DE3920398A1 - 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, bei dem das zu reinigende Gasgemisch in einer ersten Reinigungsstufe mit mindestens einem Stoffaustauscher abgekühlt und bezüglich der Kohlen­ wasserstoffverbindungen teilweise entgast wird, wobei die ausgeschiedenen Kohlenwasserstoffdämpfe sich verflüssigt in die aus gekühlten flüssigen Mineralölprodukten wie Benzin bestehende Füllung des Stoffaustauschers einmischen und die aus dem Stoffaustauscher austretende Flüssigkeit, wie Ben­ zin, in einem Sammelbehälter aufgefangen wird, dann das aus dem Stoffaustauscher austretende Gas-Luft-Gemisch einer zweiten Reinigungsstufe zugeführt und verbrannt wird und die dabei freiwerdende Energie zum Abkühlen des zu reinigenden Gasgemisches in der ersten Reinigungsstufe verwendet wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Lagerung und dem Umschlag von Mineralöl von flüssi­ gen Mineralölerzeugnissen wie z.B. Vergaserkraftstoffen treten wegen des hohen Dampfdrucks erhebliche Emissionen auf. Neben der Umweltbelastung entstehen hierbei erhebliche betriebs- und volkswirtschaftliche Verluste, zu deren Ver­ meidung bereits verschiedene Rückgewinnungsverfahren vorge­ schlagen worden sind. So ist eine indirekte Kondensation bei sehr tiefen Temperaturen und die Kombination Adsorption/ Absorption bekannt. Das letztgenannte Verfahren arbeitet im explosiblen Bereich und stellt wegen der Brandgefahr durch die reaktionsfreudige Aktivkohle ein Sicherheitsrisiko dar. Dieser Nachteil soll durch eine kalte Kondensation mit über­ lagerter Absorption beseitigt werden können, wie es am Bei­ spiel 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 geringe Austrittsbeladung vorgereinigt und dann in einem Adsorber nachgereinigt. Der Nachteil dieses bekannten Ver­ fahrens besteht darin, daß ein erheblicher apparativer Auf­ wand erforderlich ist, der hohe Investitions- und Betriebs­ kosten verursacht. Um auf besonders wirtschaftliche Weise aus einem Gas Verunreinigungen wie Kohlenwasserstoffe oder Dämpfe organischer Flüssigkeiten weitgehend entfernen zu können, ist durch die DE-A 36 09 292 vorgeschlagen worden, das zu reinigende Gas in einer ersten Reinigungsstufe abzu­ kühlen und hierbei einen Teil der Verunreinigungen abzu­ scheiden und in der zweiten Reinigungsstufe die in dem Gas verbliebenen Verunreinigungen in einer Wärmekraftmaschine zu verbrennen, die eine Kälteanlage zum Abkühlen des Gases in der ersten Reinigungsstufe betreibt. Dieses Verfahren läßt sich in der in der DE-A 36 09 292 beschriebenen Weise jedoch nur in Sonderfällen realisieren.

Da es sich in den meisten Fällen um sehr magere Gas-Luftge­ mische handelt, ist je nach Tankinhalt mit oft unterschied­ lichen Gas-Luftzusammensetzungen zu rechnen. Das Gasanteil besteht in der Regel aus den leichteren Verdunstungsbestand­ teilen des eingelagerten Treibstoffes, wobei je nach Tank­ aufbau und Größe mit einer mehr oder weniger geschichteten Verteilung des Mischungsverhältnisses Luft/Gas zu rechnen ist. Dies bedeutet, daß eine Nachbehandlung aufgrund unter­ schiedlichen Zündverhaltens der vorliegenden Gasgemische bei Einsatz von Verbrennungsmaßnahmen nur schwer kontrollierbar durchzuführen ist. Zusätzlich erschwerend ist hierbei die Tatsache, daß sehr unterschiedliche Tankraumvolumina für die Bildung des Gas-Luftgemisches zur Verfügung stehen. Zum einen muß das im leeren Tank befindliche Gas-Luftgemisch bei Neubetankung sehr schnell wieder abgeführt werden, zum ande­ ren ist das zur Verfügung stehende Gas-Luftgemisch im Umfang und Mischverhältnis sowohl von der Treibstofftemperatur, dem zur Verfügung stehenden Leerraum, als auch von der Art des Treibstoffes abhängig. Als zusätzliche Erschwernis für Nach­ behandlungsmaßnahmen ist die stets vorhandene Gefahr der unkontrollierten Entzündung des vorhandenen Gas-Luftgemi­ sches im Tankbereich anzusehen, die zusätzliche Sicherheits­ vorkehrungen notwendig machen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es nach der EP-A 02 98 288 vorgeschlagen worden, das aus dem Tankbehälter abgesaug­ te Kohlenwasserstoff-Emissionen enthaltene Gas-Luft-Gemisch in der zweiten Reinigungsstufe mit Verbrennungsluft gemischt einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine zuzufüh­ ren, deren Betriebsparameter von einem elektronischen Motor­ steuergerät in Abhängigkeit von dem Druck und der Zusammen­ setzung des Gas-Luftgemisches eingestellt werden. Zur Ver­ gleichmäßigung der Verbrennungsvorgänge in der Brennkraft­ maschine kann in diese bedarfsabhängig Kraftstoff einge­ spritzt werden. Die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung wird zum Betrieb einer Kühleinrichtung oder eines Generators zum Betrieb einer Kühleinrichtung verwendet, die die Füllung des Stoffaustauschers kühlt.

Bei dieser Anlage muß ebenfalls ein Verbrennungsmotor ver­ wendet werden, der zum Antrieb des Verdichters eines Kälte­ aggregats dient. Verbleibender Nachteil ist, daß mechanische Einrichtungen notwendig sind, die einem Veschleiß unterlie­ gen. Darüberhinaus ist bei dieser Kombination von Verbren­ nungsmotor und Verdichter eines Kälteaggregats der Gesamt­ wirkungsgrad relativ niedrig, da bei der Energieumwandlung sich addierende Verluste auftreten. Ein weiterer Nachteil besteht in der Geräuschentwicklung des Verbrennungsmotors, die häufig als störend empfunden wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren und die Anlage der Eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auf eine Wärmekraftmaschine in der zweiten Reinigungsstufe verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Anlage durch die kennzeichnenden Merkma­ le des Anspruchs 4.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin­ dung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der in der Zeich­ nung schematisch dargestellten Anlage näher erläutert.

Bei der Anlage 1 wird der Tank eines Tankwagens 2 über eine Fülleitung 5 mit einem flüssigen Mineralölprodukt wie z.B. Benzin gefüllt. Mit wachsendem Füllstand des im Tank 3 be­ findlichen flüssigen Mineralölprodukts 6 verringert sich das Volumen des Gasraums 7. Das in diesem befindliche Gas-Luft- Gemisch mit Kohlenwasserstoff-Emissionen wird über eine Leitung 9 abgeführt. Die Leitung 9 ist an der Oberseite 8 des Tanks 3 am Tankdom 4 angeschlossen.

Die Leitung 9 ist mit einem Stoffaustauscher 10 verbunden. Der Stoffaustauscher 10 weist eine Füllung 11 aus einem flüssigen Mineralölprodukt wie z.B. Benzin auf, die einen Wärmetauscher 12 bzw. dessen Wärmeaustauschrohre umgibt. Der Wärmetauscher 12 ist mittels der Kühlmittelrücklaufleitung 13 und der Kühlmittelvorlaufleitung 14 mit dem Verdampfer 23 mit einer Absorptionskälteanlage 21 verbunden. Durch das durch den Wärmetauscher 12 strömende niedrigtemperierte Kühlmittel wird die Füllung 11 des Stoffaustauschers 10 herabgekühlt, so daß in der Füllung 11 Kohlenwasserstoffver­ bindungen des vom Tank 3 eindringenden Gas-Luft-Gemisches ausgeschieden werden. An dem Stoffaustauscher 10 ist ferner eine Überlaufleitung 16 vorgesehen, die mit einem Sammelbe­ hälter 17 verbunden ist. Über die Überlaufleitung 16 wird die im Stoffaustauscher 10 aus dem Gas-Luft-Gemisch ausge­ schiedene Menge von verflüssigten Kohlenwasserstoffverbin­ dungen abgeleitet und kann vom Sammelbehälter 17 einer wei­ teren Verwendung zugeführt werden.

Am Gasaustritt des Stoffaustauschers 10 ist eine Leitung 18 angeordnet, deren freier Endabschnitt 19 mit einer Brenn­ kammer 20 verbunden ist. In der Leitung 18 befindet sich ein Beipaßkanal 30, in dem ein Verdichter 29 angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, durch entsprechenden Betrieb des Verdichters 29 der Brennkammer 20 stets eine konstante Menge Gas-Luft-Gemisches zuzuführen. Am Endabschnitt 19 des Rohres 18 ist ferner vor der Brennkammer 20 ein Überdruck- und Rückschlagventil 24 vorgesehen, um einen Flammenrückschlag in den Stoffaustauscher 10 verhindern zu können. Die Brenn­ kammer 20 weist in bekannter Weise einen Anschluß für Ver­ brennungsluft auf, deren Menge mittels eines Luftmengenreg­ lers 37 im stöchiometrischen Verhältnis eingeregelt wird. Der Brennkammerausgang ist mittels einer Leitung 38 mit einem Wärmetauscher 25 verbunden, der in dem Austreiber 22 der Absorptionskälteanlage 21 angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, die Brennkammer 20 in dem Austreiber 22 oder aber direkt an dem Austreiber 22 vorzusehen.

