DE1521988C - Verfahren zur Bildung eines abdichten den und korrosionsschutzenden Filmes auf der Innenflache von Gasrohrleitungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Benetzungs- und Staubbindemittels in Gasleitungen, insbesondere Leitungen der Stadtgasversorgung. Nach der bevorzugten Ausführungsform besteht das Benetzungsmittel im wesentliehen aus einer Mineralölfraktion und enthält erfindungsgemäß untergeordnete Mengen von hochpolymeren Kohlenwasserstoffen, Korrosionsschutzmitteln und von oberflächenaktiven Zusätzen, die die Benetzungsfähigkeit und damit die Staubbindefähigkeit ίο des Öles erhöhen. Nach einer anderen Ausführungsform verwendet man Bitumen aus Erdöldestillationsrückständen, das im bestimmten Verhältnis mit vorwiegend aromatischen Kohlenwasserstoffen versetzt ist. Das Benetzungsmittel wird in die Leitungen eingesprüht und wird durch die normale Gasströmung in den Leitungen verteilt. Erfindungsgemäß erfolgt das Einsprühen, indem man das Benetzungsmittel mit unter Druck verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen vermischt und mittels des Dampfdruckes dieser Flüssiggase das Gemisch aus Düsen versprüht.

Die Leitungsnetze für die Stadtgasversorgung bestehen gewöhnlich aus Muffenrohren, deren Verbindungen mit Werg gedichtet sind. Diese Wergdichtungen können im Lauf der Zeit austrocknen, womit die Verbindungsstellen undicht werden. Dies tritt besonders dann ein, wenn das Leitungsnetz vorübergehend oder dauernd mit trockenen Gasen, wie Erdgas oder Spaltgas aus Mineralölprodukten, beaufschlagt wird. Ein einfaches Befeuchten des Gasstromes, indem man an passenden Stellen für Wasservorräte sorgt, kann dieses Undichtwerden durch Austrocknen nicht zuverlässig verhindern und birgt außerdem die Gefahr von Betriebsstörungen bei Frostwetter, während dauerndes Einsprühen von Wasser in den Gasstrom zu Störungen durch Wasseransammlungen an unzugänglichen Stellen führt. Es wurden deshalb schon wäßrige Lösungen von Glycol, Glyzerin od. dgl. verwendet, die eingesprüht oder eingedampft werden und einen haltbaren Feuchtigkeitsfilm in den Leitungsverbindungen hinterlassen. Man kann die Innenbehandlung dann zwar auf kürzere Betriebsperioden beschränken, jedoch bleibt die Ausführung dieses Verfahrens und die erforderliche Kontrolle für das Leitungsnetz außerhalb des Bereiches der Gaswerke umständlich und kostspielig.

Um die Notwendigkeit einer dauernden oder doch häufig wiederholten Behandlung zu vermeiden, hat man Mineralölprodukte von höheren Siedegrenzen verwendet. Es sind Verfahren bekannt, das Leitungsnetz abschnittsweise mit einer Flüssigkeit zu füllen, die einen schützenden Film auf den Dichtungsstellen hinterläßt, und den Überschuß wieder auszupumpen. Außer Mineralölen sind Öl-in-Wasser-Emulsionen und Bitumenemulsionen benutzt worden. Diese Verfahren ergeben zwar einen nachhaltigen Schutz der Dichtungen, aber sie sind sehr umständlich und häufig nur mit Schwierigkeiten ausführbar, da dafür mindestens ein Teil des Netzes außer Betrieb genommen werden muß. Außerdem sind sie aufwendig, weil der größte Teil der Benetzungsflüssigkeit als Überschuß abgepumpt wird und nur begrenzt wieder verwendet werden kann.

Nach einem anderen Verfahren (deutsche Patentschrift 527 928) wird Mineralöl in Form eines Nebels unter Druck in die Rohrleitungen eingebracht. Dazu wird ein Teilstrom des Gases abgezweigt, erwärmt, durch das erhitzte Mineralöl geleitet und dann dem Gasstrom im Netz wieder zugesetzt. Wenn der Zweigstrom sich durch Vermischung mit dem Hauptgasstrom abkühlt, kondensieren die mitgeführten öldämpfe in Form feiner Tröpfchen, die von dem Gasstrom über größere Strecken mitgeführt werden. Der Ölfilm, der sich im Lauf der Behandlung auf der Innenseite der Leitungen einschließlich der Dichtungsstellen bildet, bietet einen länger dauernden Schutz. Die Anwendung des Verfahrens ist aber umständlich und wegen der erforderlichen Installationen auch kostspielig.

Das erfindungsgemäße 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 ist dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel mit druckverflüssigten Kohlenwasserstoffgasen vermischt und die Mischung mittels ihres eigenen Dampfdrucks aus Düsen in die Leitungen eingesprüht wird. Nach der bevorzugten / Ausführungsform besteht das Benetzungsmittel im wesentlichen aus einem Kohlenwasserstoffgemisch mit einem Siedebereich über 30Q⁰C bei Atmosphärendruck, etwa aus einer entsprechenden Mineralölfraktion, Am besten geeignet sind Fraktionen von· naphthenbasischen Mineralölen. Die Fraktion kann in weiten Grenzen nach den Erfordernissen des Einzelfalles ausgewählt werden.

Häufig ist eine Spindelölfraktion zweckmäßig; wird jedoch weniger Wert auf die Staubbildung als auf den Korrosionsschutz gelegt, dann können auch leichte oder schwere Maschinenölfraktionen zweckmäßig sein, öle, insbesondere naphthenbasische öle einer Viskosität bis zu 230cSt/20^oC, können z.B. angewandt werden.

Nach einer anderen Ausführungsform verwendet man Gemische aus Destillationsrückständen von Mineralölen mit Kohlenwasserstoffgemischen überwiegend aromatischen Charakters. Geeignet ist beispielsweise ein Gemisch aus gleichen Gewichtsteilen Erdölbitumen, Penetration/25 ° C etwa 300, (bestimmt nach DIN 1995, Prüfverfahren U 3 für bitu- ^ minöse Bindemittel für den Straßenbau) und Motorenbenzol. Dieses Gemisch läßt sich mit flüssigem Butan im Verhältnis 1:1 genügend homogen vermischen, um auch aus feinsten Düsen versprüht werden zu können. Wenn zur Erzielung einer feineren Dispersion Propan anstatt Butan und/oder ein höherer Anteil an Flüssiggas verwendet werden soll, dann muß der Aromatenanteil am Benetzungsmittel entsprechend gesteigert werden.

Man kann auf diese Weise auf kürzere Strecken das Leitungsinnere mit einem geschlossenen Bitumenüberzug versehen, der nach dem Abdunsten der aromatischen Kohlenwasserstoffe fest wird und eine gute Dichtung ergibt.

. Die Mischung wird zweckmäßig hergestellt, indem man das Benetzungsmittel in Druckgefäße einfüllt, wie die bekannten Stahlflaschen für Flüssiggas oder Druckfässer, die orstfest oder auf Fahrzeugen montiert sein können, und anschließend unter dem entsprechenden Druck das verflüssigte Gas auffüllt. Naphthenbasische Spindelöle mischen sich glatt mit dem Flüssiggas; schwere Maschinenölfraktionen oder Verschnittbitumen werden durch wiederholtes Um-

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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 Ver-Benetzungsmittel : Flüssiggas sollte zwischen 2:1 fahren so erschwert, daß man beim Einsprühen mit und 1:10 liegen, vorzugsweise bei 1:2 bis 1:5. Pumpendruck gewöhnlich auf die Beeinflussung der Die einzufüllende Menge Benetzungsmittel muß 5 Tropfengröße ganz verzichtet,
deshalb so bestimmt werden, daß der für die Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wirkt sich

Druckgefäße zulässige Füllstand nicht überschritten dieser Umstand dagegen vorteilhaft aus. Wenn man 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 prak-. nicht 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 »° 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. »5 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 rangen 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. V 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 Afmpsphärendruck 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 ζ. Β. 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 63 100 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 % 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 Rohrwan-. düngen zuverlässig benetzt werden. Bevorzugt wird eine Verbindung aus einem N-Äcylsarkosin, 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

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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 % 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 Stahlflaschen 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 -_y 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 (5)

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°/o 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.