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Kryogenes Tanklager: Layout-Planung für Standorte mit mehreren Tanks

Tanklager mit mehreren Kryotanks planen: Produktgruppen, Sauerstoffabstand, Tankwagenzufahrt, Sammelleitungen, Verdampfer und Entwässerung im Überblick.

9 Min. Lesezeit

Kryogenes Tanklager mit mehreren stehenden Lagertanks, Verdampfern und einer Befüllstelle für Tankwagen

Ein kryogenes Tanklager-Layout ist der Lageplan, der festlegt, wo jeder Tank, jeder Verdampfer, jede Befüllstelle und jede Fahrstrecke liegt. Maßgeblich sind Produktgruppierung, Abstand zu Gebäuden und Zündquellen, Tankwagenzufahrt und Entwässerung. Die Sicherheitsabstände ergeben sich aus der nationalen Regelung und der anzuwendenden Norm, bestätigen Sie sie deshalb mit der zuständigen Behörde.

Das Layout ist eine der wenigen Entscheidungen auf einem Gaseanlagen-Standort, die praktisch endgültig ist. Fundamente, erdverlegte Leitungen, Fahrwege und die Lage der Befüllstelle lassen sich nach dem Betonieren nur mit hohem Aufwand verändern. Eine Anlage, die für zwei Tanks geplant wurde und später fünf braucht, endet meist mit einer eingeschränkten Fahrstrecke oder einem Behälter an einer Stelle, die künftige Arbeiten begrenzt.

Was ist ein kryogenes Tanklager-Layout und was legt es fest?

Ein Tanklager ist in diesem Zusammenhang jeder Standort mit mehr als einem kryogenen oder druckbeaufschlagten Gasbehälter: ein Kundenstandort einer Luftzerlegung mit Flüssigstickstoff und Flüssigsauerstoff, eine LNG-Satellitenanlage, eine LPG-Abfüllanlage oder das eigene Abfüllterminal eines Händlers. Das Layout ist die festgelegte Anordnung aller ortsfesten Ausrüstung zuzüglich der Bewegungswege darum herum.

Ein vollständiges kryogenes Tanklager-Layout definiert üblicherweise Folgendes.

Lage, Ausrichtung und Fundament jedes Behälters, mit Leer- und Betriebsgewicht
Abstände zwischen den Behältern sowie zu Gebäuden, Grundstücksgrenzen, Zündquellen und belegten Bereichen
Die Befüllstelle je Produkt und die Standposition des liefernden Tankwagens
Fahrwegsgeometrie: Anfahrt, Wendekreis, Rangierfläche und Ausfahrt
Aufstellorte und Abstände der Verdampfer sowie der Bereich, in dem Eis abfallen oder Schmelzwasser anfallen kann
Leitungsführungen, Sammelleitungen, Absperrventile und Ausblasstellen der Sicherheitseinrichtungen
Fläche, die für künftige Behälter und für den Wartungszugang freigehalten wird

Wie werden Sicherheitsabstände in einem kryogenen Tanklager festgelegt?

Das ist die Frage, die Käufer zuerst stellen, und sie lässt sich nicht mit einer einzigen Zahl beantworten. Sicherheitsabstände werden durch die am Aufstellort geltende nationale Regelung und durch die Norm bestimmt, nach der die Anlage ausgelegt ist, und sie müssen mit der zuständigen Behörde oder der für die Genehmigung tätigen benannten Stelle bestätigt werden. Es gibt keine allgemein gültige Meterangabe.

Welcher Abstand für Ihren Standort gilt, hängt vom Zusammenspiel der folgenden Faktoren ab.

