EP1269070A1 - Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit flüssiggas - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit flüssiggas

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EP1269070A1
EP1269070A1 EP01955105A EP01955105A EP1269070A1 EP 1269070 A1 EP1269070 A1 EP 1269070A1 EP 01955105 A EP01955105 A EP 01955105A EP 01955105 A EP01955105 A EP 01955105A EP 1269070 A1 EP1269070 A1 EP 1269070A1
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EP
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gas
liquid gas
storage tank
liquid
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Claudio Marengo
Mauro Menegoli
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Messer Italia SpA
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Messer Italia SpA
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    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for filling a container with liquid gas.
  • the tank is usually refueled in such a way that the liquid gas is pumped in liquid form from a storage tank into the tank.
  • the gas phases of the liquid gas in the container and in the storage tank are simultaneously connected to one another via a separate gas line. In this way, a quantity of gas which corresponds to the volume of the liquid gas supplied to the container reaches the storage tank.
  • a disadvantage of this previously known filling method is that if the tank to be filled is contaminated, the gas phase of the storage tank is also contaminated. If other containers are filled from this storage tank, this container may also become contaminated. In addition, during a subsequent refueling of the storage tank, there is also a risk of contamination of the main tank of the liquefied gas production facility.
  • the object of the present invention is therefore to provide a possibility for filling containers with liquid gas, in which the contamination of the storage tank is prevented and which is also inexpensive to use.
  • the device according to the invention thus has a connection to a storage tank on the one hand and to the container to be filled on the other hand
  • Supply line for liquid liquid gas which is provided with a conveyor.
  • the conveying device comprises a multi-stage pump or a plurality of pumps connected in series, which build up the pressure required for conveying the liquid gas in several successive pressure stages.
  • the container to be filled is provided with a gas discharge line for discharging gaseous liquid gas, which is connected to the supply line for liquid liquid gas at a flow connection.
  • a first pump stage of the delivery device between the storage tank and the flow connection of the gas discharge line prevents the inflow of gas from the container into the storage tank.
  • a second pump stage of the delivery device arranged in terms of flow between the flow connection of the gas discharge line and the container, at least partially effects the reliquefaction of the gaseous liquid gas supplied.
  • the gas phase of the container is therefore not flow-connected to the gas phase of the storage tank. Contamination of the gas phase of the storage tank by the gas phase of the container cannot take place. A control analysis routinely performed on prior art devices prior to filling the storage tank is therefore unnecessary.
  • the pressure equalization in the container takes place through an at least partial re-liquefaction of the gas phase flowing out of the container.
  • a further development of the device according to the invention provides for several pump stages to be provided between the storage tank and the flow connection and / or between the flow connection and the container. As a result, the performance of the conveyor can be increased.
  • the container to be filled and / or the storage tank is advantageously a mobile tank unit, for example a road tanker, the tank trailer of a road vehicle or a railroad tank car.
  • a mobile tank unit for example a road tanker, the tank trailer of a road vehicle or a railroad tank car.
  • Carbon dioxide is preferably used as the liquid gas in the device according to the invention.
  • the conveying device is designed as a mobile unit which can also be connected to existing storage tanks or containers without any problems.
  • the object according to the invention is further achieved by a method having the features of patent claim 6.
  • an amount of gaseous liquefied gas, the volume of which essentially corresponds to the volume of the liquid liquefied gas supplied from the storage tank, is removed from the container and liquefied.
  • the liquefied gas is returned to the container.
  • the pressure built up to transport the liquid liquid gas from the storage tank into the container is expediently used at the same time to liquefy the gaseous liquid gas removed from the container again.
  • the pressure for conveying the liquid gas from the storage tank into the container is increased in several pressure stages and the gaseous liquid gas removed from the container is fed between two of the pressure stages. In this way, the inflow of gaseous liquid gas from the container into the storage tank is simply and effectively prevented and an effective liquefaction of the gas removed from the container is achieved.
  • Usual operating pressures of customer containers are approx. 17 bar and thus in the same order of magnitude as filling pressures of mobile tank units which are filled with approx. 16 to 20 bar.
  • the cooling caused by the pressure reduction when introducing the liquid gas from the tank unit into the container to be filled is not sufficient to during the Filling process to keep the tank pressure reliably below the response pressure of the safety devices.
  • the liquid liquefied gas can also be cooled in the storage tank before the filling process. The power consumption required for this is relatively low, since it takes a long time compared to the duration of the filling process.
  • the single figure shows a flow diagram of an inventive device for loading and an inventive device for unloading a liquefied gas tanker.
