EP1370797A1 - Nicht formbeständiger speicherbehälter und verfahren zum speichern von gasen - Google Patents

Nicht formbeständiger speicherbehälter und verfahren zum speichern von gasen

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EP1370797A1
EP1370797A1 EP02761891A EP02761891A EP1370797A1 EP 1370797 A1 EP1370797 A1 EP 1370797A1 EP 02761891 A EP02761891 A EP 02761891A EP 02761891 A EP02761891 A EP 02761891A EP 1370797 A1 EP1370797 A1 EP 1370797A1
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EP
European Patent Office
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gas
storage container
storage
storage space
gases
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02761891A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Wandke
Alexander Jurmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/035—Dealing with losses of fluid
    • F17C2260/036—Avoiding leaks
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    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F17C2265/012—Purifying the fluid by filtering

Definitions

  • the invention relates to a non-dimensionally stable storage container, in particular for the storage of gases and / or gas mixtures, consisting essentially of a gas-permeable material, for example made of coated rubber or textile-reinforced polyester.
  • the invention further relates to a method for storing one or more gases or gas mixtures in such a storage container.
  • High-pressure gas quenching devices are usually operated with gaseous helium at a pressure of more than 10 bar.
  • the helium is circulated for cost reasons and either stored in appropriate pressure containers - made of steel, aluminum, copper, etc. - or non-dimensionally stable, in particular balloon-shaped storage containers or balloons (temporarily).
  • pressure vessels are used both for relaxation and for the storage of gases, the aforementioned non-dimensionally stable storage vessels are used as relaxation vessels with few exceptions.
  • the use of the aforementioned pressure vessel has u. a. the advantage that the purity of the gas stored in them is relatively independent of the storage technology.
  • the physical diffusion of atmospheric oxygen and other types of gas through the storage container wall results in considerable additional gas losses on the one hand and, on the other hand, contamination of the gas or gas mixture stored in the non-dimensionally stable storage container.
  • the diffusion of nitrogen - at least up to a nitrogen content of approx.
  • the object of the present invention is to provide a generic non-dimensionally stable storage container as well as a generic method for storing one or more gases or gas mixtures in such a storage container which avoids the aforementioned disadvantages.
  • pollution (s) and gas losses are to be reduced, plant and process reliability increased and investment and operating costs reduced.
  • non-dimensionally stable storage container which is characterized in that the non-dimensionally stable storage container is composed of at least one further storage container, which likewise essentially consists of a gas-permeable material, and / or of at least one further storage container, which consists of a non-gas permeable material is surrounded.
  • the method according to the invention for storing one or more gases or gas mixtures in a generic storage container is characterized in that the outer storage space or spaces are or are filled with an oxygen-free gas or gas mixture.
  • the non-dimensionally stable, inner storage container is now not “directly exposed” to the ambient air, but at least one further outer storage space, which serves as a buffer between the inner storage space and the ambient air, is provided between it and the ambient air.
  • This outer storage space can now, according to the characterizing part of claim 1, either by a further, non-dimensionally stable storage container, which likewise essentially consists of the same material as the inner, non-dimensionally stable storage container, or by a further storage container, which consists of a non-gas-permeable material , be surrounded.
  • a sheet metal jacket of the inner, non-dimensionally stable storage container can be provided as the outer storage container.
  • the gas or gas mixture located in the inner storage space is no longer directly “exposed" to the ambient air.
  • the outer storage space or spaces are filled with an oxygen-free gas or gas mixture.
  • An inert gas or gas mixture such as, for example, nitrogen, argon, carbon dioxide or SF 6 or gas mixtures which contain the aforementioned components, are preferably used here.
  • the outer storage space or spaces can also be filled with the same gas or gas mixture as is stored in the inner storage space.
  • means for monitoring a gas concentration preferably the oxygen concentration, are provided at least in the inner storage space.
  • Monitoring the oxygen concentration can ensure that suitable measures for reducing the oxygen concentration can (can) be initiated when a specific oxygen concentration is reached.
  • the oxygen concentration in both or all of the storage spaces is advantageously monitored.
  • the method according to the invention for storing one or more gases or gas mixtures in a storage tank is also proposed, that pressure and / or volume changes within a storage space are controlled by pressure and / or volume changes within at least one other storage space.
  • the non-dimensionally stable storage container should always be arranged in such a way that it can still move freely and volume changes can be compensated for either by a sensor-controlled gas flow or by an equivalent volume change in one or the other storage rooms.
  • a pressure change in the or one of the outer storage spaces can also change the pressure in the inner storage space and vice versa, as a result of which individual process steps, such as the transport of gas in the storage containers, by a corresponding increase in the pressure in the or one of the outer storage spaces get supported.
  • FIGS. 1 and 2 The invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the invention, in which the non-dimensionally stable storage container 2, which defines a storage space 1, of a storage container 4, which likewise essentially consists of a gas-permeable one
  • the outer or intermediate storage space 3 is now filled according to the invention with an oxygen-free gas or gas mixture, preferably with an inert gas or gas mixture. This takes place via the filler neck 8. The filling and removal of medium from the storage space 1 takes place via the filler neck 7.
  • sensors 5 and 6 are provided, which are used to record or monitor the gas (mixture) composition in the storage rooms 1 and 3.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the invention, which differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in that the non-dimensionally stable storage container 2 is surrounded by a storage container 4 ', which consists of a non-gas-permeable material, for example sheet metal ,
  • the storage container according to the invention and the method according to the invention create a storage possibility for gases or gas mixtures in which the diffusion of e.g. B. atmospheric oxygen in the stored medium can be prevented or significantly reduced. This is accompanied by a reduction in gas losses.
  • the aforementioned devices required for cleaning the stored medium can now also be dispensed with, which overall results in higher process reliability.

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Abstract

Es wird ein nicht formbeständiger Speicherbehälter, insbesondere für die Speicherung von Gasen und/oder Gasgemischen, bestehend im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen Material, beispielsweise aus beschichtetem Gummi oder aus textilverstärktem Polyester, beschrieben. Ferner wird ein Verfahren zum Speichern eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische in einem derartigen Speicherbehälter beschrieben. Erfindungsgemäss ist der nicht formbeständige Speicherbehälter von wenigstens einem weiteren Speicherbehälter, der ebenfalls im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen Material besteht, und/oder von wenigstens einem weiteren Speicherbehälter, der aus einem nicht gasdurchlässigen Material besteht, umgeben. Entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren werden der oder die äusseren Speicherräume mit einem Sauerstoff-freien Gas oder Gasgemisch, vorzugsweise mit einem inerten Gas oder Gasgemisch befüllt.

Description

Beschreibung
Nicht formbeständiger Speicherbehälter und Verfahren zum Speichern von Gasen
Die Erfindung betrifft einen nicht formbeständigen Speicherbehälter, insbesondere für die Speicherung von Gasen und/oder Gasgemischen, bestehend im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen Material, beispielsweise aus beschichtetem Gummi oder aus textilverstärktem Polyester.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Speichern eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische in einem derartigen Speicherbehälter.
Hochdruckgas-Abschreckeinrichtungen werden im Regefall mit gasförmigem Helium bei einem Druck von mehr als 10 bar betrieben. Bei der Gaseversorgung derartiger Anlagen mit Helium wird das Helium aus Kostengründen im Kreislauf gefahren und entweder in entsprechenden Druckbehältern - gefertigt aus Stahl, Aluminium, Kupfer, etc. - oder nicht formbeständigen, insbesondere ballonförmigen Speicherbehältern bzw. Ballons (zwischen)gelagert. Während Druckbehälter sowohl zur Entspannung als auch zur Lagerung von Gasen genutzt werden, kommen die vorgenannten, nicht formbeständigen Speicherbehälter mit wenigen Ausnahmen als Entspannungsbehälter zum Einsatz.
Die Verwendung der vorgenannten Druckbehälter hat u. a. den Vorteil, dass die Reinheit des in ihnen gespeicherten Gases relativ unabhängig von der Lagertechnologie ist.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Anlagen- bzw. Investitionskosten vergleichsweise hoch sind, was ebenso für den Überwachungsaufwand derartiger Druckbehälter gilt.
Kommen die vorgenannten nicht formbeständigen Speicherbehälter zur Anwendung, kommt es durch die physikalisch bedingte Diffusion von Luftsauerstoff und anderen Gasarten durch die Speicherbehälterwand zum einen zu erheblichen zusätzlichen Gasverlusten und zum anderen zu einer Verunreinigung des in dem nicht formbeständigen Speicherbehälter gelagerten Gases oder Gasgemisches. Wird beispielsweise für den eingangs beschriebenen Anwendungszweck - Hochdruckgas- Abschreckung mittels Helium - Helium in einem nicht formbeständigen Speicherbehälter gelagert, so hat zwar die Diffusion von Stickstoff - zumindest bis zu einem Stickstoffgehalt von ca. 15 Vol.-% - keine Nachteile, unter bestimmten Bedingungen können mit einem entsprechenden Helium/Stickstoff-Gasgemisch sogar verbesserte Abschreckbedingungen erreicht werden, jedoch erfordert die Beseitigung des eindiffundierten Sauerstoffes entweder ein Austauschen des Heliums in regelmäßigen Abständen oder das Einbinden einer entsprechenden adsorptiven und/oder permeativen Gasreinigungsvorrichtung, mittels der der Sauerstoff aus dem Helium entfernt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen nicht formbeständigen Speicherbehälter sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Speichern eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische in einem derartigen Speicherbehälter anzugeben, der bzw. das die vorgenannten Nachteile vermeidet. Insbesondere sollen die Verunreinigung(en) und Gasverluste reduziert, die Anlagen- und Prozesssicherheit erhöht und die Investitions- sowie die Betriebskosten reduziert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßer nicht formbeständigen Speicherbehälter vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der nicht formbeständige Speicherbehälter von wenigstens einem weiteren Speicherbehälter, der ebenfalls im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen Material besteht, und/oder von wenigstens einem weiteren Speicherbehälter, der aus einem nicht gasdurchlässigen Material besteht, umgeben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische in einem gattungsgemäßen Speicherbehälter zeichnet sich dadurch aus, dass der oder die äußeren Speicherräume mit einem Sauerstoff-freien Gas oder Gasgemisch gefüllt sind bzw. werden.
Erfindungsgemäß ist der nicht formbeständige, innere Speicherbehälter nunmehr nicht unmittelbar der Umgebungsluft "ausgesetzt", sondern zwischen ihm und der Umgebungsluft wird wenigstens ein weiterer äußerer Speicherraum, der als Puffer zwischen dem inneren Speicherraum und der Umgebungsluft dient, vorgesehen. Dieser äußere Speicherraum kann nun gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 entweder durch einen weiteren, nicht formbeständigen Speicherbehälter, der ebenfalls im Wesentlichen aus dem gleichen Material wie der innere, nicht formbeständige Speicherbehälter besteht, oder von einem weiteren Speicherbehälter, der aus einem nicht gasdurchlässigen Material besteht, umgeben sein. Im Falle der letztgenannten Alternative kann als äußerer Speicherbehälter beispielsweise eine Blechummantelung des inneren, nicht formbeständigen Speicherbehälters vorgesehen werden.
Unabhängig davon, welche der beiden Lösungen gewählt wird, ist das in dem inneren Speicherraum befindliche Gas oder Gasgemisch nunmehr nicht mehr unmittelbar der Umgebungsluft "ausgesetzt".
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speicherbehälters bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der oder die äußeren Speicherräume mit einem Sauerstoff-freien Gas oder Gasgemisch gefüllt. Hierbei kommen vorzugsweise ein inertes Gas oder Gasgemisch, wie beispielsweise Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder SF6 bzw. Gasgemische, die die vorgenannten Komponenten enthalten, zur Anwendung. Des Weiteren können der oder die äußeren Speicherräume auch mit dem gleichen Gas oder Gasgemisch, wie es in dem inneren Speicherraum gelagert ist, gefüllt werden.
Den erfindungsgemäßen Speicherbehälter sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern weiterbildend wird vorgeschlagen, dass zumindest in dem inneren Speicherraum Mittel zum Überwachung einer Gaskonzentration, vorzugsweise der Sauerstoffkonzentration, vorgesehen sind.
Mittels der Überwachung der Sauerstoffkonzentration kann sichergestellt werden, dass bei Erreichen einer bestimmten Sauerstoffkonzentration geeignete Maßnahmen zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration eingeleitet werden (können). In zweckmäßiger Weise wird jedoch die Sauerstoffkonzentration in beiden bzw. allen Speicherräumen überwacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische in einem Speicherbehälter weiterbildend wird zudem vorgeschlagen, dass Druck- und/oder Volumenänderungen innerhalb eines Speicherraumes durch Druck- und/oder Volumenänderungen innerhalb wenigstens eines anderen Speicherraumes gesteuert werden.
Prinzipiell sollte der nicht formbeständige Speicherbehälter immer so angeordnet werden, dass er nach wie vor frei beweglich ist und Volumenänderungen entweder durch einen sensorgesteuerten Gasstrom oder durch eine äquivalente Volumenänderung in dem oder einem der anderen Speicherräume ausgeglichen werden können. Auch durch eine Druckänderung in dem oder einem der äußeren Speicherräume kann der Druck in dem inneren Speicherraum verändert werden und umgekehrt, wodurch einzelne Verfahrensschritte, wie beispielsweise das Transportieren von Gas in den Lagerbehältern, durch eine entsprechende Erhöhung des Druckes in dem oder einem der äußeren Speicherräume unterstützt werden.
Die Erfindung sei nachfolgend anhand zweier in den Figuren 1 und 2 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt hierbei eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der nicht formbeständige Speicherbehälter 2, der einen Speicherraum 1 definiert, von einem Speicherbehälter 4, der ebenfalls im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen
Material besteht, umschlossen wird. Der äußere bzw. Zwischenspeicherraum 3 wird nunmehr erfindungsgemäß mit einem Sauerstoff-freien Gas oder Gasgemisch, vorzugsweise mit einem inerten Gas oder Gasgemisch befüllt. Dies geschieht über den Füllstutzen 8. Das Befüllen und Entnehmen von Medium aus dem Speicherraum 1 erfolgt über den Füllstutzen 7.
Des Weiteren sind Messfühler 5 und 6 vorgesehen, die der Erfassung bzw. Überwachung der Gas(gemisch)zusammensetzung in den Speicherräumen 1 und 3 dienen.
Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die sich von der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform nur dadurch unterscheidet, dass der nicht formbeständige Speicherbehälter 2 von einem Speicherbehälter 4', der aus einem nicht gasdurchlässigen Material, bspw. Blech, besteht, umgeben ist. Der erfindungsgemäße Speicherbehälter sowie das erfindungsgemäße Verfahren schaffen eine Speichermöglichkeit für Gase oder Gasgemische, bei der die Diffusion von z. B. Luftsauerstoff in das gespeicherte Medium verhindert bzw. deutlich reduziert werden kann. Damit einhergehend wird eine Reduzierung der Gasverluste erreicht. Auch die erwähnten, für die Reinigung des gespeicherten Mediums erforderlichen Vorrichtungen können nunmehr entfallen, woraus in der Summe eine höhere Prozesssicherheit resultiert.

