Warum werden verflüssigte und komprimierte Gase in Flaschen gelagert? Behältertypen + Betriebsvorschriften

Sicherlich ist Erdgas sehr praktisch in der Anwendung und preiswert. Seine Beliebtheit wird durch Umweltfreundlichkeit und nahezu universelle Verfügbarkeit gestärkt. Aber haben Sie sich jemals ernsthaft gefragt, warum komprimierte Gase in speziellen Flaschen gelagert werden und wie sich das auf Ihre Sicherheit auswirkt?

In dem von uns vorgestellten Artikel finden Sie ausführliche, technisch fundierte Antworten auf diese Fragen. Wir erklären Ihnen, worin der Unterschied zwischen einem verflüssigten gasförmigen Medium und einem komprimierten Analogon besteht. Wir machen Sie mit den technischen Besonderheiten von Gasbehältern sowie den Regeln für deren Befüllung und Transport vertraut.

Warum werden Gase komprimiert und wie wirkt sich das auf die Flaschen aus?

Im gasförmigen Zustand haben Stoffe im Gegensatz zu Festkörpern keine bestimmte Form. Sie können nur in dichten Behältern gelagert und transportiert werden.

Aufgrund der geringen Dichte nimmt jedoch selbst eine geringe Masse an Gas ein großes Volumen ein. Um beispielsweise nur 26,9 kg Propan in seinem normalen gasförmigen Zustand zu transportieren, wäre ein riesiger Behälter mit einem Volumen von etwa 14.000 Litern erforderlich.

Propan und Butan sind die am häufigsten verwendeten Gase im kommunalen und haushaltsnahen Bereich. Sie werden bei der Erdölverarbeitung gewonnen oder während der Erdölförderung abgetrennt, beispielsweise mittels Fracking-Technologie.

Das Problem wird durch Kompression des Gases mittels äußerem Druck gelöst. Dadurch erhöht sich seine Dichte und das Volumen verringert sich. Nach der Kompression passen dieselben 26,9 kg Propan in einen Behälter mit einem Volumen von 50 Litern.

Beim Komprimieren gehen Gase wie Propan, Butan, Ammoniak, Chlor und Kohlendioxid in den flüssigen Aggregatzustand über und werden daher als verflüssigt bezeichnet. Sauerstoff, Argon und Methan bleiben gasförmig und werden als komprimierte Gase bezeichnet.

Hier müssen Sie klarstellen, dass man beliebige Gase durch Kompression verflüssigen kann, aber der Druck muss dabei höher und die Temperatur deutlich unter der normalen Lufttemperatur liegen.

Für komprimierte und verflüssigte Gase ist normale Verpackung nicht geeignet. Das Gas, das nach Ausdehnung strebt, würde diese schnell zerstören und „frei“ werden, was zu Explosionen, Bränden, Vergiftungen und finanziellen Verlusten führen kann. Daher werden spezielle Behälter mit innerem Überdruck verwendet, besser bekannt als Gasflaschen.

Konstruktionsmerkmale von Gasflaschen

Die Anforderungen an die Konstruktion von Gasflaschen, einschließlich Abmessungen und Wandstärke, werden durch staatliche technische Normen festgelegt. Je höher der Druck zum Komprimieren des Gases ist, desto stabiler muss der Behälter sein.

Die Behälter für komprimiertes Methan, das als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren verwendet wird, sind nahtlos und bestehen aus einer Metall- und einer Verbundstoffhülle. Sie sind für einen Druck von bis zu 245 kg/cm² ausgelegt.

Sauerstoff und Argon werden für Schweißarbeiten verwendet. Die Flaschen dafür werden gemäß GOST 949-73 hergestellt. Als Material dient Kohlenstoffstahl oder legierter Stahl. Mit einem Volumen von 20-50 Litern können Behälter aus legiertem Stahl mit einer Wandstärke von 6 mm einem Innendruck von bis zu 19,6 MPa standhalten.

Gemäß dem geltenden Standard sind sie außen mit blauer Emaille lackiert und tragen auf dem Korpus die schwarze Aufschrift „Sauerstoff“. Behälter für Argon sind grau mit grüner Aufschrift „Reines Argon“.

Geschweißte Stahlflaschen für verflüssigtes Kohlenwasserstoffgas werden gemäß GOST hergestellt und erfüllen die festgelegten Sicherheitsanforderungen.

Propan, Butan und ihre Gemische werden unter einem Druck von 1,6 MPa in roten geschweißten Stahlflaschen aufbewahrt. Da dieses Gas für den kommunalen, häuslichen und industriellen Einsatz stark nachgefragt wird, sollten die Besonderheiten seiner Lagerung und seines Transports sowie die Sicherheitsregeln beim Befüllen der Flaschen näher betrachtet werden.

Anwendung von verflüssigtem Propan-Butan

Technisches Propan-Butan (PBT), wie es GOST R 52087-2018 klassifiziert, gehört zur Kategorie der verflüssigten Kohlenwasserstoffgase (LPG). Es wird bei der Erdölverarbeitung gewonnen. Für den Übergang von PBT in den flüssigen Zustand reicht ein relativ geringer Druckanstieg. Eine Temperaturabsenkung ist nicht erforderlich.

Bei normaler Lufttemperatur führt eine Druckabnahme zur Verdampfung von PBT und dessen Übergang in die Dampfphase. Beim Befüllen der Flaschen entsteht in ihnen ein Zweiphasensystem, das gleichzeitig aus verflüssigtem Gas und dessen Dampf besteht.

Diese Eigenschaft ist ein Vorteil gegenüber anderen Arten von Brenngasen: Das Propan-Butan-Gemisch wird als Flüssigkeit in kompakten Behältern gelagert und transportiert, wird aber sofort als Gas ohne zusätzliche Umwandlungen verwendet, was dem Verbraucher zusätzliche Bequemlichkeit bietet.

Flüssiggas in Flaschen wird mit Spezialfahrzeugen unter strikter Einhaltung der Gefahrgutvorschriften an die Verbraucher geliefert.

In Flaschen gleichen Volumens passt fast doppelt so viel verflüssigtes Propan-Butan wie komprimiertes Methan. Auch die Wärmeabgabe von verflüssigtem Propan-Butan ist bei gleicher volumetrischer Menge höher als die von komprimiertem Methan.

Dank der geringeren Metallintensität sind die Flaschen für Propan-Butan leichter. Dies verbilligt den Transport, reduziert die Anzahl der Lieferungen und macht die Verwendung des Propan-Butan-Gemisches für kommunale, haushalts- und industrielle Zwecke wirtschaftlich sinnvoll.

Propan-Butan wird in Ortschaften ohne Anschluss an Ferngasleitungen stark nachgefragt. Es wird von privaten Haushalten, Gastronomie- und Handelsbetrieben, landwirtschaftlichen Betrieben und Ferienanlagen zum Kochen, zur Erwärmung von Wasser und Heizmedien in Heizungsanlagen genutzt.

Flaschen für Propan-Butan-Gemisch

Propan-Butan befindet sich in den Flaschen unter einem Druck, der um ein Vielfaches niedriger ist als für die Lagerung von komprimierten Gasen erforderlich. Dadurch wird die Herstellungstechnologie vereinfacht und der Metallverbrauch der Flaschen reduziert. Dennoch werden auch an sie strenge Anforderungen gestellt.

Für das Propan-Butan-Gemisch sind geschweißte Stahlflaschen mit einem Volumen von 5, 12, 27, 50 Litern ausgelegt, die für einen Innendruck von bis zu 1,6 MPa ausgelegt sind.

Es ist auch möglich, sie in Flaschen aus Verbundwerkstoff zu lagern, die für 2,0 MPa ausgelegt sind. Die Konstruktion, Form und Abmessungen jedes Teils der Flasche sind durch staatliche technische Standards festgelegt.

Eine Alternative zu den herkömmlichen Stahlflaschen sind neuere Flaschen aus Verbundwerkstoffen mit einer Lebensdauer von 20 Jahren und einer Prüfhäufigkeit von 5 Jahren.

Gemäß GOST 15860-84 werden der zylindrische Teil der Flasche (Mantel), ihr Boden und die Unterlegringe aus hochfesten Stahlsorten hergestellt. Die Oberfläche muss frei von Rissen, Lunkern und anderen Mängeln sein, die die Wandstärke verringern.

Der Boden wird durch Warm- oder Kaltumformung hergestellt. Die Teile werden durch Schweißen miteinander verbunden. Die Verschlusseinrichtungen werden in den Flaschenhals eingesetzt. Zur vollständigen Abdichtung der Verbindung werden Bleiglätte oder Mennige verwendet.

Die Schutzkappen können aus Stahl oder Gusseisen mit Gewinde- oder gewindelosen Verbindungen sein. Die Hauptanforderung an sie ist die Fähigkeit, einen zuverlässigen Schutz der Verschlusseinrichtung zu gewährleisten.

Zusammengebaut muss die Flasche sein:

• stabil;
• dicht;
• ohne Verformungen.

Außen wird die Flasche mit einer witterungsbeständigen roten Emaille lackiert. Die Bezeichnung des Inhalts „Propan“ wird mit weißer Emaille in der Mitte des zylindrischen Teils des Körpers aufgetragen. Eine Abweichung der Beschriftung und der Farbe vom festgelegten Standard ist ein Grund für die Aussonderung der Flasche.

Jede Flasche am Kragen oder Hals muss ein Typenschild mit Hersteller, Herstellungs- und Prüfdatum sowie technischen Daten tragen.

Nach GOST R 55559-2013 besteht eine Kompositflasche aus einer inneren dichtenden Hülle (Liner), um den das Verbundmaterial gewickelt ist. Auch andere technische Lösungen sind zulässig. Die Farbe der Kompositflasche ist ebenfalls rot.

Die Flasche ist mit Absperr- und Sicherheitsarmaturen ausgestattet, einschließlich Sicherheitsvorrichtungen gegen Druck- und Temperaturanstieg, was ihre Sicherheit erhöht.

Bei der Verwendung von Kompositflaschen muss das Funktionsprinzip der Sicherheitsvorrichtungen berücksichtigt werden. Bei Überfüllung der Flasche oder Ausdehnung des Gases durch Temperaturanstieg wird der Überschuss nach außen abgeführt. Dies kann zu einer erhöhten Gaskonzentration im Raum führen, in dem die Flasche aufgestellt ist.

Ein Gaswarngerät mit akustischem Alarm, das in der Küche oder einem anderen vergasten Raum an der Wand montiert wird, hilft, eine Überschreitung der Gaskonzentration zu verhindern.

Vor dem Versand der Flaschen zum Verkauf führen die Hersteller Abnahme- und Auslieferungsprüfungen durch. Danach müssen sowohl Stahl- als auch Kompositflaschen alle 5 Jahre einer technischen Prüfung unterzogen werden.

Jede Flasche wird mit einem Datenblatt geliefert, auf dem ihre technischen Daten und die Fristen für die technische Prüfung angegeben sind.

Eigenschaften von LPG und Sicherheitsmaßnahmen

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Gase bestimmen nicht nur die Anforderungen an die Konstruktion der Flaschen, sondern auch die Sicherheitsmaßnahmen beim Befüllen, Transport und Betrieb.

Eine Erhöhung der Außentemperatur führt zur Ausdehnung der flüssigen Fraktion von Propan-Butan, daher dürfen Flaschen maximal zu 85 % ihres Volumens befüllt werden. Zum Beispiel enthält eine 50-Liter-Flasche, die theoretisch 26,9 kg verflüssigtes Propan-Butan aufnehmen kann, nach dem Befüllen tatsächlich etwa 21 kg. Der freie Raum wird mit der Dampfphase gefüllt.

Die unteren Explosionsgrenzen von Propan und Butan liegen bei 2,3 % bzw. 1,9 % des Raumvolumens, was ihre Gas-Luft-Gemische äußerst explosionsgefährlich macht. Verbraucher und Personal von Gasfüllstationen müssen die Bildung explosionsgefährlicher Konzentrationen und Zündquellen von Flüssiggas (LPG) vermeiden.

Das Befüllen einer Flasche mit Flüssiggas (LPG) über 85 % hinaus birgt die Gefahr einer Explosion und eines Brandes, insbesondere im Herbst-Winter-Zeitraum ist das Risiko hoch.

Propan-Butan-Gemische sind schwerer als Luft und können sich selbst bei kleinen Lecks in Kellern und Souterrains in gefährlicher Konzentration ansammeln. Daher das Verbot der Installation von Gasgeräten in solchen Räumen.

Reiben Sie die Kernseife auf einer Reibe, geben Sie sie ins Wasser, schäumen Sie sie mit einem Pinsel auf und tragen Sie die Seifenlösung auf die Problemstelle auf – das Auftreten von Blasen deutet auf ein Gasleck hin.

Propan-Butan hat, wie Kohlendioxid, auf Menschen und Tiere keine giftige, sondern eine erstickende Wirkung, wenn der Sauerstoffgehalt in der Luft auf 19 % sinkt. Dies kann zu einer Verschlechterung des Gesundheitszustands und zum Tod führen. Das Propan-Butan-Gemisch ist geruchlos, daher werden ihm Odorierungsmittel zugesetzt, die helfen, seine Anwesenheit in der Luft zu erkennen.

