CSE Innovations-Programm

Hydrocarbon Storage Safety Device

Entwicklung innovativer Schutzkonzepte zur Absicherung von Lagertanks und petrochemischen Anlagen.

Gefahrstoffe lagern in Tanks, oftmals flüssig. Je nach Füllstand ist der Tank über der Flüssigkeit mit viel oder wenig Gas gefüllt. Sonne, Wind und Regen führen dazu, das sich die Temperatur im Tank ständig ändert. Das Gas dehnt sich aus oder zieht sich zusammen, damit ändert sich auch der Druck. Lagertanks halten meistens nur sehr kleine Überdrücke und nur geringe Unterdrücke aus, sie müssen deshalb mit einer Belüftungsarmatur abgesichert werden. Kühlt der Tank ab oder wird er entleert, dann zieht er automatisch Gas in den Gasraum. Umgekehrt wird Gas abgeblasen, wenn der Inhalt vom Tank erwärmt oder der Tank gefüllt wird. Der Tank “atmet”.

Durch die Tankatmung werden jedes Jahr vielen Millionen Qubikmeter Gefahrstoffe in die Umgebung oder in ein Entsorgungssystem abgegeben. Bei brennbaren oder explosionsfähigen Gasen darf keine Zündquelle die Gaswolke zünden. Belüftungsarmaturen schützen den Tank vor einer Rückzündung von außen ins Innere des Tanks.

Bei einem heftigen Regen an einem heißen Sommertag kühlt der Tankinhalt sehr schnell ab. Die Belüftungsströme sind in diesem Fall sehr groß. Durch die Abkühlung können Dämpfe im Tank kondensieren und dadurch zu noch größeren Strömen führen. Die Sicherheitseinrichtung muss ausreichend groß bemessen sein. Gefahrstoffe müssen den gesetzlichen Bestimmungen entsprechend abgeleitet werden. Dies kostet sehr viel Geld.

Noch schneller kühlt das Gas (z.B. Ethylen) bei der Notentlastung von Behältern in petrochemischen Anlagen. Temperaturen von -40°C und mehrere hundert Liter Kondensat stellen sich typischerweise ein. Der Stahl des Behälters muss für solche Temperaturen ausgelegt sein – doch tiefkalte Stähle sind teuer. Und die Gefahrstoffe müssen entsorgt werden. Fackeln können die Stoffe verbrennen, wenn der Mengenstrom einigermaßen gleichmäßig anfallen würde. Bei der Notentlastung ändert er sich jedoch und kann dazu führen, dass die Fackel ausbläst bzw. nicht funktioniert.

Es ist Zeit für eine innovative Lösung zur Tankatmung und zur Notentlastung dieser Tanks bzw. Anlagen.

Intelligente Schutzeinrichtungen steuern die Entlastung so, dass “normale” Stähle für den Behälter ausreichen. Die Steuerung funktioniert jedoch nur, wenn die Zustandsänderung der Gase, die Kondensation und die Wärmeübertragung an die Behälterwand physikalisch richtig modelliert werden. Das schaffen komplexe Rechenprogramme wie VeVent – die Entwicklung vom CSE-Institut.

Motivation

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Ziele

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Vorgehen und Ergebnisse

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Promotionen und Arbeiten im Rahmen von HySafe

Advanced Tank Emission Model (ATEM)
Multi-Component Flashing Two-Phase-Flow (MultiFlash)

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