Das Produkt: oxidierend (Flüssigsauerstoff), brennbar (LNG, LPG) oder inert (Flüssigstickstoff, Flüssigargon sowie LCO2 mit eigenen Erstickungsaspekten)
Die gelagerte Menge und der maximal zulässige Betriebsdruck des Behälters
Was sich auf der anderen Seite des Abstands befindet: Grundstücksgrenze, öffentliche Straße, belegtes Gebäude, Leitwarte, Luftansaugung, ortsfeste Zündquelle oder ein weiterer Behälter
Ob eine klassifizierte Brandwand oder Barriere eingesetzt wird, was in vielen nationalen Regelwerken einen verringerten Abstand erlaubt
Die für den Behälter angewandte Auslegungsnorm, zum Beispiel EN 13458 für ortsfeste vakuumisolierte kryogene Behälter

Die praktische Regel ist einfach. Übernehmen Sie keine Abstandsangabe von einer Anlage in einem anderen Land oder aus einem Lieferantenprospekt. Lassen Sie den Lageplan von einer im örtlichen Regelwerk fachkundigen Person prüfen und holen Sie die schriftliche Position der Behörde ein, bevor das Fundament betoniert wird.

KAF Cryogenics liefert die Ausrüstungsseite dieser Aufgabe: Aufstellungszeichnungen, Leer- und Betriebsgewichte, Stutzen- und Anschlussdetails, Ausblasdaten der Sicherheitseinrichtungen und die Zertifizierungsakte je Behälter. Die Anlagenplanung und die Genehmigung bleiben Sache des Betreibers und der örtlichen Fachplanung, doch beide brauchen dafür belastbare Ausrüstungsdaten.

Wie sollten Tanks auf einem Standort mit mehreren Behältern nach Produkt gruppiert werden?

Gruppieren Sie Behälter zuerst nach Gefahrenmerkmal und erst danach nach betrieblicher Bequemlichkeit. Ein Layout, das bequem ist, aber unverträgliche Produkte mischt, schafft ein dauerhaftes Risiko, das keine Betriebsanweisung vollständig beseitigt.

Inerte Gruppe: Flüssigstickstoff und Flüssigargon. Hauptgefahr ist die Sauerstoffverdrängung in geschlossenen oder tief liegenden Bereichen, dazu Kälteverbrennungen bei Kontakt
Oxidierende Gruppe: Flüssigsauerstoff. Deutlich getrennt halten von brennbaren Produkten, von Öl und Fett und von brennbaren Belägen
Brennbare Gruppe: LNG und LPG. Gasverhalten, Zündquellen und Entwässerung bestimmen hier die Layout-Entscheidungen
LCO2: weder brennbar noch oxidierend, aber ein schweres Gas, das sich am Boden ansammelt, weshalb Gruben, Kanäle und Keller in Behälternähe besondere Beachtung brauchen

Warum muss Flüssigsauerstoff von brennbaren Produkten und organischem Material ferngehalten werden?

Flüssigsauerstoff brennt nicht, aber er lässt fast alles andere weit leichter brennen. Eine Verschüttung erhöht die Sauerstoffkonzentration in der umgebenden Luft und zieht in jedes poröse Material unter der Befüllstelle ein. Asphalt, Ölfilme, Fett, Textilien und allgemeiner Anlagenschmutz werden mit Sauerstoff getränkt zu erheblichen Brandrisiken, und eine Zündquelle, die in normaler Luft harmlos wäre, reicht dann aus.

Für den Flüssigsauerstoffbereich ergeben sich daraus folgende Layout-Konsequenzen.

Beton statt Asphalt unter Behälter, Befüllstelle und Standposition des Tankwagens
Keine Ölabscheider, Abläufe, Kanäle oder Gruben, die eine sauerstoffreiche Flüssigkeit oder ein sauerstoffreiches Gas an andere Stellen des Standorts tragen könnten
Ordnungsdisziplin: keine gelagerten brennbaren Stoffe, Paletten, Fässer oder Bewuchs im Sauerstoffbereich
Klare Trennung von LNG, LPG, Kraftstofflager und Fahrzeugstellplätzen

Das Spiegelbild ist der Sauerstoffmangel rund um Stickstoff- und Argonbehälter, wo ein geruch- und farbloses Gas die Atemluft in einem geschlossenen Raum verdrängt.

Wie viel Platz braucht ein liefernder Tankwagen im Tanklager-Layout?

Die Fahrzeugbewegung ist die am häufigsten unterschätzte Layout-Randbedingung. Ein kryogener Straßentankwagen ist lang, schwer und schwer zu rangieren, und er muss die Befüllstelle mit dem Schlauch erreichen, den er mitführt, nicht mit dem, den der Standort gern hätte.

Prüfen Sie diese Punkte gegen die Fahrzeuge, die den Standort tatsächlich anfahren werden.

Wendekreis und Schleppkurve für das längste zu erwartende Fahrzeug, mit Schablone geprüft statt nach Augenmaß geschätzt
Möglichst eine Durchfahrt oder Einbahnführung, damit kein Rückwärtsfahren an belegten Behältern vorbei nötig ist
Schlauchreichweite von der Standposition des Tankwagens zu jeder Befüllstelle, gerechnet mit der tatsächlichen Schlauchführung statt der Luftlinie
Eine ebene, entwässerte Standfläche mit Unterlegkeilen, einem Erdungs- und Potenzialausgleichspunkt und freier Sicht für den Fahrer
Ein freier Fluchtweg für den Fahrer von der Befüllstelle weg in beide Richtungen
Lichte Höhe: Kabel, Rohrbrücken, Überdachungen und Beleuchtungsmasten

Sollten mehrere Kryotanks über eine Sammelleitung verbunden werden?

Eine Verschaltung bedeutet, zwei oder mehr Behälter an eine gemeinsame Flüssig- oder Gassammelleitung anzuschließen, sodass sie dasselbe nachgelagerte System speisen. Für Kapazität und Redundanz ist das eine gute Lösung, bei nicht sauber durchdachter Absperrphilosophie eine schlechte.

Für eine Verschaltung sprechen die folgenden Punkte.

Ein Behälter kann für Prüfung oder Vakuumarbeiten außer Betrieb genommen werden, während die Versorgung weiterläuft
Spitzenbedarf lässt sich aus der Summenkapazität decken, statt einen einzelnen Behälter zu überdimensionieren
Ein einziger nachgelagerter Verdampfer und eine Druckregelstrecke können die Gruppe versorgen

Die Auslegungspunkte, die sorgfältig behandelt werden müssen, sind ebenso eindeutig.

Jeder Behälter behält seine eigenen Sicherheitseinrichtungen; eine gemeinsame Sammelleitung ersetzt niemals den Einzelschutz
Absperrventile müssen es erlauben, jeden Behälter vollständig zu trennen, zu verriegeln und zu entleeren, ohne die anderen zu stören
Druckunterschiede zwischen Behältern können Flüssigkeit von einem in den anderen treiben; Rückschlagventile und eine vereinbarte Betriebsanweisung verhindern das
Behälter mit unterschiedlichem maximal zulässigem Betriebsdruck an einer gemeinsamen Sammelleitung brauchen einen ausdrücklichen Schutz für die niedriger ausgelegte Einheit
Leitungsquerschnitt und Isolierung müssen zum Summenstrom passen, nicht zum Strom eines einzelnen Behälters

Wann getrennte Leitungen sinnvoller sind

Enthalten die Behälter unterschiedliche Produkte, versorgen sie unterschiedliche Verbraucher oder gehören sie unterschiedlichen Druckklassen an, sind getrennte Leitungen meist einfacher und leichter abzusperren. Eine Verschaltung rechtfertigt ihren Aufwand dann, wenn die Behälter in Produkt und Druckklasse identisch sind und denselben Bedarf decken.

Wo sollten Verdampfer im kryogenen Tanklager-Layout stehen?

Luftverdampfer beziehen ihre Wärme aus der umgebenden Luft. Stehen sie zu dicht beieinander oder sind sie von Wänden und Ausrüstung eingeschlossen, nehmen sie einander die warme Luft, vereisen schneller und liefern Gas unterhalb der geforderten Temperatur. Die Aufstellung ist deshalb eine Kapazitätsfrage und nicht nur eine Platzfrage.

