher 17 geführt werden, in dem die Wärme an ein anderes
Medium in der Leitung 18 abgegeben wird. Dadurch kann der Inertgasgenerator als Heizquelle für einen offenen oder
geschlossenen Warmwasser-Kreislauf z.B. zum Aufwärmen des Ladungsgases o.dgl. in Anspruch genommen werden.
Die Gase aus dem Ladungstank 1 können mit Hilfe des Inertgasgenerators
2 den verschiedensten Vorgängen unterworfen | werden, z.B. entweder gewaschen oder zu Inertgas verbrannt
werden, wodurch eine gefahrlose Beseitigung erfolgt. Zugleich kann ein Gemisch aus Inertgas und Ladungsgas hergestellt werden, das unschädlich ist und somit in
die Atmosphäre entlassen werden kann. Die Aufteilung des in der Leitung 24 befindlichen Inertgases zu der Leitung
27 erfolgt zweckmäßig in dem Verhältnis von etwa 50 : 50.
Das Verhältnis kann mittels der Ventile 39 und 40 auch in
weiten Grenzen geändert werden, wenn dies erforderlich ist.
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Claims (10)
- -Q-Ansprüche/ 1../Verfahren zum Gas- bzw. Luftfreimachen von Flüssiggasbehältern auf Tankschiffen durch Verdrängen des Behälterinhaltes durch ein Inertgas, das beim Verbrennen eines flüssig- oder gasförmigen Brennstoffes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Inertgases des Gaserzeugers nach Kühlung und Trocknung zum Verdrängen des Behälterinhaltes verwendet wird, der andere Teil jedoch nach Kühlung in ausreichender Menge dem aus dem Behälter verdrängten Restgas zugemischt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus dem Behälter verdrängten Gases als Brenngas zur Erzeugung von Inertgas verwendet wird.
- j5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Inanspruchnahme von Flüssiggas als Brennstoff die zur Verdampfung des Flüssiggases erforderliche .Wärme mittelbar den Verbrennungsprodukten (Rauchgasen) entnommen wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 und J, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Verdrängen von Ammoniakgas erforderliches COp-freies Inertgas erzeugt wird, indem die durch Verbrennung erzeugten Rauchgase unter Zusatz von Ammoniakgas mit Wasser ausgewaschen werden.209813/0848- ίο -
- 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das he im Kühlen des Inertgases angewärmte Kühlwasser in einem offenen oder geschlossenen Warmwasserkreislauf zum Erwärmen, z.B. von Ladegut, benutzt wird. '
- 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, unter Verwendung einer Einrichtung zur Erzeugung von Inertgas, dadurch gekennzeichnet, daßρ der Inertgasgenerator einen Brenner (3), eine Waschvorrichtung (5) mit Waschwasserzufluß (8) und Waschwasserabrfluß (7) sowie einen Waschwassersumpf (6) in sich vereinigt und Leitungsanschlüsse zum Einführen von Brenngas (9) und Verbrennungsluft (10) sowie zum Abführen des Inertgases (24) aufweist.
- 7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Waschturms (5) überfeine Leitung (19) unmittelbar mit dem Behälter (l) verbindbar ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn-k zeichnet, daß in der Inertgas führenden Leitung (27) nach dem Abzweig (26) zu der Mischvorrichtung (22) ein Trockner (28) eingeschaltet ist.
- 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Flüssiggas als Brennstoff führenden Leitung (IJ) vom Flüssiggasvorratsbehälter (12) zum Inertgasgenerator (2) ein Verdampferrohrbündel (l4) in dem Waschwassersumpf (6) angeordnet ist.209813/0848
- 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Waschwassersumpf (6) eine Leitung (15) anschließbar ist, in die eine Pumpe (l6) und ein Wärmetauscher (17) geschaltet ist und die als geschlossener Kreislauf zum oberen Teil der Waschvorrichtung (5) führt bzw. als offener Kreislauf über Leitung (15a) zu einem Wasserablauf (44) führt.209813/0a48Leerseite
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