DE1103364B

DE1103364B - Verfahren und Vorrichtung zum Fuellen von Behaeltern oder zum Beschicken von Leitungsnetzen aus Speicherbehaeltern mit tiefsiedenden verfluessigten Gasen, insbesondere Kohlensaeure

Info

Publication number: DE1103364B
Application number: DEA32111A
Authority: DE
Original assignee: Agefko Kohlensaeure Werke GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 1959-05-25
Filing date: 1959-05-25
Publication date: 1961-03-30
Also published as: BE591145A; NL111859C; LU38707A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Behältern oder zum Beschicken von Leitungsnetzen aus Speicherbehältern mit tiefsiedenden verflüssigten Gasen, insbesondere Kohlensäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern oder zum Beschicken von Leitungsnetzen aus Speicherbehältern mit tiefsiedenden verflüssigten Gasen, insbesondere Kohlensäure.
Es ist bekannt, tiefsiedende verflüssigte Gase mit niedriger, unter der Temperatur der Umgebung liegender Temperatur und entsprechend niedrigem, unterhalb des der Umgebungstemperatur entsprechenden Dampfdruckes liegendem Druck zu lagern. Dieser Druck kann noch wesentlich höher sein als der atmosphärische Druck. Beispielsweise kann bei verflüssigter Kohlensäure eine derartige Lagerung im Bereich zwischen -I-15° C, entsprechend 51 atü, und -27,2°C, entsprechend 15 atü, erfolgen. Im allgemeinen wird nicht wesentlich mit dem Druck unter 10 atü, entsprechend -38° C, heruntergegangen.
Diese Drücke und Temperaturen sind noch verhältnismäßig leicht zu beherrschen.
Wird nun versucht, derart gelagerte verflüssigte Kohlensäure Behältern oder Leitungsnetzen zuzuführen, so tritt bei Öffnung der Absperrventile eine Schneebildung auf, die bei direktem Anschluß der Behälter an den Speicherbehälter störend ist. Bei Leitungsnetzen oder bei längeren Zuführungsleitungen wird eine Füllung verhindert, da der Kohlensäureschnee sich in den Leitungen derart festsetzt, daß er auch mit erheblichem Druck nicht ausgeblasen werden kann.
Es ist zur Vermeidung derartiger Erscheinungen bereits bekannt, Flüssiggas vor dem Überführen vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zur Verhinderung der Eisbildung aufzuheizen, und zwar sowohl vor der Entspannung als auch bei der ersten Entspannung der Flüssigkeit selbst derart, daß warmes Flüssiggas in den gasförmigen Aggregatzustand übergeführt wird.
Auch ist es bereits bekannt, aus dem Lagerbehälter das kalte Gas abzusaugen und zur Verhinderung des Erstarrens des verflüssigten Gases im Lagerbehälter, dem die Verdampfungswärme entnommen wird, dem Flüssiggas im Lagerbehälter zusätzlich Wärme zuzuführen, und zwar insbesondere die Wärme, die bei der Kompression und Kondensation des abgesaugten Gases entsteht. Diese Verfahren sind aufwendig und umständlich.
Eine Untersuchung der Erscheinung der Schneebildung hat ergeben, daß die Bildung von Kohlensäureschnee bei der Entspannung eintritt, wenn die kalte Flüssigkeit den Tripelpunkt (5,28 ata und -56,6° C bei flüssiger Kohlensäure) erreicht oder unterschreitet.
Die Schneebildung ist auch noch insofern gefährlich, als sie elektrostatische Aufladungen mit sich bringen kann, die bei Vorhandensein zündwilliger Gemische zu Explosionen führen können, beispielsweise wenn Kohlensäure zur Absicherung in Brennstofftanks eingeblasen wird.
Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß vor Eintritt des verflüssigten Gases der Behälter oder das Leitungsnetz mit einem Gas unter Druck gefüllt wird, wobei der Druck des Füllgases so gewählt wird, daß der beim Einlassen des verflüssigten Gases vor Auftreten von Schneebildung im Behälter oder Leitungsnetz sich einstellende Druck gleich oder höher ist als der Druck des verflüssigten Gases im Tripelpunkt.
Der Druck kann stets vorhanden sein oder erst kurz vor Einlassen des verflüssigten Gases aufgebaut werden. Der Druck braucht nicht von vornherein über dem Druck im Tripelpunkt zu liegen, sondern kann niedriger liegen, beispielsweise bei Kohlensäure bei etwa 3 ata. Er wird dann durch das einströmende verflüssigte Gas, bevor es zur Schneebildung kommen kann, entsprechend erhöht, so daß er den kritischen Wert im Tripelpunkt überschreitet.
Als Füllgas kann ein inertes Gas dienen, um Reaktionen mit dem verflüssigten Gas zu vermeiden. Hierzu eignet sich außer Kohlensäure beispielsweise auch Stickstoff und je nach der Art des verflüssigten Gases auch Luft oder ein anderes Gas.
Vorzugsweise wird das Füllgas aus dem Gasraum des Speicherbehälters entnommen, wodurch eine zusätzliche Bereitstellung von Gas mit den dazu notwendigen Anlagen entfällt. Um bei Entnahme des Füllgases aus dem Gasraum des Speicherbehälters stets ein Druckgefälle zum Einfüllen des Flüssiggases zur Verfügung zu haben, wird der Druck, der im Speicherbehälter vorzugsweise hei mindestens 15 atü, stets aber über dem Druck im Tripelpunkt gehalten wird, bei Eintritt in den Behälter oder das Leitungsnetz so weit herabgesetzt, claß der Druck des verflüssigten Gases größer ist als der des Füllgases.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so ausgebildet, daß an den zu füllenden Behälter oder das zu beschickende Leitungsnetz eine Gasquelle über ein Absperrventil angeschlossen und durch ein Rückschlagventil gegen Eindringen des verflüssigten Gases geschützt ist. Der Gasraum des Speicherbehälters ist als Gasqualle, an die zu füllenden Behälter oder das zu beschickende Leitungsnetz oder vorzugsweise an die Abfülleitung angeschlossen, die vom Flüssigkeitsteil des Speicherbehälters kommt.
Bei dem unmittelbaren Anschluß an die Abfülleitung wird das Rohrleitungssystem wesentlich verkleinert. In die Füllgasleitung vom Gasraum des Speicherbehälters zur Einführungsstelle des Füllgases in die Abfülleitung ist ein Druckreduzierventil eingeschaltet, so daß der flüssigkeitsseitige Druck stets größer ist. Hinter dem Druckreduzierventil kann in die Füllgasleitung vom Gasraum des Speicherbehälters zur Einführungsstelle des Füllgases in das System ein Rückschlagventil eingeschaltet sein, um ein Eindringen des Flüssiggases in den Gasraum des Speicherbehälters zu verhindern.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar.
Der isolierte Speicherbehälter ist mit 1 bezeichnet. Er ist im Flüssigkeitsteil 2 mit verflüssigter Kohlensäure gefüllt. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet sich der Gasraum 3. An den Flüssigkeitsteil 2 des Speicherbehälters 1 ist die Abfülleitung 4 angeschlossen. Sie weist ein Absperrventil s auf. An die Abfülleitung 4 kann ein Leitungsnetz 6 über ein Absptrrventil 7 angeschlossen sein. Weiterhin können an die Abfülleitung 4 über Absperrventile 8 zu füllende Behälter 9 angeschlossen sein. An einer beliebigen Stelle der Abfülleitung 4 oder des Leitungsnetzes 6 kann eine beliebige Gasquelle angeschlossen sein. Vorzugsweise wird jedoch das Gas zur Erzeugung des notwendigen Druckes im Leitungsnetz dem Gasraum 3 des Speicherbehälters 1 durch die Füllgasleitung 10 entnommen, die mit einem Absperrventil 11 versehen ist. In die Füllgasleitung 10 ist ein Druckreduzierventil 12 eingeschaltet. Hinter dem Druckreduzierventil 12 ist ein Rückschlagventil 13 vor der Mündung der Füllgasleitung 10 in die Abfülleitung 4 eingeschaltet. Das Druckreduzierventil stellt sicher, daß das Füllgas unter geringerem Druck steht als das verflüssigte Gas. Das Rückschlagventil bewirkt, daß kein verflüssigtes Gas in die Füllgasleitung eintreten kann.
