EP4076715A1 - Verfahren und anordnung zur einbringung von gas in ein medium - Google Patents

Verfahren und anordnung zur einbringung von gas in ein medium

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EP4076715A1
EP4076715A1 EP20815716.4A EP20815716A EP4076715A1 EP 4076715 A1 EP4076715 A1 EP 4076715A1 EP 20815716 A EP20815716 A EP 20815716A EP 4076715 A1 EP4076715 A1 EP 4076715A1
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EP
European Patent Office
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pressure
medium
gas
introduction line
carbon dioxide
Prior art date
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Pending
Application number
EP20815716.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Abraham Sliwo
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
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Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP4076715A1 publication Critical patent/EP4076715A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2311—Mounting the bubbling devices or the diffusers
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    • B01F23/2311—Mounting the bubbling devices or the diffusers
    • B01F23/23114—Mounting the bubbling devices or the diffusers characterised by the way in which the different elements of the bubbling installation are mounted
    • B01F23/231141—Mounting auxiliary devices, e.g. pumps or compressors in a particular place on the bubbling installation, e.g. under water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
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    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
    • B01F23/23762—Carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/685—Devices for dosing the additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/06—Pressure conditions
    • C02F2301/066—Overpressure, high pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for introducing gas, in particular gaseous and / or liquid carbon dioxide or oxygen, into a medium and a corresponding arrangement.
  • Carbon dioxide can be used to neutralize media such as alkaline wastewater.
  • the carbon dioxide is injected into a corresponding medium or the medium is gassed with carbon dioxide.
  • aeration hoses are laid for gassing the medium and / or, for example, membrane disks through which the carbon dioxide flows in gaseous form and then dissolves in the medium.
  • JP 2014054615 A proposes a method in which water used for post-treatment of concrete is treated in this way.
  • the invention is not restricted to specific wastewater or media, but is basically suitable for all types of, for example, aqueous media such as alkaline wastewater from construction sites, industrial wastewater or process water.
  • Corresponding methods for introducing carbon dioxide into water are known in the most varied of configurations. In order to bring carbon dioxide into solution more quickly, it is advantageous to use gaseous or liquid carbon dioxide. It is advantageous to add this directly, especially in the case of large amounts of carbon dioxide to be introduced. As a rule, when there is a large demand, liquid carbon dioxide is added, which is sprayed into the medium via a nozzle.
  • An arrangement for introducing carbon dioxide in the liquid state into a fluid medium is known from EP 2 179782 A1.
  • the arrangement has a supply tank for liquid carbon dioxide, a pressure line connected to the supply tank and opening into a fluid-carrying line at an entry point, and a pressure line integrated in the pressure line, arranged directly at the confluence of the pressure line in the fluid-carrying line, by means of which in an between Supply tank and expansion element arranged section of the pressure line a pressure above the pressure of the triple point of carbon dioxide can be maintained.
  • US Pat. No. 5,108,929 A proposes a method for efficiently controlling the pH value of a flowing alkaline waste water stream in which, depending on a detected pH value, liquid high-pressure carbon dioxide is expanded at a proportional control valve to form a two-phase stream and the two-phase stream is introduced into the flowing stream becomes.
  • a method for delivering a variable mass flow of liquid carbon dioxide to at least one delivery point via a supply line which is provided with a control valve which is variable in terms of its cross section is known from DE 689 12 755 T3.
  • the mass flow of liquid carbon dioxide to the delivery point is delivered by means of a delivery device which opens when the pressure downstream of the valve is higher than a predetermined pressure, which in turn is above the pressure at the carbon dioxide triple point. In this way, at least in the section of the line downstream of the valve, a pressure is continuously maintained which is higher than the pressure at the carbon dioxide triple point.
  • carbon dioxide is increasingly mentioned in the following, this does not exclude the possibility that other gases, such as oxygen in particular, can also be used in a corresponding manner.
  • the reference to carbon dioxide is therefore only to be understood as an example.
  • other gases, such as oxygen do not solidify in the pressure and temperature ranges considered here, the use of the invention is also advantageous for such gases, because icing and, if necessary, heating required to prevent such icing can be dispensed with.
  • any fittings are advantageously dispensed with, and only solenoid valves are used. It is irrelevant whether liquid carbon dioxide (with or without pre-tensioning the feed line) or gaseous carbon dioxide or another gas in a liquefied or gaseous state is used. Furthermore, it is also unimportant under which equilibrium pressure the carbon dioxide or another gas is located in the storage container supplying the feed line. In other words, a pressure reduction upstream of the point of introduction into the medium and the heating of the carbon dioxide or another gas are advantageously dispensed with.
  • the pressure in the medium to be charged with carbon dioxide is controlled by means of a throttle device, in particular a diaphragm, but also, for example, by means of a needle valve, a line section with a smaller diameter or a sintered metal disc, which is advantageously closed in an area of the feed line within a treating medium containing container is installed, broken or reduced.
  • the throttle device is advantageously placed slightly above or below a surface that forms the medium in the container, and just before the mouth of the injection nozzle used or of a delivery system. As a result, the resulting expansion cold is generated slightly above or below the surface of the medium during use.
  • the heat is also withdrawn from the medium and not only from the feed system or corresponding fittings, in particular if heat, for example heat of solution or heat of reaction, is generated when the gas is fed in. These no longer have to be heated by external heaters to protect the fittings.
  • the feed line can be preloaded with gaseous carbon dioxide when using liquid carbon dioxide in order to avoid dry ice formation upstream of the injection nozzle or the feed system. Blocking of the line is thus ruled out.
  • the present invention creates a solution for introducing liquid and / or gaseous carbon dioxide into a medium which is significantly improved in terms of reliability and costs compared to the prior art. Maintenance work, for example to clean damaged fittings, is avoided.
  • the medium is in a static or flowing state in a media container and forms a surface.
  • the method of the present invention comprises taking gas, in particular liquid and / or gaseous carbon dioxide or liquid and / or gaseous oxygen, from a storage system and supplying it by means of an introduction line to an introduction point which is below the surface of the medium in the media container, the Bring line is guided at an immersion position through the surface of the medium in the media container.
  • the gas is fed into the medium through one or more feed devices, for example in the form of nozzles, openings or membrane devices.
