DE19833192C2 - Verfahren zur Bergung hochviskoser kohlenwasserstoffhaltiger Produkte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bergung von hochviskosen kohlenwasserstoff­ haltigen Produkten, insbesondere solchen, die als Rückstände oder Abfallstoffe in der Mineralöl- oder karbochemischen Industrie anfallen und in Deponien, Gruben oder anderen offenen oder abgedeckten Lagerstätten und Einrichtungen zwischengelagert sind.

In vielen Bereichen der Wirtschaft, insbesondere in der mineralölverarbeitenden Industrie, fallen erhebliche Mengen hochviskoser Kohlenwasserstoffprodukte, insbesondere Ölschlämme und teerhaltige Produkte und Rückstände an, die in vielen Fällen in Deponien, Gruben, Behältern oder ähnlichen Lagerstätten deponiert werden. Insbesondere stellen dabei die in offenen Deponien oder anderen offenen Lagerstätten zwischengelagerten Rückstände und Abfallstoffe eine starke Belastung der Umwelt dar, sodaß ein Abbau der in solchen Deponien und Lagerstätten liegenden zähflüssigen bis festen Massen unter ökologischen Gesichtspunkten bei einer gleichzeitig möglichst wirtschaftlichen Verwertung dringend erforderlich ist.

Zur Bergung hochviskoser Produkte aus Deponien sind eine Reihe von Verfahren bekannt geworden. Als konventionelle Entnahmetechniken sind Tieflöffel- oder Greiferbagger bekannt, die bei geringer Flächenausdehnung der Deponie von Land oder bei größerer Flächenausdehnung auf Pontons betrieben werden. Diese Verfahren können jedoch nur dann angewendet werden, wenn bei der Bergung keine oder nur geringe Emissionen durch die zu bergenden Produkte zu erwarten sind und pastöse Bergungsprodukte eine bestimmte Konsistenzgrenze nicht überschreiten. Verfahren, bei denen die Deponie bzw. das Becken mit Hilfe von Spundwänden in Sektionen eingeteilt wird, aus denen das zu fördernde Gut dann mit Hilfe eines Baggers entnommen werden kann, sind mit einem außerordentlich hohen Kostenaufwand zum Aufbau der Spundwände und beim Errichten der Pontons zur Aufnahme der Bergungsgeräte verbunden. Darüber hinaus erfordern Niederschläge eine ständige Abdeckung der abgetrennten Sektionen. Bei hochviskosen bis festen Deckschichten sind Pontons nicht anwendbar.

Von der Firma P + P Gerätetechnik GmbH Stuttgart wird ein Verfahren zur Förderung und Gewinnung von hochviskosen zähflüssigen Produkten aus Deponie vorgeschlagen, bei dem ein Ultraschallsender von einem Ponton aus in die Deponie eingebracht wird. Gleichzeitig werden zur Verdünnung des zu fördernden Produktes auf 1 Teil Produkt 10 Teile Wasser unmittelbar am Ultraschallsender zugeführt. Die Energie der Ultraschallwellen soll durch eine Homogenisierung der Kohlenwasserstoffe mit dem Wasser zu einer Suspension führen. Diese Suspension wird mittels einer Pumpe abgepumpt und einer Wasseraufbereitungsanlage zugeführt, um die Kohlenwasserstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die schwierige technische Handhabbarkeit der Ultraschalltechnik in einem offenen System, wie einem Deponiekörper, und der außerordentlich hohe Aufwand zur Aufarbeitung der entstehenden Emulsion. Darüber hinaus ist die Anwendung dieses Verfahrens bei gasenden Produkten nicht möglich.