  • the liquid gas for example carbon dioxide
  • the tank truck 10 is filled from a stationary storage tank 15, such as the storage tank of a production facility or a regional tank farm, in which the liquid gas is also in a liquid phase 16 and a gaseous phase 17.
  • the storage tank 15 has an outlet 20, by means of which liquid gas can be removed from the storage tank in liquid form.
  • a delivery device 21 is connected to the discharge line 20 and has a first pump stage 22 and a second pump stage 23, by means of which the delivery pressure of the delivery device is successively increased to a predetermined delivery pressure can be.
  • a gas supply connection 27 is arranged between the first pump stage 22 and the second pump stage 23 and is used for supplying gaseous liquid gas from the tank truck 10 in the manner described in more detail below. In the exemplary embodiment, only two pump stages 22, 23 are shown. However, it is also possible, depending on the requirement for the delivery capacity of the delivery device 21, to provide further pump stages on the feed line 20, both - seen in the flow direction - upstream and downstream of the gas feed line connection 27.
  • the delivery device 21 is detachable with the discharge line 20 connected and can for example also be connected in a corresponding manner to an outlet 28 of the tank truck 10.
  • a flexible hose line 29 can be connected, which is used to establish a flow connection with the road tanker 10.
  • a second hose line 30, which can be connected to the gas supply connection 27, enables a flow connection to the gas phase 13 of the liquid gas located in the tank truck 10.
  • the storage tank 15 can be filled in the usual way via a tank feed line 31, the resulting excess gas pressure being able to be compensated for via a gas discharge line 32.
  • the filling fittings of the tank truck 10 consist of a liquid gas supply line 35 for supplying liquid liquid gas, which opens into a connecting line 37, a discharge line 28 for removing liquid liquid gas and a gas discharge line 36.
  • a conveying device 38 is provided on the discharge line 28, which comprises several pump stages 39, 40 in the same way as the conveying device 21.
  • a gas supply connection 41 is arranged between the first pump stage 39 and the second pump stage 40.
  • both the conveying device 39 and the liquid gas supply line 35 open into the connecting line 37 the flow paths through the liquid gas feed line 34 and the conveyor 38 are opened or closed as required.
  • the liquid gas supply line 35 at the valve 42 is opened and the liquid gas flows into the tank truck 10.
  • the liquid gas supply line 35 is led into the interior of the tank truck 10 in such a way that it opens out within the gas phase 13 of the liquid gas present in the tank truck 10.
  • the valve 42 is closed and the valve 43 of the discharge line 28 is opened. Liquid gas from the tank truck 10 can now be pumped out by means of the conveyor 38.
  • the tanker truck 10 is provided with a connecting head 44, which is used for connecting, for example, the flexible hose line 29.
  • the flexible hose line 29 can be connected on the one hand to fill the tank truck 10 with the conveying device 21 on the storage tank 15, and on the other hand can be connected to the storage tank 15 for filling it, as will be described in more detail below.
  • the gas discharge line 36 of the tank truck 10 is likewise provided with an end at its end that is fluidically remote from the tank truck 10
  • connection head 46 to which the flexible hose line 30 can be detachably connected for the purpose of establishing a flow connection with the gas supply connection 27.
  • This flow connection serves in the manner described in more detail below for the reliquefaction of gas removed from the tank truck 10.
  • liquid gas is filled into the tank truck 10 by means of the conveying device 21 through the hose line 29 and the connection line 37.
  • Gas discharge line 36 derived from the tank truck The derived gas passes through the hose line 30 into the gas supply connection 27 and from there to the pump stage 23 of the delivery device 21.
  • the gas withdrawn from the tank truck 10 is liquefied by the pressure change in the pump stage 23 and in liquid form, together with the liquid gas removed from the storage tank 15, the tanker 10 is supplied. After the filling process has been completed, the valve 42 is closed.
  • the same manner is used to fill a container 45 from the tank truck 10, as is indicated in the figure by dashed lines.
  • the flexible hose line 29 is connected to a liquid gas supply line 48 of the container 45.
  • the gas supply line connection 41 is connected to a gas discharge line 49 of the container 45 by means of the flexible hose line 30 and a flow connection of the gas phase of the liquid gas in the container 45 to the gas supply line connection 41 is thus established.
  • the gas discharge line 36 of the tank truck 10 is blocked.
  • a portion, approximately 25%, of the gas phase existing in the container 45 to be filled must be blown off at an exhaust valve 50.
