PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19813349C1 09.09.1999
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern von dampfförmigen Emissionen aus Tanks mit dämpfebildenden Flüssigkeiten
Anmelder Bayer AG, 51373 Leverkusen, DE
Erfinder Müller, Claus, Dipl.-Ing., 51515 Kürten, DE;
Börger, Götz-Gerald, Prof. Dr.-Ing., 51519 Odenthal, DE;
Sußebach, Wolf-Dieter, Dipl.-Ing., 44803 Bochum, DE
DE-Anmeldedatum 26.03.1998
DE-Aktenzeichen 19813349
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse B65D 90/28
IPC-Nebenklasse B67D 5/32   
Zusammenfassung Das Verfahren bezieht sich auf die Herstellung eines emissionsarmen Druckausgleichs mit der Atmosphäre in einem eine dampfbildende Flüssigkeit enthaltenden, geschlossenen Tank 1, dem sowohl zeitweise Flüssigkeit entnommen (Entleerungsphase) als auch zugeführt (Füllphase) wird. Während der Füllphase nimmt ein Adsorbensfestbett 3 den Dampf aus dem Tank 1 verdrängten Gas auf, und das vom Dampf befreite Gas kann in die Atmosphäre entweichen.
Ein wesentliches Verfahrensmerkmal ist dabei, daß während der Entleerungsphase mit einer Vakuumpumpe 7 Inertgas durch das Adsorbensfestbett 3 hindurch angesaugt wird, wobei im Adsorbensfestbett 3 der Dampf unter vermindertem Druck desorbiert wird und daß der desorbierte Dampf zusammen mit dem Inertgas durch die Vakuumpumpe 7 in den Tank 1 zurückgefördert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines emissionsarmen Druckausgleichs mit der Atmosphäre in einem eine dampfbildende Flüssigkeit enthaltenden, geschlossenen Tank, bei dem in Entleerungsphasen zeitweise Flüssigkeit entnommen und in Füllphasen wieder Flüssigkeit zugeführt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein geschlossener Vorratstank oder Behälter mit einer Flüssigkeit enthält außer dieser Flüssigkeit immer eine darüberliegende Gasphase, die mit dem Dampf der Flüssigkeit bis zum Gleichgewicht gesättigt ist. Da Tanks wegen ihres normalerweise großen Volumens nur mit großem Aufwand druckfest zu bauen wären, werden sie bei nahezu atmosphärischen Drücken betrieben, wobei der Gasraum über eine Entlüftungsleitung mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Beim Befüllen oder bei Erwärmung (z. B. durch Sonneneinstrahlung) wird ein Teil der gesättigten Gasphase aus dem Tank verdrängt und erzeugt Dampf-Emissionen in die Atmosphäre.

Aus DE 44 10 597 ist es bekannt, daß das Gemisch aus Dampf z. B. Kraftstoffdampf und Gas aus einem Tank durch eine Trennmembran geführt wird, an deren Permeatseite durch eine Pumpeinrichtung Unterdruck erzeugt wird und das mit dem Dampf angereicherte Permeat in den Tank zurückgeführt wird, während das mit dem Flüssigkeitsdampf abgereicherte Retentat über die Ableitung in die Umgebung abgeführt wird.

Aus DE 42 26 326 ist eine Einrichtung zum Gaspendeln beim Befüllen und Entleeren von Tankfahrzeugen bekannt. Das Tankfahrzeug und der zu befüllende Tank, werden so miteinander verbunden, daß z. B. die beim Befüllen aus dem Tank eines Tankfahrzeuges herausgedrückten Gase in dem sich entleerenden Vorratsbehälter aufgefangen werden. Es findet kein Gasaustausch mit der Umgebung statt.

Für große Mineralöllager ist aus der Literatur das sog. McGill-Verfahren bekannt, das auf einer Druckwechseladsorption (PSA) in Verbindung mit einer oder zwei Absorptionen beruht (s. Tuttle W. N., Technology International 1 (1995) 1, Seite 143-146). Die Absorptionen werden bei Normaldruck mit den Tankflüssigkeiten betrieben, um die im Desorbat des PSA-Verfahrens konzentrierten Dämpfe aufzunehmen und das abgereicherte Desorptionsgas mit dem rohen Abgas aus der Tankanlage zu mischen.