Claims

Patentansprüche
Nicht formbeständiger Speicherbehälter, insbesondere für die Speicherung von Gasen und/oder Gasgemischen, bestehend im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen Material, beispielsweise aus beschichtetem Gummi oder aus textilverstärktem Polyester, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht formbeständige Speicherbehälter von wenigstens einem weiteren Speicherbehälter, der ebenfalls im Wesentlichen aus einem gasdurchlässigen Material besteht, und/oder von wenigstens einem weiteren Speicherbehälter, der aus einem nicht gasdurchlässigen Material besteht, umgeben ist.
2. Speicherbehälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Zu- und Abführen von Gasen bzw. Gasgemischen in die durch die Speicherbehälter gebildeten Speicherräume vorgesehen sind.
3. Speicherbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die äußeren Speicherräume mit einem Sauerstoff-freien Gas oder Gasgemisch befüllt sind.
4. Speicherbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die äußeren Speicherräume mit einem inerten Gas oder Gasgemisch, befüllt sind.
5. Speicherbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem inneren Speicherraum Mittel zum Überwachen einer Gaskonzentration, vorzugsweise der Sauerstoffkonzentration, vorgesehen sind.
6. Verfahren zum Speichern eines oder mehrerer Gase oder Gasgemische in einem Speicherbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die äußeren Speicherräume mit einem Sauerstofffreien Gas oder Gasgemisch befüllt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die äußeren Speicherräume mit einem inerten Gas oder Gasgemisch, befüllt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sauerstoffkonzentration zumindest in dem inneren Speicherraum überwacht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Druck- und/oder Volumenänderungen innerhalb eines Speicherraumes durch Druck- und/oder Volumenänderungen innerhalb wenigstens eines anderen
Speicherraumes gesteuert werden.
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