Freie Luftzirkulation an allen Seiten und nach oben lassen, entsprechend den Abstandsangaben des Herstellers
Betriebs- und Reservepaare mit Umschaltung planen, damit jede Einheit abtauen kann; der Dauerbetrieb einer einzelnen Einheit ist die häufigste Ursache schlechter Leistung
Unter und um jede Einheit eine entwässerte Zone für Schmelzwasser und abfallendes Eis vorsehen und Gehwege aus dieser Zone heraushalten
Verdampfer von Gebäudeluftansaugungen, belegten Türen, Gruben und Kanälen fernhalten
Zugang für Enteisung, Prüfung und späteren Austausch einer einzelnen Einheit freihalten, ohne die Batterie zerlegen zu müssen

Wie werden Untergrund, Entwässerung und Auffangbereiche geplant?

Kryogene Flüssigkeit, die auf den Boden gelangt, siedet rasch und erzeugt ein großes Volumen sehr kalten, zunächst schweren Gases. Das Layout entscheidet, wohin dieses Gas zieht und wohin eine Flüssigkeit läuft.

Die Fläche so neigen, dass eine Verschüttung von Behälterstützen, Fundamenten, Kabeltrassen und belegten Gebäuden wegläuft
Gruben, Kanäle, Keller, Schächte und geschlossene Tiefpunkte in der Nähe von Behältern und Befüllstellen vermeiden, da sich dort kaltes, schweres Gas sammelt
Einen zum Produkt passenden Belag verwenden, mit Beton unter Befüll- und Standflächen für Flüssigsauerstoff
Auffangbereiche vorsehen, wo die nationale Regelung sie für das betreffende Produkt fordert, und diese Anforderung bestätigen statt anzunehmen
Fundamente für das volle Betriebsgewicht des Behälters zuzüglich der am Standort geltenden Wind- und Erdbebenlasten auslegen

Wie viel Fläche sollten Sie für künftige Tanks freihalten?

Die meisten Gaseanlagen wachsen. Ein Layout, das eine definierte Fläche für ein oder zwei zusätzliche Behälter reserviert, mit vorbereiteten Anschlussstutzen und einer Fahrstrecke, die schon für den größeren Standort funktioniert, kostet in der Planungsphase sehr wenig und spart später sehr viel.

Je künftigem Behälter eine vollständige Fläche reservieren, einschließlich eigenem Wartungs- und Hebezugang, nicht nur den Manteldurchmesser
Die Hauptsammelleitung so führen, dass ein Abzweig für einen künftigen Behälter das Entleeren und Auftrennen der bestehenden Leitung nicht erfordert
Die Tankwagenstrecke auch für den erweiterten Standort gültig halten, nicht nur für den heutigen
Die reservierte Fläche im Lageplan festhalten, damit sie nicht schrittweise von Lagerung oder Stellplätzen belegt wird

Die Phasenplanung hängt auch davon ab, wie schnell Ausrüstung verfügbar ist. KAF Cryogenics liefert Behälter sowohl neu nach Spezifikation als auch als zertifizierte Gebrauchtgeräte, die Prüfung, zerstörungsfreie Prüfung sowie Vakuum- und Druckprüfung durchlaufen haben und mit Dokumentationsmappe und schriftlicher Gewährleistung verkauft werden. Zertifizierte Gebrauchtgeräte sind häufig ab Lager in Wochen lieferbar, während eine Neufertigung Monate dauert. Das erlaubt es einem Betreiber, eine Ausbaustufe vorzuziehen, wenn der Bedarf schneller wächst als ursprünglich geplant.

Häufig gestellte Fragen

Welcher Sicherheitsabstand ist zwischen zwei Kryotanks erforderlich?

