DE1434589A1

DE1434589A1 - Behaelter zum Lagern verfluessigter Gase und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1434589A1
Application number: DE19631434589
Authority: DE
Inventors: Maurice Nachshen
Original assignee: Conch International Methane Ltd
Current assignee: Conch International Methane Ltd
Priority date: 1962-01-09
Filing date: 1963-01-07
Publication date: 1971-11-18
Also published as: NL131815C; BE626850A; GB929767A; OA039E; NO120429B; NL285570A; ES283990A2

Description

Behälter «um Lagern verflüssigter gase und Terfahren au dessen Herat ellung. . m

(Zusatz zu Patent... , Patentanmeldung C 23'847)

Die Erfindung bezieht sich auf die Lagerung verflüssigter Gase, insbesondere von verflüssigtem Erdgas oder Methan sov/ie von verflüssigten Erdölgasen wie Xthan, Propan und Butan; genauer gesagt sieht die Erfindung eine Verbesserung baw. Abänderung der Erfindung gemäß dem Patent ('Patentanmeldung 0 23 847 V37f) vor.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck λ "verflüssigtes Gas¹¹ eine Flüssigkeit, die bei amtosphärischem Druck und bei einer Temperatur unter der Umgebungstemperatur siedet.

Ferner bezeichnet im folgenden der Ausdruck "eine Grube in der Erdoberfläche^w einen an der iärdoberflache angelegten Hohlraum» der im Grundriß im Vergleich zu eeinem Fassungsvermögen einen erheblichen Flächeninhalt hat, d.h. die erwähnte Bezeichnung umschließt nioht enge Schächte oder Tiefbohrungen,

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Die Erfindung gemäß dem erwähnten Patent sieht einen Behälter zum Lagern verflüssigter Gase vor, der eine an der Erdoberfläche angelegte Grube umfaßt, wobei die die Grube umgebende Erdformation eine Flüssigkeit enthält, die erstarrt, wenn der Behälter mit dem zu lagernden verflüssigten Gas ge- . füllt wird, und dieser Behälter umfaßt ferner ein die Grube vollständig überdeckendes wärmeisoliertes Bach, einen Gasabzug und Leitungs- und Pumpenmittel zum Killen des Behälters mit der Flüssigkeit sowie zum Abgeben der Flüssigkeit aus dem Behälter. Ein solcher Behälter wird im folgenden als Erdbehälter bezeichnet*

Wenn ein solcher Erdbehälter mit verflüssigtem Gas gefüllt wird, erstarrt die in der den Behälter umgebenden Erdformation enthaltene Flüssigkeit, so daß die Erdformation durch die gefrorene Flüssigkeit abgedichtet wird.

In dem erwähnten latent werden verschiedene Verfahren für die Herstellung eines Erdbehälters kurz erwähnt; hierzu gehört 4m Gefrieren de· Erdreiche vor der Ausschachtung} außerdem wird auf die Möglichkeit eingegangen, die die Grube umgebende ·Erdformatioa mit eiber dünnen Membran aus Metall oder einer Schicht aus wärmeiaolierendem Material auszukleiden. ^{; v},

hat sieh jetit als zweckmäßig erwiesen, die Seitenwand» des Erdbehälters mit Beton auszukleiden. Erstens ergibt sich hierbei ein einfaches Verfahren für die Herstellung eines Erdbehälters, das weiter unten näher erläutert wird. Zweitens ist lu erwähnen, daß einer der Nachteile eines Erdbehälters nach de« erwähnten Patent darin besteht_K tieft die Gefahr des Hn stürsens der Behälterwände besteht, wenn nan eine Erwärmung de*

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Behälters zuläßt, d.h. wenn die kalte Füllung aus dem Behälter entfernt wird, ohne daß besondere Maßnahmen getroffen werden, um das Erdreich gefroren zu halten. Wenn man die aeitenwände mit Beton verkleidet, wird diese Gefahr ausgeschaltet.^

Die vorliegende jirfindun^; sieht nunmehr einen .Behälter für die Lagerung verflüssigter ^cse vor» der· eine au der Erdoberfläche angelegte Grube umfaßt, wobei die die Grube umgebende ürdformation eine Flüssigkeit enthält, die beim Füllen des Behälters mit dem zu lagernden verflüssigten Gas erstarrt, ferner eine dickewandige üetonauskleidung der öeitenwände der Grube, ™ ein die Grube vollständig überdeckendes wärmeisolierendes Dach, einen Gasabzug, sowie Leitungs·- und Pumpenmittel zum Füllen des Behälters mit der Flüssigkeit und zum Abgeben von Flüssigkeit aus dem Behälter.

Nachdem der geltorene Zustand herbeigeführt worden ist, stellt sich die Erfindung als Behälter dar, der ein verflüssigtes Gas enthält, und der ein· an der Erdoberfläche angelegte Grube umfaßt, wobei die die Grube umgebende Erdformation eine die Formation abdichtende gefrorene Flüssigkeit enthält, ferner eine ™ dickwandige Betonverkleidung der Seitenwände der Grube, ein die urube iberdeckendes warmeisoliertee Dach, eine in der Grube befindliche Menge eines verflüssigten Gases, einen Gasabzug sowie Leitungs-. und Pumpenmittel zum Füllen des Behälters und zum Abgeben von Flüssigkeit aus dem Behälter.

Us sei bemerkt, daß die ßetonver^leidung nur benötigt wird, um die 3eiten7/^:;nde dec hrdb eh Alters z\x stützen. Iie-r Boden der -rübe bedarf keiner Unterstützung, und er wird durch das gefrorene Erdreich ausreichend abgedichtet.

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Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Erdbehälters wird zuerst in die Erdformation eine Umfassungswand aus Beton eingebaut. Im allgemeinen handelt es sich hierbei um eine zylindrische wand aus .Beton, doch könnte man auch jede andere geeignete Form wählen, z.B. eine quadratische oder rechteckige Grundrißform. Die Betonwand kann jede geeignete Dicke erhalten; für einen Behälter mit einem Durchmesser von etwa 30 m würde z.B. eine zylindrische Betonwand mit einem Innendurchmesser von etwa 30 m, einer Wandstärke von etwa 1,50 m und einer Hohe von etwa 43 m geeignet sein.

Es stehen zwei Verfahren zur Verfügung·, um die Betonv/and in das Erdreich einzubauen. Das als Verfahren α bezeichnete erste Verfahren besteht darin, daß man-im Erdboden einen Kraben der gewünschten Formund Breite ausschachtet, wobei das Wasser nach Bedarf herausgepumpt wird, und daß man die Seitenwände des Grabens durch eine Holzverschalung, Beton oder ein anderes geeignetes Material abstützt. Wach dem Erreichen des G-rabenbodens wird der Graben bis zur Erdoberfläche mit Beton gefüllt, so daß eine vollständige Wand entsteht. Sie zeitweilig benutzten Abstützungen können im Verlauf des Betoniervorgange entfernt werden oder an Ort und Stelle verbleiben.

Das im folgenden als Verfahren B' bezeichnete zweite Verfahren ähnelt dem Verfahren A, abgesehen davon, daß während des Aushebens des Brabens keine zeitweilig benutzten Abstützungen verwendet werden, sondern daß der Graben mit einer Suspension von Bleicherde oder Bentonit in Wasser, die ein hohes spjßeifisches u-ewicht besitzt, gefüllt geralten wird. Hierdurch wird auch die Notwendigkeit vermieden, das Grundwasser aus dem Graben herauszupumpen, denn da die erwähnte Suspension ein hohes

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spezifisches Gewicht von z.B. 1,25 besitzt, genügt die Wirkung der Suspension, um den Druck des wasserhaltigen Erdreichs auszugleichen. Außerdem zeigt die Bleicherde bzw. der ßentonit eine Neigung, die Seitenwände des Grabens wasserdicht zu machen. Wenn der Graben bis auf die gewünschte Tiefe ausgeschachtet worden ist, wird der Beton durch eine Bohrleitung zum Boden des Grabens geleitet, und hierbei verdrängt der Beton die Suspension aus der Öffnung am oberen Ende des Grabens. Der Graben wird bis zur Erdoberfläche mit Beton gefüllt, so daß eine vollständige *and entsteht. M

Bei der Anwendung des einen oder anderen vorstehend geschilderten Verfahrens kann man in den Beton während der Bauarbeiten geeignete Bewehrungen einbetten. Zwar ist es mit ililfe der genannten Verfahren möglich, eine vollständige Umfassungswand aus Beton herzustellen, doch ist es gewöhnlich zweckmäßiger, die Wand aus Abschnitten aufzubauen, wobei man senkrechte Trennfugen zwischen den Abschnitten vorsieht, nachdem man die Wandabechnitte fertiggestellt hat*

Nach dem Einbauen der Betonwand in das Erdreich wird die Erde innerhalb der Wand auegeschachtet,und zwar vorzugsweise nicht bis »ur vollen Tiefe der Wand» *o daß die Wand unterhalb dee Behälterboden· in das Erdreich hineinragt. Nach der Beendigung des AuMchachten· wird daa Dach so aufgesetzt, daß es die Behälteröffnung überdeckt, wie es in dem weiter oben genannten Patent beschrieben ist, oder vorzugsweise gemäß dem Patent

(Patentanmeldung C 26 144 V/3?f). In den genannten Patenten Bind geeignete Behälterdächer beschrieben.

Nach dta Einbauen des G-asabzugs und der Mittel zum Füllen

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und Entleeren des Behälters i«t der Erdbehälter verwendungsbe-

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reit, nunmehr kann man den Behälter mit dem verflüssigten Gas füllen, woraufhin das den Behälter umgebende Erdreich gefriert und der Behälter abgedichtet wird. Alternativ kann man das Erdreich mit Hilfe von Gefrierrohren vorkühlen, wie es in dem zuletzt erwähnten Patent beschrieben ist, bevor der Behälter mit dem verflüssigten Gas gefüllt wird. Hierdurch werden große Absiedeverluste während des Anfangsstadiusm des Füllens des Behälters vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

fig. I zeigt einen erfindungs^emäßen Erdbehälter in einem senkrechten schnitt.

FJg. II ist ein waagerechter Schnitt iurch den Erdbehälter nach Fig. I.

. In i'ig. I und II erkennt man bei I die Oberfläche des Erdreichs, in den ein Erdbehälter eingebaut worden ist. Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens b wurde in das Erdreich eine zylindrische Betonwand 2 eingebaut, und aus dem innerhalb der »/and befindlichen Erdreich wurde eine Grübe 3 ausgeschachtet. Die die Betonwand umgebende Erdformation 4-wurde durch das in die Grube eingeleitete flüssige Methan 5 abgekühlt, wodurch das in der Erdformation enthaltene Wasser zum Gefrieren gebracht wurde. Die Grub© 3 ist von einem Dach überdeckt, das seinerseits eine wärmeieolierende Schicht 7 aufweist, die das Dach überdeckt und z.B. aus Glasfasermaterial oder denr unter der Handelsbezeichnung Perlite erhältlichen Material besteht.

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Wie in dem Patent (Patentanmeldung C 23 84-7

V/37f) erläutert, nuß es sich bei der Erdformation, in der die Grube angelegt wird, um eine Formation handeln, die eine beim Füllen des Behälters mit dem verflüssigten Gas erstarrende Flüssigkeit enthält. Normalerweise wird ee sich bei dieser Flüssigkeit um Wasser handeln, und wenn die Srdformation wasserhaltig ist und z.B. aus Hassern Erdreich oder Sand besteht, kann man diese Formation ohne weitere Veränderung benutzen. Wenn Jedoch die Erdformation dort, wo der Behälter gebaut werden soll, μ trocken ist, wird es erforderlich sein, das Erdreich rcit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit zu tränken, die beim Siedepunkt des verflüssigten Gases erstarrt. Bei einer solchen anderen Flüssigkeit könnte es sich um rohes Erdöl oder eine schwere ölfraktion oder um einen Rückstand handeln.

Zwar ist im allgemeinen außer der beecbriebenen ßetonverkleidun_rj keine weitere Verkleidung erforderlich, doch kann es insbesondere dann, wenn die Gefahr besteht, daß erhebliche Lenken des verflüssigten Gases verloren geuen, während der Behälter zum λ ersten Mal gefüllt wird, «weckmäßig sein« die die Grube umgebende Erdformation »usätalich alt einer dünnen Membran aus Metall, z.B. dünnem Aluminiumblech oder nit einer wärmeisolierenden

Schicht auszukleiden, durch welche das verflüssigte Gas von Erdreich getrennt gehalten wird. Zu den hierfür geeigneten Materialien gehört Glasfaseraaterial, sehr feinkörniger Perlit« oder aufgeschäumte ϊιίηβtstoffe, z.B. Polystyrol- oder Polyuräthansohaue. Bine solche Membran oder Wärmeisolierung würde auf das den Behälterboden bildende Erdreich sowie auf die Innenfläche. der Betonwand aufzubringen sein.

