Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenreinigen eines einen Anschluss für das Zuführen von Fluid und einen Anschluss für das Abführen von Fluid aufweisenden Fluidtank, bei dem durch den Anschluss für das Zuführen von Fluid in den Fluidtank ein inertes Primärfluid eingeleitet wird, und bei dem durch den Anschluss für das Abführen von Fluid aus dem Fluidtank ein Sekundärfluid in Form von in dem Fluidtank aufgenommenen Fluidresten und/oder mit solchen Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagtem Primärfluid abgeführt wird, gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anlage zum Innenreinigen eines einen Anschluss für das Zuführen von Fluid und einen Anschluss für das Abführen von Fluid aufweisenden Fluidtank, gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 5. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Turbinensystems für das Innenreinigen eines Fluidtanks mit einem inerten Primärfluid, gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 11. Unter einem Fluidtank wird im Sinne der Erfindung ein geschlossener Behälter für die Lagerung, Bevorratung und/oder den Transport von gasförmigen und/oder flüssigen Medien verstanden, wie z. B. Propan, Butan, Butadien, Propen, Isobutan, Isobuten, Cyclobutan, Otto- oder Dieselkraftstoff, Biodiesel, Heizöl, Cyclobutan, Gemische dieser Medien, oder andere flüchtige, organische Verbindungen enthaltende oder aus diesen bestehende Fluide oder andere, brennbare Bestandteile enthaltende Fluide.

Vor dem Durchführen von Wartungsarbeiten und Sicherheitsüberprüfungen an einem Fluidtank, sowie um das Aufnehmen von insbesondere wechselnden unterschiedlichen Fluiden vorzubereiten, ist bei Fluidtanks regelmäßig eine Innenreinigung erforderlich.

Für das Innenreinigen von Fluidtanks ist es bekannt, den Innenraum mit einem Primärfluid in Form von Inertgas, z. B. mit gasförmigem Stickstoff zu spülen, um darin aufgenommene Fluidreste und Schmutzstoffe auszutreiben. Aufgrund der für das Spülen von Fluidtanks erforderlichen großen Gasmengen ist eine solche Innenreinigung von Fluidtanks sehr kostenintensiv. Herkömmlich werden die aus einem Fluidtank entfernten Fluidreste und Schmutzstoffe keiner planmäßigen Verwertung zugeführt, sondern lediglich durch Abfackeln vernichtet. Ein Verfahren und eine Anlage gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 beziehungsweise 5 sind in der DE 32 13 711 A1 beschrieben. Dort werden in das Innere eines zu reinigenden Fluidtanks heiße Brenngase aus einem Verbrennungsofen eingeleitet, um diesen zu spülen. Aus dem Fluidtank dabei ausgetragene brennbare Stoffe werden in dem Verbrennungsofen verwertet. Aufgrund der Verbrennung sind die in dem Verbrennungsofen erzeugten Brenngase chemisch inert. Sie müssen daher noch vor dem Einleiten in den Fluidtank in einer Kühleinrichtung abgekühlt werden.

In der DE 20 2009 016 441 U1 wird vorgeschlagen, beim Reinigen von Fluidtanks anfallende Restmengen von Flüssigkeiten und Gasen zu verbrennen, um damit das mit einer Pump-Saugfördereinheit in einem Fluidtank durch eine Leitung gepumpte Spülgas für das Reinigen aufzuheizen.

In der CA 2,184,285 C ist angegeben, einen Fluidtank mit gasförmigem Stickstoff zu spülen, auf den in einem Wärmetauscher die Wärme von aus dem Fluidtank ausgespülten gasförmigen Fluidresten übertragen wird.

Aus der DE 10 2011 001 374 A1 ist ein Turbinensystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 bekannt, das einen Brenner enthält, in dem die mit Farbstoffen beaufschlagte Abluft aus einer Lackieranlage verbrannt wird, um mit dem heißen Brenngas eine an eine Gasturbine zu betreiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für das Innenreinigen von Fluidtanks bereitzustellen, das ein kostengünstiges Innenreinigen von Fluidtanks ermöglicht, und eine Anlage für das Innenreinigen von Fluidtanks zu schaffen, die sich mit geringen Betriebskosten betreiben lässt.

Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren für das Innereinigen von Fluidtanks mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie die in Anspruch 11 angegebene Verwendung eines Turbinensystems gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Wegen der Explosionsgefahr können Fluidtanks, die mit brennbaren Gasen oder Flüssigkeiten befüllt wurden, nicht mit Druckluft gespült werden. Für das Reinigen von solchen Fluidtanks mittels Spülen ist deshalb aus Sicherheitsgründen der Einsatz von chemisch inertem Primärfluid erforderlich, wie z. B. Stickstoff. Die Erfinder haben erkannt, dass die Reinigungswirkung von für das Reinigen von Fluidtanks eingesetztem Primärfluid erheblich gesteigert werden kann, indem das Primärfluid vor dem Zuführen in einen Fluidtank konditioniert, d. h. auf eine für das Reinigen und Spülen günstige Temperatur aufgewärmt wird. Indem das Primärfluid erwärmt wird, ist es insbesondere möglich, in den Fluidtanks aufgenommene Flüssigkeiten durch das Übertragen von Wärme aus dem Primärfluid zu verdampfen und aus den Fluidtanks auszutreiben.

Bei einem Einsatz von gasförmigem Primärfluid für das Spülen, wie z.B. Stickstoff, werden für die Reinigung von Eisenbahn-Kesselwägen, von Tanklastwagen oder auch von Schiffstanks mit einem Tankvolumen, das häufig in der Größenordnung von 20m³ liegt, sehr große Gasmengen von 700m³ oder mehr benötigt, was zu erheblichen Kosten führt.

Eine Idee der Erfindung besteht deshalb auch darin, das für das Innenreinigen von Fluidtanks eingesetzte Primärfluid zu erwärmen, bevor es in den Fluidtank eingeleitet wird, um die für das Spülen eines Fluidtanks erforderliche Menge von Primärfluid zu verringern. Darüber hinaus ist es eine Idee der Erfindung, die für das Erwärmen des Primärfluids benötigte Energie aus in den Fluidtanks aufgenommenem Sekundärfluid und Schmutzstoffen zu gewinnen, die aus den Fluidtanks entfernt werden.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, das aus einem Fluidtank bei dem Spülen abgeführte Sekundärfluid wenigstens teilweise einer Einrichtung für das chemische Umsetzen des Sekundärfluids unter Freisetzen von Wärme zuzuführen, um die darin freigesetzte Wärme dann wenigstens teilweise auf das dem Fluidtank zugeführte Primärfluid zu übertragen. Mit dieser Maßnahme ist es insbesondere möglich, die für das Reinigen von Fluidtanks benötigte Zeitspanne zu verringern und auf diese Weise auch die Wartungsintervalle für z.B. Eisenbahn-Kesselwagen, Tanklastwagen oder Schifftanks zu verkürzen. Die Einrichtung für das chemische Umsetzen des Sekundärfluids kann z.B. ein Brenner sein, in dem das Sekundärfluid mit einem weiteren brennbaren Fluid verbrannt wird. Der Brenner ist in ein vorzugsweise als Mikrogasturbine ausgebildetes Turbinensystem integriert und erzeugt einen Heißgasstrom, mit dem für das Erzeugen von kinetischer Energie eine Gasturbine beaufschlagt wird, die mit einem mechanischen Energieverbraucher bewegungsgekoppelt ist. Die in dem Abgasstrom der Gasturbine enthaltene thermische Energie kann dann z.B. in der Konditioniereinrichtung zumindest teilweise auf das dem Fluidtank zugeführte Primärfluid übertragen werden.

Eine Idee der Erfindung ist es deshalb auch, ein Turbinensystem, insbesondere eine Mikrogasturbine zur Reinigung oder Spülung eines Fluidtanks mit einem Primärfluid einzusetzen, wobei das Turbinensystem einen Brenner und eine mit einem Verdichter gekoppelte Gasturbine umfasst. Dabei wird der Brenner mit einem Sekundärfluid versorgt, welches aus mit in dem Fluidtank aufgenommenen Fluidresten und/oder mit solchen Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagtem Primärfluid besteht, und es wird das von dem Turbinensystem freigesetzte Abgas einer Konditioniereinrichtung für das Konditionieren des Primärfluids zugeführt.

Um die Leistung der Gasturbine zu steigern und um die Temperatur des mit der Gasturbine erzeugten Abgasstroms zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn der mechanische Energieverbraucher ein Verdichter für das Verdichten von dem Brenner zugeführter Verbrennungsluft ist, wobei auf die mittels des Verdichters verdichtete Verbrennungsluft thermische Energie aus dem Abgasstrom übertragen wird. Der mechanische Energieverbraucher kann alternativ oder zusätzlich auch ein elektrischer Generator sein, der elektrischen Strom erzeugt.

Darüber hinaus ist es möglich, einen entsprechenden Fluidtank mit der beim chemischen Umsetzen des Sekundärfluids freigesetzten Wärme von außen zu erwärmen, was insbesondere in der Winterzeit zu erheblichen Energieeinsparungen führen kann.

Von Vorteil ist es, in einer Anlage für das Innenreinigen von Fluidtanks einen Leitungsabschnitt vorzusehen, der die Leitung für das Abführen von Sekundärfluid aus einem Fluidtank mit der Leitung für das Zuführen von Primärfluid in den Fluidtank verbindet, um das aus dem Fluidtank abgeführte Sekundärfluid dem Fluidtank erneut zuzuführen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Fluidtank mit Primärfluid zu beaufschlagen, das zumindest teilweise in einem Kreislauf geführt ist, so dass die für das Spülen eines Fluidtanks erforderliche Menge an Primärfluid mit dieser Maßnahme verringert werden kann.

Indem in diesem Leitungsabschnitt ein Wärmetauscher für das Übertragen von Abwärme aus dem Abgas der Gasturbine auf das dem Fluidkanal erneut zugeführte Primärfluid angeordnet ist, lässt sich dabei das für das Spülen eines Fluidtanks eingesetzte Primärfluid auf eine für das Reinigen günstige Prozesstemperatur konditionieren.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1

eine erste Anlage für das Innenreinigen eines Fluidtanks; und

Fig. 2

eine zweite Anlage für das Innenreinigen eines Fluidtanks.

Die in der Fig. 1 gezeigte Anlage 10 dient für das Innenreinigen eines Fluidtanks 12, der z.B. auf einen Unterbau in einem Tanklastwagen montiert oder in einen Eisenbahn-Kesselwagen integriert ist. Der Fluidtank 12 hat einen Anschluss 14 für das Zuführen von Fluid in den Innenraum 16. Durch einen Anschluss 18 des Fluidtanks 12 ist es möglich, aus dem Innenraum 16 Fluid abzuführen.

In der Anlage 10 gibt es einen mit Stickstoff befüllten Druckbehälter 20. Der Druckbehälter 20 kann mit einer Leitung 22 über den Anschluss 14 mit dem Fluidtank 12 verbunden werden. Aus dem Druckbehälter 20 kann in den Fluidtank 12 durch die Leitung 22 auf diese Weise als ein Primärfluid Stickstoffgas zugeführt werden, um den Innenraum 24 des Fluidtanks 12 damit zu spülen. Das Stickstoffgas aus dem Druckbehälter 20 in der Anlage 10 dient als ein Primärfluid für den Fluidtank 12. Um das Stickstoffgas aus dem Druckbehälter 20 durch die Leitung 22 in den Fluidtank zu bewegen, kann in der Anlage 10 optional insbesondere eine als Pumpe oder Verdichter ausgebildete Fördereinheit vorgesehen sein, die in der Leitung 22 zwischen dem Druckbehälter 20 und dem Wärmetauscher 48 oder zwischen dem Wärmetauscher 48 und dem Fluidtank 12 angeordnet ist.

Die Anlage 10 enthält ein als Mikrogasturbine ausgebildetes Turbinensystem 26 mit einem Brenner 28. Über eine Leitung 30, die mit dem Anschluss 18 des Fluidtanks 12 verbunden werden kann, ist es möglich, dem Brenner 28 in dem Turbinensystem 26 mit Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagtes Stickstoffgas als ein Sekundärfluid aus dem Fluidtank 12 zuzuführen. Um das mit Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagte Stickstoffgas aus dem Fluidtank 12 durch die Leitung 30 in die Brennkammer 28 zu bewegen, enthält die Anlage 10 bevorzugt, aber nicht zwingend, eine als Verdichter oder Pumpe ausgebildete Saugfördereinheit 31. Der Brenner 28 hat eine Brennkammer 32, in der das mit Fluidresten oder Schmutzstoffen aus dem Fluidtank 12 beaufschlagte Stickstoffgas mit einem von außen zugeführten Brenngas und mit Verbrennungsluft verbrannt wird.

Der Brenner 28 ist dazu bevorzugt als ein sogenannter Zweistufen-Brenner ausgebildet, der als eine erste Brennerstufe eine Pilotstufe hat, in die das Brenngas zugeführt wird, und der als eine zweite Brennerstufe eine Hauptstufe aufweist, in die das mit Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagte Stickstoffgas eingeleitet wird, um es dort in einer mittels der Pilotstufe erzeugten Brennerflamme zu verbrennen.

Es sei bemerkt, dass in einer modifizierten Ausführungsform der Brenner 28 für das Verbrennen von mit Fluidresten oder Schmutzstoffen aus dem Fluidtank 12 beaufschlagtem Stickstoffgas auch ein Brenner sein kann, der mit Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagtes Stickstoffgas ohne das Zuführen von zusätzlichem Brenngas verbrennt. In diesem Fall muss allerdings gewährleistet sein, dass die Fluidreste und Schmutzstoffe in dem Stickstoffgas aus dem Fluidtank 12 Verbrennungseigenschaften haben, die zumindest näherungsweise den Verbrennungseigenschaften von Brenngas entsprechen.

Der Brenner 28 erzeugt dabei einen Heißgasstrahl, der über einen Heißgaskanal 34 zu einer Gasturbine 36 geleitet wird. In der Gasturbine 36 wird die thermische Energie des mit dem Brenner 28 erzeugten Heißgases in kinetische Energie gewandelt, die dann auf einen mit der Gasturbine bewegungsgekoppelten Verdichter 38 und einen elektrischen Generator 40 übertragen wird. Der Verdichter dient für das Verdichten von Ansaugluft, die dem Brenner 28 durch einen Ansaugluftkanal 42 zugeführt wird. Mittels des elektrischen Generators 40 kann für ein nicht weiter dargestelltes Leitungsnetz mit elektrischen Verbrauchern elektrische Energie bereitgestellt werden.

Das Abgas der Gasturbine 36 ist durch einen Abgaskanal 44 geführt. Für das Übertragen von Wärme aus dem Abgas der Gasturbine 36 auf die dem Brenner 28 zugeführte Ansaugluft enthält das Turbinensystem 26 einen Wärmetauscher 46, der Wärme aus dem Abgas der Gasturbine 36 auf die dem Brenner 28 zugeführte verdichtete Verbrennungsluft überträgt.

Der Abgaskanal 42 des Turbinensystems 26 ist an einen Wärmetauscher 48 angeschlossen. Der Wärmetauscher 48 dient für das Konditionieren von Stickstoffgas aus dem Druckbehälter 20, das durch die Leitung 22 dem Fluidtank 12 für das Spülen von dessen Innenraum zugeführt wird. Der Wärmetauscher 48 ist für das Erwärmen von dem Druckbehälter 20 zugeführtem Stickstoffgas ausgelegt. Mittels des Wärmetauschers 48 ist es möglich, das Stickstoffgas aus dem Druckbehälter 20 von der Umgebungstemperatur auf bis zu 600°C aufzuheizen.

Indem der Fluidtank 12 mit aufgeheiztem Stickstoffgas gespült wird, lässt sich erreichen, dass mit einer vergleichsweise geringen Menge von Spülgas ein Fluidtank 12 mit einem großen Innenraumvolumen, wie dies z.B. bei den Fluidtanks von Eisenbahn-Kesselwagen, Tanklastwagen und Schiffen der Fall ist, wo Innenraumvolumina von bis zu 700m³ nicht ungewöhnlich sind, gespült werden kann. Das Konditionieren des in einen Fluidtank 12 eingeleiteten Primärfluids bewirkt dabei nicht nur, dass in dem Innenraum eines Fluidtanks 12 angelagerte Schmutzstoffe sich lösen, sondern auch, dass in einem Fluidtank 12 aufgenommenes Restfluid nicht nur mit dem Primärfluid verwirbelt, sondern durch die Wärmeübertragung größtenteils in einen gasförmigen Aggregatszustand überführt werden kann.

Das beim Spülen eines Fluidtanks 12 über die Leitung 30 mit Schmutzstoffen ausgetragene Sekundärfluid wird in dem Brenner 28 des Turbinensystems 26 mit verdichteter Verbrennungsluft unter Zufuhr von Brenngas chemisch umgesetzt. Der Brenner 28 wirkt so als eine Einrichtung für das chemische Umsetzen von Sekundärfluid in Form von Primärfluid und Restfluid und Schmutzstoffen aus dem Fluidtank 12 unter Freisetzen von Wärme.

Der Aufbau der Anlage 100 in Fig. 2 entspricht grundsätzlich dem Aufbau der Anlage 10 aus Fig. 1. Baugruppen der Anlage 100 in Fig. 2, die zu Baugruppen in der Anlage 10 aus in Fig. 1 identisch sind, haben in der Fig. 2 in Bezug auf die Fig. 1 um die Zahl 100 erhöhte Zahlen als Bezugszeichen.

Im Unterschied zu der Anlage 10 aus Fig. 1 gibt es in der Anlage 100 aus Fig. 2 einen Leitungsabschnitt 150, der die Leitung 130 für das Abführen von Sekundärfluid aus dem Fluidtank 112 mit der Leitung 122 für das Zuführen von Primärfluid in Fluidtank 112 verbindet. Mittels der Anlage 100 kann das Primärfluid durch den Fluidtank 112 zum Teil in einem Kreislauf geführt werden, so dass es diesen mehrfach durchsetzt. In einer modifizierten Ausführungsform der Anlage 100 kann anstelle der Saugfördereinheit 131 oder zusätzlich zu dieser in der Leitung 122 eine als Pumpe oder Verdichterstufe ausgebildete Druckfördereinheit vorgesehen sein.

Es sei bemerkt, dass das heiße Abgas des Turbinensystems 26, 126 in den Anlagen 10, 100 auch dazu eingesetzt werden kann, den zu reinigenden Fluidtank 12, 112 von außen zu erwärmen. Hierfür ist es möglich, einen Fluidtank 12, 112 von außen mit aus dem Abgaskanal 44, 144 strömendem heißen Abgas aus der Gasturbine 36, 136 zu beaufschlagen oder mit der in diesem Abgas enthaltenen Restwärme z.B. Wasser zu erwärmen oder Wasserdampf zu erhitzen, mit dem eine entsprechende Oberfläche eines Fluidtanks 12, 112 beaufschlagt wird.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenreinigen eines einen Anschluss 14, 18 für das Zuführen von Fluid und einen Anschluss 14, 18 für das Abführen von Fluid aufweisenden Fluidtank 12, 112, bei dem durch den Anschluss 14, 18 für das Zuführen von Fluid in den Fluidtank 12, 112 Primärfluid eingeleitet wird. Durch das Verfahren wird bei dem durch den Anschluss (14, 18) für das Abführen von Fluid aus dem Fluidtank 12, 112 Sekundärfluid in Form von in dem Fluidtank 12, 112 aufgenommenen Fluidresten und/oder mit solchen Fluidresten oder Schmutzstoffen beaufschlagtem Primärfluid als ein Sekundärfluid abgeführt. Erfindungsgemäß wird das dem Fluidtank 12, 112 zugeführte Primärfluid auf eine für das Innenreinigen des Fluidtanks 12, 112 günstige Prozesstemperatur erwärmt.

10, 100

Anlage

12, 112

Fluidtank

14, 114

Anschluss

16, 116

Innenraum

18, 118

Anschluss

20, 120

Druckbehälter

22, 122

Leitung

26, 126

Turbinensystem

28, 128

Brenner

31, 131

Saugfördereinheit

30, 130

Leitung

32, 132

Brennkammer

34, 134

Heißgaskanal

36, 136

Gasturbine

38, 138

Verdichter

40, 140

Generator

42, 142

Ansaugluftkanal

44, 144

Abgaskanal

46, 48, 146, 148

Wärmetauscher

150

Leitungsabschnitt