  • the blow-off takes place in a known manner by means of a valve, not shown here, which is flow-connected to the gas phase in the container 45.
  • This is particularly useful in order to avoid a gradual accumulation of foreign substances, for example inert or volatile components, which occurs in the course of several filling processes in the course of the filling process.
  • Appropriate degassing is recommended by the ISBT (International Society of Beverage Technologists) for containers used in the field of food technology.
  • Liquid gas is pumped into the container 45 by means of the pump stages 39, 40 of the delivery device 38.
  • the pumped-in liquefied gas displaces the gas present in the container 45, which is supplied to the gas supply connection 41 via the hose line 30 and liquefied in the pump stage 40.
  • the gas liquefied in this way is in liquid form together with that from the Tanker truck 10 removed liquid gas fed back to the container 45.
  • the gas supplied to the pump stage 40 can be pre-cooled by means of a cooling device 47 integrated in the gas supply connection 41.
  • the cooling device 47 is, for example, a heat exchanger which is supplied with energy from the same source as the pump stages 39, 40.
  • the pre-cooling carried out in the cooling device 47 which is of course not necessary but is expedient for the method according to the invention, reduces the gas pressure and thus helps to avoid an increase in pressure in the container 45 which exceeds the maximum permitted operating pressure.
  • the amount of residual gas in the container 45 can be significantly reduced.
  • the volume of this residual gas can be limited to an amount corresponding to the pressure of 9 to 10 bar.
  • an amount of liquid gas that is higher by at least 1.5% per trip can be achieved in this way.
  • the amount of residual gas in the tanker truck which has to be compressed, cleaned and liquefied after delivery to customers in a production facility, can be significantly reduced, which results in significant energy savings.
  • Tanker truck 31 Tank supply line storage tank 11. - 32nd gas discharge storage tank

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Bei bekannten Verfahren zum Befüllen von Behältern (10; 45) mit Flüssiggas aus Vorratstanks (15; 10) sind sowohl die flüssigen Phasen als auch die Gasphasen des Flüssiggases miteinander strömungsverbunden. Dadurch besteht die Gefahr der Kreuzkontamination, d.h. die Kontamination der Gasphase des zu befüllenden Behälters kann zur Kontamination des Vorratstanks führen. Erfindungsgemäß wird das Flüssiggas in einer Flüssiggaszuleitung (20, 37; 28, 48) mittels einer mehrstufigen Fördereinrichtung (21; 38) aus dem Vorratstank (15; 10) in den Behälter (10, 45) überführt. Die Gasphase des zu befüllenden Behälters (10; 45) mündet im Bereich zwischen zwei Pumpenstufen der Fördereinrichtung (21; 38) in die Flüssiggaszuleitung (20, 37; 28, 48) aus dem Vorratstank (15; 10). Dadurch wird Gas im Volumen des aus dem Vorratstank (15; 10) zugeführten Flüssiggases dem Behälter entnommen, verflüssigt und in flüssiger Form, zusammen mit Flüssiggas aus dem Vorratstank (15; 10) , wieder in den Behälter (10; 45) eingespeist. Erfindungsgemäß erfolgt eine selbsttätige Druckregulierung im Behälter. Die Gasphasen von Behälter und Vorratstank stehen nicht in Strömungsverbindung, wodurch eine Kreuzkontamination ausgeschlossen wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Befullen eines Behälters mit Flüssiggas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Befullen eines Behälters mit Flüssiggas.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Üblicherweise erfolgt die Betankung des Behälters in der Weise, dass das Flüssiggas in flüssiger Form aus einem Vorratstank in den Behälter gepumpt wird. Um einen Druckausgleich zwischen Vorratstank und Behälter herbeizuführen, sind zugleich die Gasphasen des Flüssiggases im Behälter und im Vorratstank über eine separate Gasleitung miteinander stromungsverbunden. Auf diese Weise gelangt eine Gasmenge, die dem Volumen des dem Behälter zugeführten Flüssiggases entspricht, in den Vorratstank.
Nachteilig bei diesem vorbekannten Befüllungsverfahren ist, dass im Falle einer Kontaminierung des zu befüllenden Tanks auch die Gasphase des Vorratstanks kontaminiert wird. Werden weitere Behälter aus diesem Vorratstank befüllt, kann es zur Kontaminierung auch dieser Behälter kommen. Außerdem besteht während einer darauf folgenden Neubetankung des Vorratstanks auch die Gefahr der Kontaminierung des Haupttanks der Produktionsstätte des Flüssiggases.
