DE112006002050T5

DE112006002050T5 - Transport und Aufbau von sehr großen Behältern

Info

Publication number: DE112006002050T5
Application number: DE112006002050T
Authority: DE
Inventors: Edward Ludovicus Koper; Zbigniew Franciszek Matyja
Original assignee: Sasol Technology Pty Ltd
Current assignee: Sasol Technology Pty Ltd
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-06-19
Also published as: NL1032262C2; BE1017241A3; GB0803567D0; WO2007015201A1; ES2332695B1; JP2009502680A; ZA200801409B; CN101237923B; AU2006274587A1; ITMI20061535A1; CN101237923A; NL1032262A1; ES2332695A1; KR20080046649A; GB2444661A; BRPI0614189A2

Abstract

Verfahren zum Vorbereiten eines sehr großen Behälters für den Transport und/oder den Aufbau, wobei das Verfahren das zumindest teilweise Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im Wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter für Transport- und/oder Aufbauzwecke zu versteifen,

Description

Diese Erfindung betrifft den Transport und den Aufbau sehr großer Behälter. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren, einen sehr großen Behälter zum Transport und/oder Aufbau vorzubereiten, auf ein Verfahren, einen sehr großen Behälter zu transportieren, und auf ein Verfahren einen sehr großen Behälter aufzubauen.
Oftmals sind in chemischen Verarbeitungsanlagen benötigte Behälter in ihrem Durchmesser groß, von einem Ende zum anderen lang, und benötigen Einbauten, z.B. Wärmeübertragungsohre, Typischerweise sind diese Behälter Druckbehälter, die bei subatmosphärischen oder superatmosphärischen Drücken und auch unter anderen schweren Bedingungen arbeiten, zum Beispiel sehr hohen Temperaturen. Wenn solche Behälter entworfen werden, müssen alle Prozessbedingungen bedacht werden, zusätzlich zu Faktoren wie den Kosten und der einfachen Herstellung, Transport und Aufbau.
Eine der Entwurfsspezifikationen, die festgelegt werden muss, wenn man einen Behälter entwirft, und insbesondere, wenn man einen sehr großen Behälter entwirft, ist die Behälterwandstärke. Eine minimale Wandstärke kann bestimmt werden, in dem man eine den Fachleuten bekannte geeignete Formel oder Algorithmus verwendet, und solche Faktoren wie Betriebsdrücke und -temperaturen, Baumaterial, das Vorhandensein und die Platzierung von Düsen und anderer Behältereinbauten, sowie statische und dynamische Belastungen beachtet. Herkömmlich werden dann, um anderen Kräften, denen der Behälter ausgesetzt werden kann, z.B. während der Herstellung, des Transports und des Aufbaus, Rechnung zu tragen, Toleranzen angesetzt, wodurch die Stärke des Entwurfs der Behälterwand erhöht wird. Wie man sieht, kann bei manchen Behältern, z.B. sehr großen oder langen Behältern, die Entwurfsbehälterwandstärke bei Verwendung des obigen Ansatzes sehr groß sein, aufgrund von Toleranzen, die für den Transport und den Aufbau angesetzt wurden, was die Herstellung (z.B. das Schweißen und die Wärmebehandlung) sehr schwierig und teuer macht. Das Problem kann in beschränktem Maß abgemildert werden, indem man beschränkte Wandstärkentoleranzen, Innenverstrebungen, Innen- und/oder Außenstützringe und -versteifungen und dergleichen verwendet, auf Kosten einer vergrößerten Behältermasse, größerem Herstellungsaufwand und -kosten, und Komplikationen bei Transport und Aufbau.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Vorbereiten eines sehr großen Behälters für den Transport und/oder Aufbau bereitgestellt, wobei das Verfahren das zumindest teilweise Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter für Transport- und/oder Aufbauzwecke zu versteifen.
In dieser Patentschrift soll sich der Begriff "sehr großer Behälter" dazu auf einen Behälter beziehen, der ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 5 und einen Durchmesser von mindestens 2 m aufweist. Auch soll ein Füllmaterial, das "im Wesentlichen fest" ist, Gele, gallertartige Stoffe, halbfeste Stoffe und dergleichen umfassen, die fest genug sind, um einen Behälter in einem solchen Maße zu versteifen, dass eine reduzierte Entwurfswandstärke verwendet werden kann, verglichen mit einem Fall, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren nicht eingesetzt wird. Ein fließfähiges Material, das fest ist, umfasst partikuläre Materialien und Pulver, die sich wie ein fester Körper verhalten, wenn sie unter ihrem eigenen Gewicht als Schüttgut verdichtet sind.