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Es eel bemerkt, daß eine in die Grube eingebrachte Wärmeisolierung nur zeitweilig als Sperre zu wirken braucht, und daß es daher nicht auf eine hohe Fest-iglceit ankommt. Schließlich wird die Flüssigkeit, z.B. das in der Erdformation enthaltene *asser, zur Gefrieren gebracht, so daß eine dauerhafte Sperre entsteht.

Wahrend der Benutzung des Behälters nimmt die Temperatur des Erdreiche von dem verflüssigten Gas aus nach außen im Laufe der Zeit fortschreitend ab, und daher geht auch die Wärmezufuhr nach innen zu dem verflüssigten Gas zurück. Somit ergibt sich im Laufe der Zeit eine Verbesserung der Isolierfähigkeit des Erdreichs,, und nach einigen Jahren wird die Wärmezufuhr praktisch vernachlässigbar gering·' Die Wärmezufuhr durch das ach wird mit Hilfe der Wärmeisolierung möglichst weitgehend verringert, doch ist die zugeführte Wärmemenge in Jedem Falle verhältnismäßig klein, da das Dach nur ait Gas und nicht mit verflüssigtem Gas in Berührung steht·

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Claims

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IJ Behälter zum Lagern verflüssigter Gase, umfassend eine Grube an der Erdoberfläche, wobei die die Grube umgebende Erdformation eine beim Tüllen des Behälters mit dem zu lagernden verflüssigten Gas erstarrende Flüssigkeit enthält, ferner ein ' die' Grube vollständig überdeckendes wärme isolierendes Dach, einen Gasabzug sowie Leitungs- und Pumpenmittel zum Tüllen des Behälters und zum Abgeben von Flüssigkeit aus dem Behälter, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenwände der . _ Grube mit einer dicken Betonschicht verkleidet sind.

2. Behalte* nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der flüssigkeit in der die Grube umgebenden Erdformation· um Wasser handelt·

5. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,' daß sich die Auskleidung aus Beton bis zu einem tiefer als der Boden des Behälters liegenden funkte in das Erdreich hinein erstreckt·

4· Behälter nach Anspruch X bis 3 t dadurch gekennzeichnet , daß. dl· Auskleidung aus Beton in Torrn von Abschnitten ausgebildet ist und eich senkrechte ^rennfugen zwischen diesen Abschnitten erstrecken.

5« Bahältjer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daB 4a· den Behälterboden bildend· Erdreich und dl· Innenfläche der Auskleidung aus Beton mit einer dünnen llesbran aus Metall oder einer Wärmeisolierung verkleidet ist,

if. Banal*·* aach Anspruch 1 bis 5» dadurch g · k e η η -

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C 26 144 V/37f) ausgebildet ist.

7. Verfahren für den Bitt eines Behälters zum Lagern verflüssigter Gase, umfassend Maßnahmen, ua Erdreich so auszuschachten, daß eine "rübe an der Erdoberfläche entsteht, wobei das die Grube umgebende Erdreich eine beim Killen des Behälters mit dem *u lagernden verflüssigten Gas erstarrende Flüssigkeit enthält, ferner um die Grube mit einem wärmeisolierten Dach zu überdecken, sowie um den Behälter mit einem üasauslaß sowie £eitungs~ und Ptunpenmitteln zum Tüllen des Behälters und zum Abgeben von Flüssigkeit aus dem Behälter auszurüsten, dadurch gekennzeichnet , daß im ürdreiph eine Umfajssungswand aus Beton gebaut wird, und daß Erde aus der: ^nrien^a^m der ümfassungswand ausgeschachtet wird, um eine Grube

6. Ttrfabren nach Anspruch 7% dadurch gekennzeich net, dafl di« Bvtoswand alt Hilf» «ines der beschriebenen Verfahren A und B «rriabtet wird.

9· Verfahren naqh Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet f daß d^.· Erde innerhalb der Umfassungewand nicht bo tief auagttohachtet wird, wi· »ich die Umfassungswand nach untea erstreckt, so daß di· IMfaeeungswand unterhalb des Behälterbodens in das 2r0r#i«h hineinragt*

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