Die Nichteinhaltung von Sicherheitsmaßnahmen führt zu Notfallsituationen aufgrund von Gasaustritt und dessen Entzündung. Auch ein Austritt und eine Explosion des Gases mit Zerstörung der Flasche sind möglich.

Regeln für die Befüllung von Haushaltsgasflaschen

Das Befüllen erfolgt an speziell ausgestatteten Stationen mit obligatorischer automatischer Wägung und Gasabsperrung durch einen Dosierer. Dadurch kann der Füllgrad mit hoher Genauigkeit kontrolliert werden.

Flaschen sind in folgenden Fällen nicht zum Befüllen zugelassen:

• defektes Ventil oder defekter Absperrhahn;
• kein Restdruck vorhanden;
• Prüffrist abgelaufen;
• Oberflächenfehler vorhanden;
• Kennzeichnung und Farbe entsprechen nicht der Norm.

An Autogastankstellen, die keine separate Lizenz und entsprechende Ausrüstung besitzen, ist das Befüllen von Haushaltsflaschen gesetzlich verboten.

Die Ausrüstung von Autogastankstellen ist nur für Autogasflaschen bestimmt, die mit Absperrvorrichtungen (Multiventilen) ausgestattet sind, die ein Überfüllen verhindern.

Zum Befüllen von Haushaltsgasflaschen ist spezielle Ausrüstung erforderlich, die sich von der Ausstattung einer normalen Autogastankstelle unterscheidet.

Bedenken Sie: Wenn Sie bei Minusgraden eine Flasche zu mehr als 85 % mit Propan-Butan befüllen und sie dann in einen warmen Raum bringen, kann es zu einer Explosion kommen.

Beim Transport werden die Flaschen vor Stürzen und Stößen geschützt und nicht mit den Kappen nach unten gedreht. Das Be- und Entladen des Fahrzeugs erfolgt bei ausgeschaltetem Motor.

Sicherheit von Heizung und Warmwasserbereitung mit Flaschengas

Wenn kein Zugang zu einer zentralen Gasversorgung besteht, kann Flüssiggas als Brennstoff für autonome Heizsysteme und Warmwasserbereiter verwendet werden. Es ist billiger als Strom. Im Gegensatz zu Holz, Kohle oder Diesel belastet es die Luft nicht mit festen Verbrennungsprodukten, ist also umweltfreundlicher.

Statt Flaschen können in Privathaushalten Gastanks mit einem Volumen von bis zu 20000 Litern verwendet werden, wenn es keine Probleme mit deren Befüllung gibt.

Bei der Organisation einer Heizungs- und Warmwasserversorgung mit Flüssiggas (LPG) müssen die Anforderungen von SNiP 42-01-2002 berücksichtigt werden.

Neben den Flaschen (50 l) wird folgende Ausrüstung verwendet:

• Gaskessel;
• Druckminderer;
• Absperrarmaturen;
• Komponenten der Gasleitung;
• Heizkörper.

Der Kessel kann ein- oder zweikreisig sein, muss jedoch über einen Brenner für Flüssiggas verfügen. Wenn Flaschengas eine vorübergehende Lösung ist und das Haus an die zentrale Gasversorgung angeschlossen werden soll, ist es sinnvoll, einen Kessel für Erdgas und Zusatzausrüstung für Flüssiggas (LPG) zu kaufen. Ein Zweikreis-Kessel versorgt gleichzeitig die Warmwasserbereitung und die Raumheizung.

Die Installation eines hocheffizienten Brennwertkessels mit zwei Wärmetauschern zur Erwärmung des Heizmediums und des Warmwassers ist möglich. In einem solchen Kessel wird der bei der Gasverbrennung entstehende Wasserdampf in Flüssigkeit umgewandelt, was die Gewinnung zusätzlicher Wärmeenergie ermöglicht.

Die Leistung des Kessels wird anhand der Fläche des zu beheizenden Raums gewählt, wobei Modelle mit höherem Wirkungsgrad bevorzugt werden.

An den Gaskessel werden mehrere Gasflaschen angeschlossen, was das gesamte Gasvolumen erhöht und den Zeitabstand zwischen den Befüllungen verlängert.

Es werden gleichzeitig mehrere möglichst große 50-Liter-Flaschen verwendet, die zu einer einzigen Batterie zusammengefasst sind. Die Flaschen werden in metallenen, belüfteten Schränken im Freien an der Nordseite des Hauses aufgestellt, um eine Erwärmung durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden. Eine andere Möglichkeit – ein separates, nicht bewohntes Gebäude.

Damit bei starkem Frost der Druck im System nicht abfällt, müssen die Schränke mit nicht brennbaren Materialien isoliert werden, und im Raum muss eine minimale Beheizung gewährleistet sein.

Es ist wichtig darauf zu achten, dass der Abstand zum Kessel mindestens 2 Meter beträgt und die Ausrüstung für Inspektionen frei zugänglich ist. In der Nähe der Gasausrüstung dürfen sich keine Abflussgruben, Keller, Untergeschosse oder Gräben befinden. Die Vergasung von Keller- und Souterrainräumen ist verboten.

Die Flaschen werden über einen Gasdruckregler an die Gasleitung angeschlossen, der es ermöglicht, den Gasdruck bei der Entnahme zu regulieren. Dieser kann für jede Flasche einzeln oder für alle gemeinsam sein.

Die Farbe des Druckreglers muss der Farbe der Flasche entsprechen, also rot sein (für Propan-Butan). Eine Verstopfung darf nicht zugelassen werden, da sonst der Druck ansteigen und die Ausrüstung beschädigt werden kann. Einmal pro Woche wird der Druckregler auf Eigenströmung und die Funktionsfähigkeit des Sicherheitsventils überprüft.

Beim Zusammenfassen der Flaschen zu einer einzigen Batterie ist es sinnvoll, eine Rampe zur Druckstabilisierung zu verwenden, die aus einem Verbindungsmodul, einem Druckregler, einem Filter, einem Ventil und einem Stabilisator besteht.

Für die Errichtung der Gasleitung werden Stahlrohre mit einer Wandstärke von mindestens 2 mm verwendet. Der durch die Wand führende Rohrabschnitt wird in eine Schutzhülse gelegt. Für den Anschluss des Heizkessels an die Gasleitung kann ein flexibler Anschlussschlauch verwendet werden. Der Druckregler wird über einen Duritschlauch (Gewebeschlauch) an die Gasleitung angeschlossen.

Welche Gasmischung sich am besten für die Lagerung in einem Gasbehälter eignet, ist ausführlich in dem folgenden Artikel beschrieben, den wir Ihnen zur Lektüre empfehlen.

LPG zur Warmwasserbereitung

Durchlauferhitzer und Speicher-Gaswasserheizer (Boiler) sowie Heizkessel können mit Propan-Butan betrieben werden. Die Umstellung von Erdgas auf Flüssiggas erfolgt ebenfalls durch Austausch der Brennerdüsen. Es sind Modelle erhältlich, die vom Hersteller mit Kits für Flüssiggas ausgestattet sind. Der Anschluss an Gasflaschen erfolgt über einen Druckregler.

Der Durchlauferhitzer wird in einem unbeheizten Raum mit Belüftung und Abzug installiert. Der Mindestabstand vom Gasdurchlauferhitzer zu umliegenden Gegenständen ist durch Normen festgelegt und muss aus Sicherheitsgründen eingehalten werden. Die Installation im Badezimmer ist verboten.

Die Ausstattung von Durchlauferhitzern und Wassererwärmern mit automatischen Kontroll- und Regeleinrichtungen erhöht deren Effizienz und Sicherheit. Moderne Modelle verfügen über Überhitzungsschutz, Schutz vor Einschalten ohne Wasser sowie Flammenüberwachung. Ein LED-Display zeigt wichtige Informationen an, beispielsweise die Temperatur des in die Wasserhähne eintretenden Wassers.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Prüfung der Gasflasche auf Sicherheit, Lebensdauer und Aussonderung:

Ursachen für den Druckabfall in der Gasanlage bei -42°C und Maßnahmen gegen das Vereisen von Gasflaschen:

Nach der Kompression befindet sich das Kohlenwasserstoffgas in der Flasche unter erhöhtem Druck und kann bei Temperaturerhöhung schlagartig expandieren.

Die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften und die Verwendung von Gasflaschen, die den geltenden Normen entsprechen, hilft, Unfälle zu vermeiden und den blauen Brennstoff effizient zum Kochen, Heizen und zur Warmwasserversorgung von Privathäusern zu nutzen.

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