CH621309A5 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdeckung der Sumpfoberfläche in einer Gaskaverne, die zur Aufnahme von Erdgas oder anderen gasförmigen Brennstoffen geeignet ist.
In derartigen Kavernen herrschen Betriebstemperaturen von 50-70°C und ein Betriebsdruck von ca. 20-120 bar. Unter diesen Zustandsbedingungen verdampft das im Kavernensumpf vorhandene Wasser und vermischt sich mit dem eingelagerten Erdgas. Nach ca. 5-7 Monaten ist das ursprünglich trocken eingelagerte Erdgas wasserdampfgesättigt. Zur Wiederverwendung muss es in einem zeitraubenden und teuren Verfahren durch eine Trocknungsanlage geschickt werden, um den Wasserdampf möglichst vollständig vom eingelagerten Erdgas abzutrennen. Hinzu kommt, dass auch in den Kavernensteigrohren die Hydratbildung durch zusätzliche Methanoleinspeisung verhindert werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sumpfoberfläche in einer Gaskaverne so abzudecken, dass der Wasserdampf aus dem Kavernensumpf nicht mehr in das eingelagerte Erdgas und damit auch nicht in die Kavernensteigrohre gelangen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass Bitumen als Trennschicht auf die Sumpfoberfläche aufgebracht wird. Das Bitumen kann vorteilhafterweise aufgeschäumt oder in Lösung mit Mineralölschnitten aufgebracht werden.
Das in dieser Form aufgebrachte Bitumen schwimmt auf der Sumpfoberfläche und bildet eine zusammenhängende Decke. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beim Herabfallen von Gesteinsbrocken aus der Kavernendecke die Trennschicht sich selbsttätig wieder vcrschliesst.
Das Aufschäumen erfolgt nach einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, indem Bitumen, Kalksteinmehl und eine Säure, vorzugsweise Säureharz, untertage zusammengebracht werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass das aufzuschäumende Material aus einer Mischung von Bitumen, Kalksteinmehl und pulverisierter Säure, wie S03 oder PaO.^, besteht. Dadurch kann das Einsatzmaterial für die Abdeckung der Sumpfoberfläche in flüssiger Form durch ein Kavernensteigrohr auf die Sumpfoberfläche gegeben werden.
Bei dieser Verwendung von Bitumen als Abdeckschicht für die Sumpfoberfläche muss das Bitumenrohrmaterial im Heissverfahren übertage aufbereitet werden. Das Bitumeni-Mineralölgemisch kann dagegen ohne eine derartige Aufbereitung direkt durch die Kavernensteigrohre auf die Sumpfoberfläche gegeben werden.
In einer weiteren bevorzugten Anwendung des Verfahrens wird eine dünnflüssige Bitumen-Mineralölschicht auf die Sumpfoberfläche aufgebracht. Das Bitumen wird mit einem Mineralölschnitt auf Pumpviskosität eingestellt und durch ein Kavernensteigrohr auf die Kavernienoberfläche aufgebracht. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die Reinigung des Rohres unter Verwendung des bei der Herstellung der Bitumen-Mineralöllösung eingesetzten Mineralöles vorgenommen werden kann.
Bei der Langzeitwirkung einer solchen Bitumen-Mineralölschicht muss beachtet werden, dass das eingemischte Öl sich im Laufe der Zeit verflüchtigt und die Abdeckschicht dann aus reinem Bitumen besteht.
Bei der Aufbringung der dünnflüssigen Bitumen-Mineral-öllösung auf die Sumpfoberfläche kann ein einzelnes Rohr der Kavernensteigleitung benutzt werden, während beim Aufbringen von Bitumenschaum dessen Ausgangsmaterialien in getrennten, voneinander isolierten Rohren auf die Sumpfoberfläche abgeleitet werden. Bei der Herstellung der Bitumen-Mineralölschicht ist keine Zusatzleitung notwendig, sondern es können die bereits installierten Kavernensteigrohre benutzt werden.
Bitumen sind die bei der schonenden Aufarbeitung von Erdölen gewonnenen dunkelfarbigen, halbfesten bis springharten, schmelzbaren, hochmolekularen Kohleniwasserstoff-gemische und die in Schwefelkohlenstoff löslichen Anteile der Naturasphalte. Bevorzugt werden für das erfindungsge-mässe Verfahren die bei der Destillation gewonnenen, weichen bis mittelharten Bitumen mit einem Erweichungspunkt von 27-49öC eingesetzt.
Die für das erfindüngsgemässe Verfahren bevorzugten Kalksteinmehle sind solche Kalksteinmehle, die eine Korn-grösse von mindestens 80% unter 0,09 mm Maschensieb aufweisen (übliche Füller für Strassenbauzwecke).