Eine derartige sogenannte Kreuzkontamination kann mit Betankungssystemen vermieden werden, die nur eine Verbindungsleitung zwischen Vorratstank und dem zu befüllenden Behälter aufweisen. Es findet dabei also kein Druckausgleich zwischen den Gasphasen von Vorratstank und Behälter mehr statt. Um einen zu starken Druckaufbau im Behälter zu vermeiden, ist es erforderlich, entweder den zu befüllenden Behälter von oben zu beladen, um eine hinreichende Wiederverflüssigung des Flüssiggases zu erreichen, oder aber die im Behälter befindliche Gasphase in die Umgebung entweichen zu lassen. Beide Möglichkeiten sind nur mit einem erheblichen apparativem Aufwand zu realisieren. Beim Ablassen der Gasphase in die Umgebung kann es zudem zu erheblichen Geräuschemissionen und zu lokalen Luftverschmutzungen kommen. Zudem ist der starke Gasverlust von bis zu 5 % der Gesamtmenge wirtschaftlich kaum zu vertreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Möglichkeit zum Befullen von Behältern mit Flüssiggas anzugeben, bei der die Kontamination des Vorratstanks verhindert wird und die zugleich kostengünstig im Einsatz ist.
Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also eine an einen Vorratstank einerseits und an den zu befüllenden Behälter andererseits anschließbare
Zuleitung für flüssiges Flüssiggas auf, die mit einer Fördereinrichtung versehen ist. Die Fördereinrichtung umfasst eine mehrstufige Pumpe oder mehrere in Reihe geschaltete Pumpen, die den zur Förderung des Flüssiggases erforderlichen Druck in mehreren aufeinanderfolgenden Druckstufen aufbauen. Zugleich ist der zu befüilende Behälter mit einer Gasableitung zum Abführen von gasförmigem Flüssiggas versehen, die an einem Strömungsanschluss mit der Zuleitung für flüssiges Flüssiggas verbunden ist. Eine erste Pumpenstufe der Fördereinrichtung zwischen Vorratstank und dem Strömungsanschluss der Gasableitung verhindert das Einströmen von Gas aus dem Behälter in den Vorratstank. Eine zweite Pumpenstufe der Fördereinrichtung, strömungstechnisch zwischen dem Strömungsanschluss der Gasableitung und dem Behälter angeordnet, bewirkt zumindest teilweise die Wiederverflüssigung des zugeführten gasförmigen Flüssiggases.
Erfindungsgemäß ist die Gasphase des Behälters also nicht mit der Gasphase des Vorratstanks stromungsverbunden. Eine Kontamination der Gasphase des Vorratstanks durch die Gasphase des Behälters kann nicht stattfinden. Eine Kontrollanalyse, die bei Vorrichtungen nach dem Stande der Technik routinemäßig vor einer Befüllung des Vorratstanks durchgeführt werden musste, ist somit entbehrlich. Der Druckausgleich im Behälter erfolgt durch eine zumindest teilweise Wiederverflüssigung der aus dem Behälter strömenden Gasphase.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, zwischen dem Vorratstank und dem Strömungsanschluss und/oder zwischen dem Strömungsanschluss und dem Behälter mehrere Pumpstufen vorzusehen. Hierdurch kann die Leistung der Fördereinrichtung erhöht werden.
Während der Befüllung des Behälters besteht die Gefahr, dass der Druck im Behälter auf einen Wert ansteigt, bei dem Sicherheitsdruckbegrenzer ansprechen und somit eine Störung der Anlage verursachen. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Gasphase des Behälters vor oder während der Befüllung zu kühlen, um eine entsprechende Drucksenkung herbeizuführen. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Kühleinrichtung, die mit der Gasableitung, mittels der gasförmiges Flüssiggas dem Behälter entnommen wird, stromungsverbunden ist.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem zu befüllenden Behälter und/oder beim Vorratstank um eine mobile Tankeinheit, etwa einen Straßentankwagen, dem Tankaufleger eines Straßenfahrzeugs oder einen Eisenbahnkesselwagen. Insbesondere bei der Belieferung mehrere Kunden mit einer Tankeinheit erübrigt sich eine Überprüfung auf eine etwaige Kontamination, die ansonsten nach jedem Tankvorgang notwendig wäre. Hierdurch lässt sich auch der Einsatz von Fahrzeugen rechtfertigen, die nicht ausschließlich dem Transport von Nahrungsmitteln oder pharmazeutischen Produkten vorbehalten sind.
