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Sicherer Umgang mit tiefkalten Gasen

Armaturen für die kryogene Gasversorgung
Sicherer Umgang mit tiefkalten Gasen

Sicherer Umgang mit tiefkalten Gasen
Zur Befüllung und Entnahme tiefkalter Gase aus Standtanks bedarf es geeigneter Ventile
Eine gängige Art, chemische Betriebe mit Gasen zu versorgen, ist heute die Anlieferung flüssiger Gase im tiefkalten (kryogenen) Zustand. Sie werden von der Erzeugungsanlage mit Tankwagen zum Endverbraucher transportiert und dort in Standtanks gelagert. Zur Befüllung und Entnahme bedarf es geeigneter Ventile wie dem Combi-Regler von Herose.

Autor Erhard Dammrath Leiter Entwicklung, Herose

Standtanks sind in der Regel Teil von Tankanlagen, die mit entsprechenden Verrohrungen und Instrumentierungen ausgestattet sind und eine sichere und wirtschaftliche Lagerung, Betankung und Entnahme von flüssigen oder gasförmigen Medien gewährleisten. Für die Lösung dieser Aufgaben ist eine Reihe von Spezialventilen erforderlich, an die hohe Anforderungen gestellt werden. Die Ventile müssen für den Einsatz im kryogenen Bereich, bei Temperaturen zwischen -100 bis -270 °C geeignet sein und Betriebsdrücke von ca. 50 bar zulassen. Sie müssen eine ausreichende Medienbeständigkeit und -eignung sowie hohe Verfügbarkeit bei wartungsfreiem Betrieb garantieren. Des Weiteren müssen die Ventile anwendungsspezifische Abnahmen und Zulassungen aufweisen. Ein Ventil, das sich für diesen Zweck eignet, ist der Combi-Regler von Herose. Das Ventil besteht aus einem Gehäuse mit drei Rohrleitungsanschlüssen. Der Eintritt A wird verbunden mit dem Tankboden, wo sich das flüssige Gas befindet. Der gegenüberliegende Anschluss B wird am Tankkopf angeschlossen, dort befindet sich die Gasphase. Senkrecht zur Achse, welche die Anschlüsse A und B verbindet, ist der dritte Anschluss C platziert, der mit der Gasentnahmeleitung verbunden ist. Sowohl die metallischen Innenteile des Combi-Reglers, als auch das Gehäuse sind aus Edelstahl, der Dichtungswerkstoff ist PTFE. Der Combi-Regler hat im Wesentlichen die Aufgabe den Behälterdruck – ohne zusätzliche Hilfsenergie – während des gesamten Tankbetriebes auf einem voreingestellten Soll-Arbeitsdruck konstant zu halten. Dies geschieht durch einen ventilinternen Regelvorgang. Der Druck wirkt auf die metallische Membrane des Reglers und erzeugt eine Membrankraft. Die Membrankraft, die dem Istwert (Regelgröße) entspricht, wird mit der Federkraft verglichen, die dem Sollwert entspricht. Die Federkraft wird von außen durch eine Sollwertschraube vorgegeben. Entspricht der vorhandene Druck dem eingestellten Sollwert, befindet sich der Ventilkegel im Sitz und es herrscht ein Gleichgewicht. In diesem Zustand fließt kein Medium durch den Regler.
Der Combi-Regler verfügt gleichzeitig über eine Druckaufbau- und Druckabbaufunktion. Zusätzlich besitzt er eine weitere Funktion, die Sicherheitsfunktion. Die Wirkung der einzelnen Funktionen stellt sich wie folgt dar: Unterschreitet der Behälterdruck den eingestellten Soll-Arbeitsdruck (z. B. aufgrund einer Entnahme des Mediums aus dem Tank) öffnet der Combi-Regler, um im Tank den voreingestellten Soll-Arbeitsdruck durch die Einleitung des gasförmigen Mediums in den Tankkopf wiederherzustellen. Das eingeleitete gasförmige Medium wird zuvor aus dem Behälter als Flüssigkeit entnommen und durch Wärmezufuhr im Wärmetauscher, der zur Tankanlage gehört, in die Gasphase überführt.
Überschreitet der Behälterdruck den voreingestellten Soll-Arbeitsdruck (z. B. durch einen Wärmefluss von außen) spricht die Überströmfunktion des Combi-Reglers an und ermöglicht den Durchfluss des gasförmigen Mediums aus dem Tankkopf in die Entnahmeleitung des Tanks, um den Soll-Arbeitsdruck wiederherzustellen.
Überschreitet der Druck der eingangsseitigen Leitung des Combi-Reglers den voreingestellten Soll-Arbeitsdruck des Tanks um 5 bar (z. B. aufgrund von Erwärmung des eingesperrten Mediums in der Eintrittsleitung) spricht die Sicherheitsfunktion an und sorgt für einen Druckabbau in diesem Leitungsbereich.
Halle 8.0, Stand G23
prozesstechnik-online.de/cav0615444
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