Außerdem ist es bekannt, die aus einem Flüssigkeitstank verdrängte, dampfförmige Gasphase durch Behälter zu leiten, die mit einem Adsorbens gefüllt sind. Dabei nimmt das Adsorbens die in der Gasphase enthaltenen Dämpfe auf und entläßt das somit gereinigte Gas in die Atmosphäre. Ein Lösungsmittel-Rückgewinnungsverfahren dieser Art wird in EP 716 874 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das zu entlüftende System für die Dauer einer Vakuum-Regeneration des Adsorbers mit einem evakuierten Pufferbehälter verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dampfemissionen bei einem Flüssigkeitstank zu verhindern bzw. zu minimieren, bei dem zeitweise, ggf. auch in unregelmäßigen Zeitabständen, entsprechend dem Flüssigkeitsbedarf bei angeschlossenen Verbrauchern Teilvolumina entnommen und anschließend wieder nachgefüllt werden. Das Verfahren soll außerdem kostengünstig sein und auch nachträglich bei bereits vorhandenen Anlagen installiert werden können.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  • a) daß während der Füllphase des Tanks ein Adsorbensfestbett den Dampf aus dem im Tank verdrängten Gas aufnimmt und das vom Dampf befreite Gas in die Atmossphäre entweicht,
  • b) daß während der Entleerungsphase mit einer Vakuumpumpe Inertgas durch das Adsorbensfestbett hindurch angesaugt wird, wobei im Adsorbensfestbett der Dampf unter vermindertem Druck desorbiert wird
  • c) und daß der desorbierte Dampf zusammen mit dem Inertgas durch die Vakuumpumpe in den Tank zurückgefördert wird.

Vorzugsweise wird dabei als Inertgas Atmosphärenluft oder Stickstoff verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß bei Laborversuchen überraschenderweise gefunden wurde, daß auch Dämpfe höhersiedender Flüssigkeiten, wie z. B. Toluol, ohne Wärmezufuhr von dritter Seite von dem Adsorber mit Luftmengen desorbiert werden können, die geringer sind als die Luftmengen, aus denen sie adsorbiert wurden, wenn die Desorptionsluftmengen nur bei geeignet abgesenktem Druck, d. h. mit vergrößertem Volumen durch das Adsorbens strömen. Als Adsorbens wird zweckmäßig ein Festbett aus granularer Aktivkohle in einem Adsorber verwendet.

Eine wirksame und ausreichende Desorption läßt sich erreichen, wenn durch die Vakuumpumpe im Adsorbensfestbett ein Absolutdruck von 50 mbar bis 200 mbar erzeugt wird.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführung läuft das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise ab, daß das Adsorbensfestbett über ein ferngesteuertes Ventil in einer Druckleitung mit dem Tank verbunden wird, wenn der Druck im Tank während der Füllphase oder während einer Erwärmung einen oberen Grenzwert p1 überschreitet und die in einer von der Druckleitung getrennten Unterdruckleitung liegende Vakuumpumpe aktiviert wird, wenn während der Entleerungsphase der Druck im Tank einen unteren Grenzwert p2 unterschreitet, wobei das Ventil in der Druckleitung geschlossen ist.

Eine alternative, gegenüber dem vorbeschriebenen Verfahren vereinfachte Ausführung besteht darin, daß während der Füllphase das im Tank komprimierte Gas über eine Druckleitung und ein Rückschlagventil durch das Adsorbensfestbett entweicht und die Vakuumpumpe aktiviert wird, wenn während der Entleerungsphase eine mit dem Tank verbundene, zur Entnahme von Flüssigkeit dienende Förderpumpe eingeschaltet wird, wobei die Druckleitung geschlossen wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung der oben angegeben Verfahren besteht grundsätzlich aus einem geschlossenen, eine dampfbildende Flüssigkeit enthaltenden Tank und einem damit in Verbindung stehenden Adsorptionsfestbett zur Aufnahme der während einer Befüllung des Tanks entweichenden Dämpfe sowie einer Abluftleitung und einer Ansaugleitung zum Druckausgleich bei einer Befüllung und Entleerung des Tanks. Das erfindungsgemäße Kennzeichen dieser Vorrichtung besteht darin,

  • a) daß sich die Verbindungsleitung vom Tank zum Adsorptionsfestbett in eine Unterdruckleitung mit einer Vakuumpumpe und eine Druckleitung mit einem ferngesteuerten Ventil verzweigt, die die Vakuumpumpe überbrückt,
  • b) daß die atmossphärenseitig mit dem Adsorbensfestbett verbundene Ansaugleitung eine Blende oder ein Drosselventil und die Abluftleitung ein ferngesteuertes Ventil aufweist
  • c) und daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die bei einer Füllphase zumindest das ferngesteuerte Ventil in der Druckleitung öffnet und bei einer Entleerungsphase die Vakuumpumpe einschaltet und gleichzeitig das Ventil in der Druckleitung schließt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die Steuerschaltung mit einem im Tank angeordneten Drucksensor in Verbindung steht und folgende Schaltfunktionen ausführt:

  • a) In der Füllphase werden bei Erreichen eines Schwellwerts p1 für den Überdruck im Tank die Ventile in der Druckleitung und in der Abluftleitung am Festbettadsorber geöffnet.
  • b) In der Entleerungsphase werden bei Erreichen des Grenzwerts p2 für den Unterdruck im Tank ein weiteres in der Unterdruckleitung angeordnetes Ventil und das Ventil in der Ansaugleitung geöffnet und die Vakuumpumpe eingeschaltet, wobei die Ventile in der Druckleitung und in der Abluftleitung geschlossen sind.
  • c) In der Entleerungsphase wird bei Erreichen eines unterhalb des Drucks p1 liegenden Grenzwerts p3 die Vakuumpumpe wieder abgeschaltet.

Eine vereinfachte alternative Ausführung der Vorrichtung ist dadurch charakterisiert, daß das Ventil in der Abluftleitung als Rückschlagventil ausgebildet ist, daß am Tank eine Förderpumpe zur Entnahme von Flüssigkeit angeordnet ist und daß die Steuerschaltung mit dem Einschalten der Förderpumpe auch die Vakuumpumpe einschaltet und gleichzeitig das Ventil in der Druckleitung schließt.

Vorteilhaft besteht die Vakuumpumpe aus einer Flüssigkeitsringpumpe, die im Kreislauf mit der Tankflüssigkeit beschickt wird, wobei der Flüssigkeitsstrom so eingestellt wird, daß eine ausreichende Wärmeabfuhr an der Pumpe gewährleistet ist. Anstelle einer Flüssigkeitsringpumpe kann aber auch eine konventionelle Vakuumpumpe eingesetzt werden, die zusätzlich mit einem Kühlmantel oder mit Kühlschlangen versehen ist, die zur Wärmeabfuhr mit der Tankflüssigkeit als Kühlmittel beschickt werden.

Mit den hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen wird das Austreten von dampfförmigen Emissionen aus dem Flüssigkeitstank mit einem relativ geringen apparativen Aufwand zuverlässig und sicher verhindert.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Fließbild einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 ein schematisches Fließbild für eine vereinfachte Anlage

Gemäß Fig. 1 ist ein als Vorratsbehälter dienender, geschlossener Flüssigkeitstank 1 über eine Verbindungsleitung 2 mit einem Festbettadsorber 3 verbunden, der mit Aktivkohle gefüllt ist. Die Verbindungsleitung 2 teilt sich in eine Druckleitung 4 mit einem Magnetventil 5 und eine Unterdruckleitung 6 mit einer Vakuumpumpe 7 und einem weiteren Magnetventil 8 auf. Beide Leitungen 4 und 6 führen zum Adsorber 3. Am atmosphärenseitigen Ende des Adsorbers 3 ist eine Abluftleitung 9 mit einem Magnetventil 10 und eine Ansaugleitung 11 mit einem Magnetventil 12 angebracht. Außerdem ist in der Ansaugleitung 11 ein Drosselventil 13 angeordnet. Über den Anschlußstutzen 14 kann dem Tank 1 Flüssigkeit zugeführt und über den Stutzen 15 Flüssigkeit entnommen werden. Im Gasraum über dem Flüssigkeitsspiegel 16 herrscht der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit, die z. B. aus einem organischen Lösungsmittel besteht. Der Druck im Gasraum kann mit einem Drucksensor 17 gemessen werden. Zur Messung und Auswertung des Drucksignals ist der Drucksensor 17 mit einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) verbunden, die - wie nachfolgend beschrieben wird - die Magnetventile 5, 8, 10 und 12, sowie die Vakuumpumpe 7 in Abhängigkeit von dem im Gasraum gemessenen Druck während einer Befüllung und Entleerung des Tanks 1 ansteuert bzw. betätigt. Am Tank 1 ist ferner in üblicher Weise ein Sicherheitsventil 18 angebracht, das sowohl bei Überschreitung eines höchstzulässigen Überdrucks als auch bei Unterschreitung eines Unterdruckgrenzwerts anspricht und selbsttätig öffnet.

