DE964955C

DE964955C - Verfahren zum verlustfreien Transport von tiefsiedenden verfluessigten Gasen

Info

Publication number: DE964955C
Application number: DEK18080A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Baumgaertner; Dr-Ing Reinhard Wolf
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1953-05-16
Filing date: 1953-05-16
Publication date: 1957-05-29

Description

Verfahren zum verlustfreien Transport von tiefsiedenden verflüssigten Gasen Straßen- oder Bahntransportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase gestatten wegen der Eigenart der Transportbedingungen eine Beförderung ihres Inhaltes meist nur unter niedrigem Überdruck. Diese Eigenart besteht darin, daß infolge des unvermeidlichen Wärmeeinbruches von außen durch die Isolation der Behälter hindurch eine Verdampfung des verflüssigten Gases unterhalten wird, so daß vielfach bereits nach kurzer Zeit der durch die Wandstärke des Behälters bestimmte zulässige Höchstdruck überschritten wird; das weiter entstehende Gas muß dann über Sicherheits- oder Absperrorgane schon frühzeitig und vor Beendigung des Transportes abgelassen werden und stellt somit einen Verlust dar.
Eine Erhöhung des zulässigen Höchstdruckes solcher Behälter ist aber wegen der dadurch bedingten größeren Wandstärken unerwünscht und geht außerdem auf Kosten der Nutzlast. In der Regel werden demgemäß diese Behälter nur bis zu einem höchstzulässigen Druck von etwa a atü ausgeführt, und es wird nach dem Einfüllen der Flüssigkeit vor Transportbeginn ein Absperrventil so eingestellt, daß bei einem bestimmten Druck während der gesamten Transportzeit die durch Verdampfung entstehende Gasmenge zur Vermeidung jeden Druckanstieges ständig ins Freie abgelassen wird. Hierdurch ergeben sich jedoch, insbesondere bei längerer Transportdauer, erhebliche Gasverluste.
Bei Standtanks ist es außer dem Abblasen der entstehenden Gasmengen auch bekannt, diese ständig aus dem Behälter abzusaugen und so eine unerwünschte oder gar schädliche Erhöhung des Druckes im Behälter zu verhindern. Diese Maßnahme läßt sich indessen bei Transporttanks praktisch nicht verwirklichen, ganz abgesehen davon, daß auch in diesem Fall die abgesaugten Gasmengen während des Transportes als Verlust abgelassen werden müssen.
In Erkenntnis dieser Mängel der bekannten Einrichtungen. hat die Erfindung ein Verfahren zum Gegenstand, welches insbesondere einen Transport von tiefsiedenden verflüssigten Gasen über wesentlich weitere Entfernungen gestattet als bisher, ohne daß zwischen dem Ausgangsort und dem Ziel des Transportes Gasverluste entstehen. Sie geht dabei von der Überlegung aus, daß die Siedetemperatur aller Flüssigkeiten mit dem Druck, unter dem sie stehen, steigt oder sinkt und daß es daher möglich ist, durch rasche Absenkung des Druckes über der gespeicherten Flüssigkeit ein ebenso rasches Absinken der Siedetemperatur der Flüssigkeit herbeizuführen, welche dann im kälteren Zustand einen Transport gestattet.
Erfindungsgemäß wird demzufolge in der Weise verfahren, daß die Oberfläche der im Behälter befindlichen Flüssigkeit vor Beginn des Transportes durch einmalige intensive Verdampfung vom Druck entlastet und dadurch eine rasche, für die Transportdauer ausreichende Abkühlung vorgenommen wird, wobei die zur Unterstützung der Ausdampfung durch ein Gebläse od. dgl. über einen entsprechend großen Austrittsquerschnitt aus dem Behälter geförderten Gasmengen in einem Sammelbehälter aufgefangen werden, während nach Beendigung des Abgasens das dadurch; entstandene Temperaturgefälle zur Wärmespeicherung herangezogen wird.
Bei diesem Drosselvorgang der Flüssigkeit von einem höheren Druck gelangt die Verdampfungswärme für das entstehende Abgas nicht von außen durch die Isolationsschicht, sondern sie wird der Masse der Flüssigkeit selbst entzogen. Die Flüssigkeit im Tank ist nach dem Abgasen; kalt gevrorden und hat damit ein größeres Wärmespeichervermögen als ursprünglich. Da dieses Verfahren vor Beginn des Transportes durchgeführt wird, können die Abgase aufgefangen und verwertet werden und beeinträchtigen somit die Wirtschaftlichkeit des Transportes weit weniger, als wenn über die ganze Fahrzeit ständig Gas ins Freie abströmen, würde.
Das Füllen eines solchen Behälters geschieht durchweg unter einem gewissen Überdruck, in der Regel zwischen i und z ata, damit der Überlauf aus dem Vorratsbehälter in den Transportbehälter zügig vonstatten geht. Während beispielsweise bei Sauerstoff die Flüssigkeit im drucklosen Zustand bei -i83° C siedet, erwärmt sie sich, wenn das Füllen. des Transportbehälters unter i,8 ata vorgenommen wird, auf die diesen 1,8 ata entsprechende Siedetemperatur, d. h. auf -i77° C, da die Flüssigkeit beim Durchströmen der Fülleitungen und beim Berühren der warmen Wandungen des Transportbehälters ein Überangebot an Wärme aufnehmen muß.