Soll das Leitungsnetz 6 beschickt oder sollen die Behälter 9 gefüllt werden, so wird zunächst das Absperrventil 11 geöffnet, und über die Füllgasleitung 10, das Druckreduzierventi112 und das Rückschlagventil 13 tritt Füllgas über die Abfülleitung 4 in das Leitungsnetz 6 oder die Behälter 9 ein, je nach Betätigung der Absperrventile 7 und B. Es wird nunmehr das Absperrventil 5 geöffnet, und das verflüssigte Gas tritt unter einem größeren Druck als dem des Füllgases in die Abfülleitung 4 ein. Hierdurch wird das Rückschlagventil 13 betätigt, und die Zufuhr des Füllgases hört auf. Das Netz oder die Behälter werden gefüllt, ohne daß Schneebildung eintritt, da während des ganzen Vorganges der Druck oberhalb des Trir,elpunktes bleibt.
Das Verfahren ist insbesondere für Kohlensäure heschrieben worden. Es kann jedoch auch für andere tiefsiedende verflüssigte, Gase Verwendung finden. Bei Verwendung für Kohlensäure ist es durch die Anordnung gemäß der Erfindung möglich, ganze Leitungsnetze für flüssige Kohlensäure vorzusehen und beispielsweise wie Sprinkleranlagen zu betreiben, was bisher nicht möglich war.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Füllen von Behältern oder zum Beschicken von Leitungsnetzen aus Speicherbehältern mit tiefsiedenden verflüssigten Gasen, insbesondere Kohlensäure, dadurch gekennzeichnet, daß vor Eintritt des verflüssigten Gases der Behälter (9) oder das Leitungsnetz (6) mit einem Gas unter Druck gefüllt werden, wobei der Druck des Füllgases so gewählt wird, daß der beim Einlassen des verflüssigten Gases vor Auftreten von Schneebildung im Behälter oder Leitungsnetz sich einstellende Druck gleich oder höher ist als der Druck des verflüssigten Gases im Tripelpunkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas ein inertes Gas dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas Kohlensäure in Gasform dient.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei verflüssigter Kohlensäure das Füllgas einen Druck von mindestens 3 ata aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g°-kennzeichnet, daß das Füllgas aus dem Gasraum (3) des Speicherbehälters (1) entnommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, der im Speicherbchä lter (1) vorzugsweise bei mindestens 15 atü, stets aber über dem Druck im Tripelpunkt gehalten wird, bei Eintritt in den Behälter (9) oder das Leitungsnetz (6) so weit herabgesetzt wird, daß der Druck des verflüssigten Gases größer ist als der des Füllgases.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den zu füllenden Behälter (9) oder das zii beschickende Leitungsnetz (6) eine Gasquelle über ein Absperrventil (11) angeschlossen und durch ein Rückschlagventil (13) gegen Eindringen des verflüssigten Gases geschützt ist. B.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (3) des Speicherbehälters (1) als Gasquelle an die zu füllenden Behälter (9) oder das zu beschickende Leitiuigsnetz (6) oder vorzugsweise an die Abfülleitung (4), die vom Flüssigkeitsteil (2) des Speicherbehälters (1) kommt, angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Füllgasleitung (10) vom Gasraum (3) des Speicherbehälters (1) zur Einführungsstelle des Füllgases in die Abfülleitung (4) ein Drucl:reduzierventil {12) eingeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 808 123, 956 584.