Wie wird eine Butangaskartusche hergestellt?

Butangasflaschen Gasflaschen sind im modernen Leben allgegenwärtig und versorgen tragbare Kocher, Campingheizungen, Feuerzeuge und sogar einige Kleingeräte mit Strom. Diese kompakten Druckbehälter speichern flüssiges Butan – einen brennbaren Kohlenwasserstoff – bis es als Verbrennungsgas freigesetzt wird. Der Herstellungsprozess von Butangasflaschen ist eine präzise Mischung aus chemischer Verfahrenstechnik, Metallverarbeitung und Sicherheitsprotokollen. Dieser Artikel untersucht den gesamten Lebenszyklus einer Butangasflasche, von der Butanproduktion bis zur Endmontage und Prüfung der Flasche.

Bevor wir uns mit der Herstellung von Kanistern befassen, ist es wichtig, zunächst die Kernkomponente zu betrachten: Butan. Butan (C₄H₁₀) ist ein Alkankohlenwasserstoff, ein Nebenprodukt der Erdölraffination und Erdgasverarbeitung. Bei Standardtemperatur und -druck (STP) liegt es als Gas vor, verflüssigt sich jedoch unter mäßigem Druck und eignet sich daher ideal für die Lagerung in tragbaren Kanistern.

Die Butanproduktion ist ein wesentlicher Bestandteil der Erdöl- und Erdgasindustrie. Hier ist eine detaillierte Aufschlüsselung des Herstellungsprozesses:

Butan wird hauptsächlich aus zwei Quellen gewonnen:

• Rohölraffination: Bei der fraktionierten Destillation von Rohöl verdampfen leichtere Kohlenwasserstoffe (einschließlich Butan) bei niedrigeren Temperaturen und werden von schwereren Fraktionen wie Benzin und Diesel getrennt.
• Erdgasaufbereitung: Aus Lagerstätten gefördertes Erdgas enthält „Natural Gas Liquids“ (NGLs), eine Mischung aus Propan, Butan und Ethan. Diese NGLs werden durch kryogene Destillation oder Absorptionsverfahren getrennt.

Nach der Extraktion als Teil von NGLs oder Rohöldestillaten wird Butan weiter gereinigt:

• Fraktionierte Destillation: Das Gemisch wird in einer Destillationskolonne erhitzt, wo sich Butan (Siedepunkt: -0,5 °C) aufgrund unterschiedlicher Flüchtigkeit von Propan (Siedepunkt: -42 °C) und schwereren Kohlenwasserstoffen trennt.
• Hydrierung: Verunreinigungen wie Schwefelverbindungen werden durch Hydrierung entfernt, um Korrosion in Kanistern zu verhindern und eine saubere Verbrennung zu gewährleisten.

Der Behälter selbst ist so konstruiert, dass er hohem Druck (typischerweise 7–10 bar bei 20 °C) standhält und Leckagen verhindert. Seine Herstellung umfasst mehrere Präzisionsschritte:

Kanister werden aufgrund ihrer Festigkeit, Duktilität und Wirtschaftlichkeit aus Weißblech hergestellt. Das Weißblech wird zu dünnen Blechen (0,2–0,5 mm dick) gewalzt und mit einer korrosionsbeständigen Schicht (z. B. Zink) beschichtet, um Rost zu verhindern.

• Stanzen: Stahlbleche werden mithilfe hydraulischer Pressen in kreisförmige „Rohlinge“ geschnitten.
• Tiefziehen: Rohlinge werden mithilfe einer Reihe von Matrizen zu zylindrischen Körpern geformt. Bei diesem Verfahren wird der Stahl zu einem nahtlosen Becher gedehnt, der den Boden und die Seitenwände des Kanisters bildet. Mehrere Ziehstufen sorgen für eine gleichmäßige Dicke und verhindern Risse.

• Bodenverschweißung: Bei größeren Kanistern wird eine separate Stahlscheibe mittels Widerstandsschweißen auf den Boden geschweißt, wodurch eine hermetische Abdichtung entsteht.
• Halsbildung: Die Oberseite des Zylinders wird verengt (Halsbildung), um Platz für das Ventil zu schaffen. Dazu werden Drehmaschinen verwendet, die das Metall formen, während es mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird.

• Aus Messing oder Stahl gefertigt, mit Gewinden zum Anbringen von Reglern.
• Wird auf den Kanisterhals geschweißt oder gecrimpt und sorgt so für einen druckdichten Verschluss.

Ventile verfügen über Sicherheitsfunktionen wie Überdruckventile (OPRVs), die bei übermäßigem Druck (z. B. aufgrund von Überhitzung) platzen, um Explosionen zu verhindern. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) legt weltweite Standards für Gasflaschenventile fest.

Das Befüllen ist ein kontrollierter Prozess, um Sicherheit und ein präzises Gasvolumen zu gewährleisten:

Die Kanister werden mittels Heliumgas (mittels Massenspektrometrie) auf Dichtheit geprüft, um Mikroporositäten festzustellen. Außerdem werden sie mittels Röntgen- oder Ultraschallprüfung auf strukturelle Defekte geprüft.

• Der Kanister wird evakuiert, um Luft und Feuchtigkeit zu entfernen, die zu innerer Korrosion führen oder die Reinheit des Butans verringern könnten.
• Eine kleine Menge Butan wird eingespritzt und abgelassen, um verbleibende Verunreinigungen zu entfernen.

Butan wird als Flüssigkeit (nicht gasförmig) über Hochdruckschläuche in die Kartusche gepumpt. Die Abfüllmaschine stoppt automatisch, wenn das gewünschte Gewicht (z. B. 220 g, 250 g) erreicht ist, wie es in Vorschriften wie der EN 417 (Europäische Norm für Gaskartuschen) festgelegt ist.

Nach dem Befüllen wird das Ventil mit einer Schutzkappe verschlossen und der Kanister erneut gewogen, um die Füllgenauigkeit zu überprüfen.

Jeder Kanister muss strenge Tests bestehen, bevor er das Werk verlässt:

• Druckprüfung: Kanister werden in Wasser getaucht und auf das 1,5-fache ihres Betriebsdrucks unter Druck gesetzt, um sie auf Lecks zu prüfen.
• Falltest: Kanister werden aus einer Höhe (z. B. 1,2 Meter) auf Beton fallen gelassen, um sicherzustellen, dass sie intakt bleiben.
• Temperaturzyklen: Kanister werden extremen Temperaturen (-40 °C bis 60 °C) ausgesetzt, um reale Bedingungen zu simulieren und die Ventilfunktionalität zu testen.

• Kennzeichnung: Auf den Kanistern sind Sicherheitswarnungen (z. B. „Vor Hitze schützen“), Füllgewicht und Prüfzeichen aufgedruckt.
• Verpackung: Kanister werden in Kartons oder Kunststoffschalen verpackt, um Transportschäden zu vermeiden.

Die Produktion einer Butangasflasche ist eine Synergie aus chemischer Verfahrenstechnik (Butanraffination) und mechanischer Präzision (Flaschenherstellung). Jeder Schritt – von der Öldestillation bis zur Ventilintegration – unterliegt strengen Sicherheitsstandards zum Schutz der Anwender. Angesichts der steigenden Nachfrage nach tragbarer Energie prägen Innovationen bei Leichtbaumaterialien und umweltfreundlichen Kühlmitteln die Branche weiterhin.