DE3123530A1

DE3123530A1 - "verfahren und vorrichtung zur herstellung und verdichtung eines inertgases"

Info

Publication number: DE3123530A1
Application number: DE19813123530
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Phys. 4600 Dortmund Winter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-13
Filing date: 1981-06-13
Publication date: 1982-12-30
Also published as: JPS5817832A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
und Verdichtung eines Inertgases Häufig ist es notwendig, Behälter zu inertisieren. Man spült mit Inertgas die Luft aus oder ersetzt mit Inertgas ein abgezogenes Flüssigkeitsvolumen oder Leckagen.
Im ersten Fall ist es erwünscht, diesen Spülvorgang schnell abzuwickeln. Im zweiten Fall ist es vorteilhaft, den Inertgasstrom möglichst gut dem Bedarf anzupassen. Mit Stickstoff aus einem Druckspeicher läßt sich beides sehr gut erfüllen. Nun ist Stickstoff ein relativ teures Inertgas. Preiswerter ist Rauchgas, das aus im allgemeinen flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen durch Verbrennen mit Luft gewonnen wird. Je nach Anwendungsfall ist dabei die Entfernung des Wassers und besonders bei metallurgischen Prozessen die Beseitigung von Kohlendioxid oder Restsauerstoff notwendig. Trotz dieses Aufwandes bleibt dieses Inertgas preiswerter als Stickstoff aus Luftzerlegungsverfahren.
Nachteilig gegenüber der Verwendung von Stickstoff ist bei der Verwendung von Inertgas die schwierige Anpassung der Inertgaserzeugung an den Bedarf.
Kernstück eines solchen Inertgaserzeugers ist der Brenner. Die Leistung dieses Brenners - definiert z.B. durch die Größe des Rauchgasstromes - ist nach oben wie unten begrenzt. Der Regelbereich ist relativ klein.
Um nun auch wie bei der Stickstoffinertisierung die Unabhängigkeit vom Regelbereich des Brenners zu erreichen, wird das Rauchgas komprimiert und in einem Behälter gesammelt.
Vor und nach der Kompression wird das Rauchgas gekühlt, wobei der größte Teil des Wassers auskondensiert.
Mit diesem Schritt der Kompression entsteht nun der Nachteil, daß man nicht unerhebliche zusätzliche Energie für die Kompression aufwenden muß.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Nachteil zu beseitigen. Dazu wird vorgeschlagen, daß statt eines Brenners ein Verbrennungsmotor zur Rauchgaserzeugung verwendet wird und der Kompressor von diesem Motor angetrieben wird. Dabei zeigt sich, daß bei Verwendung von Brennstoffen mit höheren Heizwerten, wie Propan, Benzin, Dieselkraftstoff und Erdgas, eine Kompression auf mehr als 10 bar, meistens auf 20 bis 50 bar, erreicht wird bei vollständiger Erfassung des Rauchgases.
Als überraschender Nebeneffekt ergibt sich eine erhöhte inhärente Sicherheit des Systems bei geringerem Oberwachungsaufwand. Da die Kompression die entsprechende Rauchgaserzeugung zur Voraussetzung hat, kann auf die bei Inertgasbrennern notwendige Flammenüberwachung verzichtet werden. Der Kompressor wird weder ein- noch ausgeschaltet, da der Antrieb mit dem Inertgaserzeuger identisch ist.
Durch die hohe Kompression, verbunden mit der entsprechenden Kühlung des Rauchgases vor und nach der Kompression wird der größte Teil des Wassers auskondensiert. Das Inertgas hat nach der Entspannung auf Atmosphärendruck einen Taupunkt unter -20 OC, wie er sonst nur durch zusätzliche Trockeneinrichtungen (Adsorptionstrockner) erreicht wird.
An einem Beispiel soll der Fortschritt erläutert werden: Ein Behälter von 50 m3 freiem Inhalt soll inertisiert werden.
Die dazu notwendige Zeit soll möglichst klein gehalten werden.
Zeiten über 15 Minuten sind nicht mehr tolerierbar.
Daraus folgt, daß für einen einmaligen Spülvorgang schon eine Schutzgasleistung von mehr als 200 m3/h benötigt wird. Da aber zwei Inertisierungen - verfahrensbedingt - nicht häufiger als im Abstand von drei Stunden notwendig werden, kann ein Speicher verwendet werden, der ein Aufnahmevermögen von >50 m3 Schutzgas im entspannten Zustand aufweist. Der Inertgaserzeuger braucht dann nur mit einer Leistung von 20 m3/h ausgelegt zu werden.
Erfindungsgemäß wird ein Ottomotor mit Propan als Brennstoff gewählt, der eine Leistung von 6 kW erbringt und dabei das nötige Inertgas von 20 m3/h erzeugt. Der direkt gekuppelte Kompressor verdichtet das Abgas auf etwa 30 bar. Der Druckspeicher hat nur ein Volumen von 2 m3. Das Abgas wird zwischen Motor und Kompressor indirekt gekühlt. Nach der Kompression erfolgt noch einmal eine indirekte Kühlung im Rohrwärmetauscher. Der Kühlwasserbedarf - einschließlich der Kühlung des Motors und Kompressors selbst - beträgt etwa 1 m3/h. Motor und Kompressor laufen kontinuierlich, bis der Druckspeicher seinen Enddruck von 30 bar erreicht hat. Eine einmalige Spülung des Behälters (50 m3) ist dann durch schnelle Entladung des Druckspeichers in wenigen Minuten durchführbar.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und Verdichtung eines Inertgases PATENTANSPROCHE 1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und Verdichtung eines Inertgases, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas eines Verbrennungsmotors wenigstens teilweise als Inertgas verwendet wird, wobei der Verbrennungsmotor einen Kompressor antreibt, der seinerseits das Abgas des Verbrennungsmotors verdichtet.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ekennzeichnet, daß das Abgas auf mehr als 10 bar, vorzugsweise auf 20 bis 50 bar verdichtet wird.
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas nach der Verdichtung und vor der Verwendung als Inertisierungsmedium in einem Druckbehälter gespeichert wird.
4. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kompressor und Druckbehälter ein überströmventil angeordnet ist.