DE2337055C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung der in einem Benzin-Luft-Gemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffe - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung der in einem Benzin-Luft-Gemisch enthaltenen KohlenwasserstoffeInfo
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Description
spräche 5—7.
Gemäß der Erfindung erfolgt die Abtrennung der Kohlenwasserstoffe aus dem Benzin-Luft-Gemisch auf
einfache Weise durch Auskondensation bzw. Ausfrieren im Zuge der Abkühlung des Benzin-Luft-Gemisches im
regenerierten von mindestens zwei wechselbaren Wärmeaustauschern. Das Benzin-Luft-Gemisch durchströmt
den Wärmeaustauscher von unten nach oben, wobei es im Wärmeaustausch mit einem von einem separaten
Querschnitt des Wärmeaustauschers verdampfenden Kältemittel gekühlt, wird Im Zuge der Abkühlung, die
das Benzin-Luft-Gemisch beim Durchströmen des Wärmeaustauschers erfährt, kondensiert zunächst ein
Teil der Kohlenwasserstoffe und kann unmittelbar als Produkt abgezogen werden. Die Geschwindigkeit des in
den Wärmeaustauscher einziehenden Benzin-Luft-Gemisches ist so bemessen, daß die kinetische Energie
nicht ausreicht, gebildete Kondensattröpfchen in kältere Bereiche des Wärmeaustauschers mitzureißen. Auf
diese Weise gelingt es in einem Temperaturbereich, der über der Schmelztemperatur der Kohlenwasserstoffe
liegt, bereits den größten Teil der im Benzin-Luft-Gemisch
enthaltenen Kohlenwasserstoffe abzutrennen. Nur ein relativ geringer Rest Kohlenwasserstoffe wird
im oberen, relativ kalten Teil des Wärmeaustauschers ausgefroren und führt nach einiger Zeit zu Verlegungen
innerhalb des Wärmeaustauschers, Sobald diese Verlegungen ein vorgegebenes, z. B. durch den Druckabfall
registriertes Höchstmaß erreicht hat, wird auf den inzwischen regenerierten zweiten Wärmeaustauscher
umgeschaltet
Gemäß der Erfindung wird zur Regenerierung des beladenen Wärmeaustauschers das zu behandelnde
Benzin-Luft-Gemisch selbst herangezogen. Das einziehende warme Benzin-Luft-Gemisch wird zunächst dem
beladenen Wärmeaustauscher zugeführt, wobei es den beladenen Wärmeaustauscher von oben nach unten
durchströmt und die ausgefrorenen Kohlenwasserstoffe abschmilzt Daraufhin werden das Benzin-Luft-Gemisch
und die abgeschmolzenen Kohlenwasserstoffe in einem Abscheider einer Phasentrennung unterzogen. Das bei
der Phasentrennung anfallende Benzin-Luft-Gemisch wird nunmehr dem zweiten Wärmeaustauscher zugeführt
und in diesem abgekühlt Die im Zuge der Abkühlung auskondensierenden Kohlenwasserstoffe strömen
ebenfalls in den Abscheider zurück, während die ausfrierenden sich an den Heizflächen des Wärmeaustauschers
niederschlagen und zur Verlegung dieses Wärmeaustauschers führen.
Das im Abscheider anfallende Kondensat kann als Produkt aus der Anlage abgezogen werden. Es hat sich
jedoch als zweckmäßig erwiesen, dieses Kondensat noch einer Wasserabtrennung zu unterziehen, da es sich
aufgrund der Feuchtigkeit der Luft nicht vermeiden läßt, daß in den Wärmeaustauschern neben den Kohlenwasserstoffen
auch Wasser kondensiert, bzw. ausfriert.
Die für das Verfahren erforderliche Kälte wird durch ein verdampfendes Kältemittel zur Verfügung gestellt,
das mit Vorteil in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
Damit auch die Kälte des Restgases, das nach dem Auskondensieren bzw. Ausfrieren der Kohlenwasserstoffe
und gegebenenfalls des Wassers anfällt, der Anlage zur Verfügung gestellt werden kann, wird dieses,
bevor es aus der Anlage abgezogen wird, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung entspannt und in
einem weiteren Querschnitt des Wärmeaustauschers im Wärmeaustausch mit dem abzukühlenden Abgas angewärmt
Aus Sicherheitsgründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
das beim Füllen oder Entleeren von Benzintanks anfallende Benzin-Luft-Gemisch, das in der Regel sehr
explosibel ist, zunächst einmal vollständig an Benzin zu sättigen.
Mit den gleichen Vorteilen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch mit speziellen Wärmeaustauschern,
wie wechselbare Regeneratoren oder soge-
JO nannte »reversing exchangers« durchführen.
Das erfind^ngsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens zeichnen sich sowohl durch Einfachheit als auch durch große Flexibilität
hinsichtlich zeitlicher Mengenschwankungen des zu verarbeitenden Benzin-Luft-Gemisches aus.
Somit ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft auf Fahrzeugen zum
Transport von Benzin geeignet Sie kann z. B. auf einem Tankfahrzeug fest installiert sein und somit in rationeller
Weise sowohl beim Füllen des Tankfahrzeuges zur Verarbeitung des hierbei aus dem Tank des Tankfahrzeuges
anfallenden Benzin-Luft-Gemisches als auch beim Umfüllen des Benzins aus dem Tankfahrzeug in
einen festen Speichertank, z. B. einer Tankstelle, zur
Verarbeitung des nunmehr aus dem Speichertank der Tankstelle anfallenden Benzin-Luft-Gemisches herangezogen
werden.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Fig. schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
zu entnehmen.
Gemäß der F i g. wird das während des Füllens eines Benzintanks 1 mit über Leitung 2 einziehendem Frischbenzin
anfallende Benzin-Luft-Gemisch, das aufgrund der Luftfeuchtigkeit auch mit geringen Mengen Wasser
angereichert ist, über Leitung 3 abgezogen und einer Mischvorrichtung 4 zugeführt, in der es mit Frischbenzin,
das über die Leitungen 5 und 6 zugeführt wird, vollständig aufgesättigt wird. Die Sättigung ist aus Sicherheitsgründen
zweckmäßig, da das über Leitung 3 anfal- !ende Benzin-Luft-Gemisch sehr explosibel ist und
somit eine ständige Gefahrenquelle darstellt
Aus der Mischvorrichtung 4 wird das nunmehr an Benzin gesättigte Benzin-Luft-Gemisch über Leitung 7
dem Abscheider 8 zugeführt, in der aufgrund sich ändernder Witterungsbedingungen in der Leitung 7 anfallendes
Kondensat aufgefangen wird. Die im Abscheider 8 anfallende gasförmige Phase, also das gesättigte Benzin-Luft-Gemisch,
wird über Leitung 9 einem als Puffer dienenden Gasometer 10 zugeleitet. Auch im Gasometer
10 kann aufgrund sich ändernder Witterungsbedingungen Kondensat anfallen, welches über die Leitung
11 in den Abscheider 8 zurückströmt
Das zu behandelnde Benzin-Luft-Gemisch wird nunmehr über Leitung 12 aus dem Gasometer 10 abgezogen,
im Kompressor 13 auf einen Druck von etwa 2 bis 5 ata verdichtet, im Wasserkühler 14 partiell kondensiei'.
und im Abscheider 15 einer Phasentrennung unterzogen. Die bei dieser Phasentrennung anfallende Gasphase,
die im wesentlichen aus einem jetzt nicht mehr gesättigten Gemisch aus Luft und Kohlenwasserstoffen
besteht, wird über die Leitung 16 aus dem Abscheider 15 abgezogen und durchströmt in der gerade vorliegenden
Schaltphase über das geöffnete Ventil 17 zunächst den beladenen Wärmeaustauscher 18, der hierbei regen=riert
wird, dann den Abscheider 19 und schließlich den in dieser Schaltphase nicht beladenen, mittels eines
in der Rohrschlange 21 verdampfenden Kältemittels gekühlten Wärmeaustauscher 20.
Im Zuge der Abkühlung, die das Benzin-Luft-Gemisch
beim Durchströmen des Wärmeaustauschers 20 von unten nach oben erfährt, kondensiert zunächst ein Teil
der im Gemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffe sowie des Wassers aus und fließt über Leitung 22 in den Abscheider
19 zurück. Der Rest der Kohlenwasserstoffe sowie des Wassers friert aus und setzt sich als Festausscheidung
im wesentlichen an den Kühlflächen im oberen Bereich des Wärmeaustauschers 20 ab.
Nach Durchströmen des Wärmeaustauschers 20 wird das nun weitgehend von Kohlenwasserstoffen, also dem
Benzin, und Wasser befreite Restgas im Ventil 23 entspannt, in der Rohrschlange 24 des Wärmeaustauschers
20 angewärmt und schließlich als unschädliches Abgas über Leitung 25 aus der Anlage abgezogen.
Sobald der Wärmeaustauscher 20 vollständig beladen ist, erfolgt die Umschaltung der beiden wechselbaren
Wärmeaustauscher 18 und 20 derart, daß nunmehr das über Leitung 16 einziehende Benzin-Luft-Gemisch zunächst
über das jetzt geöffnete Ventil 26 dem Wärmeaustauscher 20, wobei es die abgelagerten Festausscheidungen
abschmilzt, und dann dem nunmehr durch in der Rohrschlange 27 verdampfendes Kältemittel gekühlten
Wärmeaustauscher 18 zugeführt wird, in dem die Abtrennung der im Benzin-Luft-Gemisch enthaltenen
Kohlenwasserstoffe sowie des Wassers erfolgt Die im Wärmeaustauscher 20 abgeschmolzenen Festausscheidungen
fließen über Leitung 22 ebenfalls in den Abscheider 19.
Die zum Abtrennen der Kohlenwasserstoffe sowie des Wassers in den Wärmeaustauschern 18 und 20 erforderliche
Kälte wird durch ein in einem geschlossenen Kältekreislauf geführtes Kreislaufmedium, z. B. Propan,
das in der Kühlstation 28 gekühlt und verflüssigt und entsprechend der gerade vorliegenden Schaltphase in
den Rohrschlangen 21 bzw. 27 der Wärmeaustauscher 20 bzw. 18 verdampft wird, zur Verfügung gestellt
Die in den Abscheidern 8,15 und 19 anfallenden flüssigen
Fraktionen, die sich im wesentlichen aus den zurückgewinnenden Kohlenwasserstoffen sowie Wasser
zusammensetzen, werden zunächst über die gemeinsame Leitung 29 einer Vorrichtung zur Wasserabtrennung,
die z. B. aus einem Coalescer 30 und einem Trennbehälter 31 besteht, zugeführt Das abgetrennte Wasser
wird über die Leitungen 32 und 33 aus der Anlage abgezogen, während das zurückgewonnene Benzin mittels
der Pumpe 34 teilweise über die Leitung 35 unmittelbar in die Frischbenzinleitung 6 eingespeist und restlich
über die Leitung 36 ebenfalls aus der Anlage abgezogen wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Rückgewinnung der in einem Benzin-Luft-Gemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffe
durch Kühlung des Benzin-Luft-Gemisches in zwei Wärmeaustauschern, wobei ein Teil der Kohlenwasserstoffe
und des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes kondensiert werden, und aus dem
Kondensat das Wasser abgetrennt und die Kohlenwasserstoffe wiedergewonnen werden, dadurch
gekennzeichnet, daß das BenzLi-Luft-Gemisch
vor seiner Abkühlung in dem regenerierten von zwei wechselbaren Wärmeaustauschern (18,20)
zur Regenerierung des anderen, in einer früheren Schaltphase beladenen Wärmeaustauschers (18)
herangezogen wird und anschließend in dem regenerierten Wärmeaustauscher (20) soweit abgekühlt
wird, daß durch Ausfrieren auch die nichtkondensierten Kohlenwasserstoffe und der restliche
Wasserdampf von der Luft abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beim Regenerieren des beladenen Wärmeaustauschers (18) bzw. beim Abkühlen des
Benzin-Luft-Gemisches in dem regenerierten Wärmeaustauscher (20) anfallenden Kondensate einem
gemeinsamen Abscheider (19) zugeführt werdea
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abkühlen des
Benzin-Luft-Gemisches erforderliche Kälte durch ein verdampfendes Kältemitel zur Verfügung gestellt
wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu
behandelnde Benzin-Luft-Gemisch verdichtet wird, und daß das nach Durchströmen des regenerierten
Wärmeaustauschers (20) von Kohlenwasserstoffen weitgehend befreite Restgas tntspannt und im Gegenstrom
mit dem Benzin-Luft-Gemisch angewärmt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens zwei zueinander
parallel geschalteten wechselbaren Wärmeaustauschern, in denen jeweils mindestens ein Querschnitt
für ein Kühlmedium angeordnet ist, wobei jeder Querschnitt für sich absperrbar und Teil eines geschlossenen