Während der Befüllung des Tanks 1 (Füllphase) steigt der Flüssigkeitsspiegel 16 und verdrängt teilweise das im Gasraum über der Flüssigkeit befindliche Dampf- Luftgemisch. Das komprimierte Gasgemisch kann über die Leitung 2 und die Druckleitung 4 entweichen und strömt durch den Adsorber 3, in dem die Dämpfe adsorbiert werden. Die gereinigte Abluft tritt durch die Abluftleitung 9 in die Atmosphäre aus. Zu diesem Zweck sorgt die Steuerschaltung dafür, daß in der Füllphase bereits bei einem geringen Überdruck p1 im Tank, der nur wenige mbar über dem Normaldruck liegt, das Magnetventil 5 in der Druckleitung 4 und das Magnetventil 10 in der Abluftleitung 9 geöffnet sind, so daß über den Adsorber 3 ein Druckausgleich stattfinden kann.

Wird dagegen durch den Stutzen 15 Flüssigkeit aus dem Tank 1 entnommen, so sinkt der Flüssigkeitsspiegel 16 und im Tank 1 entsteht ein Unterdruck, der umso größer ist, je stärker der Tank entleert wird. Zu Beginn einer solchen Entleerungsphase werden durch die Steuerschaltung bereits bei einem Druck p2, der nur wenige mbar unter dem Normaldruck im Tank 1 liegt, die Magnetventile 5 und 10 geschlossen und die Magnetventile 8 und 12 im Ansaugweg geöffnet. Gleichzeitig wird die Vakuumpumpe 7 eingeschaltet, die durch die Ansaugleitung 11 und den Adsorber 3 Luft ansaugt und in den Tank 1 fördert. Auf diese Weise erfolgt auch in der Entleerungsphase ein Druckausgleich. Die Saugleistung und der Öffnungsquerschnitt des in der Ansaugleitung 11 eingebauten Drosselventils 13 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Vakuumpumpe 7 im Adsorber 3 einen abgesenkten Druck im Absolutdruck-Bereich von 50 mbar bis 200 mbar erzeugt. Bei diesem geringen Absolutdruck werden die Dämpfe im Adsorber größtenteils desorbiert und zusammen mit der angesaugten Luft wieder in den Tank 1 zurückgepumpt. Der Adsorber 3 wird dabei so weitgehend regeneriert, daß nie Dämpfe in die Atmosphäre durchschlagen können. Falls der Unterdruck im Tank 1 dabei trotzdem weiter abfällt, öffnet sich das Sicherheitsventil 18 und sorgt dafür, daß der maximal zulässige Unterdruck in Tank 1 nicht unterschritten wird. Falls der Druck im Tank 1 dabei ansteigt, wird bei Erreichen eines Innendruckes p3 im Tank 1, der oberhalb von p2, aber unterhalb des schaltauslösenden Überdrucks p1 für die Ventile 5 und 10 liegt, die Vakuumpumpe 7 durch die Steuerschaltung wieder ausgeschaltet. Für den Fall, daß aufgrund eines Defekts die Magnetventile 5 und 10 nicht öffnen und der Tankdruck durch Befüllung oder Sonneneinstrahlung weiter ansteigt, öffnet sich bei einem Innendruck über dem schaltauslösenden Überdruck p1 für die Ventile 5 und 10 ebenfalls das Sicherheitsventil 18 und ermöglicht einen Druckausgleich.

Bei brennbaren Flüssigkeiten kann aus Sicherheitsgründen in die Verbindungsleitung 2 eine Flammensperre oder Rückzündsicherung eingebaut werden. Außerdem kann die Ansaugleitung 11 an ein Stickstoffnetz oder an eine andere Inertgasquelle angeschlossen werden.

In Fig. 2 ist ein Fließschema für eine vereinfachte, alternative Variante des erfindungsgemäßen Druckwechsel-Adsorptionsverfahrens dargestellt. Bei dieser Ausführung können die Magnetventile 8 und 12 und der Drucksensor 17 entfallen. Das Magnetventil 10 in der Abluftleitung 9 wird durch ein Rückschlagventil 19 (Fig. 2) ersetzt. Zusätzlich ist in Fig. 2 eine Tankpumpe 20 (Förderpumpe) eingezeichnet, mit der aus dem Tank 1 Flüssigkeit entnommen werden kann.

Das durch Erwärmung oder Befüllen des Tanks 1 verdrängte Dampf/Luftgemisch gelangt, wie bei der Ausführung nach Fig. 1, durch die Verbindungsleitung 2 und die Druckleitung 4 in den Adsorber 3, in dem die dampfförmigen Bestandteile adsorbiert werden. Das gereinigte Abgas strömt durch die Abluftleitung 9 und das Rückschlagventil 19 in die Umgebung. Das Rückschlagventil 19 öffnet sich schon bei einem Überdruck von 3 mbar gegenüber der Atmosphäre. Ein kleiner Teilstrom kann auch über die Ansaugleitung 11 und das Drosselventil 13 in die Umgebung gelangen.

Wird in einer Entleerungsphase Flüssigkeit aus dem Tank 1 gepumpt, schaltet sich die mit der Förderpumpe 20 elektrisch verbundene Vakuumpumpe 7 ebenfalls ein und gleichzeitig wird von einer modifizierten Steuerschaltung das Magnetventil 5 geschlossen. Aufgrunddessen kann die Vakuumpumpe 7 über die Leitung 6 nur aus dem Adsorber 3 absaugen, so daß in der Abluftleitung 9 und in der Ansaugleitung 11 ein Unterdruck entsteht. In diesem Fall schließt sich das Rückschlagventil 19 in der Abluftleitung 9. Der Leckstrom durch das Rückschlagventil kann (nach DIN 3230) vernachlässigt werden, d. h. es kann nur über das Drosselventil 13 Umgebungsluft angesaugt werden. Analog zur Ausführung nach Fig. 1 erfolgt in der Entleerungsphase eine Desorption im Adsorber 3 unter vermindertem Druck und eine Rückförderung der desorbierten Dämpfe in den Tank 1. Unzulässige Über- bzw. Unterdrücke im Tank 1 werden wieder durch das Sicherheitsventil 18 verhindert.

Als Vakuumpumpe 7 kann eine trockenverdichtende Vakuumpumpe (z. B. vom Typ Allex 250 der Firma Leybold, Köln) oder eine Flüssigkeitsringpumpe (z. B. eine Sterling SIHI-Prozeßvakuumanlage der Firma SIHI, Itzehoe) eingesetzt werden. Bei der trockenverdichtenden Vakuumpumpe muß allerdings ein großer Wärmestrom abgeführt werden. Zu diesem Zweck ist die Pumpe mit einem Kühlmantel bzw. mit Kühlschlangen 21 ausgerüstet. Als Kühlmedium kann Wasser oder auch die Tankflüssigkeit verwendet werden. Die Explosionssicherheit ist bei dieser Pumpe gewährleistet.

Bei der Flüssigkeitsringpumpe wird als Ringflüssigkeit i. A. Wasser oder Öl verwendet. Ein Teil dieser Ringflüssigkeit wird mit dem Gasstrom aus der Pumpe ausgetragen, gelangt in den Tank und muß ersetzt werden. Gekühlt wird die Pumpe mit Wasser oder Luft. Als Ringflüssigkeit kann aber auch in vorteilhafter Weise die Tankflüssigkeit verwendet werden. In diesem Fall wird der Schöpfraum der Pumpe mit dem Tank verbunden, so daß die Flüssigkeitsringpumpe im Kreislauf mit der Tankflüssigkeit beschickt wird und ständig ein Austausch der Ringflüssigkeit und damit auch der Wärme stattfindet. Die Tankflüssigkeit dient in diesem Fall als Wärmepuffer, so daß sich eine zusätzliche Kühlung erübrigt. Hierbei ist allerdings zu beachten, daß die in der Tankflüssigkeit eventuell enthaltenen Leichtsieder verdampfen und das geförderte Volumen verringern können.