Bevorzugt ist der gesamte Behälter mit dem fließfähigen Material gefüllt, Somit ist der gesamte Behälter bevorzugt mit einem festen Material gefüllt, um so den Behälter zum Zwecke des Transportes und/oder Aufbaus zu versteifen.
Das Gefäß kann Einbauten umfassen. Das Verfahren kann das Unbeweglichmachen der Einbauten des Behälters mittels des Füllmaterials umfassen, indem man die Einbauten in dem Füllmaterial untertaucht oder es damit umgibt.
Das fließfähige Füllmaterial kann ein Fluid sein, das verfestigt werden kann. Somit kann das Verfahren das Verfestigen oder Verfestigenlassen des fließfähigen Materials in dem Behälter umfassen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das fließfähige Füllmaterial ein Material, dass normalerweise bei Umgebungsbedingungen fest ist, das aber bei erhöhten Temperaturen fließfähig ist, z.B. ein Kohlenwasserstoff, wie etwa ein aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren erhältliches Wachs. Somit kann das Verfahren das Füllen des Behälters mit Kohlenwasserstoff, das eine Temperatur hat, die es fließen lässt, und dann das Verfestigen oder Verfestigenlassen des Kohlenwasserstoffs umfassen, z.B. durch Entziehen von Wärme aus dem Kohlenwasserstoff.
Das fließfähige Füllmaterial, z.B. der Kohlenwasserstoff, kann einen Katalysator für einen Prozess beinhalten, für den der Behälter verwendet werden soll. Somit kann, in für einige Prozessbehälter und Prozesse vorteilhafter Weise, der Behälter mit einem Füllmaterial vorbeladen werden, das in dem Prozess verwendet werden soll, und das sogar einen Katalysator umfassen kann, wobei das Vorbeladen des Behälters auch dazu dient, den Behälter zum Zwecke des Transports und/oder des Aufbaus zu versteifen. Um den Behälter nach dem Aufbau in Betrieb zu setzen, kann das feste Füllmaterial, z.B. das Wachs, wieder in ein Fluid umgewandelt werden, z.B., indem man das Wachs durch das Zuführen von Wärme schmilzt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das fließfähige Füllmaterial ein Material, das bei Umgebungsbedingungen normalerweise flüssig ist, aber das sich bei Bedingungen unterhalb der Umgebungsbedingungen verfestigt, z.B. Wasser oder gekühltes Wasser. Das Verfahren kann daher das Kühlen des fließfähigen Füllmaterials in dem Behälter auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur, bei der das Füllmaterial ein Feststoff ist, und das Halten des Füllmaterials auf der Temperatur während des Transports und/oder Aufbaus beinhalten.
Der Entzug oder die Zufuhr von Wärme aus oder an das Füllmaterial kann durch die Wand des Behälters erfolgen. Wenn der Behälter Einbauten umfasst, die für solche Zwecke geeignet sind, wie etwa Wärmeübertragungsrohre- oder schlangen, können diese anstelle dessen oder zusätzlich verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das fließfähige Füllmaterial ein partikuläres Material. Beispiele solcher partikulären Materialien umfassen mineralische oder Erzpartikel, Sand, Sägemehl und Partikel aus natürlichen oder synthetischem Plastik- oder Polymermaterial, wie etwa Kautschuk, Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen oder ABS-Kügelchen. Wenn ein partikuläres Material verwendet wird, ist es vorteilhafterweise unnötig, den Zustand des Materials zu ändern, um den Behälter zu versteifen, oder um das Füllmaterial aus dem Behälter zu entfernen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das fließfähige Füllmaterial ein Schaum erzeugendes Fluid, wobei der Schaum verfestigt werden kann. Das Verfahren kann somit das Füllen des Behälters mit einem Schaum und Verfestigen des Schaums umfassen. Das Verfahren kann in diesem Fall auch das Beschichten von Oberflächen innerhalb des Behälters mit einer Hilfsverbindung zur Schaumfreisetzung umfassen. Um des festen Schaum aus dem Behälter zu entfernen, kann der Schaum chemisch aufgelöst werden, indem man ein geeignetes Lösungsmittel oder Reagenz verwendet, oder es kann mechanisch oder physikalisch abgebaut werden, z.B. durch Sandstrahlen, Abstrahlen oder die Verwendung von Ultraschall.
Das Verfahren kann die Behandlung von Oberflächen innerhalb des Behälters umfassen, um die Oberflächen vor dem Füllmaterial zu schützen, z.B., um die Innenoberflächen des Behälters und die Außenoberflächen von Behältereinbauten vor Korrosion und/oder Erosion zu schützen. Die Behandlung der Oberflächen kann das Beschichten der Oberflächen mit einer Schutzbeschichtung umfassen.
Das Verfahren kann die Behandlung des Füllmaterials umfassen, um die möglichen schädlichen Auswirkungen des Füllmaterials auf die Baumaterialien des Behälters und/oder seiner Einbauten, wenn vorhanden, zu reduzieren oder zu beseitigen. Zum Beispiel kann ein Korrosionshemmer dem Füllmaterial beigemischt werden.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Transportieren eines sehr großen Behälters bereitgestellt, wobei das Verfahren das Vorbereiten des Behälters für das Transportieren durch zumindest teilweises Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter zu versteifen; und das Transportieren des Behälters in einem so versteiften Zustand am einen gewünschten Ort.
Der Behälter kann nach dem oben beschriebenen Verfahren vorbereitet werden.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Laden des Behälters in seinem versteiften Zustand auf ein Fahrzeug beinhalten, um den Behälter zu transportieren. Das Verfahren kann auch das Entladen des Behälters in seinem versteiften Zustand von dem Fahrzeug beinhalten, sobald er an den gewünschten Ort transportiert wurde.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Aufbau eines sehr großen Behälters bereitgestellt, wobei das Verfahren das Vorbereiten des Behälters für den Aufbau durch zumindest teilweises Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter zu versteifen; und das Aufbauen des Behälters in einem so versteiften Zustand.
Das Aufbauen des Behälters kann das Drehen des Behälters aus einer Herstellungs- oder Transportorientierung über einen Winkel in einer senkrechten Ebene in eine Betriebsorientierung umfassen. Typischerweise wird der Behälter über einen 90°-Winkel um die zum Behälter quere Achse gedreht.
Das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann das Entfernen des Füllmaterials aus dem Behälter umfassen, sobald dieser aufgebaut ist. Das Entfernen des Füllmaterials aus dem Behälter kann das Behandeln des Füllmaterials umfassen, falls nötig, um das Füllmaterial wieder fließfähig zu machen. Das Behandeln des Füllmaterials kann das Erwärmen des Füllmaterials umfassen, z.B., um das Füllmaterial zu schmelzen.
Das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann auch die Behandlung des Füllmaterials und/oder des Behälters umfassen, um die Entfernung des Füllmaterial aus dem Behälter zu erleichtern. Das Behandeln des Füllmaterials und/oder des Behälters, um die Entfernung des Füllmaterials aus dem Behälter zu erleichtern kann die Ausübung von Vibrationskräften auf das Füllmaterial und/oder den Behälter beinhalten, und/oder das mechanische Bearbeiten des Füllmaterials, zum Beispiel mit Ketten, Schürhaken, Rührern, Schabern, Bohrern, oder dergleichen.
Anstatt das Füllmaterial aus dem Behälter zu entfernen, sobald der Behälter aufgebaut ist, kann das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung die Behandlung des Füllmaterials beinhalten, um es für die Verwendung in dem Behälter bei einem Prozess geeignet zu machen, bei dem der Behälter eingesetzt werden soll. Somit kann das Füllmaterial ein Reagenz, ein Produkt, ein Katalysator oder ein inerter Bestandteil sein, der normalerweise in dem Behälter bei einem Prozess vorhanden ist, bei dem der Behälter eingesetzt werden soll, wie etwa einem Fischer-Tropsch Syntheseprozess.