Der Austreiber 22 ist mittels einer Leitung 33 mit einem Kondensator 26 verbunden, in dem ein Wärmetauscher 35 für Kühlwasser vorgesehen ist. Der Kondensator 26 ist mittels einer weiteren Leitung 39 mit dem Verdampfer 23 verbunden. In der Leitung 39 ist ein Regelventil 27 angeordnet. Der Verdampfer 23 ist mittels der Leitung 34 mit dem Absorber 28 verbunden, in dem ebenfalls ein Wärmetauscher 36 für Kühl­ wasser vorgesehen ist. Der Absorber 28 steht über eine eine Lösungsmittelpumpe 31 aufweisende Leitung 40 und einen Tem­ peraturwechsler 32 mit dem Austreiber 22 in Verbindung. Das Kondensat des Austreibers 22 wird über eine Leitung 41 eben­ falls durch den Temperaturwechsler 32 geführt und steht hierbei in Wärmeaustausch mit dem durch die Leitung 40 ge­ führten Lösungsmittel des Absorbers 2S. Die Leitung 41 mün­ det in dem oberen Bereich des Absorbers 28 oberhalb von dem verflüssigten Lösungsmittel.

Claims (8)

1. Verfahren zur Reduzierung der auf Tanklagern, Tankwa­ gen-Füllstellen und Schiffen anfallenden Kohlenwasser­ stoff-Emissionen, bei dem das zu reinigende Gasgemisch in einer ersten Reinigungsstufe mit mindestens einem Stoffaustauscher abgekühlt und bezüglich der Kohlenwas­ serstoffverbindungen teilweise entgast wird, wobei die ausgeschiedenen Kohlenwasserstoffdämpfe sich verflüssigt in die aus gekühlten flüssigen Mineralölprodukten wie Benzin bestehende Füllung des Stoffaustauschers einmi­ schen und die aus dem Stoffaustauscher austretende Flüs­ sigkeit, wie Benzin, in einem Sammelbehälter aufgefangen wird, dann das aus dem Stoffaustauscher austretende Gas-Luft-Gemisch einer zweiten Reinigungsstufe zugeführt und dort verbrannt wird und die dabei freiwerdende Ener­ gie zum Abkühlen des zu reinigenden Gasgemisches in der ersten Reinigungsstufe verwendet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aus dem Stoffaustauscher austretende Gas-Luft-Gemisch in der zweiten Reinigungsstufe in einer Brennkammer verbrannt und die hierbei entstehende Ver­ brennungswärme zur Energiezufuhr zu einem Austreiber einer Absorptionskälteanlage verwendet wird, deren Ver­ dampfer die Füllung des Stoffaustauschers kühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase der Brennkammer durch einen im Austreiber angeordneten Wärmetauscher geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Luft-Gemisch in einer Brennkammer in dem Austreiber verbrannt wird.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem eine gekühlte Füllung aus Mineralölprodukten aufweisenden Stoffaustauscher mit integriertem Wärmetauscher, der mit einer Kühlmittel­ rücklauf- und einer Kühlmittelvorlaufleitung verbunden ist, und einer am Stoffaustauscher angeschlossenen Lei­ tung für die Weiterführung des aus dem Stoffaustauscher austretenden Gas-Luft-Gemisches zur zweiten Reinigungs­ stufe, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Endab­ schnitt (19) der mit dem Stoffaustauscher (10) verbun­ denen Leitung (18) mit einer Brennkammer (20) verbunden ist, die mit einem Austreiber (22) einer Absorptionskäl­ teanlage (21) in thermischer Verbindung steht, deren Verdampfer (23) mit der Kältemittelrücklauf- und -vor­ laufleitung (13, 14) verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (18) vor der Brennkammer (20) ein Überdruck- und Rückschlagventil (24) angeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (20) brennraumausgangsseitig mit einem Wär­ metauscher (25) im Austreiber (22) verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (20) in dem Austreiber (22) angeordnet ist.

8. Anlage nach Anpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (20) an dem Austreiber (22) angeordnet ist.