  • the gas is guided through a first section of the introduction line at a pressure in a first pressure range, in particular above the pressure at the triple point of carbon dioxide.
  • the gas is guided through a second section of the introduction line at a pressure in a second pressure range below the first pressure range.
  • the gas is expanded at one or more throttle devices from the pressure in the first pressure area to the pressure in the second pressure area, the one or more throttle devices being arranged between the first and the second section of the introduction line in a throttle area, the or, wherein the throttle region extends from a position which is not more than 50 cm upstream of the immersion position to the point of introduction.
  • the first section of the feed line thus extends from the throttle device or devices upstream in the direction of the storage system, whereas the second section of the feed line extends from the throttle device or devices downstream in the direction of the feed point.
  • An essential aspect of the invention is that the throttle device (s) is or are arranged within the system boundary of the container or basin, so that it can or can benefit from a supply of heat from the medium, for example.
  • liquid and / or gaseous carbon dioxide is used here to express that either completely liquid or completely gaseous, but also carbon dioxide present in the two-phase state, can be used.
  • the carbon dioxide or another gas can also undergo an at least partial phase transition in the course of the process according to the invention, although the formation of solid carbon dioxide advantageously does not occur in the case of carbon dioxide.
  • the throttle area in which the one or more throttle devices, which are arranged between the first and the second section of the introduction line in the introduction line, can also vary within the scope of the present invention from a position that is only 10, 20, 30 or 40 cm upstream of the immersion position, extend to the insertion point. It is also possible to extend only up to a position that is 10, 20, 30, 40 or 500 cm downstream of the immersion position. In this way, within the scope of the invention, a particularly advantageous temperature control of the diaphragm can take place in the manner explained above.
  • the second section of the introduction line is advantageously submerged in the medium in the medium container from the immersion position. In this way, heat from the surrounding medium can be used at every point to prevent the formation of dry ice. This can be promoted, for example, by using particularly thermally conductive materials such as copper, appropriate wall thicknesses and the like. A corresponding arrangement can be constructed from different materials, in particular for targeted heat guidance.
  • the gas in particular the liquid and / or gaseous carbon dioxide or corresponding oxygen, can advantageously be stored in the storage system in the liquid and / or gaseous state and at a pressure in the first pressure range.
  • the storage system can in particular comprise one or more pressure accumulators, in particular known pressurized gas cylinders, so that the first pressure range can be, for example, from 5 to 200 bar.
  • the pressure in the first pressure range can be, for example, from 2 to 40 bar when using liquid oxygen and possibly up to 300 bar when using gaseous oxygen.
  • Several corresponding pressure accumulators can be attached, in particular for a "flying change" and a known change fitting with pressure reducers.
  • a throttle device is understood here to mean a device which opposes a fluid flow with a resistance, so that this fluid flow has a higher pressure upstream of the throttle device than after it.
  • a diaphragm can be used, whereby a "diaphragm” is to be understood here as a fitting which brings about a mechanical cross-section reduction of a clear width of the feed line.
  • a corresponding diaphragm can be designed as an annular diaphragm, that is to say as an essentially flat disk with a circular opening.
  • Other forms of throttle devices can also be used, for example fittings with (porous) sintered metal disks, narrowed pipe sections or manually or electrically controllable (needle) valves.
  • is a Corresponding diaphragm in contrast to a valve, cannot be adjusted by a manual or electrical actuator (but can be exchanged if necessary).
  • the second pressure range can in particular be in a range from 2 to 20 bar, that is to say, if appropriate, also slightly below the pressure at the triple point of carbon dioxide. Due to the heating by the medium to which the carbon dioxide is to be applied, the formation of dry ice is nevertheless avoided when carbon dioxide is used. If other gases are used, icing on the corresponding fittings can be prevented without additional heating devices having to be used.
  • the second pressure range is determined within the scope of the present invention in particular by the choice of a suitable orifice diameter of the orifice (s) used as throttle device (s), a valve position when using a needle valve, a thickness of a sintered metal layer or the diameter and length of a narrowed line area or the like set.
  • the gas is introduced advantageously without, in particular, electrical heating of the aforementioned components used for introduction, which results in a particular advantage of the present invention.
  • any feed devices can be used within the scope of the present invention. It can be, for example, aeration hoses, perforated pipes, mixing nozzles, injection nozzles of any type and / or combinations of the elements mentioned.
  • the medium can in particular be an aqueous medium, in particular alkaline waste water.
  • the present invention also extends to an arrangement for introducing gas, in particular gaseous and / or liquid carbon dioxide or oxygen, into a medium.
  • the arrangement has a media container which is set up to receive the medium in a static or flowing state with the formation of a surface.
  • a “media container” is expressly not limited to a specific object, but rather designates any receiving structure for the medium used, for example also a natural or artificial body of water.
  • extraction means are provided and set up to extract the gas from a storage system.
  • an introduction line is provided and set up to supply the gas to an introduction point which is below the surface of the medium in the media container, wherein the introduction line can be guided through the surface of the medium in the media container at an immersion position.
  • one or more feed devices for example in the form of nozzles, openings or membrane devices, are provided and are set up to feed the gas into the medium.
  • the arrangement is set up to guide the gas at a pressure in a first pressure range, in particular above the pressure at the triple point of carbon dioxide, through a first section of the introduction line.
  • the arrangement is also set up to guide the gas at a pressure in a second pressure range below the first pressure range through a second section of the introduction line.
  • one or more throttle devices are or are provided which is or are set up to relieve the liquid and / or gaseous carbon dioxide from the pressure in the first pressure range to the pressure in the second pressure range.
  • the one or more throttle devices is or are arranged between the first and the second section of the introduction line in a throttle area which extends upstream and downstream of the immersion position in the introduction line, the throttle area extending from a position not more than 50 cm upstream of the immersion position up to the insertion point, arranged. .
  • the first section of the introduction line extends from the screen upstream in the direction of the storage system, whereas the second section of the introduction line extends from the screen downstream in the direction of the introduction point.
  • FIGS. 1 to 5 FIG. 1 illustrating an arrangement not according to the invention and FIGS. 2 to 6 illustrating arrangements 100 to 500 according to the invention.
  • Components that are the same or have the same effect are indicated with identical reference numerals, and if they are of the same type in a figure, they may also be referred to only once, and are not explained repeatedly for the sake of clarity.