Würde man gleich nach dem Füllen transportieren, so wäre infolge der noch zu warmen Flüssigkeit bald der Höchstdruck im Tank erreicht, und es würden Verluste entstehen. Kühlt man aber die Flüssigkeit vor dem Transport innerhalb kurzer Zeit durch Entgasung ab, so ist ein verlustloser Transport über große Entfernungen möglich.
Gemäß der weiteren Erfindung wird daher in der Weise vorgegangen, daß in den Fällen, in denen kein Absaugegebläse zur Unterstützung der Ausdampfwirkung verwendet wird, durch Ausbildung großer Entgasungsquerschnitte am Behälter der beim Füllen entstehende Druck und die damit verbundene höhere Siedetemperatur rasch abgesenkt werden und so lange entgast wird, bis alle Flüssigkeit durch Auskochen sich abgekühlt hat.
Schließlich kann man auch noch, vor allem vor besonders langen Transporten, ein Aggregat zur Erzeugung von Unterdruck im Behälter in die Entgasungsleitung einschalten, um dadurch die angestrebte Wirkung zu verstärken. Zur schnelleren Einstellung der gleichmäßigen Abkühlung kann außerdem auch noch das Flüssigkeitsbad bewegt werden.
An Hand des beigefügten log p-i-Diagramms seien die sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergebenden Verhältnisse beispielsweise für flüssigen Sauerstoff unter Verwendung eines Absaugegebläses aufgezeigt.
Während und nach dem Füllen des Behälters erwärmt sich der flüssige Sauerstoff durch die warmen Fülleitungen und Tankwandungen bis auf etwa -r77° C (Punkt a). Durch Drosselung auf den Gasometerdruck (i ata) kühlt sich die Flüssigkeit bis auf -i83° C ab (Punkt b), während durch Einschalten eines Absaugegebläses der Druck z. B. bis auf 0,4 ata gesenkt. werden kann (Punkt c). Nach völligem Auskochen der Flüssigkeit hat man damit eine Unterkühlung auf - I9 i ' C erreicht. Von der urspünglich im Tank vorhandenen Flüssigkeit ist dabei der Anteil I verdampft, der Anteil II ist als kalte Flüssigkeit zurückgeblieben. Die Flüssigkeit kann sich nunmehr um 15° C erwärmen, bis Gas aus dem Tank abgelassen werden muß.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich bei Behältern der bisher üblichen Bauart, also solchen. ohne Absaugegebläse zur schnelleren Ausdampfung, deren Entgasungsrohr nur einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt aufweist, in der Regel nicht ohne weiteres wirtschaftlich durchführen, da die Entgasungszeit in diesem Fall zu lange dauert. In Erkenntnis dieses Umstandes erstreckt sich die Erfindung daher insbesondere auf solche Anlagen, bei denen der Entgasungsrohrquerschnitt einen bestimmten Mindestöffnungsquotienten besitzt, wobei m ein Maß für die Zeit bedeutet, die mit einem großen Vakuumaggregat nach beendetem Füllen zur Absenkung des Behälterdruckes und damit zur wirksamen Flüssigkeitsabkühlung benötigt wird. Da für die in erster Linie in Frage kommende Speicherung von flüssigem Sauerstoff dieser Öffnungsquotient bei den seither verwendeten Querschnitten am Entgasungsrohr von Sauerstofftanks durchweg <3,5 ist, kommt für Sauerstoff dem erfindungsgemäßen Verfahren, vor allem bei Aufbewahrungs- und Transportbehältern mit einem Öffnungsquotient m. > 3.5, Bedeutung zu.
Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen und ist dabei selbstverständlich nicht auf Behälter zum Transport von flüssigen Gasen beschränkt; sie kann vielmehr im Bedarfsfall mit gleich vorteilhaftem Ergebnis auch bei solchen Behältern angewendet werden, die als Standtanks zum Aufbewahren derartiger Gase dienen. Ebenso kann die Ausdampfwirkung statt durch ein Absaugegeblä>e auch durch andere Einrichtungen, beispielsweise durch einen Ventilator od. dgl., unterstützt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum verlustfreien Transport von tiefsiedenden verflüssigten Gasen durch Entgasen des Behälterinhaltes auf Atmosphärendruck oder Absaugen auf unteratmosphärischen Druck, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Transportes durch einmalige intensive Verdampfung durch Druckerniedrigung eine für die Transportdauer ausreichende Abkühlung vorgenommen und die dabei entstehende Gasmenge über einen entsprechend großen Austrittsquerschnitt abgelassen und in einem Sammelbehälter aufgefangen wird,
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquotient m des Austrittsquerschnittes für das abzulassende Gas >3,5 ist, wobei in den Quotienten bedeutet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 685 io9, 615 4-f9, 603 442, 520 946.