Der Behälter kann nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer beschrieben, unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel.
BEISPIEL
Ein sehr großer kreisförmiger zylindrischer Behälter mit einem Durchmesser von ungefähr 10 m und einer Länge von ungefähr 60 m, und der Einbauten, wie etwa Dampfschlangen, umfasst, wurde entworfen, als ein komplettes Teil der Prozessausrüstung transportiert zu werden. Wie man sieht, bedeutet dies, dass der Druckbehälter während des Transports und des Aufbaus alle Punktlasten vorhanden hätte.
Unter Verwendung eines Schlüssels für den Entwurf eines herkömmlichen Druckbehälters für die Entwurfsbetriebstemperatur und -druck des sehr großen Behälters wurde die Stärke des Druckbehälters auf zwischen 66 und 76 mm berechnet. Aus Gründen der Fertigung, des Transports, der Masse und der Kosten wird bevorzugt, die geringere Stärke von 66 mm auszuwählen. Um der dünneren Wandstärke Rechnung zu tragen, wurde ein spezielles Konstruktionsmaterial ausgewählt, das ungefähr 20% stärker ist pro Masseneinheit, als der Kohlenstoffstahl, der normalerweise für die Prozessbedingungen verwendet würde, unter denen der sehr große Behälter verwendet würde. Eine der Bedingungen für die Auswahl der dünneren Wandstärke und des speziellen Konstruktionsmaterials ist, dass die Form des Behälters so nahe wie möglich am ursprünglichen Entwurf bleiben muss, d.h., dass der Behälter kreisförmig zylindrisch bleibe muss.
Die kombinierten Faktoren des Verhältnisses Länge zu Durchmesser des Behälters, der ausgewählten Wandstärke, der Punktlasten, der installierten Einbauausrüstung des Druckbehälters und die Notwendigkeit, den Druckbehälter zu transportieren und aufzubauen, ohne die Hülle zu knicken oder gar die Form der Hülle zu deformieren, machen es nötig, dass spezielle Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass keine Beschädigung stattfindet oder dass Formveränderungen auftreten. Die herkömmliche technische Lösung für dieses Problem ist es, eine stärkere Hülle auszuwählen, was in einer ungefähr 25% stärkeren Wand für einen Entwurf in Standardkohlenstoffstahl resultieren würde. Dies würde die Fertigung, insbesondere das Schweißen und die Wärmebehandlung und die Handhabung des Druckbehälters, sehr schwierig machen.
Durch die Erfindung kann die Steifigkeit des Behälters erhöht werden, was sichergestellt, dass der Druckbehälter während der Handhabung, des Transports und des Aufbaus nicht knickt oder sich verformt, und es dem Druckbehälter erlaubt, eine Wandstärke von nur 66 mm aufzuweisen, Für den speziellen Prozessbehälter aus dem Beispiel stellt man sich vor, dass der Behälter mit einem flüssigen Wachs gefüllt würde, dass man sich verfestigen lässt, bevor der Behälter transportiert und aufgebaut wird. Wie man sieht, werden die Einbauten des Druckbehälters vollständig unbeweglich gemacht, indem man eine aushärtbare Flüssigkeit, wie etwa ein Wachs, verwendet, Vorteilhaft kann das Wachs, unter dem man sich ein aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren erhältliches Wachs vorstellt, einen Fischer-Tropsch-Katalysator umfassen, da der Behälter für die Verwendung in einem Fischer-Tropsch-Prozess vorgesehen ist. Sobald der Behälter aufgebaut wurde, kann das Fischer-Tropsch-Wachs durch die Zufuhr von Wärme geschmolzen werden, z.B., indem man Dampf durch die installierten Dampfschlangen zirkulieren lässt, wonach der Druckbehälter mit dem aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren erhältlichen Wachs und dem bereits in dem Behälter vorhandenen Fischer-Tropsch-Katalysator in Dienst gestellt werden kann.
Zusammenfassung
TRANSPORT UND AUFBAU VON SEHR GROBEN BEHÄLTERN
Ein Verfahren zum Vorbereiten eines sehr großen Behälters für den Transport und/oder Aufbau umfasst das zumindest teilweise Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial, das im wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter für Transport- und/oder Aufbauzwecke zu versteifen.