  • the explanations relating to these arrangements apply in the same way to corresponding procedures. If certain throttle devices such as diaphragms, sintered metal disks or needle valves are mentioned below, it goes without saying that the corresponding explanations also apply to other throttle devices, or that corresponding other throttle devices can be used in combination with all of the exemplary embodiments shown in the figures.
  • liquid and / or gaseous carbon dioxide is provided by means of a suitable storage arrangement 10, illustrated here with corresponding pressurized gas cylinders 11.
  • a valve arrangement 12 the valves of which are enclosed here by dashed lines are not separately identified, and subjected to a pressure reduction. Pressure values can be recorded and transmitted using manometers and the corresponding PIT transmitters. Not all of the valves shown need to be present.
  • the valve arrangement 12 it is possible to switch between groups of the compressed gas cylinders 11 in order to be able to exchange them.
  • Line heaters 13 are also provided to prevent the formation of dry ice.
  • a corresponding medium 21, for example waste water, is located in a media container 20 in a static or flowing state and forms a surface 22.
  • the arrangement comprises a feed line 30, which is set up for the liquid or gaseous carbon dioxide that the Storage device 10 was removed to feed an introduction point 33 which is below the surface 22 of the medium 21 in the media container 20, the introduction line 30 being guided at an immersion position 34 through the surface 22 of the medium 21 in the media container 21.
  • the liquid and / or gaseous carbon dioxide is fed into the medium 21 through one or more feed devices 35, for example in the form of nozzles, openings or membrane devices, which are not illustrated in detail here.
  • Neutralized medium 21 can be withdrawn from the media container 20 via a withdrawal line 23, for example.
  • the liquid and / or gaseous carbon dioxide is brought to the pressure at which it is fed to the medium 21 in the media container 20 far upstream of the feed devices 4. This leads to the problems discussed.
  • the arrangement 100 according to FIG. 2 now initially differs from the arrangement according to the invention according to FIG. 1 in that, although a valve arrangement, denoted by 14, is also provided here, it does not reduce the pressure. No line heaters 13 are provided, but instead, for example, a flow meter FIC.
  • the valves of the valve arrangement 14 are used in particular to shut off and enable the compressed gas cylinders 11 and the like to be changed.
  • the liquid and / or gaseous carbon dioxide is guided here at a pressure in a first pressure range above the pressure at the triple point of carbon dioxide through a first section 31 of the introduction line 30.
  • the liquid and / or gaseous carbon dioxide is guided through a second section of the introduction line 32 at a pressure in a second pressure range below the first pressure range.
  • the first pressure range can be in the memory device 10 when there is a memory pressure.
  • a diaphragm is provided as a throttle device 36 and is arranged between the first and second sections 31, 32 of the introduction line 30 and in a throttle region 37 which extends upstream and downstream from the immersion position 34 in the introduction line, the diaphragm 36 being the liquid and / or gaseous Carbon dioxide is relaxed from the pressure in the first pressure range to the pressure in the second pressure range.
  • the first section 31 of the introduction line 30 thus extends from the screen 36 upstream in the direction of the storage system 10
  • the second section 32 of the introduction line extends downstream from the screen 36 in the direction of the introduction point 33.
  • the arrangement 200 according to FIG. 3 essentially differs from the arrangement 100 according to FIG. 2 in that here a manometer or transmitter PIT is arranged downstream of the diaphragm 36.
  • the flow meter FIC still shown upstream here can then be omitted.
  • the arrangement 300 according to FIG. 4 essentially differs from the arrangements 100 according to FIG. 2 and 200 according to FIG. 3 in that the diaphragm 36 is arranged here above the immersion position 34.
  • the arrangement 400 according to FIG. 5 essentially differs from the arrangement 100 according to FIG. 2 in that two orifices 36a and 36b with different orifice diameters are provided here and are connected to corresponding line sections 30a and 30b. Any desired type of valves and valve combinations can be used to distribute the gas to the line sections 30a and 30b.
  • the arrangement 500 according to FIG. 6 essentially differs from the arrangement 300 according to FIG. 4 in that a manually or automatically adjustable (needle) valve 36a is provided as a throttle device 36.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Einbringung von Gas, insbesondere von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium (21) vorgeschlagen, das sich in statischem oder strömendem Zustand in einem Medienbehälter (20) befindet und in dem Medienbehälter (20) eine Oberfläche (22) ausbildet, wobei das Gas aus einem Speichersystem (10) entnommen und unter Verwendung einer Einbringleitung (30) einer Einbringstelle (33) unterhalb der Oberfläche (22) des Mediums (21) in dem Medienbehälter (21) zugeführt wird, wobei die Einbringleitung (30) an einer Eintauchposition (34) durch die Oberfläche (22) des Mediums (21) in dem Medienbehälter (20) geführt wird, und wobei das Gas an der Einbringstelle (33) unter Verwendung einer oder mehrerer Einspeiseeinrichtungen (35) in das Medium (21) eingespeist wird. Es ist vorgesehen, dass das Gas auf einem Druck in einem ersten Druckbereich, insbesondere oberhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid, durch einen ersten Abschnitt (31) der Einbringleitung (30) geführt wird, dass das Gas auf einem Druck in einem zweiten Druckbereich unterhalb des ersten Druckbereichs durch einen zweiten Abschnitt (32) der Einbringleitung (30) geführt wird, und dass das Gas an einer oder mehreren Drosseleinrichtungen (36) von dem Druck in dem ersten Druckbereich auf den Druck in dem zweiten Druckbereich entspannt wird, wobei die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen (36) zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (31, 32) der Einbringleitung (30) in einem Drosselbereich (37), der sich stromauf und stromab von der Eintauchposition (34) in der Einbringleitung (30) erstreckt, angeordnet ist oder sind. Eine entsprechende Anordnung (100) ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Einbringung von Gas in ein Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung von Gas, insbesondere von gasförmigem und/oder flüssigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium und eine entsprechende Anordnung.
Zum Neutralisieren von Medien wie alkalischen Abwässern kann Kohlendioxid verwendet werden. Das Kohlendioxid wird dabei in ein entsprechendes Medium eingedüst bzw. das Medium wir mit Kohlendioxid begast. In der Regel werden zum Begasen des Mediums Begasungsschläuche verlegt und/oder beispielsweise Membranscheiben eingesetzt, durch welche das Kohlendioxid gasförmig strömt und anschließend in dem Medium in Lösung geht.
Auf diese Weise mit Kohlendioxid behandelbare Medien sind vielfältig. So schlägt beispielsweise die JP 2014054615 A ein Verfahren vor, bei dem zur Nachbehandlung von Beton verwendetes Wasser auf diese Weise behandelt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf bestimmte Abwässer bzw. Medien beschränkt, sondern eignet sich grundsätzlich für alle Arten beispielsweise wässriger Medien wie alkalische Abwässer von Baustellen, industrielle Abwässer oder Prozesswasser.
Entsprechende Verfahren zum Einbringen von Kohlendioxid in Wasser sind in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Um Kohlendioxid schneller in Lösung zu bringen, wird vorteilhafterweise gasförmiges oder flüssiges Kohlendioxid eingesetzt. Vor allem bei großen Mengen an einzubringendem Kohlendioxid ist es vorteilhaft, dieses direkt zuzugeben. In der Regel wird bei großen Bedarfen Kohlendioxid flüssig zudosiert, welches über eine Düse in das Medium gesprüht wird.
Ein Problem bei der Zuführung bzw. Zugabe besteht jedoch darin, dass sich Kohlendioxid unterhalb des Tripelpunkts zu Trockeneis verfestigt. Dies kann zu Verstopfungen in den verwendeten Leitungen führen. Des Weiteren muss sehr viel Heizleistung eingebracht werden, um eine Beschädigung von Armaturen (Druckregler) durch die Expansionskälte oder durch Trockeneis zu verhindern. Beispielsweise schlägt die DE 19754686 A1 ein Verfahren zum Einträgen von Gas in eine Flüssigkeit vor, bei dem das Gas als tiefkaltes verflüssigtes Gas in die Flüssigkeit eingetragen wird, um die Flüssigkeit mit dem Gas anzureichern.
Unterschiedliche im Stand der Technik vorgeschlagene Verfahren versuchen, das oben erläuterte Problem des sich unterhalb des Tripelpunkts verfestigenden Kohlendioxids zu adressieren.
Aus der EP 2 179782 A1 ist eine Anordnung zum Einträgen von Kohlendioxid im flüssigen Zustand in ein fluides Medium bekannt. Die Anordnung weist einen Versorgungstank für flüssiges Kohlendioxid, eine mit dem Versorgungstank verbundene und an einem Eintragspunkt in eine fluidführende Leitung einmündende Druckleitung und ein in der Druckleitung integriertes, unmittelbar an der Einmündung der Druckleitung in die fluidführende Leitung angeordnetes Entspannungsorgan auf, mittels dessen in einem zwischen Versorgungstank und Entspannungsorgan angeordneten Abschnitt der Druckleitung ein Druck oberhalb des Drucks des Tripelpunktes von Kohlendioxid aufrecht erhalten werden kann.
Die US 5,108,929 A schlägt zum effizienten Steuern des pH-Wertes eines strömenden alkalischen Abwasserstroms ein Verfahren vor, bei dem in Abhängigkeit von einem erfassten pH-Wert flüssiges Hochdruck-Kohlendioxid an einem Proportionalregelventil unter Bildung eines Zweiphasenstroms entspannt und der Zweiphasenstrom in den strömenden Strom eingebracht wird.
Ein Verfahren zum Liefern eines variablen Mengenstroms von flüssigem Kohlendioxid an wenigstens einen Abgabepunkt über eine Zufuhrleitung, die mit einem in Bezug auf seinen Querschnitt variablen Regelventil versehen ist, ist aus der DE 689 12 755 T3 bekannt. Der Mengenstrom von flüssigem Kohlendioxid an den Abgabepunkt wird mittels einer Abgabeeinrichtung geliefert, die sich öffnet, wenn der Druck stromab des Ventils höher ist als ein vorbestimmter Druck, der seinerseits oberhalb des Drucks am Kohlendioxid-Tripelpunkt liegt. Auf diese Weise wird wenigstens in dem Abschnitt der Leitung stromab des Ventils durchgehend ein Druck aufrechterhalten, der höher ist als der Druck am Kohlendioxid-Tripelpunkt. Sämtliche der erläuterten Verfahren weisen gewisse Nachteile auf, die die vorliegende Erfindung durch Schaffung einer einfachen, kostengünstigen und zuverlässigen Lösung zur Einbringung von Gas, insbesondere von gasförmigem und/oder flüssigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium überwinden will.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Anordnung zur Einbringung von Gas, insbesondere von gasförmigem und/oder flüssigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche gelöst, wobei abhängige Patentansprüche und die nachfolgende Beschreibung vorteilhafte Ausgestaltungen angeben.
Ist nachfolgend verstärkt von Kohlendioxid die Rede, schließt dies nicht aus, dass auch andere Gase wie insbesondere Sauerstoff in entsprechender Weise eingesetzt werden können. Die Bezugnahme auf Kohlendioxid ist daher nur als Beispiel zu verstehen. Zwar verfestigen sich andere Gase wie beispielsweise Sauerstoff in den hier in Betracht kommenden Druck- und Temperaturbereichen nicht, allerdings ist auch für solche Gase der Einsatz der Erfindung vorteilhaft, weil hierbei Vereisungen und ggf. eine zur Verhinderung solcher Vereisungen erforderliche Heizung wegfallen kann.
Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren und in einer entsprechenden Anlage wird vorteilhafterweise auf jegliche Armaturen verzichtet, und es wird nur mit Magnetventilen gearbeitet. Dabei ist unwesentlich, ob flüssiges Kohlendioxid (mit und ohne Vorspannung der Einbringleitung) oder gasförmiges Kohlendioxid oder ein anderes Gas in verflüssigtem oder gasförmigem Zustand verwendet wird. Des Weiteren ist es ebenfalls unwesentlich, unter welchem Gleichgewichtsdruck sich das Kohlendioxid oder ein andere Gas in dem die Einbringleitung versorgenden Lagerbehälter befindet. Mit anderen Worten wird auf eine Druckreduzierung stromauf der Einbringstelle in das Medium und die Beheizung des Kohlendioxids oder eines anderen Gases vorteilhafterweise verzichtet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Druck in dem mit Kohlendioxid zu beaufschlagenden Medium mittels einer Drosseleinrichtung, insbesondere einer Blende, aber auch beispielsweise mittels eines Nadelventils, eines Leitungsabschnitts mit geringerem Durchmesser oder einer Sintermetallscheibe, die vorteilhafterweise in einem Bereich der Einbringleitung innerhalb eines das zu behandelnde Medium enthaltenden Behälters installiert ist, gebrochen bzw. reduziert. Die Drosseleinrichtung wird dabei vorteilhafterweise leicht oberhalb bzw. unterhalb einer Oberfläche, die das Medium in dem Behälter ausbildet, und kurz vor der Mündung der verwendeten Injektionsdüse bzw. eines Einbringsystems platziert. Dadurch wird bei Verwendung die entstehende Expansionskälte leicht oberhalb bzw. unterhalb der Oberfläche des Mediums erzeugt. Auf diese Weise wird die Wärme auch dem Medium und nicht nur dem Einbringsystem bzw. entsprechenden Armaturen entzogen, insbesondere wenn bei der Einspeisung des Gases Wärme, beispielsweise Lösungswärme oder Reaktionswärme, erzeugt wird. Diese müssen daher nicht mehr durch externe Heizgeräte erwärmt werden, um die Armaturen zu schützen.
Um ein Verstopfen der Einbringleitung zu vermeiden, kann die Einbringleitung bei Verwendung von flüssigem Kohlendioxid mit gasförmigem Kohlendioxid vorgespannt werden, um Trockeneisbildung stromauf der Injektionsdüse bzw. des Einbringsystems zu vermeiden. Ein Blockieren der Leitung wird somit ausgeschlossen.
Die vorliegende Erfindung, deren Merkmale nachfolgend nochmals in anderen Worten erläutert werden, schafft auf diese Weise eine hinsichtlich Zuverlässigkeit und Kosten gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Lösung zur Einbringung von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlendioxid in ein Medium. Wartungseinsätze, beispielsweise zur Reinigung von beschädigten Armaturen, werden vermieden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung befindet sich das Medium in statischem oder strömendem Zustand in einem Medienbehälter und bildet eine Oberfläche aus. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst, aus einem Speichersystem Gas, insbesondere flüssiges und/oder gasförmiges Kohlendioxid oder flüssigen und/oder gasförmigen Sauerstoff, zu entnehmen und mittels einer Einbringleitung einer Einbringstelle zuzuführen, die unterhalb der Oberfläche des Mediums in dem Medienbehälter liegt, wobei die Einbringleitung an einer Eintauchposition durch die Oberfläche des Mediums in dem Medienbehälter geführt wird. An der genannten Einbringstelle wird das Gas durch eine oder mehrere, beispielsweise in Form von Düsen, Öffnungen oder Membraneinrichtungen ausgebildete Einspeiseeinrichtungen in das Medium eingespeist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Gas auf einem Druck in einem ersten Druckbereich, insbesondere oberhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid, durch einen ersten Abschnitt der Einbringleitung zu führen. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, das Gas auf einem Druck in einem zweiten Druckbereich unterhalb des ersten Druckbereichs durch einen zweiten Abschnitt der Einbringleitung zu führen. Das Gas wird dabei erfindungsgemäß an einer oder mehreren Drosseleinrichtungen von dem Druck in dem ersten Druckbereich auf den Druck in dem zweiten Druckbereich entspannt, wobei die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Einbringleitung in einem Drosselbereich, der , angeordnet ist oder sind, wobei sich der Drosselbereich von einer Position, die nicht mehr als 50 cm stromauf der Eintauchposition liegt, bis zu der Einbringstelle erstreckt. Der erste Abschnitt der Einbringleitung erstreckt sich damit von der oder den Drosseleinrichtungen stromauf in Richtung des Speichersystems, wohingegen der zweite Abschnitt der Einbringleitung sich von der oder den Drosseleinrichtungen stromab in Richtung der Einbringstelle erstreckt. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass die Drosseleinrichtung(en) innerhalb der Systemgrenze Behälter bzw. Becken angeordnet ist oder sind, so dass diese beispielsweise von einer Wärmezufuhr aus dem Medium profitieren kann oder können.
Der Begriff "flüssiges und/oder gasförmiges Kohlendioxid" wird hier verwendet, um auszudrücken, dass entweder vollständig flüssiges oder vollständig gasförmiges, aber auch im zweiphasigen Zustand vorliegendes Kohlendioxid verwendet werden kann. Entsprechendes gilt auch für Sauerstoff oder andere Gase. Das Kohlendioxid oder ein anderes Gas kann im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens auch einen zumindest teilweisen Phasenübergang erfahren, wobei jedoch bei Kohlendioxid die Bildung festen Kohlendioxids vorteilhafterweise nicht auftritt.
Der Drosselbereich, in dem die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen, die zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Einbringleitung in der Einbringleitung angeordnet sind, kann sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch von einer Position, die nur 10, 20, 30 oder 40 cm stromauf der Eintauchposition liegt, bis zu der Einbringstelle erstrecken. Auch eine Erstreckung nur bis zu einer Position, die 10, 20, 30, 40 oder 500 cm stromab der Eintauchposition liegt, ist möglich. Auf diese Weise kann im Rahmen der Erfindung eine besonders vorteilhafte Temperierung der Blende in der zuvor erläuterten Weise erfolgen. Vorteilhafterweise ist der zweite Abschnitt der Einbringleitung ab der Eintauchposition dem Medium in dem Medienbehälter untergetaucht. Auf diese Weise kann an jeder Stelle Wärme aus dem umgebenden Medium zur Verhinderung einer Bildung von Trockeneis genutzt werden. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung besonders wärmeleitfähiger Materialien wie Kupfer, entsprechende Wandstärken und dergleichen begünstigt werden. Eine entsprechende Anordnung kann insbesondere zur gezielten Wärmeführung aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein.
