DE2630010A1

DE2630010A1 - Speichertankanlage fuer fluessiggas

Info

Publication number: DE2630010A1
Application number: DE19762630010
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl Ing Puklavec
Original assignee: LGA GASTECHNIK GmbH
Current assignee: LGA GASTECHNIK GmbH
Priority date: 1976-07-03
Filing date: 1976-07-03
Publication date: 1978-01-12
Also published as: IT1080623B

Description

Speichertankanlage für Flüssiggas

Die Erfindung betrifft eine Speichertankanlage für Flüssiggas, mit einem Vorratsbehälter, der das Flüssiggas bei niedrigen Temperaturen speichert, und mit einer die gasförmige Phase aus dem Vorratsbehälter ableitenden Leitung, die über eine Kompressoranlage an mindestens einen Verbraucher angeschlossen ist.

In derartigen Speichertankanlagen, die das Flüssiggas in stark gekühltem Zustand etwa bei Atmosphärendruck enthalten, entsteht durch die von außen her einwirkende Wärme und insbesondere auch beim Füllen eine gasförmige Phase. Die gasförmige Phase, die ein um ca. 50Ofaches größeres Volumen pro Gewichtseinheit besitzt als die flüssige Phase, muß aus dem Vorratsbehälter abgeleitet v/erden, um zu vermeiden, daß im Vorratsbehälter ein Überdruck entsteht. Man kann dieses überschüssige Gas

aus dem Vorratsbehälter abführen, verdichten und f

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in gasförmigem Zustand in das Versorgungsnetz leiten. Übersteigt der Bedarf des Versorgungsnetzes, an das die Verbraueher angeschlossen sind, die Entwicklung der gasförmigen Phase in dem Vorratsbehälter, so kann zusätzlieh Flüssiggas aus dem Vorratsbehälter entnommen werden. Das Flüssiggas wird durch Erwärmung verdampft und in ent-

j sprechender Menge ebenfalls dem Versorgungsnetz zugeführt.

Diese Betriebsweise, bei der eine RückverflUssigung der 10 in dem Vorratsbehälter anfallenden gasförmigen Phase j weitgehend entfällt bzw. auf ein Mindestmaß reduziert \ ist, weil das entstehende Gas direkt in das Leitungsnetz eingesoeist wird, verursacht Schwierigkeiten, wenn das Netz bzw. die Verbraucher eine zu geringe Gasmenge ab-■ 15 nehmen. "Zu gering" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß j die pro Zeiteinheit abgenommene Gasmenge kleiner ist als J die pro Zeiteinheit in dem Vorratsbehälter entstehende Menge an gasförmiger Phase. In diesem Fall besteht näm-3 ich die Gefahr, daß in dem Vorratsbehälter ein erheblieher Überdruck entsteht. Zur Vermeidung dieses Überdrucks wird in der Regel das überschüssige Gas abgefackelt, was J aber zu einer unerwünschten Umweltbelastung führt. Außerdem ist mit dem Abfackeln natürlich ein Verlust an wertvollem Gas verbunden.

j 25 Eine Möglichkeit der Lösung des Problems würde darin bej stehen, eine Rückverflussigungsanlage vorzusehen, die imstande ist, die gesamte Menge an maximal anfallender gasförmiger Phase zu verflüssigen und im flüssigen Zustand wieder in den Vorratsbehälter zurückzpleiten. Eine solche Rückverflüssigungsanlage wäre aber, da sie dem Spitzenanfall angepaßt werden müßte, der nur ganz selten oder nie auftritt, außerordentlich aufwendig und sehr unwirtschaftlich. Hinzu kommt, daß die in einer Rüekverflussigungsanlage benötigten Aggregate oft mehrere Jahre

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hindurch nicht in Betrieb gesetzt werden, um bei einem Ausnahmezustand plötzlich zu funktionieren. Dies ist in der Praxis nahezu ausgeschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Speichertankanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich auch an sehr geringe Abnahmemengen anpaßt, ohne daß Gas abgefackelt werden muß und ohne daß eine zusätzliche RUckverflüssigungsanlage vorgesehen sein müßte, die dem maximal auftretenden Anfall an gasförmiger Phase angepaßt wäre.