Bevorzugt kommt als Flüssiggas in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Kohlendioxid zum Einsatz.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Fördereinrichtung als mobile Einheit ausgebildet, die problemlos auch an bestehende Vorratstanks oder Behälter anschließbar ist. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird beim Befullen des Behälters mit flüssigen Flüssiggas aus einem Vorratstank eine Menge an gasförmigem Flüssiggas, die in ihrem Volumen im wesentlichen dem Volumen des aus dem Vorratstank zugeführten flüssigen Flüssiggases entspricht, aus dem Behälter entnommen und verflüssigt. Das verflüssigte Gas wird dem Behälter wieder zugeführt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es somit, den Druckanstieg im Behälter zu begrenzen. Gleichzeitig wird eine Kontamination der Umgebungsluft mit Gas aus dem Behälter vermieden. Eventuell im Behälter vorhandene Verschmutzungen werden dem Behälter wieder zugeführt und gelangen nicht in den Vorratstank.
Zweckmäßigerweise wird der zum Transport des flüssigen Flüssiggases aus dem Vorratstank in den Behälter aufgebaute Druck zugleich dazu eingesetzt, um das aus dem Behälter entnommene gasförmige Flüssiggas wieder zu verflüssigen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Druck zum Fördern des Flüssiggases aus dem Vorratstank in den Behälter in mehreren Druckstufen erhöht und das aus dem Behälter entnommene gasförmige Flüssiggas zwischen zwei der Druckstufen zugeführt. Auf diese Weise wird sowohl das Einströmen von gasförmigem Flüssiggas aus dem Behälter in den Vorratstank einfach und wirkungsvoll unterbunden als auch eine effektive Verflüssigung des dem Behälter entnommenen Gases erzielt.
Übliche Betriebsdrücke von Kundenbehältern liegen bei ca. 17 bar und damit in der gleichen Größenordnung wie Fülldrücke von mobilen Tankeinheiten, die mit etwa 16 bis 20 bar befüllt werden. In diesen Fällen genügt die durch die Druckreduzierung beim Einleiten des Flüssiggases aus der Tankeinheit in den zu befüllenden Behälter bewirkte Kühlung nicht, um während des Befüllvorgangs den Behälterdruck zuverlässig auf einen Wert unterhalb des Ansprechdrucks der Sicherheitseinrichtungen zu halten. Um eine auf diese Weise herbeigeführte Betriebsstörung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die dem Behälter entnommene oder die im Behälter vorliegende Gasphase zu kühlen. Alternativ oder ergänzend kann auch das flüssige Flüssiggas im Vorratstank vor dem Befüllvorgang gekühlt werden. Die hierzu erforderliche Leistungsaufnahme ist relativ gering, da ein im Vergleich zur Dauer des Befüllvorgangs langer Zeitraum in Anspruch genommen werden kann.
Im Laufe mehrerer Befüllvorgänge kann es zur Anreicherung von
Fremdbestandteilen im Behälter kommen. Um dies zu vermeiden, ist es zweckmäßig, vor oder während des Befüllvorgangs einen Teil der Menge des im Behälter vorliegenden gasförmigen Flüssiggases abzublasen, und nur den verbleibenden Teil zur Rückführung einzusetzen.
Anhand der Zeichnung soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt in einem Strömungsschaltbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beladen und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entladen eines Flüssiggas-Tankwagens.
In dem als Auflieger eines Straßentankwagens ausgebildeten Tankwagen 10 liegt das Flüssiggas, etwa Kohlendioxid, stets sowohl in einer flüssigen Phase 12 als auch in einer gasförmigen Phase 13 vor. Der Tankwagen 10 wird aus einem ortsfesten Vorratstank 15, etwa dem Vorratstank einer Produktionsstätte oder eines regionalen Tanklagers, befüllt, in dem das Flüssiggas ebenfalls in einer flüssigen Phase 16 und eine gasförmige Phase 17 vorliegt.
Der Vorratstank 15 weist eine Ausleitung 20 auf, mittels der Flüssiggas in flüssiger Form aus dem Vorratstank entnehmbar ist. An die Ausleitung 20 ist eine Fördereinrichtung 21 angeschlossen, die eine erste Pumpenstufe 22 und eine zweite Pumpenstufe 23 aufweist, mittels derer der Förderdruck der Fördereinrichtung sukzessive auf einen vorherbestimmten Förderdruck erhöht werden kann. Zwischen der ersten Pumpenstufe 22 und der zweiten Pumpenstufe 23 ist ein Gaszuleitungsanschluss 27 angeordnet, der in der unten näher beschriebenen Weise zum Zuführen von gasförmigem Flüssiggas aus dem Tankwagen 10 dient. Im Ausführungsbeispiel sind nur zwei Pumpen- stufen 22,23 gezeigt. Es ist jedoch auch möglich, je nach der Anforderung an die Förderleistung der Fördereinrichtung 21 , weitere Pumpenstufen an der Zuleitung 20 vorzusehen, und zwar sowohl - in Strömungsrichtung gesehen - vor als auch hinter dem Gaszuleitungsanschluss 27. Die Fördereinrichtung 21 ist lösbar mit der Ausleitung 20 verbunden und kann beispielsweise auch in entsprechender Weise an eine Ausleitung 28 des Tankwagens 10 angeschlossen werden.
In Strömungsrichtung an dem der Ausleitung 20 abgewandten Ende der Fördereinrichtung ist eine flexible Schlauchleitung 29 anschließbar, die zur Herstellung einer Strömungsverbindung mit dem Straßentankwagen 10 dient. Eine zweite Schlauchleitung 30, die mit dem Gaszuleitungsanschluss 27 verbindbar ist, ermöglicht eine Strömungsverbindung mit der Gasphase 13 des im Tankwagen 10 befindlichen Flüssiggases.
Der Vorratstank 15 kann in üblicher Weise über eine Tankzuleitung 31 befüllt werden, wobei der dabei entstehende Gasüberdruck über eine Gasableitung 32 ausgeglichen werden kann.
Die Füllarmaturen des Tankwagens 10 bestehen in einer Flüssiggaszuleitung 35 zum Zuführen von flüssigem Flüssiggas, die in eine Anschlussleitung 37 mündet, einer Ableitung 28 zum Entnehmen von flüssigem Flüssiggas und einer Gasableitung 36.
An der Ausleitung 28 ist eine Fördereinrichtung 38 vorgesehen, die in gleicher Weise wie die Fördereinrichtung 21 mehrere Pumpenstufen 39,40 umfasst. Auch hier ist zwischen der ersten Pumpenstufe 39 und der zweiten Pumpenstufe 40 ein Gaszuleitungsanschluss 41 angeordnet. Strömungsabgewandt vom Tankwagen 10 münden sowohl die Fördereinrichtung 39 als auch die Flüssiggaszuleitung 35 in die Anschlussleitung 37. Durch Ventile 42,43 können die Strömungswege durch die Flüssiggaszuleitung 34 und die Fördereinrichtung 38 je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden. Beim Befullen des Tankwagens 10 wird die Flüssiggaszuleitung 35 am Ventil 42 geöffnet und das Flüssiggas strömt in den Tankwagen 10 ein. Die Flüssiggaszuleitung 35 ist derart in das Innere des Tankwagens 10 hineingeführt, dass sie innerhalb der Gasphase 13 des im Tankwagen 10 vorliegenden Flüssiggases ausmündet. Beim Entladen des Tankwagens 10 wird das Ventil 42 geschlossen und das Ventil 43 der Ausleitung 28 geöffnet. Flüssiggas aus dem Tankwagen 10 kann nun mittels der Fördereinrichtung 38 abgepumpt werden.
Am dem Tankwagen 10 strömungstechnisch gesehen entgegengesetzten Ende der Anschlussleitung 37 ist diese mit einem Anschlusskopf 44 versehen, die zum Anschließen beispielsweise der flexiblen Schlauchleitung 29 dient. Die flexible Schlauchleitung 29 kann einerseits zum Befullen des Tankwagens 10 mit der Fördereinrichtung 21 am Vorratstank 15 angeschlossen werden, andererseits zum Befullen eines Behälters 45 an diesem angeschlossen werden, wie unten näher beschrieben wird.
Die Gasableitung 36 des Tankwagens 10 ist gleichfalls an ihrem dem Tankwagen 10 strömungstechnisch abgewandten Ende mit einem
Anschlusskopf 46 ausgestatten, an dem die flexible Schlauchleitung 30 zwecks Herstellung einer Strömungsverbindung mit dem Gaszuleitungsanschluss 27 lösbar angeschlossen werden kann. Diese Strömungsverbindung dient in der unten näher beschriebenen Weise zum Wiederverflüssigung von aus dem Tankwagen 10 entnommenen Gas.
Beim Befullen des Tankwagens 10 aus dem Vorratstank 15 wird Flüssiggas mittels der Fördereinrichtung 21 durch die Schlauchleitung 29 und die Anschlussleitung 37 in den Tankwagen 10 eingefüllt. Zugleich wird Gas aus der Gasphase 13 des im Tankwagen 10 befindlichen Flüssiggases über die
Gasableitung 36 aus dem Tankwagen abgeleitet. Das abgeleitete Gas gelangt über die Schiauchleitung 30 in den Gaszuleitungsanschluss 27 und von dort zur Pumpenstufe 23 der Fördereinrichtung 21. Durch die Druckänderung in der Pumpenstufe 23 wird das dem Tankwagen 10 entnommene Gas verflüssigt und in flüssiger Form, zusammen mit dem aus dem Vorratstank 15 entnommenen Flüssiggas, dem Tankwagen 10 zugeführt. Nach Abschluss des Befüllvorgangs wird das Ventil 42 geschlossen.
Während des Befüllvorgangs stellt sich nach einer gewissen Zeitdauer, typischerweise nach einigen Minuten, selbsttätig ein im wesentlichen konstanter Druck sowohl im Tankwagen 10 als auch an den Pumpenstufen 22,23 ein. Eine gesonderte Druckregeiung im Tankwagen 10 ist nicht erforderlich.
In prinzipiell gleicher Weise erfolgt die Befüllung eines Behälters 45 aus dem Tankwagen 10, wie dies in der Abbildung mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Hierzu wird die flexible Schlauchleitung 29 an eine Flüssiggaszuleitung 48 des Behälters 45 angeschlossen. Gleichzeitig wird der Gaszuleitungsanschluss 41 mittels der flexiblen Schlauchleitung 30 mit einer Gasableitung 49 des Behälters 45 verbunden und so eine Strömungsverbindung der Gasphase des im Behälter 45 befindlichen Flüssiggases mit dem Gaszuleitungsanschluss 41 hergestellt. Die Gasableitung 36 des Tankwagens 10 ist gesperrt.
Vor dem eigentlichen Befüllvorgang einen Teil, etwa 25%, der im zu befüllenden Behälter 45 bestehenden Gasphase an einem Abgasventil 50 abzublasen. Das Abblasen erfolgt in bekannter Weise mittels eines hier nicht gezeigten Ventils, das mit der Gasphase im Behälter 45 stromungsverbunden ist. Dies ist insbesondere sinnvoll, um im Behälter 45 eine allmähliche, im Lauf mehrere Befüllvorgänge entstehende Anreicherung von Fremdstoffen, beispielsweise inerte oder flüchtige Komponenten, zu vermeiden. Eine entsprechende Entgasung wird im übrigen für Behälter, die im Bereich der Lebensmitteltechnik eingesetzt werden, von der ISBT (International Society of Beverage Technologists) empfohlen.
Mittels der Pumpstufen 39,40 der Fördereinrichtung 38 wird Flüssiggas in den Behälter 45 gepumpt. Das eingepumpte Flüssiggas verdrängt das im Behälter 45 vorliegende Gas, das über die Schlauchleitung 30 dem Gaszuleitungsanschluss 41 zugeführt und in der Pumpstufe 40 verflüssigt wird. Das auf diese Weise verflüssigte Gas wird in flüssiger Form zusammen mit dem aus dem Tankwagen 10 entnommenen Flüssiggas wieder dem Behälter 45 zugeführt. Bei Bedarf kann das der Pumpstufe 40 zugeführte Gas mittels einer im Gaszuleitungsanschluss 41 integrierten Kühleinrichtung 47 vorgekühlt werden. Bei der Kühlenrichtung 47 handelt es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher, der aus der gleichen Quelle mit Energie versorgt wird, wie die Pumpstufen 39, 40. Die in der Kühleinrichtung 47 vollzogene Vorkühlung, die freilich nicht notwendig, jedoch zweckmäßig für das erfindungsgemäße Verfahren ist, verringert den Gasdruck und trägt damit zur Vermeidung einer, den maximal erlaubten Betriebsdruck übersteigenden, Druckerhöhung im Behälter 45 bei.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich die Restgasmenge im Behälter 45 wesentlich verringern. Beispielsweise kann das Volumen dieses Restgases auf eine dem Druck von 9 bis 10 bar entsprechende Menge beschränkt werden. Gegenüber konventionellen Befülleinrichtungen ist auf dieses Weise eine um wenigstens 1 ,5% pro Fahrt höhere Transportmenge an Flüssiggas zu erzielen. Zugleich kann die Restgasmenge im Tankwagen, die nach Belieferung der Kunden in einer Produktionsstätte komprimiert, gereinigt und verflüssigt werden muss, deutlich reduziert werden, wodurch sich eine deutliche Energieeinsparung ergibt. Zudem ist es nicht mehr erforderlich, das Restgas im Tankwagen 10 vor der Beladung eines Behälters 45 einer Kontrollanalyse zu unterziehen.
Da auch nach dem Befullen eines ersten Behälters die hohe Qualität des Flüssiggases gewährleistet ist, kann auch der Einsatz von nicht speziell dem ausschließlichen Transport von Nahrungsmitteln und medizinischen Gütern vorbehaltenen Tankfahrzeugen gerechtfertigt werden. Bezuqszeichenliste
10. Tankwagen 31. Tankzuleitung Vorratstank 11. - 32. Gasableitung Vorratstank
12. flüssige Phase 33. -
13. Gasphase 34. - 14. - 35. Flüssiggaszuleitung Tankwagen
15. Vorratstank 36. Gasableitung Tankwagen
16. flüssige Phase 37. Anschlussleitung Tankwagen
17. Gasphase 38. Fördereinrichtung 18.- 39. erste Pumpstufe
19. - 40. zweite Pumpstufe
20. Ausleitung 41. Gaszuleitungsanschluss
21. Fördereinrichtung 42. Ventil
22. erste Pumpstufe 43. Ventil
23. zweite Pumpstufe 44. Anschlusskopf 24. - 45. Behälter
25. - 46. Anschlusskopf 26. - 47. Kühleinrichtung
27. Gaszuleitungsanschluss 48. Flüssiggaszuleitung Behälter
28. Ausleitung Tankwagen 49. Gasableitung Behälter
29. flexible Schlauchleitung 50. Abgasventil
30. flexible Schlauchleitung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Befullen eines Behälters (10,45) mit Flüssiggas, mit einer an einen Vorratstank (15,10) einerseits und an den Behälter (10,45) andererseits anschließbaren, mit einer Fördereinrichtung (21 ,38) versehenen Zuleitung für Flüssiggas und mit einer an den Behälter (10,45) anschließbaren Gasableitung (36,49) zum Abführen von Gas aus dem Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (21 ,38) eine mehrstufige Pumpe umfasst und dass die Gasabieitung (36,49) an einem zwischen zwei Pumpenstufen (22,23; 39,40) angeordneten Strömungsanschluss (27, 41 ) mit der Zuleitung für Flüssiggas stromungsverbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorratstank (10,15) und dem Strömungsanschluss (27,41 ) und/oder zwischen der Strömungsanschluss (27,41 ) und dem Behälter (15,45) jeweils mehrere Pumpstufen (22,23; 39,40) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasableitung (36,49) mit einer Kühleinrichtung (47) zum Kühlen des abgeführten Gases in Strömungsverbindung steht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorratstank (10,15) und/oder als Behälter (15,45) eine mobile Tankeinheit, etwa ein Straßentankwagen, ein Tankauflieger oder ein Eisenbahnkesselwagen vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssiggas Kohlendioxid eingesetzt wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (21 ,38) als mobile Einheit ausgebildet ist.
7. Verfahren zum Befullen eines Behälters (10,45) mit Flüssiggas, bei dem flüssiges Flüssiggas aus einem Vorratstank (10,15) dem Behälter (15,45) zugeführt wird und gasförmiges Flüssiggas mit einem Volumen, das im wesentlichen dem Volumen des zugeführten flüssigen Flüssiggases entspricht, dem Behälter (15,45) entnommen, zumindest teilweise verflüssigt und das so verflüssigte Flüssiggas dem Behälter (10,45) wieder zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transport des flüssigen Flüssiggases aus dem Vorratstank (10,15) in den Behälter (10,45) ein Förderdruck aufgebaut wird, der zugleich zum Verflüssigen des dem Behälter (10,45) entnommenen gasförmige Flüssiggases eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderdruck in mehreren Druckstufen erhöht wird und dass zwischen zwei
Druckstufen das dem Behälter (10,45) entnommene Flüssiggas zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Behälter (10,45) entnommene und/oder das im Behälter
(10,45) vorliegende gasförmige Flüssiggas zumindest teilweise gekühlt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,dadurch gekennzeichnet, dass das im Vorratstank (10,15) vorliegende Flüssiggas vor dem
Befüllvorgang gekühlt wird.
2. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des Befüllvorgangs ein Teil des gasförmigen Flüssiggases aus dem Behälter (10,45) abgeblasen wird.
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