DEF0001962MA - Lager- und Füllanlage für flüssiges Ammoniak o. dgl. - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE Prof. Dipl.-Ing. C.WEIHE M.M. WIRTH Dr. W.SCHALK Dipl.-Ing. P.WIRTH

FRANKFURT AM MAIN Ka i s e rstr. 2 2

Frankfurter Köhlensäurewerk der Gewerkschaft Wahle I
Bad Vilbel, Hessen

Lager= und Umfüllanlage für flüssiges Ammoniak.

Für den Betrieb von Kälteanlagen kommen als Kältemittel hauptsächlich Ammoniak, Kohlensäure, Schweflige Säure, Methylchlorid, Aethylchlorid und Dichlordifluormethan (Frigen) in Betracht. Hiervon ist Ammoniak das bei weitem verbreitetste Kältemittel. Um die Verbraucher mit Ammoniak versorgen zu können, unterhielt man bisher ein Ammoniaklager, in welchem das in großen Stahlflaschen bezogene flüssige Ammoniak in kleinere Leih= oder Verbraucherflaschen umgefüllt wird. Durch die Errichtung einer großen Lager= und Umfüllanlage kann der Bezug von flüssigem Ammoniak in Kesselwagen erfolgen. Hach den bisherigen Verfahren wird in dem Transportkessel ein erhöhter Druck herbeigeführt, indem einerseits das flüssige Ammoniak durch Wärmezufuhr teilweise in den gasförmigen Aggregatzustand übergeführt wird oder die Druckerhöhung durch Zuführung eines verdichteten Fremdgases, z.B. Stickstoff, erreicht. Beide Verfahren können auch gleichzeitig angewendet werden.

Bevor auf die Vorteile durch das neue Umfüll- Verfahren und das Abfüll- Verfahren in kleinere Stahlflaschen hingewiesen wird, soll die Gesamtanlage, wie sie anliegend schematisch dargestellt ist, beschrieben werden.

Da bei Kesseln mit Heberentleerung die Heberleitung im Innern des Transportkessels nicht bis zu der tiefsten Stelle reicht, blieben bisher entsprechende Restmengen im Transportkessel. Mit dem neuen Entladeverfahren kann auch diese Menge bis Atmosphärendruck gewonnen werden.

Der mit Ammoniak ankommende Kesselwagen wird im Entladegleis von der Eisenbahn an der Entleerungsstelle bereitgestellt. Sollte aus irgend

welchen Gründen der Bezug in Tank- Kraftwagen erfolgen, so ist eine Anschlußleitung vom Transportkessel zum Iagerraum an geeigneter Stelle der Werksanlage vorzusehen.

Die Transportkessel der Eisenbahn sind mit zwei Ventilen versehen und zwar ein Ventil für flüssiges Ammoniak und ein Ventil für Ammoniak in der Gasphase. Das Ventil für Ammoniak in der Gasphase sitzt immer an der Kesselhaube (Kesseldom); dagegen sitzt bei manchen Kesseln das Ventil für flüssiges Ammoniak entweder an der tiefsten Stelle des Kessels oder ebenfalls am Kesseldom, mit angeschIossenem Tauchrohr (Heberentleerung). Diesen Verhältnissen ist Rechnung zu tragen. Daher müssen die VerbindungsIeitungen zwischen den Transportkessel- Ventilen und den Absperrventilen am Anfang der Leitungen nach den Iagerkesseln flexibel sein. Von der Anschlußstelle am Entladegleis führen zwei Verbindungsleitungen nach dem Ammoniak- Lagerraum; dort sind sie beim Eintritt durch Ventile nochmals gesichert.

Die Aufnahmefähigkeit der lagereinrichtung ist so bemessen, daß unter Beachtung des vorgeschriebenen Gasräumes der Gesamtinhalt des Transportkessels aufgenommen werden kann. In der Anlage nach der Erfindung sind 3 Lagerkessel eingebaut; ein großer Kessel und zwei kleinere Kessel. Die Kessel sind für einen Betriebsdruck von 10 Atm. Ueberdruck gebaut. Ausgerüstet ist jeder Kessel mit zwei Gasventilen, einem Ventil für flüssiges Ammoniak, einem Entleerstutzen für Kesselreinigung und Mannloch zum Befahren des Kessels, je zwei unabhängigen Sicherheitsventilen geschlossener Bauart, einem Manometer für Ammoniak, Flüssigkeitsstand- Anzeiger und Anzeiger, an dem der jeweilige Kesselinhalt volumetrisch und gewiehtsmäSig sofort abgelesen werden kann. Die sämtlichen Betriebsvorgänge, wie Füllen der Xagerkessel, Umfüllen des Kesselinhalts in den einen oder anderen Kessel, Entleeren der Lagerkessel, sowie Füllen der Stahlflaschen für Verbraucher, erfolgt über die in die Rohrleitungen eingeschalteten drei Ventilstöcke.