Claims

Verfahren zum Vorbereiten eines sehr großen Behälters für den Transport und/oder den Aufbau, wobei das Verfahren das zumindest teilweise Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im Wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter für Transport- und/oder Aufbauzwecke zu versteifen,
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gesamte Behälter mit dem fließfähigen Material gefüllt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem der Behälter Einbauten umfasst, wobei das Verfahren das Unbeweglichmachen der Einbauten des Behälters mittels des Füllmaterials umfasst, indem man die Einbauten in dem Füllmaterial untertaucht oder sie damit umgibt.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, in dem das fließfähige Füllmaterial ein Fluid ist, das verfestigt werden kann, womit das Verfahren das Verfestigen oder das Verfestigenlassen des fließfähigen Füllmaterials in dem Behälter umfasst.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, in dem das fließfähige Füllmaterial ein Material ist, das normalerweise bei Umgebungsbedingungen fest ist, das aber bei erhöhten Temperaturen fließfähig ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, in dem das Füllmaterial ein Kohlenwasserstoff ist, womit das Verfahren umfasst: Füllen des Behälters mit dem Kohlenwasserstoff, der eine Temperatur hat, die es dem Kohlenwasserstoff erlaubt zu fließen, und dann Verfestigen oder Verfestigenlassen des Kohlenwasserstoffs.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, in dem das fließfähige Füllmaterial einen Katalysator für einen Prozess umfasst, bei dem der Behälter verwendet werden soll.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis einschließlich 4, in dem das fließfähige Füllmaterial ein Material ist, das bei Umgebungsbedingungen normalerweise flüssig ist, aber das sich bei Bedingungen unterhalb der Umgebungsbedingungen verfestigt, womit das Verfahren das Kühlen des fließfähigen Füllmaterials in dem Behälter auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur, bei der das Füllmaterial ein Feststoff ist, und das Halten des Füllmaterials auf der Temperatur während des Transports und/oder Aufbaus beinhaltet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, in dem das fließfähige Füllmaterial ein partikuläres Material ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis einschließlich 4, in dem das fließfähige Füllmaterial ein Schaum erzeugendes Fluid ist, wobei der Schaum verfestigt werden kann, womit das Verfahren das Füllen des Behälters mit einem Schaum und das verfestigen des Schaums umfasst.
Verfahren zum Transportieren eines sehr großen Behälters, wobei das Verfahren das Vorbereiten des Behälters für den Transport durch zumindest teilweises Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im Wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter zu versteifen; und das Transportieren des Behälters in einem so versteiften Zustand an einen gewünschten Ort.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem der Behälter gemäß dem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis einschließlich 10 vorbereitet wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, welches das Laden des Behälters in seinem versteiften Zustand auf ein Fahrzeug beinhaltet, um den Behälter zu überführen, oder das Entladen des Behälters in seinem versteiften Zustand von dem Fahrzeug, sobald er an den gewünschten Ort transportiert wurde.
Verfahren zum Aufbau eines sehr großen Behälters, wobei das Verfahren das Vorbereiten des Behälters für den Aufbau durch zumindest teilweises Füllen des Behälters mit einem fließfähigen Füllmaterial umfasst, das im Wesentlichen fest ist, oder dazu gemacht werden kann, um den Behälter zu versteifen; und das Aufbauen des Behälters in einem so versteiften Zustand.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Aufbau des Behälters in einem so versteiften Zustand das Drehen des Behälters aus einer Herstellungs- oder Transportorientierung über einen Winkel in einer senkrechten Ebene in eine Betriebsorientierung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, welches das Entfernen des Füllmaterials aus dem Behälter umfasst, sobald dieser aufgebaut ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, welches die Behandlung des Füllmaterials umfasst, um es zur Verwendung in einem Prozess, bei dem der Behälter eingesetzt werden soll, geeignet zu machen.
Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis einschließlich 17, bei dem der Behälter gemäß dem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis einschließlich 10 vorbereitet wird.