Säureharze sind die bei der Säurebehandlung von Kohlenwasserstoffen beispielsweise bei der Raffination von Schmierölen oder bei der Altölaufarbeitung mit Schwefelsäure anfallenden sauren harzartigen Rückstände, auch Säureteere genannt. Bei den für die Bitumen-Mineralöl-Lösun-gen eingesetzten Mineralölschnitten handelt es sich um solche mit Lösungsvermögen für Bitumen und geeigneter niedriger Viskosität zur Erzielung der gewünschten dünnflüssigen Bitumen-Mineralöl-Lösungen. Geeignet sind insbesondere atmosphärische Destillationsschnitte, wie beispielsweise Schnitte von 180-260°, 220-240° und 320-370°. Der bevorzugte Bereich liegt zwischen den Siedegrenzen von 180-370°.
Die Dicke des Schaumteppichs soll etwa 5-12 cm betragen, während die Bitumeni-Mineralöl-Schicht etwa 3-8 cm, vorzugsweise 2-6 cm betragen soll.
Die Aufbringung von Bitumenschaum soll im folgenden erörtert werden. Die Beispiele beziehen sich auf eine Kaverne mit 400 m2 Oberfläche des Sumpfes, 70 bar Druck und einer Durchschnittstemperatur von 50-90°C. Um einen 10 cm dicken Bitumenschaum zu erhalten, sind 13,6 t Material erforderlich. Das eingesetzte Material besteht aus Bitumen mit einem Erweichungspunkt von 27-37°C, Kalk-stein'mehl (CaC03) mit Korngrössen von mindestens 80% unter 0,09 mm Maschensieb und Säureharz, gewonnen aus der Säureraffination von Schmierölen (enthaltend 50-60% Schwefelsäure).
Die Bestandteile werden vor Ort, kurz vor der Rohraustrittsöffnung der Kavernenbeschickungsleitung über dem Sumpf zusammengebracht. Durch die Bildung von Kohlensäure schäumt das Bitumen auf und verteilt sich als Schaumteppich über die Sumpfoberfläche. Für 400 m2 Sumpfoberfläche benötigt man 10,8 t Bitumen, 1,41 Kalksteinmehl und 1,4 t Säureharz, wobei das Verhältnis von Feststoffanteil zu Porenanteil mit 1:2, ein Kalksteinmehl-Umsatz von 50% und
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50%iges Säureharz zugrundegelegt wurden. Bei der Umsetzung entstehen etwa 27 m3 C02. In einem bevorzugten Herstellungsverfahren werden die Trennschichtbestandteile in flüssiger Form auf die Sumpfoberfläche aufgebracht. Zunächst wird Bitumen und Kalksteinmehl in der obengenannten Zusammensetzung mit pulverförmigem S03 vermischt. Die auf dem Sumpf vorhandene Wasserschicht bewirkt unter C02-Bildung das Aufschäumen des Bitumengemisches. Die zuzusetzende Menge an S03 beträgt etwa 1,2 t, während die übrigen Bestandteile nach Beispiel 1 zugegeben werden.
Die Bitumen-Mineralöl-Schicht wird beispielsweise wie folgt hergestellt:
Eine Lösung aus 70 Gew.-% Bitumen mit einem Erweichungspunkt von 27-37°C und 30 Gew.-% Kohlenwasser-stofföl-Schnitt der Siedegrenze 180-360°C ergibt eine Viskosität von 70 cSt/50°C. Der Bedarf für 400 qm bei einer Schichtdicke von 5 cm beträgt 7 t der Lösung, nämlich 4,9 t Bitumen und 2,1 t Ölschnitt. Diese Lösung wird durch ein Kavernensteigrohr auf die Kavernenoberfläche aufgebracht.
Ein Anhaltspunkt für die Dichtwirkung des aufgeschäumten Bitumengemisches gibt folgende Gleichung:
F . t. (pl — p2)
Q = K.
d
5 wobei Q =
diffundierende Wassermenge in g
K =
Diffusionskonstante für Bitumen (10~!
F =
Oberfläche der Trennschicht in cm2
io d =
Dicke der Trennschicht in cm t =
Zeit in Stunden pl - p2 =
Dampfdruckunterschied in Torr ist.
15
Daraus errechnet sich eine durch die Bitumenschicht diffundierende Wassermenge von ca. 20 g Wasser in einem halben Jahr.
In die Rechnung wurde der Wert (pl —p2) nicht einge-20 setzt. Der Wert liegt immer unter 1, so dass bei Einrechnung dieses Wertes noch weniger Wasser gefunden würde.
v
Claims (5)
1. Verfahren zur Abdeckung der Sumpfoberfläche in einer Gaskaverne, dadurch gekennzeichnet, dass Bitumen als Trennschicht auf die Sumpfoberfläche aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitumen aufgeschäumt aufgebracht wird.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Bitumen, Kalksteinmehl und Säure, vorzugsweise Säureharz, untertage zusammengegeben, aufgeschäumt und der Bitumenschaum aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus Bitumen, Kalksteiflmehl und pulverisierter Säure, vorzugsweise S03, auf die Sumpfoberfläche aufgebracht und dort unter Wassereinwirkung aufgeschäumt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennschicht eine dünnflüssige Bitumen-Mineralöl-Lösung auf die Sumpfoberfläche aufgebracht wird.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |