DE1521988B1

DE1521988B1 - Verfahren zur Bildung eines abdichtenden und korrosionsschützenden Filmes auf der Innenfläche von Gasrohrleitungen

Info

Publication number: DE1521988B1
Application number: DE19661521988
Authority: DE
Inventors: Johannes Paul Chory; Karl-Heinz Guesfeldt; Ernst Loos
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1966-01-17
Filing date: 1966-01-17
Publication date: 1970-10-15
Also published as: DK121637B; FR1508499A; BE692675A; CH494364A; GB1153524A; NL6700642A

Description

1 2

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren durch das erhitzte Mineralöl geleitet und dann dem zum Einbringen eines Benetzungs- und Staubbinde- Gasstrom im Netz wieder zugesetzt. Wenn der Zweigmittels in Gasleitungen, insbesondere Leitungen der strom sich durch Vermischung mit dem Hauptgas-Stadtgasversorgung. Nach der bevorzugten Ausfüh- strom abkühlt, kondensieren die mitgeführten Ölrungsform besteht das Benetzungsmittel im wesent- 5 dämpfe in Form feiner Tröpfchen, die von dem Gaslichen aus einer Mineralölfraktion und enthält erfin- strom über größere Strecken mitgeführt werden. Der dungsgemäß untergeordnete Mengen von hochpoly- Ölfilm, der sich im Lauf der Behandlung auf der meren Kohlenwasserstoffen, Korrosionsschutzmitteln Innenseite der Leitungen einschließlich der Dich- und von oberflächenaktiven Zusätzen, die die Be- tungsstellen bildet, bietet einen länger dauernden netzungsfähigkeit und damit die Staubbindefähigkeit ίο Schutz. Die Anwendung des Verfahrens ist aber umdes Öles erhöhen. Nach einer anderen Ausführungs- ständlich und wegen der erforderlichen Installationen form verwendet man Bitumen aus Erdöldestillations- auch kostspielig.

rückständen, das im bestimmten Verhältnis mit vor- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung eines

wiegend aromatischen Kohlenwasserstoffen versetzt abdichtenden und korrosionsschützenden Films auf ist. Das Benetzungsmittel wird in die Leitungen ein- 15 der Innenfläche von Gasrohrleitungen durch Einbringesprüht und wird durch die normale Gasströmung gen eines Benetzungs- und Staubbindemittels, das im in den Leitungen verteilt. Erfindungsgemäß erfolgt wesentlichen aus einem nicht gasförmigen Kohlendas Einsprühen, indem man das Benetzungsmittel Wasserstoffgemisch besteht, mit Hilfe eines unter mit unter Druck verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen Druck stehenden Gases ist dadurch gekennzeichnet, vermischt und mittels des Dampfdruckes dieser 20 daß das Benetzungsmittel mit druckverfiüssigten Flüssiggase das Gemisch aus Düsen versprüht. Kohlenwasserstoffgasen vermischt und die Mischung

Die Leitungsnetze für die Stadtgasversorgung be- mittels ihres eigenen Dampfdrucks aus Düsen in die stehen gewöhnlich aus Muffenrohren, deren Verbin- Leitungen eingesprüht wird. Nach der bevorzugten düngen mit Werg gedichtet sind. Diese Wergdichtun- Ausführungsform besteht das Benetzungsmittel im gen können im Lauf der Zeit austrocknen, womit die 25 wesentlichen aus einem Kohlenwasserstoffgemisch Verbindungsstellen undicht werden. Dies tritt be- mit einem Siedebereich über 300⁰C bei Atmosonders dann ein, wenn das Leitungsnetz vorüber- sphärendruck, etwa aus einer entsprechenden Minegehend oder dauernd mit trockenen Gasen, wie Erd- ralölfraktion. Am besten geeignet sind Fraktionen gas oder Spaltgas aus Mineralölprodukten, beauf- von naphthenbasischen Mineralölen. Die Fraktion schlagt wird. Ein einfaches Befeuchten des Gas- 30 kann in weiten Grenzen nach den Erfordernissen des Stromes, indem man an passenden Stellen für Wasser- Einzelfalles ausgewählt werden. Vorräte sorgt, kann dieses Undichtwerden durch Aus- Häufig ist eine Spindelölfraktion zweckmäßig;

trocknen nicht zuverlässig verhindern und birgt wird jedoch weniger Wert auf die Staubbildung als außerdem die Gefahr von Betriebsstörungen bei auf den Korrosionsschutz gelegt, dann können auch Frostwetter, während dauerndes Einsprühen von 35 leichte oder schwere Maschinenölfraktionen zweck-Wasser in den Gasstrom zu Störungen durch Wasser- mäßig sein, Öle, insbesondere naphthenbasische Öle ansammlungen an unzugänglichen Stellen führt. Es einer Viskosität bis zu 230 cSt/20° C, können z. B. wurden deshalb schon wäßrige Lösungen von Glycol, angewandt werden.

Glyzerin od. dgl. verwendet, die eingesprüht oder Nach einer anderen Ausführungsform verwendet

eingedampft werden und einen haltbaren Feuchtig- 40 man Gemische aus Destillationsrückständen von keitsfilm in den Leitungsverbindungen hinterlassen. Mineralölen mit Kohlenwasserstoffgemischen über-Man kann die Innenbehandlung dann zwar auf wiegend aromatischen Charakters. Geeignet ist beikürzere Betriebsperioden beschränken, jedoch bleibt spielsweise ein Gemisch aus gleichen Gewichtsteilen die Ausführung dieses Verfahrens und die erforder- Erdölbitumen, Penetration/25⁰ C etwa 300, (beliche Kontrolle für das Leitungsnetz außerhalb 45 stimmt nach DIN 1995, Prüfverfahren U 3 für bitudes Bereiches der Gaswerke umständlich und kost- minöse Bindemittel für den Straßenbau) und Mospielig, torenbenzol. Dieses Gemisch läßt sich mit flüssigem

Um die Notwendigkeit einer dauernden oder doch Butan im Verhältnis 1:1 genügend homogen verhäufig wiederholten Behandlung zu vermeiden, hat mischen, um auch aus feinsten Düsen versprüht werman Mineralölprodukte von höheren Siedegrenzen 5° den zu können. Wenn zur Erzielung einer feineren verwendet. Es sind Verfahren bekannt, das Leitungs- Dispersion Propan anstatt Butan und/oder ein höhenetz abschnittsweise mit einer Flüssigkeit zu füllen, rer Anteil an Flüssiggas verwendet werden soll, dann die einen schützenden Film auf den Dichtungsstellen muß der Aromatenanteil am Benetzungsmittel enthinterläßt, und den Überschuß wieder auszupumpen. sprechend gesteigert werden. Außer Mineralölen sind Öl-in-Wasser-Emulsionen 55 Man kann auf diese Weise auf kürzere Strecken und Bitumenemulsionen benutzt worden. Diese Ver- das Leitungsinnere mit einem geschlossenen Bitumenfahren ergeben zwar einen nachhaltigen Schutz der Überzug versehen, der nach dem Abdunsten der Dichtungen, aber sie sind sehr umständlich und hau- aromatischen Kohlenwasserstoffe fest wird und eine fig nur mit Schwierigkeiten ausführbar, da dafür gute Dichtung ergibt.

mindestens ein Teil des Netzes außer Betrieb ge- 60 Die Mischung wird zweckmäßig hergestellt, indem nommen werden muß. Außerdem sind sie aufwendig, man das Benetzungsmittel in Druckgefäße einfüllt, weil der größte Teil der Benetzungsflüssigkeit als wie die bekannten Stahlflaschen für Flüssiggas oder Überschuß abgepumpt wird und nur begrenzt wieder Druckfässer, die orstfest oder auf Fahrzeugen monverwendet werden kann. tiert sein können, und anschließend unter dem ent-

Nach einem anderen Verfahren (deutsche Patent- 65 sprechenden Druck das verflüssigte Gas auffüllt, schrift 527 928) wird Mineralöl in Form eines Nebels Naphthenbasische Spindelöle mischen sich glatt mit unter Druck in die Rohrleitungen eingebracht. Dazu dem Flüssiggas; schwere Maschinenölfraktionen oder wird ein Teilstrom des Gases abgezweigt, erwärmt, Verschnittbitumen werden durch wiederholtes Um-

3 4

lagern der aufgefüllten Flaschen innerhalb 24 Stunden Pumpendruck in weitem Bereich einstellbar sein und in homogene Lösung gebracht. Das Gewichtsverhältnis konstant gehalten werden. Dadurch wird das Verhomogene Lösung gebracht. Das Gewichtsverhältnis fahren so erschwert, daß man beim Einsprühen mit Benetzungsmittel: Flüssiggas sollte zwischen 2:1 Pumpendruck gewöhnlich auf die Beeinflussung der und 1:10 liegen, vorzugsweise bei 1: 2 bis 1:5. Die 5 Tropfengröße ganz verzichtet,
einzufüllende Menge Benetzungsmittel muß deshalb Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wirkt sich so bestimmt werden, daß der für die Druckgefäße dieser Umstand dagegen vorteilhaft aus. Wenn man zulässige Füllstand nicht überschritten wird. von stärkeren Schwankungen der Außentemperatur

Als Flüssiggas eignet sich Butan und insbesondere absieht, dann sind die Schwankungen im Dampf-Propan sowie Kohlenwasserstoffgemische mit ahn- io druck des Flüssiggases so geringfügig, daß sie sich lichem Siedebereich. Leichter flüchtige Kohlenwasser- auf den Versprühvorgang praktisch nicht auswirken, stoffe machen das Verfahren umständlicher, weil sie Es hat sich gezeigt, daß die unterschiedliche Viskosistärkere Druckgefäße und wegen ihres geringeren tat verschiedener Benetzungsmittel in Mischung mit Lösungsvermögens für Kohlenwasserstofföle einen Flüssiggas, insbesondere in den bevorzugten Mihöheren Gasanteil in der Mischung erfordern. An- 15 schungsverhältnissen von etwa 1:5, soweit ausgedererseits reicht bei höher siedenden Kohlenwasser- glichen wird, daß sie ebenfalls keinen Einfluß auf das Stoffgemischen gewöhnlich der Dampfdruck allein Versprühen hat. Es gibt in dem Verfahren also praknicht zum Versprühen aus. tisch nur eine Regelgröße, nämlich das Verhältnis

Für die Ausführung des Verfahrens läßt man die Benetzungsmittel: Flüssiggas. Ist diese einmal durch Mischung unter dem eigenen Dampfdruck aus den 20 Versuche für die vorliegenden Betriebsbedingungen Druckgefäßen in eine Verteilerleitung ausfließen, die festgelegt, so arbeitet das Verfahren nahezu autodirekt zu den Sprühdüsen führt. Befindet sich die matisch und erfordert jedenfalls keine Regelung oder Mischung in Stahlflaschen, so werden diese zweck- laufende Überwachung.

mäßig mit einem Steigrohr ausgerüstet, das vom Um die Wirksamkeit der Behandlung leichter kon-Kopfventil bis in die Nähe des Bodens reicht. 25 trollieren zu können, wird das Benetzungsmittel Flaschen ohne Steigrohr werden behelfsmäßig mit zweckmäßig angefärbt. An geeignet liegenden Kondem Kopfventil nach schräg unten gelagert. Bei Ver- trollpunkten werden Filtrierpapierstreifen vorüberwendung von Propan sind keine besonderen Vorkeh- gehend in den Leitungen angebracht; mittels einer rungen zur Steigerung des Druckes erforderlich. Bei empirisch aufgestellten Farbskala kann der BeVerwendung von Butan kann bei kaltem Wetter die 30 netzungsgrad abgeschätzt werden.
Verwendung eines Durchlauferhitzers zweckmäßig Der hauptsächliche Vorteil des erfindungsgemäßen werden. Verfahrens liegt in seiner Einfachheit. Das Gas-

Die Leitungen mit den Düsen werden an passender leitungsnetz kann in beliebigen Abschnitten und Stelle in einen Anschlußstutzen der Gasleitungen ein- ohne jede Betriebsunterbrechung behandelt werden, geführt und behelfsmäßig abgedichtet. Es hat sich 35 Die Behandlung erfordert keine nennenswerten Ingezeigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Ver- stallationen und nur geringfügige Bedienungsarbeit, fahren erzeugten Nebel so fein sind, daß sie von dem Soll sie an einem Einsatzort nur einige Tage oder Gasstrom in Hauptversorgungsleitungen mehrere einige Wochen lang fortgesetzt werden, so kann sie Kilometer weit mitgeführt werden. Offenbar trägt es von beweglichen Kolonnen ausgeführt werden,
zu der feinen Verteilung bei, daß die aus den Düsen 40 Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgeaustretenden Tröpfchen der Öl-Flüssiggas-Mischung mäßen Verfahrens besteht darin, daß das Benetzungsdurch das Verdampfen des Gasanteils noch weiter mittel nicht verdampft wird und überhaupt keinen zerrissen werden. Es handelt sich praktisch um den erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Man kann sogenannten Aerosol-Effekt, wobei das Benetzungs- deshalb ein Öl allein nach seiner Eignung als Konsermittel die dispergierte Phase und das Flüssiggas die 45 vierungs- und Benetzungsmittel wählen und braucht dispergierende Phase bildet. Die Teilchengröße ist nur insoweit auf das Anwendungsverfahren Rückabhängig von dem Verhältnis Benetzungsmittel: Flüs- sieht zu nehmen, als das Benetzungsmittel mit dem siggas; je höher der Flüssiganteil ist, desto feiner wer- Flüssiggas vollständig mischbar sein muß. Zweckden die erzielten Tröpfchen. Auf diese Weise kann mäßig wählt man ein Mineralöldestillat des Schmierdas Verfahren den jeweils herrschenden Bedingungen 50 ölbereiches, das durch Vakuumdestillation hergestellt sehr gut angepaßt werden. ist. Infolge seines niedrigen Dampfdruckes hält seine

Hierin liegt ein großer Vorteil des erfindungsge- Schutzwirkung auf Rohrwandungen und Dichtungen mäßen Verfahrens gegenüber dem gebräuchlichen um das mehrfache länger vor als die der Mittel-Versprühen von Öl oder anderen Flüssigkeiten durch destillate des Gasölbereiches, d. h. mit einem Siede-Pumpendruck. Da im allgemeinen die Verteilung des 55 beginn bei Atmosphärendruck unter 300° C, die bei Einsprühens über längere Zeitspannen, also eine dem Verdampfungsverfahren angewendet werden, möglichst niedrige Menge an Benetzungsmittel je Vorteilhaft setzt man dieses Mineralölfraktion eine Zeiteinheit angestrebt wird, muß man praktisch die untergeordnete Menge polymerer Stoffe zu, wie sie feinsten Düsen anwenden, die noch betriebssicher als Zusatz zur Verbesserung der Schmierfähigkeit sind, beispielsweise Düsen von 0,125 bis 0,35 mm 60 von Motorenölen bekannt sind, beispielsweise PolyDurchmesser. Liegt die Düsengröße fest, so kann die merisate von Alkylenoxyd oder deren Mono- oder mittlere Tropfengröße praktisch nur noch in be- Diäther oder -Ester, wie z. B. Mischpolymerisate von grenztem Maße durch den Pumpendruck beeinflußt Äthylenoxyd und Propylenoxyd und deren Monowerden. Der Einfluß der Viskosität ist zu gering, als äther, z. B. Monobutyläther. Es können z. B. 4 bis daß es sich lohnte, ihn heranzuziehen, etwa durch 65 100 Monomereinheiten pro Molekül anwesend sein. Anwendung von erhöhten, konstant gehaltenen Tem- Je nach dem Polymerisationsgrad kann der Zusatz peraturen. Um die Tropfengröße an wechselnde Be- etwa 1 bis 5 °/o betragen. Man erhält damit einen triebsbedingungen anzupassen, müßte daher der auch dann noch zuverlässig schützenden Überzug,

wenn in mehrjährigen Betriebsperioden oder in besonders schnellen Gasströmen der Ölfilm zum größeren Teil abgedunstet ist.

Da das Benetzungsmittel keinen Temperaturbelastungen ausgesetzt wird, kann man ihm auch besondere Wirkstoffe zusetzen. Zweckmäßig ist vor allem eine Korrosionsschutzwirkung, daneben eine Herabsetzung der Grenzflächenspannung, damit die häufig von feinem Roststaub bedeckten Rohrwandungen zuverlässig benetzt werden. Bevorzugt wird eine Verbindung aus einem N-Acylsarkosin, beispielsweise Oleylsarkosin, mit einem Amin, insbesondere Morpholin, wobei die eine oder die andere Komponente zweckmäßig im Überschuß vorliegen kann, etwa im 1,5- bis 2fachen der stöchiometrischen Menge. Durch diese Maßnahme wird die Benetzungsfähigkeit, d. h. die Staubbindefähigkeit, der Ölzubereitung erhöht.

Beispiel

20

Ein Benetzungsmittel der folgenden Zusammensetzung wurde benutzt:

99 Gewichtsprozent leichtes Spindelöl, Viskosität etwa 55 cSt/20° C, Destillat-Raffinat aus naphthenbasischem Rohöl,

1 Gewichtsprozent eines Monobutyläthers eines Mischpolymerisats aus 15 °/o Äthylenoxyd und 85% Propylenoxyd, Molekulargewicht etwa 4000, Viskosität 230 cSt/38°C, 0,02 Gewichtsprozent einer Mischung aus 88 Gewichtsteilen Oleyl-N-Sarkosin und 12 Gewichtsteilen Morpholin. ____ _ Das Benetzungsmittel wurde in üblichen StaElflaschen mit Propan versetzt, und zwar im Gewichtsverhältnis 1 Teil Öl: 6 Teile Flüssiggas. Diese Mischung wurde aus üblichen Heizöl-Hohlkegeldüsen versprüht, wie sie üblicherweise für automatische Heizölzerstäubungsbrenner der Normgröße 1,5 l/Stunde verwendet werden.

Im Versorgungsnetz einer Mittelstadt wurde die Behandlung in dieser Weise im Gaswerk selber, also von zentraler Stelle aus, als Dauerbehandlung vorgenommen; es wurde im Mittel eine Flaschenfüllung (etwa 33 kg Gemisch) an jedem 3. Tag eingesetzt. Die Ölkonzentration im Gasstrom und der Benetzungsgrad der Rohrwandung wurden in einer Entfernung von 1,4 bis 1,6 km vom zentralen Einsprühpunkt kontrolliert; die Imprägnierung der Rohrverbindungen (beurteilt an abgebauten Verbindungsstücken) sowie Staubbindung und Korrosionsschutz waren befriedigend.

In einem anderen Fall sollten Hauptglasleitungen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit behandelt werden; es wurden kürzere, aber intensivere Einsprühperioden angestrebt. Es wurde das obige Benetzungsmittel verwendet, jedoch im Verhältnis von 1 Gewichtsteil Öl auf 4 Gewichtsteile Propan, und eine Brennerdüse der Normgröße 2,2 Liter/Stunde. Das Öl wurde zur Kontrolle rot angefärbt. Die Ölkonzentration im Gasstrom wurde in Abständen von 0,9 bis 1,2 km vom Einsatzpunkt kontrolliert und ausreichend gefunden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bildung eines abdichtenden und korrosionsschützenden Films auf der Innenfläche von Gasrohrleitungen durch Einbringen eines Benetzungs- und Staubbindemittels, das im wesentlichen aus einem nicht gasförmigen Kohlenwasserstoffgemisch besteht, mit Hilfe eines unter Druck stehenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel mit druckverflüssigten Kohlenwasserstoffgasen vermischt und die Mischung mittels ihres eigenen Dampfdruckes aus Düsen in die Leitungen eingesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Benetzungsmittel verwendet wird, das im wesentlichen aus einer Mineralölfraktion mit einem Siedebeginn bei Atmosphärendruck oberhalb 300° C besteht, die durch Destillation im Vakuum hergestellt worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fraktion aus einem naphthenbasischen Mineralöl verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Benetzungsmittel mit einem Zusatz von 1 bis 5% eines polymeren Stoffes verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Benetzungsmittel verwendet wird, das im wesentlichen aus einem Gemisch aus ungefähr gleichen Teilen eines Mineralöl-Bitumens und eines aromatischen Kohlenwasserstoffgemisches besteht.