: 10 Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, : daß die Ausgangsleitung der Kompressoranlage über einen

Kühler an einen Druckbehälter anschließbar ist, der aus- ^: reichend groß ist, um für den Fall, daß die von dem Verbraucher benötigte Gasmenge kleiner ist als die Menge ι 15 der in dem Vorratsbehälter anfallenden gasförmigen Phase, j die überschüssige gasförmige Phase in rückverflüssigter j Form unter Druck aufzunehmen, und daß der Druckbehälter in den Vorratsbehälter entleerbar ist, wenn die von dem ; ,-'· Verbraucher benötigte Gasmenge wieder größer ist als die

20 Menge der in dem Vorratsbehälter anfallenden gasförmigen Phase.

Der Druckbehälter hat die Funktion eines Zwischenspeichers, der jedoch außerordentlich wenig Platz beansprucht, weil das Gas in ihm unter einem Druck mit einer unterhalb der Sättigungstemperatur liegenden Temperatur gelagert wird. In der Zeit, in der der Anfall an gasförmiger Phase in dem Vorratsbehälter die Abnahmemenge übersteigt, wird die gesamte überschüssige gasförmige Phase verdichtet, gekühlt und ih flüssiger Form in dem Druckbehälter zwischengespeichert. Eine Rückführung aus dem Druckbehälter in den Vorratsbehälter hinein erfolgt zu diesem Zeitpunkt noch nicht, denn bei der dabei erforderlichen Entspannung würde eine erhebliche Menge an sog. Flashgas entstehen, das wiederum abgeführt werden müßte. Die Ent-

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spannung des in dem Druckbehälter zwischengespeicherten Flüssiggases wird daher solange zurückgestellt, bis von den Verbrauchern wieder genügend viel Gas in gasförmiger Phase abgenommen wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Kühler ein Mischer oder Wärmeaustauscher, in den als Kühl- ·■ medium für das komprimierte Gas Flüssiggas aus dem Vorratsbehälter unter Druck eingeleitet wird.

Einen Mischer wird man verwenden, wenn die flüssige und , 10 die gasförmige Phase zur Durchführung des Wärmeaustausches miteinander in Berührung kommen können, ohne daß die Gefahr der Gasentmischung besteht. Dagegen wird man die beiden Phas.en in einen Wärmeaustauscher einleiten und somit voneinander getrennt halten, wenn die Gefahr des Entmischens besteht. Wichtig ist in jedem Falle nur, daß Flüssiggas aus dem Vorratsbehälter einen Teil seiner ι Kälteenergie an die komprimierte gasförmige Phase abgibt ; und diese damit verflüssigt. Der Kühler enthält in keinem

Falle bewegte Teile, da er nur für einen Wärmeaustausch zwischen den Gasen bzw. Flüssigkeiten zu sorgen hat. Er ; ist damit störunanfällig und übersteht auch längere Zei- ; ten, in denen er nicht in Betrieb gesetzt wird, ohne daß

ι seine Funktion gefährdet wird. Das den Mischer verlassende Flüssiggas gelangt in den Druckbehälter und wird dort

■ 25 zwischengespeichert. Der Druckbehälter ist so groß, daß

■ er über einen Zeitraum von mehreren Stunden die gesamte

überschüssige gasförmige Phase in flüssigem Zustand aufzunehmen vermag. Dadurch werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß das Gas auch bei erheblichen Störungen oder einem vollständigen Ausfall des Versorgungsnetzes nicht abgefackelt werden muß, wodurch erhebliche Umweltstörungen verursacht werden könnten. Lediglich für den Fall, daß die Dauer der Störung des Netzes die Speicherkapazität des Druckbehälters übersteigt, ist ein Abfackeln

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erforderlich. Bei ausreichender Bemessung des Druckbehälters werden diese Fälle aber außerordentlich selten vorkommen.

Wenn die Abnahmemenge, die das Hetz dem Vorratsbehälter entnimmt, bereits im Normalfall häufig kleiner ist als j der Anfall an gasförmiger Phase im Vorratsbehälter, so ι kann man selbstverständlich zusätzlich eine RUckverflüssigungsanlage vorsehen, die ständig Gas aus dem Vorratsbehälter entnimmt, dieses Gas rückverflüssigt und sofort wieder in den Vorratsbehälter einleitet. Die Kapazität dieser Rückverflüssigungsanlage umfaßt jedoch nicht den maximal auftretenden Anfall an überschüssiger gasförmiger Phase, so daß der Überschuß in den Druckbehälter eingeLei-) tet wird. Diese Einsparung an zusätzlicher Kapazität der ι Rückverflüssigungsanlage rechtfertigt bei weitem den zusätzlichen Aufwand, der durch den Mischer bzw. Wärmeaustauscher und den Druckbehälter verursacht wird.

Im folgenden werden zwei AusführungsbeispieIe der Erfin-

: dung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

,20 Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Tankbehälter- ! anlage nach der Erfindung als erstes Ausführungsbeispiel·

Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform mit zusätzlicher Rückverflüssigung eines Teiles des Gases.

Die dargestellten Anlagen dienen zur Speicherung von Äthylen. In dem Vorratsbehälter 10, in dem annähernd Atmosphärendruck herrscht, ist das Äthylen bei einer Temperatur von -104-⁰C in flüssigem Zustand gespeichert. Die Beladung des Vorratsbehälters 10 erfolgt über die Zuführungsleitung 11, die ein Ventil 12 enthält.