Das Gas, insbesondere das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid oder entsprechender Sauerstoff, kann vorteilhafterweise in flüssigem und/oder gasförmigen Zustand und auf einem Druck in dem ersten Druckbereich in dem Speichersystem gespeichert werden. Das Speichersystem kann insbesondere einen oder mehrere Druckspeicher, insbesondere bekannte Druckgasflaschen umfassen, so dass der erste Druckbereich beispielsweise bei 5 bis 200 bar liegen kann. Im Fall von Sauerstoff kann der Druck in dem ersten Druckbereich bei Verwendung von flüssigem Sauerstoff beispielsweise bei 2 bis 40 bar und bei der Verwendung von gasförmigem Sauerstoff ggf. bei bis zu 300 bar liegen. Wie erwähnt, erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise keine Druckminderung stromauf der Blende(n), so dass dieser Druck, bis auf etwaige Druckverluste, bis zu der oder den Drosseleinrichtungen vorliegen kann. Mehrere entsprechender Druckspeicher können insbesondere für einen "fliegenden Wechsel" und einer bekannten Wechselarmatur mit Druckminderern angebracht sein.
Unter einer Drosseneinrichtung wird hier eine Einrichtung verstanden, die einem Fluidstrom einen Widerstand entgegensetzt, so dass dieser Fluidstrom stromauf der Drosseleinrichtung einen höheren Druck als danach aufweist. Insbesondere kann eine Blende verwendet werden, wobei unter einer "Blende" hier eine Armatur verstanden werden soll, die eine mechanische Querschnittsverringerung einer lichten Weite der Einbringleitung bewirkt. Insbesondere kann eine entsprechende Blende als Ringblende ausgebildet sein, also als im Wesentlichen flache Scheibe mit einer kreisförmigen Öffnung. Auch andere Formen von Drosseleinrichtungen können verwendet werden, beispielsweise Armaturen mit (porösen) Sintermetallscheiben, verengte Rohrabschnitte oder manuell oder elektrisch ansteuerbare (Nadel-)Ventile. Insbesondere ist eine entsprechende Blende, im Gegensatz zu einem Ventil, nicht durch einen manuellen oder elektrischen Aktor verstellbar (aber ggf. austauschbar).
Der zweite Druckbereich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere in einem Bereich von 2 bis 20 bar liegen, also ggf. auch leicht unterhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid. Aufgrund der Erwärmung durch das mit dem Kohlendioxid zu beaufschlagende Medium wird dabei im Falle der Verwendung von Kohlendioxid eine Bildung von Trockeneis dennoch vermieden. Im Falle der Verwendung anderer Gase kann eine Vereisung an entsprechenden Armaturen verhindert werden, ohne dass zusätzliche Heizeinrichtungen zum Einsatz kommen müssten. Der zweite Druckbereich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere durch die Wahl eines geeigneten Blendendurchmessers der als Drosseleinrichtung(en) verwendeten Blende(n), eine Ventilstellung bei Verwendung eines Nadelventils, eine Stärke einer Sintermetallschicht oder des Durchmessers und der Länge eines verengten Leitungsbereichs oder dergleichen eingestellt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise eine Bestimmung vorgenommen, ob das Gas in der Einbringleitung in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand vorliegt. Dies kann insbesondere unter Verwendung einer Dichtemessung erfolgen.
Die Einbringung des Gases erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise ohne eine insbesondere elektrische Erwärmung der genannten, zur Einbringung verwendeten Komponenten, wodurch sich ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt.
Wie bereits teilweise angesprochen, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung beliebige Einspeiseeinrichtungen verwendet werden. Es kann sich beispielsweise um Begasungsschläuche, perforierte Rohre, Mischdüsen, Injektionsdüsen beliebiger Art und/oder Kombinationen der genannten Elemente handeln.
Wie ebenfalls bereits angesprochen, kann es sich bei dem Medium insbesondere um ein wässriges Medium, insbesondere um alkalisches Abwasser, handeln. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Anordnung zur Einbringung von Gas, insbesondere von gasförmigem und/oder flüssigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium. Die Anordnung weist einen Medienbehälter auf, der zur Aufnahme des Mediums in statischem oder strömendem Zustand unter Ausbildung einer Oberfläche eingerichtet ist. Ein "Medienbehälter" ist dabei in jeder Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ausdrücklich nicht auf einen bestimmten Gegenstand beschränkt, sondern bezeichnet eine beliebige Aufnahmestruktur für das verwendete Medium, beispielsweise auch ein natürliches oder künstliches Gewässer. In der Anordnung der vorliegenden Erfindung sind Entnahmemittel bereitgestellt und dafür eingerichtet, das Gas aus einem Speichersystem zu entnehmen. Ferner ist eine Einbringleitung bereitgestellt und dafür eingerichtet, das Gas einer Einbringstelle zuzuführen, die unterhalb der Oberfläche des Mediums in dem Medienbehälter liegt, wobei die Einbringleitung an einer Eintauchposition durch die Oberfläche des Mediums in dem Medienbehälter führbar ist. An der genannten Einbringstelle ist eine oder sind mehrere, beispielsweise in Form von Düsen, Öffnungen oder Membraneinrichtungen ausgebildete, Einspeiseeinrichtungen bereitgestellt und dafür eingerichtet, das Gas in das Medium einzuspeisen.