Kältekreises ist, sowie mit einer Zuführleitung für das zu kühlende Medium, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingänge (17,26) der wechselbaren Wärmeaustauscher (18, 20) absperrbar mit
der Zufuhrleitung (16) für ein Benzin-Luft-Gemisch und deren Ausgänge mit dem Dampfraum eines Abscheiders
(19) in Verbindung stehen, der seinerseits mit einer Vorrichtung (30, 31) zur Abtrennung von
Wasser in Verbindung steht, in die eine Leitung zum Abziehen von Kohlenwasserstoffen mündet
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen in die Zuführleitung (16) für das Benzin-Luft-Gemisch
geschalteten Kompressor (13) und mindestens einen weiteren Querschnitt (24) in jedem
Wärmeaustauscher (18, 20), der über ein Entspannungsventil (23) mit dem oberen Bereich desselben
Wärmeaustauschers (18, 20) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abtrennung
von Wasser aus einem Coalescer (30) und einem dem Coalescer nachgeschalteten Trennbehälter (31)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung der in einem Benzin-Luft-Gemisch
enthaltenen Kohlenwasserstoffe durch Kühlung des Benzin-Luft-Gemisches in zwei Wärmeaustauschern,
wobei ein Teil der Kohlenwasserstoffe und des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes kondensiert
werden, und aus dem Kondensat das Wasser abgetrennt und die Kohlenwasserstoffe wiedergewonnen werden.
Bei Nachfüllen von teilweise oder bereits vollständig geleerten Benzin-Tanks, z. B. von großen unterirdischen
Speichertanks von Tankstellen, bzw. von Straßen- und Schienenfahrzeugen, insbesondere aber auch von den
Speichertanks der Raffinerien, fallen große Mengen eines Benzin-Luft-Gemisches an, dessen Volumen im
wesentlichen dem Volumen des nachgefüllten Benzins entspricht Dieses anfallende Benzin-Luft-Gemisch
wurde bisher unmittelbar in die Atmosphäre abgelassen, was einmal wegen der Explosibilität des Gemisches zu
einer ständigen Gefahrenquelle und zum anderen, und hierin Hegt der größte Nachteil, zu einer ständigen Verschmutzung
der die Speichertanks umgebenden Atmosphäre führt
Durch die DE-OS 23 25 421 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung der in einem Benzin-Luft-Gemisch enthaltenen
Kohlenwasserstoffe bekannt, bei dem die Kohlenwasserstoffe aus dem Benzin-Luft-Gemisch in einer
speziellen Waschsäule ausgewaschen werden. Der Nachteil dieses an sich wirkungsvollen Verfahrens liegt
in dem relativ großen apparativen Aufwand zu seiner Durchführung. Hinzukommt, daß das Verfahren hinsichtlich
zeitlicher Mengenschwankungen des anfallenden Benzin-Luft-Gemisches relativ unflexibel ist
Durch die US-PS 32 66 262 ist ein Verfahren bekannt, durch das »verflüssigbare« Kohlenwasserstoffdämpfe
zurückgewonnen werden sollen, insbesondere aus dem beim Nachfüllen von Benzin-Tanks entstehenden
Dämpfen. Dazu werden die Kohlenwasserstoffdämpfe vorgekühlt und in einer ersten Kühlvorrichtung bis zur
Temperatur des Taupunktes von Wasserdampf gekühlt und in einer zweiten Kühlvorrichtung weiter gekühlt,
wobei die kondensierbaren Kohlenwasserstoffe auskondensieren sollen. Eine vollständige Rückgewinnung
von Kohlenwasserstoffen ist nicht möglich, vielmehr wird ein Teil der Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre
so entlassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Rückgewinnung der in einem Benzin-Luft-Gemisch
enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Benzin-Luft-Gemisch vor seiner Abkühlung in
dem regenerierten von zwei wechselbaren Wärmeaustauschern zur Regenerierung des anderen, in einer früheren
Schaltphase beladenen Wärmeaustauschers herangezogen wird und anschließend in dem regenerierten
Wärmeaustauscher soweit abgekühlt wird, daß durch Ausfrieren auch die nicht kondensierten Kohlenwasserstoffe
und der restliche Wasserdampf von der Luft abgetrennt werden.
Weitere, das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltende Maßnahmen sind den Unteransprüchen 2—4 zu
entnehmen. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand der An-
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