Beispiel

In einen Tank 1 für Toluol mit einem Volumen von 350 m3 wird in einer Füllphase Flüssigkeit mit einem Mengenstrom von 20 Nm3/h gepumpt, so daß über der Flüssigkeitsoberfläche ein überatmosphärischer Druck entsteht. Der Differenzdruck zwischen dem Tankinneren und der Umgebung wird von dem analogen Drucksensor 17 gemessen und in elektrische Signale umgewandelt. Durch die Steuerschaltung werden dann bei einem Überdruck von p1 = 5 mbar die Magnetventile 5, 10 geöffnet, so daß ein Druck- und Volumenausgleich zwischen dem Tankinneren und der Umgebung stattfindet. Dabei strömt solange ein Luft/Toluoldampf-Gemisch aus dem Tank 1 in den Adsorber 3 und die vom Toluoldampf befreite Luft durch die Abluftleitung 9 in die Umgebung, bis der Tankinnendruck nur noch bei 1 mbar Überdruck liegt und die Magnetventile 5, 10 wieder geschlossen werden können.

Wird dagegen der Tank 1 durch Entnahme von Flüssigkeit teilweise entleert, so entsteht im Tankinneren ein Unterdruck. Ist eine Druckdifferenz von p2 = -5 mbar gegenüber dem Normaldruck (Umgebungsdruck) erreicht, werden durch die Steuerschaltung die Magnetventile 8 und 12 geöffnet und die Vakuumpumpe 7 aktiviert, so daß aus der Umgebung ein Luftstrom von 20 Nm3/h angesaugt wird. Der angesaugte Luftstrom wird durch das Drosselventil 13 so reduziert, daß er bei einem Absolutdruck von 100 mbar durch den Adsorber 3 strömt. Danach wird die angesaugte Luft von der Vakuumpumpe 7 verdichtet und zusammen mit dem desorbierten Dampf in den Tank 1 gefördert. Bei Erreichen eines Tank-Innendruckes von p3 = 1 mbar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck werden die Vakuumpumpe 7 abgeschaltet und die Magnetventile 8 und 12 geschlossen. Wird ein größerer Flüssigkeitsvolumenstrom dem Tank entnommen als der Luftstrom, den die Vakuumpumpe 7 in den Tank fördert, sinkt der Innendruck weiter ab. Bei einem Differenzdruck von -8 mbar gegenüber dem Umgebungsdruck öffnet sich das Sicherheitsventil 18, so daß Umgebungsluft angesaugt werden kann und der maximal zulässige Unterdruck des Tanks nicht unterschritten wird. Für den Fall, daß z. B. aufgrund eines Stromausfalls die Magnetventile 5 und 10 nicht öffnen und der Tank-Innendruck durch Befüllung oder Sonneneinstrahlung weiter ansteigt, öffnet sich bei einem Überdruck von 10 mbar ebenfalls das Sicherheitsventil 18 und ermöglicht einen Druckausgleich.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines emissionsarmen Druckausgleichs mit der Atmosphäre in einem eine dampfbildende Flüssigkeit enthaltenden, geschlossenen Tank (1), dem sowohl zeitweise Flüssigkeit entnommen (Entleerungsphase) als auch zugeführt (Füllphase) wird, dadurch gekennzeichnet,
    1. a) daß während der Füllphase ein Adsorbensfestbett (3) den Dampf aus dem im Tank (1) verdrängten Gas aufnimmt und das vom Dampf befreite Gas in die Atmossphäre entweicht,
    2. b) daß während der Entleerungsphase mit einer Vakuumpumpe (7) Inertgas durch das Adsorbensfestbett (3) hindurch angesaugt wird, wobei im Adsorbensfestbett (3) der Dampf unter vermindertem Druck desorbiert wird
    3. c) und daß der desorbierte Dampf zusammen mit dem Inertgas durch die Vakuumpumpe (7) in den Tank (1) zurückgefördert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Luft oder Stickstoff verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vakuumpumpe (7) im Adsorbensfestbett (3) ein Absolutdruck von 50 mbar bis 200 mbar erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbensfestbett (3) über ein ferngesteuertes Ventil (5) in einer Druckleitung (4) mit dem Tank (1) verbunden wird, wenn der Druck im Tank (1) während der Füllphase einen oberen Grenzwert p1 