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Der Vorratsbehälter 10 versorgt ein an die Leitung 13 angeschlossenes Verbrauchernetz, das eine unterschiedliche Gasaufnähme pro Zeiteinheit aufweist. Das Gas wird in gasförmigem Zustand bei einem Druck von 16 bis 18 bar in der Leitung 13 transportiert. Bei geringem Gasbedarf

; reicht bereits die durch die Kälteverluste des Vorratsbehälters 10 erzeugte Menge an gasförmiger Phase aus, um die

■ an die Leitung 13 angeschlossenen Verbraucher zu versorgen Das durch die Entnahmeleitung 14 aus dem Vorratsbehälter 10 entnommene gasförmige Gas wird in den parallel geschalteten Kompressoren 15.» 16 auf ca. 18 bar verdichtet und

! hat dann eine Temperatur von etwa +4o°C. In diesem Zustand wird das Gas in die Leitung 13 eingeleitet.

j Wenn die Gasentwicklung in dem Vorratsbehälter 10 nicht ■15 zur Versorgung der Verbraucher ausreicht, wird dem Behalter 10 über die an seinem Boden angebrachte Flüssiggas-Entnahmeleitung 17 Flüssiggas entnommen. Dieses Flüssiggas wird in der Pumpe 18 auf einen Druck von ca. 18 bar gebracht und über einen Verdampfer 19 in die Leitung 13 eingespeist. Der Verdampfer 19 besteht aus einem Wärmeaustauscher, in dem das Flüssiggas erwärmt wird, so daß j es in gasförmigem Zustand in die Leitung 13 gelangt.

Die Speichertankanlage ist, soweit sie bisher beschrieben worden ist, bekannt. Würde bei einer derartigen Anlage die Gasabnahme unterbleiben, so würde in dem Vorratsbehälter 10 ein Überdruck entstehen, da z.B. durch die Kälteverluste des Behälters immer mehr Flüssiggas in die gasförmige Phase übergehen würde. Um diesen Überdruck abzuleiten, müßte das überschüssige Gas durch Abfackeln verbrannt werden, was durch öffnen des Ventils 20 mit der Gasfackel 21 erfolgen könnte.

Um ein Abfackeln des Gases zu vermeiden, ist an die gemeinsame Ausgangsleitung der Kompressoren 15* 16 über

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ein Absperrventil 22 der Mischer 23 angeschlossen. Wenn das Ventil 22 geöffnet wird, was beispielsweise von Hand oder auch automatisch in Abhängigkeit von dem in dem Vorratsbehälter 10 herrschenden Druck geschehen kann, findet in dem Mischer 23 ein Wärmeaustausch zwischen dem noch in der Gasphase befindlichen Gas der Leitung 13 und dem flüssigen Gas, das die Pumpe 18 verläßt, statt. Bei der Mischung stellt sich eine Temperatur von ca. -32°C ein, also eine Temperatur, die etwas unterhalb der Sättigungstemperatur des Äthylens liegt, so daß in dem Druckbehälter 24, an dem die Ausgangsleitung des Mischers 23 angeschlossen ist. Flüssiggas bei einem Druck von ca. 18 bar und einer Temperatur von ca. -32°C gespeichert wird.

Die Auslaßleitung des Druckbehälters 24 ist über ein Ventil 25 mit dem Inneren des Vorratsbehälters 10 verbunden. '■ Wenn der Druck im Vorratsbehälter 10 eine zusätzliche j Gasmenge zuläßt, wird das Ventil 25 geöffnet und das ; Flüssiggas entweicht aus dem Druckbehälter 24 unter Entspannung in den Vorratsbehälter 10. Bei dieser Entspan- ; 20 nung kühlt es sich auf -104°C ab. Dabei entsteht eine ; erhebliche Flashgasmenge, die wiederum durch die Leitung ! 13 abgeführt werden muß. Bei Normalbetrieb dagegen, wenn • also die anfallende Menge an gasförmiger Phase geringer ist als die von den Verbrauchern abgenommene Menge, ist j 25 das Ventil 22 und gegebenenfalls das Ventil 25 geschlos- ^: sen, v/eil dann das gesamte, durch die Entnahme leitung 14 aus dem Vorratsbehälter 10 herausgeführte Gas den Verbrauchern zugeleitet wird und nicht zwischengespeichert werden muß.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel findet außer den oben beschriebenen Funktionen des ersten Ausführungsbeispiels bei Normalbetrieb der Speichertankanlage eine ständige Rückverflüssigung und Rückleitung von Flüssiggas in den Vorratsbehälter 10 statt. Zu die-

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sem Zweck sind außer den Kompressoren 15, 16 zwei v/eitere Kompressoren 30, 31 vorhanden, denen jeweils eine Kälteanlage 32, 33 nachgeschaltet ist. Die gemeinsame Ausgangsleitung der beiden Kälteanlagen ist über einen Sammler y\ und ein Ventil 35 an die Rückflußleitung 36 angeschlossen. Der Sammler 3^ ist ein relativ kleiner Druckbehälter, in dem das Flüssiggas eine Standzeit von ca. 5 Minuten hat. Seine Aufgabe besteht darin, genügend rückverflüssigtes Gas bereitzuhalten, damit die Regelung der Flüssiggasrückführung funktioniert. Der Pegelstand im Sammler y\ ist durch eine (nicht dargestellte) Regeleinrichtung geregelt.

Bei normalem Betrieb ist das zu dem Sammler 34 führende Ventil 37 geöffnet, während das von den Kälteanlagen 32, 33 in den Vorratsbehälter 24 führende Ventil 38 geschlossen ist. Dasjenige Gas, das nach Verdichtung durch die Kompressoren 30 und 31 in den Kühlanlagen 32 und 33 verflüssigt wird, wird über den Sammler 34 und Leitung 36 in den Behälter 10 zurückgeführt. Diejenige Gasmenge, die an Leitung 13 von den Verbrauchern abgenommen wird, wird über die Kompressoren I5 und l6 geschickt bzw. es wird eine zusätzliche Gasmenge durch die Leitung YJ aus dem Vorratsbehälter entnommen, in der Pumpe l8 komprimiert und in dem Verdampfer 19 verdampft, um zusätzlich in die Leitung I3 eingeführt zu werden.

Wenn die Abnahme einer genügend großen Gasmenge an Leitung 13 unterbleibt, und wenn ferner die Kälteleistung der Aggregate 30 bis 33 nicht ausreicht, um den gesamt ten Gasanfall, der insbesondere beim Füllen des Vorratsbehälters sehr hoch ist, zu bewältigen, wird das Ventil geschlossen und die Ventile 38 und 22 werden geöffnet. Damit wird zunächst verhindert, daß das in der Rückverflüssigungsanlage 30 bis 33 erzeugte Flüssiggas unverzüglich in den Vorratsbehälter 10 zurückgeführt wird, was eine Druckerhöhung Lw Icr-rads 70988 2/0196

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behälter zur Folge hätte. Außerdem wird das von den Kompressoren 15 und 16 verdichtete Gas dem Mischer 23 zugeführt und mit dem sehr kalten Gas, das von der Pumpe l8 kommt, vermischt. Die Mischgasmenge hat eine so niedrige Temperatur, daß das Mischgas in die flüssige Phase überführt vi rd. Auf diese Weise wird die gesamte anfallende Gasphase rückverflüssigt und in dem Druckbehälter 24 zwischengespeichert. Dadurch wird ein unzulässiger Druckanstieg im Vorratsbehälter 10 vermieden. Wenn z.B. nach einigen Stunden die Verbraucher wieder Gas aus der Leitung 13 entnehmen, fördern die Kompressoren 15 und 16 wieder in Leitung I3, so daß die Kälteverluste des Behälters 10 nun wieder durch die Rückverflüssigungsanlage 30 bis ~y~> zusammen mit der Gasabführung nach Leitung 13 ausgeglichen werden. Der Inhalt des Druckbehälters 2h kann nunmehr langsam in den Vorratsbehälter 10 hineingegeben v/erden.

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Claims

■ Ansprüche

1.ι Speichertankanlage für Flüssiggas, mit einem Vorrats- / behälter, der das B'lüssiggas bei niedrigen Temperaturen speichert, und mit einer die gasförmige Phase aus dem Vorratsbehälter ableitenden Leitung, die über eine Kompressoranlage an mindestens einen Verbraucher angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs leitung der Kompressoranlage (15., 16) über einen Kühler an einen Druckbehälter (24) anschließbar ist, der ausreichend groß ist, um für den Fall, daß die von dem Verbraucher benötigte Gasmenge kleiner ist als die Menge der in dem Vorratsbehälter (10) anfallenden gasförmigen Phase, die überschüssige gasförmige Phase in rückverflüssigter Form unter Druck aufzunehmen, und daß der Druckbehälter (24) in den Vorratsbehälter (10) entleerbar ist, wenn die von dem Verbraucher benötigte Gasmenge wieder größer ist als die Menge der in dem Vorratsbehälter anfallenden gasförmigen Phase.

2. Speichertankanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler ein Mischer (23) oder ein Wärmeaiistauscher ist, in den als Kühlmedium für das komprimierte Gas Flüssiggas aus dem Vorratsbehälter (10) unter Druck eingeleitet wird.

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ORIGINAL INSPECTED