Erfindungsgemäß ist die Anordnung dafür eingerichtet, das Gas auf einem Druck in einem ersten Druckbereich, insbesondere oberhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid, durch einen ersten Abschnitt der Einbringleitung zu führen. Erfindungsgemäß ist die Anordnung ferner dafür eingerichtet, das Gas auf einem Druck in einem zweiten Druckbereich unterhalb des ersten Druckbereichs durch einen zweiten Abschnitt der Einbringleitung zu führen. Hierfür ist oder sind erfindungsgemäß eine oder mehrere Drosseleinrichtungen bereitgestellt, die dafür eingerichtet ist oder sind, das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid von dem Druck in dem ersten Druckbereich auf den Druck in dem zweiten Druckbereich zu entspannen. Die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen ist oder sind dabei zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Einbringleitung in einem Drosselbereich, der sich stromauf und stromab von der Eintauchposition in der Einbringleitung erstreckt, angeordnet, wobei der Drosselbereich sich von einer Position, die nicht mehr als 50 cm stromauf der Eintauchposition bis zu der Einbringstelle erstreckt, angeordnet. . Der erste Abschnitt der Einbringleitung erstreckt sich von der Blende stromauf in Richtung des Speichersystems, wohingegen der zweite Abschnitt der Einbringleitung sich von der Blende stromab in Richtung der Einbringstelle erstreckt. Zu weiteren Merkmalen und Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung sei auf die hierfür ebenso zutreffenden obigen Erläuterungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen ausdrücklich verwiesen. Dies betrifft auch eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Anordnung, die zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens bzw. seiner Ausgestaltungen eingerichtet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 erläutert, wobei Figur 1 eine nicht erfindungsgemäße Anordnung und die Figuren 2bis 6 erfindungsgemäße Anordnungen 100 bis 500 veranschaulichen. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind dabei mit identischen Bezugszeichen angegeben, bei gleichartiger Ausbildung in einer Figur ggf. auch nur einmalig bezeichnet, und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert. Die diese Anordnungen betreffenden Erläuterungen gelten für entsprechende Verfahren in gleicher Weise. Ist nachfolgend von bestimmten Drosseleinrichtungen wie Blenden, Sintermetallscheiben oder Nadelventilen die Rede, versteht sich, dass die entsprechenden Erläuterungen auch für andere Drosseleinrichtungen gelten, bzw. dass entsprechende andere Drosseleinrichtungen in Kombination mit sämtlichen der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen verwendet werden können.
In der in Figur 1 veranschaulichten Anordnung wird mittels einer geeigneten Speicheranordnung 10, hier mit entsprechenden Druckgasflaschen 11 veranschaulicht, flüssiges und/oder gasförmiges Kohlendioxid bereitgestellt. Dieses wird einer Ventilanordnung 12, deren hier gestrichelt umfasste Ventile nicht gesondert bezeichnet sind, zugeführt und einer Druckminderung unterworfen. Druckwerte können mittels Manometern und entsprechenden Transmittern PIT erfasst und übertragen werden. Nicht sämtliche der gezeigten Ventile müssen vorhanden sein. Mittels der Ventilanordnung 12 kann zwischen Gruppen der Druckgasflaschen 11 umgeschaltet werden, um diese auswechseln zu können. Es sind ferner Leitungsheizer 13 bereitgestellt, um die Bildung von Trockeneis zu verhindern.
In einem Medienbehälter 20 befindet sich ein entsprechendes Medium 21, beispielsweise Abwasser, in statischem oder strömendem Zustand und bildet eine Oberfläche 22 aus. Die Anordnung umfasst eine Einbringleitung 30, die dafür eingerichtet ist, das flüssige oder gasförmige Kohlendioxid, das der Speichereinrichtung 10 entnommen wurde, einer Einbringstelle 33 zuzuführen, die unterhalb der Oberfläche 22 des Mediums 21 in dem Medienbehälter 20 liegt, wobei die Einbringleitung 30 an einer Eintauchposition 34 durch die Oberfläche 22 des Mediums 21 in dem Medienbehälter 21 geführt wird. An der bereits genannten Einbringstelle 33 wird das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid durch eine oder mehrere, beispielsweise in Form von Düsen, Öffnungen oder Membraneinrichtungen ausgebildete Einspeiseeinrichtungen 35, die hier nicht detailliert veranschaulicht sind, in das Medium 21 eingespeist. Dem Medienbehälter 20 kann neutralisiertes Medium 21 beispielsweise über eine Entnahmeleitung 23 entnommen werden.
In der nicht erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Figur 1 wird dabei das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid bereits weit stromauf der Einspeiseeinrichtungen 4 auf den Druck gebracht, auf dem es dem Medium 21 in dem Medienbehälter 20 zugeführt wird. Dies führt zu den erläuterten Problemen.
Die Anordnung 100 gemäß Figur 2 unterscheidet sich nun zunächst dadurch von der nicht erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Figur 1 dadurch, dass zwar hier ebenfalls eine mit 14 bezeichnete Ventilanordnung bereitgestellt ist, dass diese aber keine Druckminderung vornimmt. Es sind keine Leitungsheizer 13 bereitgestellt, dafür aber beispielsweise ein Durchflussmesser FIC Die Ventile der Ventilanordnung 14 dienen insbesondere zum Absperren und zum Ermöglichen eines Wechselns der Druckgasflaschen 11 und dergleichen.
Das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid wird hier auf einem Druck in einem ersten Druckbereich oberhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid durch einen ersten Abschnitt 31 der Einbringleitung 30 geführt. Das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid wird dagegen auf einem Druck in einem zweiten Druckbereich unterhalb des ersten Druckbereichs durch einen zweiten Abschnitt der Einbringleitung 32 geführt. Wie erwähnt, kann der erste Druckbereich bei einem Speicherdruck in der Speichereinrichtung 10 liegen.
Eine Blende ist als Drosseleinrichtung 36 bereitgestellt und zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 31, 32 der Einbringleitung 30 und in einem Drosselbereich 37, der sich stromauf und stromab von der Eintauchposition 34 in der Einbringleitung erstreckt, angeordnet, wobei die Blende 36 das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid von dem Druck in dem ersten Druckbereich auf den Druck in dem zweiten Druckbereich entspannt. Der erste Abschnitt 31 der Einbringleitung 30 erstreckt sich damit von der Blende 36 stromauf in Richtung des Speichersystems 10, wohingegen der zweite Abschnitt 32 der Einbringleitung sich von der Blende 36 ausgehend stromab in Richtung der Einbringstelle 33 erstreckt.
Die Anordnung 200 gemäß Figur 3 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der Anordnung 100 gemäß Figur 2, dass hier ein Manometer bzw. T ransmitter PIT stromab der Blende 36 angeordnet ist. Der hier stromauf noch gezeigte Durchflussmesser FIC kann dann wegfallen.
Die Anordnung 300 gemäß Figur 4 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von den Anordnungen 100 gemäß Figur 2 und 200 gemäß Figur 3, dass hier die Blende 36 oberhalb der Eintauchposition 34 angeordnet ist.
Die Anordnung 400 gemäß Figur 5 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der Anordnung 100 gemäß Figur 2, dass hier zwei Blenden 36a und 36b mit unterschiedlichen Blendendurchmessern bereitgestellt und an entsprechende Leitungsabschnitte 30a und 30b angeschlossen sind. Zur Verteilung des Gases auf die Leitungsabschnitte 30a und 30b kann jede beliebige Art von Ventilen und Ventilkombinationen verwendet werden.
Die Anordnung 500 gemäß Figur 6 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der Anordnung 300 gemäß Figur 4, dass hier ein manuell oder automatisch einstellbares (Nadel-)Ventil 36a als Drosseleinrichtung 36 bereitgestellt ist.
Weitere Ausgestaltungen, die hier nicht gesondert veranschaulicht sind, können die Verwendung von Sintermetall in einer Drosseleinrichtung, und die Verwendung unterschiedlicher Materialkombinationen, beispielsweise von Kupfer im zweiten Abschnitt 32 zur Verbesserung der Wärmeleitung, umfassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Einbringung von Gas, insbesondere von verflüssigtem und/oder gasförmigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium (21), das sich in statischem oder strömendem Zustand in einem Medienbehälter (20) befindet und in dem Medienbehälter (20) eine Oberfläche (22) ausbildet, wobei das Gas aus einem Speichersystem (10) entnommen und unter Verwendung einer Einbringleitung (30) einer Einbringstelle (33) unterhalb der Oberfläche (22) des Mediums (21) in dem Medienbehälter (21) zugeführt wird, wobei die Einbringleitung (30) an einer Eintauchposition (34) durch die Oberfläche (22) des Mediums (21) in dem Medienbehälter (20) geführt wird, und wobei das Gas an der Einbringstelle (33) unter Verwendung einer oder mehrerer Einspeiseeinrichtungen (35) in das Medium (21) in dem Medienbehälter (20) eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas auf einem Druck in einem ersten Druckbereich, insbesondere oberhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid, durch einen ersten Abschnitt (31) der Einbringleitung (30) geführt wird, dass Gas auf einem Druck in einem zweiten Druckbereich unterhalb des ersten Druckbereichs durch einen zweiten Abschnitt (32) der Einbringleitung (30) geführt wird, und dass das Gas an einer oder mehreren Drosseleinrichtungen (36) von dem Druck in dem ersten Druckbereich auf den Druck in dem zweiten Druckbereich entspannt wird, wobei die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen (36) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt (31, 32) der Einbringleitung (30) und in einem Drosselbereich (37) angeordnet ist oder sind, wobei der Drosselbereich sich stromauf und stromab der Eintauchposition (34) in der Einbringleitung (30) erstreckt, angeordnet ist oder sind,.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Drosselbereich (37), in dem die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen (36), die zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Einbringleitung in der Einbringleitung angeordnet ist oder sind, sich von einer Position, die 3 m stromab der Eintauchposition (34) liegt, bis zu einer Position, die 50 cm stromauf der Eintauchposition (34) liegt, erstreckt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der zweite Abschnitt (32) der Einbringleitung (30) ab der Eintauchposition (34) in dem Medium (21) in dem Medienbehälter (20) untergetaucht angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das flüssige und/oder gasförmige Kohlendioxid flüssig und/oder gasförmig auf einem Druck in dem ersten Druckbereich in dem Speichersystem (10) gespeichert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Speichersystem (10) einen oder mehrere Druckspeicher (11) und/oder eine Ventilanordnung (14) in Form einer Wechselarmatur aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine Blende in Form einer Ringblende, ein Nadelventil, eine Drosseleinrichtung mit einer Sintermetallscheibe und/oder ein verengter Leitungsbereich als Drosseleinrichtung (36) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste Druckbereich bei 2 bis 300 bar und der zweite Druckbereich bei 2 bis 20 bar liegt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Bestimmung vorgenommen wird, ob das Gas in der Einbringleitung (30) in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand vorliegt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ohne eine elektrische Erwärmung zur Einbringung verwendeten Komponenten durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Einspeiseeinrichtungen (35) in Form eines oder mehrerer Begasungsschläuche, eines oder mehrerer perforierter Rohre, einer oder mehrerer Mischdüsen, einer oder mehrerer Injektionsdüsen und/oder eine Kombination hiervon umfassen.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als das Medium (21) ein wässriges Medium, insbesondere alkalisches Abwasser, verwendet wird.
12. Anordnung (100) zur Einbringung von Gas, insbesondere von gasförmigem und/oder flüssigem Kohlendioxid oder Sauerstoff, in ein Medium (21), mit einem Medienbehälter (20), der zur Aufnahme des Mediums (21) in statischem oder strömendem Zustand unter Ausbildung einer Oberfläche (22) eingerichtet ist, Entnahmemitteln (14), die dafür eingerichtet sind, das Gas aus einem Speichersystem (10) zu entnehmen, und einer Einbringleitung (30), die dafür eingerichtet ist, das Gas einer Einbringstelle (33) zuzuführen, die unterhalb der Oberfläche (22) des Mediums (21) in dem Medienbehälter liegt, wobei die Einbringleitung (30) an einer Eintauchposition (34) durch die Oberfläche (22) des Mediums (21) in dem Medienbehälter (20) führbar ist und an der Einbringstelle (33) eine oder mehrere Einspeiseeinrichtungen (35) bereitgestellt und dafür eingerichtet ist oder sind, das Gas in das Medium (21) einzuspeisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (100) dafür eingerichtet ist, das Gas auf einem Druck in einem ersten Druckbereich, insbesondere oberhalb des Drucks am Tripelpunkt von Kohlendioxid, durch einen ersten Abschnitt (31) der Einbringleitung (30) zu führen, dass die Anordnung (100) ferner dafür eingerichtet ist, das Gas auf einem Druck in einem zweiten Druckbereich unterhalb des ersten Druckbereichs durch einen zweiten Abschnitt (32) der Einbringleitung zu führen, und dass eine oder mehrere Drosseleinrichtungen (36) bereitgestellt ist oder sind, wobei die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen (36) zwischen dem ersten Abschnitt (31) und dem zweiten Abschnitt (32) der Einbringleitung (30) in einem Drosselbereich (37), der sich stromauf und stromab von der Eintauchposition in der Einbringleitung erstreckt, angeordnet ist oder sind, und wobei die eine oder die mehreren Drosseleinrichtungen (36) dafür eingerichtet ist oder sind, das Gas von dem Druck in dem ersten Druckbereich auf den Druck in dem zweiten Druckbereich zu entspannen.
13. Anordnung (100) nach Anspruch 12, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.
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