Es gibt keine Zahl, die überall gilt. Der erforderliche Abstand wird durch die am Aufstellort geltende nationale Regelung und durch die Norm bestimmt, nach der die Anlage ausgelegt ist, und er hängt vom Produkt, der gelagerten Menge, der Druckklasse und davon ab, was auf der anderen Seite des Abstands liegt. Bestätigen Sie den anzuwendenden Abstand mit der zuständigen Behörde oder benannten Stelle, bevor das Fundament geplant wird.

Dürfen Flüssigsauerstoff- und LNG-Tanks im selben Tanklager stehen?

Ja, viele Standorte führen beides, aber sie werden als getrennte Bereiche mit eigenen Befüllstellen und eigener Zufahrt geplant, mit der Trennung oder Barriere, die die nationale Regelung fordert. Flüssigsauerstoff erhöht die Zündwilligkeit von Kohlenwasserstoffen und organischem Material deutlich, deshalb ist ein Vermischen der Bereiche oder eine gemeinsame Tankwagenstandposition nicht angemessen.

Brauchen verschaltete Kryotanks weiterhin eigene Sicherheitsventile?

Ja. Jeder Behälter behält seinen eigenen Überdruckschutz, unabhängig davon, wie er nachgelagert angeschlossen ist. Eine gemeinsame Sammelleitung schützt einen abgesperrten Einzelbehälter nicht, und Absperrventile müssen so angeordnet sein, dass ein Behälter niemals ohne seinen Abblasweg eingeschlossen werden kann.

Wie viel Platz braucht ein Luftverdampfer um sich herum?

Halten Sie sich an die Abstandsangaben des Herstellers für das konkrete Modell, denn der erforderliche Freiraum hängt von Rippengeometrie und Nenndurchsatz ab. Das Layout-Prinzip bleibt gleich: freie Luftzirkulation an allen Seiten, keine Rückführung kalter Abluft zwischen den Einheiten, eine entwässerte Zone für Schmelzwasser und Eis sowie eine Betriebs- und Reserveanordnung, damit jede Einheit abtauen kann.

Welcher Bodenbelag gehört unter einen Flüssigsauerstofftank und seine Befüllstelle?

Beton ist die übliche Wahl unter Flüssigsauerstoffbehältern, Befüllstellen und der Tankwagenstandfläche. Asphalt und andere Beläge auf Kohlenwasserstoffbasis können verschütteten Flüssigsauerstoff aufnehmen und werden dadurch zu einem erheblichen Brandrisiko. Der Bereich sollte außerdem frei von Öl, Fett, Bewuchs und gelagerten brennbaren Stoffen gehalten werden.

Welche Ausrüstungsdaten braucht ein Bauingenieur für die Fundamentplanung?

Der Planer benötigt Leer- und Betriebsgewicht, Lage der Auflagerpunkte und Last je Auflager, Gesamtabmessungen, Stutzenlagen, Ausblasrichtung der Sicherheitseinrichtungen sowie die anzuwendenden Wind- und Erdbebenlastannahmen. KAF Cryogenics stellt Aufstellungszeichnungen und diese Daten zu jedem Behälter bereit, damit die Anlagenplanung belastbar erfolgen kann.

Wie viel Fläche sollte für künftige Kryotanks reserviert werden?

Reservieren Sie je geplantem künftigem Behälter eine vollständige Fläche einschließlich Wartungs- und Hebezugang statt nur den Manteldurchmesser, und prüfen Sie, ob Tankwagenstrecke und Sammelleitung auch in der erweiterten Konfiguration funktionieren. Die reservierte Fläche im gelenkten Lageplan zu kennzeichnen verhindert, dass sie von Lagerung oder Stellplätzen aufgezehrt wird.

Sie planen einen Standort mit mehreren Tanks?

Senden Sie uns Ihre Produktliste, Ihr Bedarfsprofil und die Randbedingungen des Standorts. KAF Cryogenics berät zur Behälterauswahl und liefert die Zeichnungen, Gewichte und Anschlussdaten, die Ihre Fachplanung benötigt, aus Neugeräten nach Spezifikation oder zertifizierten Gebrauchtgeräten ab Lager in Wochen.

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