überschreitet und die in einer von der Druckleitung (4) getrennten Unterdruckleitung (6) liegende Vakuumpumpe (7) aktiviert wird, wenn während der Entleerungsphase der Druck im Tank (1) einen unteren Grenzwert P2 unterschreitet, wobei das Ventil (5) in der Druckleitung (4) geschlossen ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Füllphase das im Tank (1) komprimierte Gas über eine Druckleitung (4) und ein Rückschlagventil (19) durch das Adsorbensfestbett (3) entweicht und die Vakuumpumpe (7) aktiviert wird, wenn während der Entleerungsphase eine mit dem Tank (1) verbundene, zur Entnahme von Flüssigkeit dienende Förderpumpe (20) eingeschaltet wird, wobei die Druckleitung (4) geschlossen wird.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, bestehend aus einem geschlossenen, eine dampfbildende Flüssigkeit (16) enthaltenden Tank (1) und einem damit in Verbindung stehenden Adsorbensfestbett (3) zur Aufnahme der während einer Befüllung des Tanks (1) entweichenden Dämpfe sowie einer Abluftleitung (9) und einer Ansaugleitung (11) zum Druckausgleich bei einer Befüllung und Entleerung des Tanks (1), dadurch gekennzeichnet,
    1. a) daß sich die Verbindungsleitung (2) vom Tank (1) zum Adsorbensfestbett (3) in eine Unterdruckleitung (6) mit einer Vakuumpumpe (7) und eine Druckleitung (4) mit einem ferngesteuerten Ventil (5) verzweigt, die die Vakuumpumpe (7) überbrückt,
    2. b) daß die atmosphärenseitig mit dem Adsorbensfestbett (3) verbundene Ansaugleitung (11) eine Blende oder ein Drosselventil (13) und die Abluftleitung (9) ein ferngesteuertes Ventil (10) aufweist
    3. c) und daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die bei einer Füllphase zumindest das ferngesteuerte Ventil (5) in der Druckleitung (4) öffnet und bei einer Entleerungsphase die Vakuumpumpe (7) einschaltet und gleichzeitig das Ventil (5) in der Druckleitung (4) schließt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung mit einem im Tank (1) angeordneten Drucksensor (17) in Verbindung steht und folgende Schaltfunktionen ausführt:
    1. a) in der Füllphase werden bei Erreichen eines Schwellwerts p1 für den Überdruck im Tank (1) die Ventile (5, 10) in der Druckleitung (4) und in der Abluftleitung (9) am Festbettadsorber (3) geöffnet,
    2. b) in der Entleerungsphase werden bei Erreichen des Grenzwerts p2 für den Unterdruck im Tank (1) ein weiteres in der Unterdruckleitung (6) angeordnetes Ventil (8) und das Ventil (12) in der Ansaugleitung (11) geöffnet und die Vakuumpumpe (7) eingeschaltet, wobei die Ventile (5, 10) in der Druckleitung (4) und in der Abluftleitung (9) geschlossen sind,
    3. c) in der Entleerungsphase wird bei Erreichen eines unterhalb des Drucks p1 liegenden Grenzwerts p3 die Vakuumpumpe (7) wieder abgeschaltet.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in der Abluftleitung (9) als Rückschlagventil (19) ausgebildet ist, daß am Tank (1) eine Förderpumpe (20) zur Entnahme von Flüssigkeit angeordnet ist und daß die Steuerschaltung mit dem Einschalten der Förderpumpe (20) auch die Vakuumpumpe (7) einschaltet und gleichzeitig das Ventil (5) in der Druckleitung (4) schließt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe (7) aus einer Flüssigkeitsringpumpe besteht, die im Kreislauf mit der Tankflüssigkeit beschickt wird, wobei der Flüssigkeitsstrom so eingestellt wird, daß eine ausreichende Wärmeabfuhr an der Pumpe gewährleistet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe (7) mit einem Kühlmantel oder mit Kühlschlangen versehen ist, die zur Wärmeabfuhr mit der Tankflüssigkeit als Kühlmittel beschickt werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com