Bei der Anlage nach der Erfindung ist ein neues Verfahren entwickelt worden. Zur Ueberwindung der statischen und hydraulischen Widerstände in der Gesamtanlage dienen die mit den Ventilstöcken verbundene Ammoniakpumpe oder der Ammoniakverdichter oder beide gleichzeitig. Mit dieser Anordnung ist es möglich, jeden Kessel, gleichgültig, ob er Bodenentleerung oder Heberentleerung besitzt, restlos zu entleeren. Der Ammoniakpumpe fließt flüssiges Ammoniak stets zu, sei es durch Niveaudifferenz, sei es durch Saugwirkung, oder sei es durch Druckerhöhung im Gas raum des Transportkessels mittels des Bmnionlakverdichters. Die Ammoniakpumpe fördert die Flüssigkeit in den Ventilstock, an dem nunmehr die Verteilung vorgenommen werden kgia. Ist die Pumpe im Gang, dann kann das flüssige Ammoniak in jeden Lagerkessel geleitet werden, es kann gleichzeitig die Füllung der Versandflaschen für die Verbraucher erfolgen, und letzten Endes kann auch gleichzeitig die Verflüssigung des verdrängten gasförmigen Ammoniaks erfolgen.

Das neue Verfahren unterscheidet sich von der seitherigen Methode durch die folgenden Merkmale:

a) durch steuerbare Druckregelung mit gleicher Materie in dem Ausmaß, wie sie zur Ueberwindung der statischen und hydraulischen Widerstände notwendig ist;

b) durch Fortfall jeglicher Erwärmung der Materie zur Druckerzeugung und damit Verminderung der Verluste;

c) durch Fortfall des FremdgasZusatzes und damit Erhaltung der Reinheit der Materie j

d) durch einfache Betriebsregelung mit Hilfe der Ventilstöcke;

e) es ermöglicht eine regelbare Entleerungs ze it durch Verwendung von Pumpen= und Kompressoren- Arbeit;

f) es ermöglicht eine regelbare Abfüllung der Materie in Versaniflaschen nach Gewicht, abgestimmt auf die jeweilige Temperatur;

g) es ermöglicht die restlose Nutzung der angelieferten Materie und die Rückführung der in der Gasphase befindlichen Materie in den £Lüs sigen Aggregatzustand.

Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.

Auf einem Gleisanschluß 1 ist der Kesselwagen 2 abgestellt, der mit einer Heberleitung 3 und einer Bodenentleerung 4, wie üblich, versehen ist. Am Dom sind das Gasventil 5 mit Ableitung 6 und das Flüssigkeitsventil 7 mit Ableitung 8 der Heberleitung 3 angeordnet, die über die iinschlußventile 9 und 10 mit der Füllanlage über die Verbindungsleitungen 11 und 12 verbunden sind. Die Lageranlage besitzt einen großen Kessel 15 und zwei kleinere Kessel 16 und 17, die alle drei mit der Flüssigkeitsleitung 12 über das Sieherungsventil 14 verbunden sind. Jeder Kessel ist nochmals durch Ventile 18, 18a, 18b und 19, 19a; 20, 20a; 21$ 21a gesichert. An die Leitung 12 ist die Ammoniakpumpe 22 und an die leitung 11 der GAskompressor 23 über das Ventil 24 angeschlossen.

Die drei Kessel sind über die Ventilstöcke I, II, III mit Pumpe 22 und Kompressor 23 verbunden.

Die Füll- leitungen 19b, 20b, 21b führen vom Ventilstock II an die Hauben (Dom) der drei Kessel, während die Gasableitungen 19c, 20c, 21c zum Ventilstock I leiten. Der Ventilstock I ist über die Leitung 25 mit dem Kompressor 23 und der Ventilstock II über die Leitung 26 mit einer Kondensatorenanlage 27 verbunden, die wieder zur Kompressorleitung 28 über die Leitung 29 zurückgeführt ist. Der Kompressor 23 steht über die Leitung 30 mit dem Kondensator 27 in Verbindung. Der Ventilstock III steht einerseits mit den Bodenventilen 31, 32, 33 über die Leitungen 34, 35, 36 in Verbindung, andererseits führt er mit der Leitung 28 von der Pumpe 22 über das Druckventil 38 zum Füllstand 37 und zur Ueberströmleitung 39, die in die Füll- Leitung 12 übergeht und über Ventil 40 mit der Pumpe 22 in Verbindung steht. Der Kompressor 23 ist schließlich an eine Absorptionsanlage 41 angeschlossen.

Der Füllvorgang vom ankommenden Kesselwagen 2 in die Lagerkessel 15,

16, 17

verläuft folgendermaßen:

Zu Beginn ist nachzuprüfen, ob die sämtlichen Ventile geschlossen sind. Nach Herstellung des Anschlusses an den Traiisportkessel bei 9 und 10 bleibt das Ventil 7 für flüssiges Ammoniak zunächst noch geschlossen, bis ein Druckausgleich zwischen Transport= (2) und Lagerkessel und den Rohrleitungen zustande gekommen ist. Dieser wird folgendermaßen herbeigeführt: Nacheinander werden die Ventile 5, 9 13, 4| der gasführenden leitungen 6, 11, 42, am Dom des Transportkessels beginnend, gelüftet und über den Druckventilstoek II und die Leitung 19b ianmoniakgas so lange in den großen Iagerkessel 15 geleitet, bis Beharrungszustand vorliegt. Das Kesse lmanometer zeigt jets t den Druck im Transportkessel mit an. Dieser Druck ist nach der Außentemperatur verschieden} im Winter, - z.B. bei O⁰ G beträgt er 4,379 Atsp abs.- ist er wesentlich geringer als im Hochsommer, wenn der Transportkessel lange Zeit dem Sonnenbrand ausgesetzt ist, - z.B. beträgt er bei + 300 G = 11,895 Atm. abs. und bei + 40° C = 15,850 Atm. abs. Bei diesen Temperaturen würden die Sicherheitsventile bereits angesprochen haben. Um dies zu verhindern, ist das Ventil am Druckventilstock entsprechend zu drosseln und gleichzeitig die Ventile 7, 10, der Leitung 8, 12 für flüssiges Ammoniak zu lüften, damit auch in dieser Leitung bis zum Transportkessel- Anschluß Vordruck herrscht. Jetzt wird das Flüssigkeitsventil 7 am Transportkessel langsam geöffnet und flüssiges Ammoniak über das unten am Iagerkessel befindliche Ventil 18, 31 einströmen lassen. Bei normalen Verhältnissen, also bei Temperaturen zwischen + 10° und + 25° C-/ entspr. 6,271 und 10,225 -?-tm. abs. Ist der Druckausgleich rasch zustande gekommen «rnä— die Flüssigkeits- Förderung,«kann durch vorhandenes natürliches GefalleYbis zu dem Niveau- Ausgleich der Flüssigkeitsspiegel selbsttätig erfolgen. Zur vollkommenen Entleerung des Transportkessels sind Hilfsmaßnahmen erforderlich.

Die Anmoniakpumpe 22 steht jetzt mit dem Transportkessel 2 in Ver-

bindung, und es fließt ihr entweder durch Gefälle und Saugwirkung flüssiges Ammoniak stetig zu oder auch unter der Druckwirkung des Gasverdichte rs 23 im Kessel 2. Die Pumpe 22 fördert das flüssige Ammoniak zum Ventilstock III_s wo die Verteilung auf die drei Kessel vorgenommen wird, wobei aber gleichzeitig der Füllstand 37 für die Ve rs and flaschen bedient werden kann, und schließlich kam noch das verdrängte gasförmige Ammoniak aus der leitung 11 im Kompressor 23

, das₍/zum Ventilstock II gedrückt

wird. Man kann auch den Kompressor 23 mit dem Transportkessel 2 verbinden, um dort durch Gasdruck die Flüssigkeit auszutreiben.

Soll zur Erzielung des kleinsten Gasraumes die Umfüllung aus dem großen Iagerkessel in einen oder beide vorhandene kleinen lagerkessel oder die Umfüllung aus anderen betrieblichen Gründen notwendig sein, so kann diese mit den bestehenden Einrichtungen ohne weiteres verlustlos durchgeführt werden. Von dem Flüssigkeitsventilstock III führt eine Leitung 28 zum Füllraum 37 für den Flaschenversand. Mengenmäßig wird flüssiges Ammoniak nach Gewicht verkauft, und da das Litergewicht mit der Temperatur ©ich ändert, ist auch diesem Umstand Rechnung zu tragen. Der der jeweiligen Temperatur entsprechende Druck wird von der Pumpe 22 erzeugt und mittels eines zum Absperrventil 45 der Füllanlage 37 parallel geschalteten Drosselventils 44 geregelt*· Die Ueberschußmengen der Pumpenförderung fließen durch das Drosselventil, das einen Mindestquerschnitt stets offen läßt, oder durch das Sicherheitsventil in die Saugleitung 39 der Pumpe zurück.

Der Kompressor 23 saugt das in der Gasphase befindliche Ammoniak ab, verdichtet es auf den erforderlichen Drucfc , und die auf den Konden-

sator 27 geschaltete Druckleitung 2^fördert das im Kondensator verflüssigte Ammoniak in einen Lagerkessel. Restmengen sowie etwaige Abblasemengen der Sicherheitsventile und Ausblasemengen bei dem Füllvorgang werden durch eine besondere Leitung 46. der Absorptions anlage 41 zugeführt und zur Herstellung von Salmiakgeist verwertet.

Auf diese Weise wird das angefahrene Ammoniak restlos verwertet und durch keinerlei wesensfremde Hilfsgase oder Zusätze beeinflußt.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Lager= und Ftaianlage für flüssiges Ammoniak ο.dgl. dadurch

   gekennzeichnet, daß Gas= und Fliissigkeits- Ablässe (4,5,7) von Transportkesseln (2) mit Pump= (22), Kompressor= (23), Kondensations= (27) und Absorptions- (41) Anlagen verbunden sind, welche Flüssigkeit, Gasreste, verdichtetes oder verflüssigtes Gas Kesseln (2,15,16,17) und Füll= (37) oder Gasverwertungs- Allagen (41) zuführen.

   2. Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß eine Pumpe (22)

   mit der Flüssigkeitsleitung (12) vom Transportkessel (2) in _^ Verbindung sWltT^weisfea die Flüssigkeit über Verteilerventile ft}-. Lagerkesseln (15,16,17) und einer Äbfüllanlage (37) zutreibt.

   3. Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompressor (23) angeordnet ist, der die vom Transportkessel (2) abgeleiteten Gase verdichtet und den Kesseln (15,16,17) über Verteilerventile (II) zuführt.

   4. Anlage nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der

   Kompressor (23) über Absaugleitungen (19c, 20c, 21c) und über Verteilerventile (I) mit dem Gasraum der Kessel verbunden ist.

   5· Anlage nach Iinspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (23) über Verteilerventile (I, II) mit den Kesseln verbunden ist, durch die aus den Kesseln abgesaugtes Gas (I) den Kesseln verdichtet (II) wieder zugeführt wird.

   6. Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondensator- Einrichtung (27) angeordnet, in der überschüssige Gase kondensiert und den Kesseln wieder zugeführt werden.

   7· Anlage nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß :drei Ventilstöcke (I,II,III) angeordnet sind, von denen die Ventile von einem (I) de» Gas zutritt von den Kesseln

   zu dem Kompressor (23) > die des zweiten (II) die verdichteten Gase vom Kompressor (23) zu den Kesseln und die des dritten (III) die Flüssigkeit von der Pumpe (22) nach den Kesseln verteilen.

   8. Verfahren zur restlosen Verwertung von leicht vergasenden Flüssigkeiten in Umfull= und Iageranlagen nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die in Transportkesseln (2) vorhandene Flüssigkeit und dort entwickelte Gase getrennt angezogen und lagerkesseln (15,16,17) oder Füllanlagen (37) derart zugeführt werden, daß die Flüssigkeit den Kesseln und Füllanlagen zugepumpt, die Gase verdichtet oder verflüssigt und den Kesseln zugeführt und die Restgase in Gasverwertungsanlagen (41) verarbeitet werden.

   Oer Patentanwalt: