DE3720259A1 - Verfahren zur reduzierung der auf tanklagern, tankwagen-fuellstellen und schiffen anfallenden kohlenwasserstoff-emissionen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der auf Tanklagern, Tankwagen-Füllstellen und Schiffen anfallenden Kohlenwasserstoff-Emissionen durch Kondensation der Kohlen­ wasserstoffdämpfe durch Teilkühlung und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Lagerung und dem Umschlag von Mineralöl und flüs­ sigen Mineralölerzeugnissen wie z.B. Vergaserkraftstoffen treten wegen des hohen Dampfdrucks erhebliche Emissionen auf. Neben der Umweltbelastung entstehen hierdurch betriebs­ und volkswirtschaftliche Verluste, zu deren Vermeidung bereits verschiedene Rückgewinnungsverfahren vorgeschlagen worden sind. So ist eine indirekte Kondensation bei sehr tiefen Temperaturen und die Kombination Adsorption/Absorp­ tion bekannt. Das letztgenannte Verfahren arbeitet im explositen Bereich und stellt wegen der Brandgefahr durch die reaktionsfreudige Aktivkohle ein Sicherheitsrisiko dar. Dieser Nachteil soll durch eine kalte Kondensation mit überlagerter Absorption beseitigt werden können, wie es am Beispiel eines Benzinrückgewinnungsverfahrens in der DE-ZS "Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie", 1984, Bd. 37, S. 409- 411 beschrieben ist. Hierbei wird die benzinbeladene Abluft zunächst durch eine Wäsche mit kaltem Benzin auf eine geringere Austrittsbeladung vorgereinigt und dann in einem Adsorber nachgereinigt.

Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anlage zu dessen Durchführung aufzuzeigen, mit dem auf vereinfachte Weise eine Abscheidung und Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffdämpfen aus aus Tanklagern, Tankwagen und Schiffen emittierender Abluft durch Kondensation möglich ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß das emittierte Gas-Luft-Gemisch tangential in mindestens ein Wirbelrohr eingeblasen wird, daß das aus der Kaltblende ausströmende abgekühlte Gas-Luft-Gemisch durch einen ersten Prallabscheider strömt, wobei kondensierte Kohlenwasser­ stoffe abgeschieden und flüssig einem Sammelbehälter zuge­ führt werden, daß das aus dem ersten Prallabscheider aus­ tretende tiefgekühlte Gas-Luft-Gemisch durch einen Wärme­ tauscher in dem der Warmdrossel zugewandten Abschnitt des Wirbelrohrs strömt, daß das der Warmdrossel zuströmende Gas-Luft-Gemisch durch den Wärmetauscher strömt und in diesem abgekühlt wird und nach dem Austritt aus der Warm­ drossel durch einen zweiten Prallabscheider geführt wird, wobei kondensierte Kohlenwasserstoffe abgeschieden und flüssig dem Sammelbehälter zugeführt werden, und daß die aus dem in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches letzten Prallabscheider und Wärmetauscher ausströmenden Teilmengen des Gas-Luft-Gemisches in die Atmosphäre ausgeblasen werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den ab­ hängigen Ansprüchen beschrieben und am Beispiel der in den Zeichnungen dargestellten Anlagen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Anlage zur Kondensation von Kohlenwasser­ stoffdämpfen mit einem Wirbelrohr,

Fig. 2 eine Anlage zur Kondensation von Kohlenwasser­ stoffdämpfen mit zwei Wirbelrohren und einem Düsen­ verdichter,

Fig. 3 eine weitere Anlage zur Kondensation von Kohlen­ wasserdämpfen mit einem Wirbelrohr.

Fig. 1 zeigt eine Anlage 1 zur Reduzierung der bei einem Tanklager anfallenden Kohlenwasserstoff-Emissionen. Das Tanklager ist durch einen Tank 3 dargestellt, der einen Tankdom 4 aufweist. Der Tank 3 kann mittels einer Fülleitung 5 befüllt werden, die am Boden des Tankes 3 angeschlossen ist. Aus dem oberen Bereich des Tankes 3 ist durch den Tankdom 4 eine Leitung 6 bis in das in einem Sammelbehälter 7 befindliche flüssige Mineralölerzeugnis geführt. Am Deckel des Sammelbehälters 7 ist eine Leitung 8 angeschlossen, in der ein Verdichter 9 angeordnet ist. Die Leitung 8 ist mit einem Wirbelrohr 10 verbunden. Die Einführung der Leitung 8 in das Wirbelrohr 10 erfolgt tangential.

Die Kaltblende 11 des Wirbelrohrs 10 ist mittels einer Leitung 47 mit einem Prallabscheider 12 verbunden. Der Ablauf des Prallabscheiders 12 ist über eine Leitung 19 mit einer weiteren Leitung 21 verbunden, die in dem Sammel­ behälter 7 ragt. Am strömungsseitigen Ausgang des Prall­ abscheiders 12 ist eine Leitung 13 angeschlossen, die mit einem Wärmetauscher 14 verbunden ist. Der Wärmetauscher 14 ist im warmdrosselseitigen Abschnitt 16 des Wirbelrohrs 10 angeordnet. Das aus der Warmdrossel 15 ausströmende Gas- Luft-Gemisch wird durch den Wärmetauscher 14 geführt und in diesem abgeführt. Die Warmdrossel 15 ist mittels einer Leitung 17 mit einem weiteren Prallabscheider 18 verbunden. Der Abschluß dieses Prallabscheiders 18 steht mittels einer Leitung 20 mit der Leitung 21 und damit mit dem Sammel­ behälter 7 in Verbindung. Der strömungsseitige Ausgang des Prallabscheiders 18 ist mittels einer Leitung 37 mit einem Adsorber 22 verbunden, der ebenfalls mittels einer Leitung 38 mit dem strömungsseitigen Ausgang des Wärmetauschers 14 in Verbindung steht. In dem Adsorber wird das über die Leitungen 37, 38 zugeführte Luft-Gas-Gemisch nachgereinigt, bevor es in die Atmosphäre ausströmt.

Die in Fig. 2 dargestellte weitere Anlage 2 weist zwei Wirbelrohre 10, 25 auf, die über einen Düsenverdichter 23 miteinander verbunden sind. Die Ausbildung des dem Wirbel­ rohr 10 zugehörigen Anlagenkomplexes entspricht der Aus­ bildung entsprechend der Anlage 1. Lediglich die Warmdrossel 15 und der Ausgang des Wärmetauschers 16 sind mittels Leitungen 17, 33 mit dem Düsenverdichter 23 verbunden.

Der Düsenverdichter 23 weist eingangsseitig eine Düse 41 auf, die über die Leitung 17 mit der Warmdrossel 15 ver­ bunden ist. An die Düse 41 schließt sich in Strömungs­ richtung ein Diffusor 42 an. In diesem kann das durch die Düse 41 eintretende Gas-Luft-Gemisch adiabatisch expan­ dieren. An den Diffusor 42 schließt sich eine Druckdüse 44 an, in der das Gas-Luft-Gemisch z.B. isotherm verdichtet werden kann. Hierzu ist die Druckdüse 24 mit einem Wärme­ tauscher 43 umgeben, der über eine Leitung 33 mit aus dem Wärmetauscher 16 des Wirbelrohrs 10 ausströmendem Gas- Luft-Gemisch beaufschlagt wird. Der Ausgang 44 des Wärme­ tauschers 43 ist mittels einer Leitung 46 mit Ansaugöff­ nungen 45 verbunden, die im Mantel des Diffusors 42 aus­ gebildet sind. Hierdurch ist es möglich, die Teilmenge des Gas-Luft-Gemisches, die beim Wirbelrohr 10 aus der Kalt­ blende 11 ausgeströmt ist, wieder der Teilmenge des Gas- Luft-Gemisches zuzufügen, die beim Wirbelrohr 10 aus der Warmdrossel 15 ausgetreten ist.

Der Ausgang der Druckdüse 24 ist über eine Leitung 32 mit einem weiteren Wirbelrohr 25 verbunden. Dessen Kaltblende 26 ist über eine Leitung 35 an einen weiteren Prallabscheider 27 angeschlossen, der über eine Leitung 34 mit einem im warmdrosselseitigen Abschnitt des Wirbelrohrs 25 angeord­ neten Wärmetauscher 28 verbunden ist. Die Warmdrossel 30 dieses Wirbelrohrs 25 ist über eine Leitung 36 mit einem weiteren Prallabscheider 31 verbunden. Die Ausgänge des Prallabscheiders 31 und des Wärmetauschers 28 sind mittels Leitungen 37, 38 mit einem Adsorber 22 verbunden, aus dem das nachgereinigte Gas-Luft-Gemisch in die Atmosphäre ausströmen kann. Die Prallabscheider 27, 31 sind mittels Leitungen 39, 40 mit einer weiteren Leitung 20 verbunden, über die ein Anschluß an den Sammelbehälter 7 besteht.

Zweckmäßig ist es, die Warmdrossel 15, 30 einstellbar auszubilden, damit eine individuelle Anpassung der Wirbel­ rohre 10; 25 an die jeweilige Anlage 1; 2 erfolgen kann.

In Fig. ist eine weitere Anlage 50 dargestellt, bei der das Kohlenwasserstoff-Emissionen enthaltende Gas-Luft-Gemisch aus dem Tank 3 über eine Leitung 6 mittels eines Gebläses 51 durch einen Wärmetauscher 48 geleitet wird. Als Kühlmedium für den Wärmetauscher 48 dient aus einer Kaltblende 11 eines Wirbelrohrs 10 austretende Kühlluft. Dem Wirbelrohr 10 wird mittels eines Verdichters 9 Druckluft zugeführt. Das in dem Wärmetauscher 48 tiefgekühlte Gas-Luft-Gemisch strömt über eine Leitung 49 durch einen Prallabscheider 12. Die in dem Prallabscheider 12 ausgeschiedenen kondensierten Kohlen­ wasserstoffe werden über die Leitung 19 einem Sammelbehälter 7 zugeführt. Über den Gas-Luft-Gemisch-Auslaß 53 des Prall­ abscheiders 12 tritt das von Kohlenwasserstoffverbindungen gereinigte Gas-Luft-Gemisch ins Freie.

Mittels der beschriebenen Anlagen 1, 2, 50 ist es möglich, ohne Verwendung mechanisch aufwendiger Apparate Kohlenwasserstoffe enthaltende aus Tanks emittierende Gas-Luft-Gemische so zu behandeln, daß durch Kondensation bei Tiefkühlung die Kohlenwasserstoffe soweit ausgeschieden werden, bis eine Beeinträchtigung der Umwelt nicht mehr zu befürchten ist.

Claims (11)

1. Verfahren zur Reduzierung der auf Tanklagern, Tank­ wagen-Füllstellen und Schiffen anfallenden Kohlenwasser­ stoff-Emissionen durch Kondensation der Kohlenwasser­ stoffdämpfe durch Tiefkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß das emittierte Gas-Luft-Gemisch tangential in min­ destens ein Wirbelrohr eingeblasen wird, daß das aus der Kaltblende ausströmende abgekühlte Gas-Luft-Gemisch durch einen ersten Prallabscheider strömt, wobei kondensierte Kohlenwasserstoffe abgeschieden und flüssig einem Sammel­ behälter zugeführt werden, daß das aus dem ersten Prall­ abscheider austretende tiefgekühlte Gas-Luft-Gemisch durch einen Wärmetauscher in dem der Warmdrossel zuge­ wandten Abschnitt des Wirbelrohrs strömt, daß das der Warmdrossel zuströmende Gas-Luft-Gemisch durch den Wärmetauscher strömt und in diesem abgekühlt wird und nach dem Austritt aus der Warmdrossel durch einen zweiten Prallabscheider geführt wird, wobei kondensierte Kohlen­ wasserstoffe abgeschieden und flüssig dem Sammelbehälter zugeführt werden, und daß die aus dem in Strömungs­ richtung des Gas-Luft-Gemisches letzten Prallabscheider und Wärmetauscher ausströmenden Teilmengen des Gas- Luft-Gemisches in die Atmosphäre ausgeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmengen des Gas-Luft-Gemisches für sich oder vereinigt vor dem Auslaß in die Atmosphäre durch einen Adsorber geleitet werden, in dem das Gas-Luft-Gemisch nachgereinigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene Gas-Luft-Gemisch aufgesättigt und vor dem Eintritt in die Wirbelkammer verdichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Warmdrossel des Wirbelrohrs austretende Gas-Luft-Gemisch in einen Düsenverdichter geleitet und abgekühlt und verdichtet wird, daß das aus dem Wärme­ tauscher austretende Gas-Luft-Gemisch die Druckdüse des Düsenverdichters umströmt und kühlt und danach in den Strom des in den Düsenverdichter einströmenden Gas- Luft-Gemisches geleitet wird, daß das aus dem Düsen­ verdichter austretende Gas-Luft-Gemisch in ein weiteres Wirbelrohr tangential eingeleitet wird, wobei das aus dessen Kaltblende austretende Gas-Luft-Gemisch wiederum durch einen Prallabscheider und einen Wärmetauscher im warmdrosselseitigen Abschnitt dieses Wirbelrohrs und dann in die Atmosphäre strömt und der aus der Warmdrossel dieses Wirbelrohrs austretende Teilstrom des Gas-Luft- Gemisches durch einen weiteren Prallabscheider in die Atmosphäre strömt, wobei die in den letztgenannten Prallabscheidern abgeschiedenen kondensierten Kohle­ wasserstoffe flüssig dem Sammelbehälter zugeführt werden.

5. Verfahren zur Reduzierung der auf Tanklagern, Tank­ wagen-Füllstutzen und Schiffen anfallenden Kohlen­ wasser-Emissionen durch Konzentration der Kohlenwas­ serstoffdämpfe durch Tiefkühlung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das emittierte Gas-Luft-Gemisch abgesaugt und durch einen Wärmetauscher geleitet und dort tief­ gekühlt wird, wobei als Kühlmedium die aus der Kaltblende eines mit Druckluft beaufschlagten Wirbelrohrs ausströ­ mende Kühlluft verwendet wird, daß dann das tiefgekühlte Gas-Luft-Gemisch durch einen oder mehrere Prallabscheider strömt, wobei kondensierte Kohlenwasserstoffe abge­ schieden und flüssig einem Sammelbehälter zugeführt werden, und daß das aus dem oder dem letzten Prallab­ scheider austretende von Kohlenwasserstoff-Verbindungen gereinigte Gas-Luft-Gemisch in die Atmosphäre ausgeblasen wird.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Wirbelrohr (10), das eingangsseitig mit einer Leitung (8) für druckbeauf­ schlagtes aufgesättigtes Gas-Luft-Gemisch verbunden ist, dessen Kaltdrossel (11) mit einem Prallabscheider (12) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem im warmdrossel­ seitigen Abschnitt (16) des Wirbelrohrs (10) angeordneten Wärmetauscher (14) in Verbindung steht, und dessen Warmdrossel (15) mit einem weiteren Prallabscheider (18) verbunden ist, wobei beide Prallabscheider (12, 18) über Leitungen (19, 20, 21) an einen Sammelbehälter (7) für flüssig abgeschiedene kondensierte Kohlenwasserstoffe angeschlossen sind.

7. Anlage nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens zwei Wirbelrohre (10, 25), die über einen Düsenverdichter (23) miteinander verbunden sind, der in Strömungsrichtung aus einer Düse (41), einem Diffusor (42) und einer Druckdüse (24) besteht, wobei die Druckdüse (24) von einem Wärme­ tauscher (43) umgeben ist, der mit einem Teilstrom von Gas-Luft-Gemisch des vorgeschalteten Wirbelrohrs (10) beaufschlagbar ist und dessen Ausgang (44) mit in der Wand des Diffusors (42) ausgebildeten Ansaugöffnungen (45) verbunden ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltblende (26) und Warmdrossel (30) des in Strömungs­ richtung des Gas-Luft-Gemisches dem Düsenverdichter (23) nachgeordneten Wirbelrohrs (25) mit jeweils einem Prall­ abscheider (27, 31) verbunden sind, die über Leitungen (39, 40, 20) mit dem Sammelbehälter (7) verbunden sind.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der der Kaltblende (26) zugeordnete Prallabscheider (27) mit einem Wärmetauscher (28) verbunden ist, der in dem warmdrosselseitigen Abschnitt (29) des dem Düsenver­ dichter (23) in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches nachgeordneten Wirbelrohrs (25) angeordnet ist.

10. Anlage nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmdrosseln (15, 30) einstellbar ausgebildet sind.

11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Wirbelrohr (10), das über eine Leitung (8) mit Druckluft beaufschlagt ist und dessen Kaltblende (11) mit dem einen Strömungskreis eines Wärmetauschers (48) verbunden ist, dessen anderer Strö­ mungskreis eingangsseitig mit einem Tank (3) und aus­ gangsseitig mit mindestens einem Prallabscheider (12) verbunden ist, dessen Flüssigkeitsausgang an einen Sammelbehälter (7) angeschlossen ist.