In der DE-OS 44 38 269 wird ein Verfahren beschrieben, mit dessen Anwendung sowohl hochviskose Kohlenwasserstoffprodukte und Säureharze und Säureteere ohne aktivierende Säuren als auch Säureharze und Säureteere mit aktivierenden konzentrierten Säuren aus Deponien, Gruben oder anderen offenen oder abgedeckten Lagerstätten geborgen werden können. Dabei ist es erforderlich, in das zu bergende Produkt mindestens 5 Ma.-% viskositätsminderndes Zusatzmittel einzubringen, um eine pumpfähige Konsistens des zu bergenden Produktes zu erreichen. Als Zusatzmittel werden flüssige Kohlenwasserstoffgemische oder Wasser zur Anwendung gebracht. Der Einsatz von Zusatzmittel, der im Bedarfsfall bis zu 95 Ma.-% betragen kann, belastet dabei die Ökonomie des Verfahrens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem hochviskose kohlenwasserstoffhaltige Produkte, insbesondere solche, die als Rückstände oder Abfallstoffe in der Mineralölindustrie anfallen und die keine aktivierenden konzentrierten Säuren enthalten und in Deponien, Gruben oder anderen offenen oder abgedeckten Lagerstätten und Einrichtungen zwischengelagert sind, geborgen werden können. Dabei sollen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Dabei wird in einem Wärmeübertrager ein Trägermittel aufgeheizt, mit einer Bergepumpe einen im zu bergenden Gut angeordneten Reaktor zugeführt und anschließend durch Umschaltung der Bergepumpe das Trägermittel-Bergegut-Gemisch aus dem Reaktor mit hoher Geschwindigkeit über den Wärmeübertrager, eine Regeleinrichtung, eine Leitung und Düsen zurück in den Reaktor gefördert, dort mit dem über eine Öffnung des Reaktors zufließenden Bergegut vermischt und das erhaltene Produkt in einen Lagerbehälter gefördert. Als Trägermittel hat sich bei der Durchführung des Verfahrens im Anfahrprozeß Wasser oder eine produktverträgliche Flüssigkeit bewährt. Die Zerkleinerung von im geförderten Produkt mitgeführten Fremdstoffen und Klumpen erfolgt zweckmäßig nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine geeignete Zerkleinerungseinrichtung. Zur Sicherung einer guten Produktqualität ist vor der Einlagerung des geförderten Produktes in den Lagerbehälter eine Reinigungsstufe angeordnet. Um den Aufwärmprozeß im Reaktor und an der Reaktorwandung zu beschleunigen und um das Produktfließen in die Öffnung des Reaktors zu beschleunigen, kann der Reaktor mit einer Heizung ausgestattet sein. Auch können die im Verfahren verwendeten Rohrleitungen und Armaturen zur Sicherung eines ungestörten Verfahrensablaufes beheizbar ausgestaltet werden. Zur Begünstigung des Zufließens des zu bergenden Produktes aus der Lagerstätte in den Reaktor hat sich die Anwendung von Rührern und Schallwellen als vorteilhaft erwiesen.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, nach Beendigung des Anfahrprozesses unter Ausnutzung des Verdünnungseffektes des verflüssigten Bergegutes auf fremde Verdünnungs- und Verflüssigungsmittel zu verzichten, wodurch der Bergungsprozeß gegenüber dem Stand der Technik technologisch einfacher gestaltet werden kann und gleichzeitig die Ökonomie des Verfahrens verbessert wird.

Die Erfindung soll an drei Ausführungsbeispielen erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Technologie zur Bergung von Teerrückständen aus einem Tank

Fig. 2 eine Technologie zur Bergung von Destillationsrückstand aus einem Tank

Fig. 3 eine Technologie zur Bergung von hochviskosem Harz aus einer Deponie

Beispiel 1

Aus einem Tank 10 sind breiige bis stichfeste Teerrückstände flüssig zu bergen. Der Wärmetauscher 3 wird dazu mit Wasser gefüllt und aufgewärmt. Durch "Rückwärtsfahren" der Bergepumpe 1 wird der Reaktor 2 mit heißem Wasser aus dem Wärmetauscher gefüllt. Nach Schließung des Schiebers 4 und Öffnung des Schiebers 6 wird die Bergepumpe 1 bei geringer Drehzahl auf Förderung geschalten. Das heiße Wasser aus dem Reaktor 2 gelangt über die Bergepumpe 1 in den Wärmetauscher 3, weiter über den Schieber 6, die Leitung 5, die Düsen 7 in den Reaktor 2, das heißt, das Wasser wird im Kreislauf transportiert und dabei im Wärmetauscher 3 aufgeheizt. Durch geringes Öffnen des Schiebers 4 und entsprechendes Schließen des Schiebers 6 gelangt eine Teilmenge Heißwasser über den Filter 8 in einen Anfahrbehälter. Die gleiche Menge abgeführtes Wasser wird durch angesaugten Teerrückstand "D" über die Reaktoröffnung 9 ersetzt, der durch die Teil-Kreislauf- Wassermenge aufgeheizt, verflüssigt und im Gemisch mit dem Wasser im Wärmetauscher 3 erhitzt, zum Teil über Schieber 4 abgeführt und zum Teil weiter über Schieber 6 im Kreislauf gefahren wird. Dieser Prozeß wird solange betrieben, bis ein reiner heißer und flüssiger Teerrückstand über Schieber 4 abführbar ist, sodaß die Umschaltung vom Anfahrbehälter in den Teerzwischenbehälter erfolgen kann. Der Prozeß der Teerrückstandsverflüssigung mit Bergung ist im Betrieb weiter durch die Schieber 4 und 6 in Verbindung mit der Drehzahl der Bergepumpe 1 zu regeln. Durch die Kreislauffahrweise Reaktor 2, Bergepumpe 1, Wärmeübertrager 3 zurück in den Reaktor 2 wird die gewünschte Viskosität in Abhängigkeit der Temperatur in Verbindung der über die Regeleinstellung 4 angeführten Teermasse eingestellt. Bei einer abgeführten Teermasse über die Regeleinstellung 4 vom 10.000 kg/h stellt sich eine Temperatur von 80°C bei einer Viskosität von 60 mm/s ein. Durch Zuschaltung des Macerators 11 und des Filters sind die geforderten Teerqualitäten erreichbar.

Beispiel 2

In einem unterirdischen Tank 10 wird ein feststoffreicher Destillationsrückstand "D" gelagert, der bei 20°C eine kinematische Viskosität von 6500 mm/s aufweist. Der Misch- und Saugreaktor 2 wird in das Produkt über eine Mannlochöffnung eingebracht. Durch die Reaktorheizung 12 und die in dem Tank 10 unter dem Reaktor eingebrachte Heizung 13 erfolgt eine partielle Produktaufwärmung, die es ermöglicht, die Bergepumpe 1 einzuschalten, die das erwärmte Produkt ansaugt, in den Wärmeübertrager 3 zur weiteren Aufheizung fördert, über die Regeleinrichtung 6, die Leitung 5 und die Düsen 7 mit hoher Geschwindigkeit zurück in den Reaktor 2 transportiert, sodaß sich das heiße Produkt mit dem über die Öffnung 9 nachgedrungenen Produkt "D" mischt, dies aufwärmt und die Viskosität absenkt. Diese Kreislauffahrweise wird bis zum Erreichen der gewünschten Temperatur von 85°C beibehalten. Danach erfolgt durch Öffnung der Regeleinrichtung 4 die Teilentnahme des Produktes in den Lagerbehälter. Durch entsprechende Einstellung der Bergepumpe 1, des Wärmeübertragers 3 und der Regeleinrichtungen 4 und 6 ergibt sich eine kontinuierliche Bergung des Produktes "D" in einer Menge von 8 t/h bei 85°C. Zur Reinigung des heißen Produktes "D" ist der Bergestation eine Zentrifuge 14 nachgeschalten.

Beispiel 3

In einer Deponie 10 wird ein hochviskoses Harz "D" mit einer kinematischen Viskosität von 7900 mm/s gelagert. Über dem Harz "D" hat sich eine Wasserschicht von ca. 2,5 m Höhe ausgebildet. Die Bergevorrichtung (Pumpe 1 und Reaktor 2) wurde über ein Schienensystem in das Harz ca. 2 m tief eingefahren. Der mit einer harzvertäglichen Flüssigkeit gefüllte Wärmeübertrager 3 wärmt dieses auf ca. 80°C auf. Die frequenzgesteuerte Bergepumpe 1 fördert die heiße Flüssigkeit aus dem Wärmeübertrager 3 durch Rückwärtsschaltung in den Reaktor 2 und löst bereits erste Harzteile in der Flüssigkeit. Mit Umschaltung der Bergepumpe 1 auf Fördern saugt diese das heiße Gemisch aus dem Reaktor 2 und zieht über die Reaktoröffnung 9 Harz in den beheizten Reaktor 2. Durch Öffnen der Steuereinrichtung 6 gelangt die Flüssigkeit mit Harzteilchen über den Wärmeübertrager 3, die Leitung 5, die Düsen 7 zurück in den Reaktor 2, erwärmt und löst dort Harzteile. Durch Öffnen der Steuereinheit 4 wird aus dem Kreislauf über die Steuereinheit 6 eine Teilmenge flüssiges Harz entnommen, die über die Öffnung 9 des Reaktors 2 angesaugt wird bzw. in diesem nachfließt. Mit Veränderung der Pumpendrehzahl, der Steuereinheiten 4 und 6 und der Wärmebeschickung des Wärmeübertragers 3 wird das Bergesystem gesteuert. Nach Einstellung der geforderten Parameter wurde eine Leistung von 8 t/h bei einer Temperatur von 88°C eingehalten. Die Reinigung des flüssigen Harzes erfolgt über die Zentrifuge 14.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Bergepumpe

2

Reaktor

3

Wärmeübertrager

4

Regeleinrichtung

5

Leitung

6

Regeleinrichtung

7

Düsen

8

Filter

9

Öffnung

10

Tank/Deponie

11

Macerator

12

Heizung

13

Heizung

14

Zentrifuge

Claims (6)

1. Verfahren zur Bergung hochviskoser kohlenwasserstoffhaltiger Produkte aus Deponien, Gruben, Deponien oder anderen offenen oder abgedeckten Lagerstätten und Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Wärmeübertrager (3) ein Trägermittel aufgeheizt, mit einer Bergepumpe (1) einem im zu bergenden Gut angeordneten Reaktor (2) zugeführt und anschließend durch Umschaltung der Bergepumpe (1) das Trägermittel-Bergegut- Gemisch aus dem Reaktor (2) mit hoher Geschwindigkeit über den Wärmeübertrager (3), eine Regeleinrichtung (6), eine Leitung (5) und Düsen (7) zurück in den Reaktor (2) geför­ dert, dort mit dem über eine Öffnung (9) des Reaktors (2) zufließenden Bergeprodukt vermischt und das erhaltene Produkt durch Öffnen der Regeleinrichtung (4) in einen Lagerbehälter gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermittel im Anfahr­ prozeß Wasser oder eine produktverträgliche Flüssigkeit verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung von Fremdstoffen und Klumpen durch eine Zerkleinerungseinrichtung (11) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Regeleinrichtung (4) eine Reinigungsstufe nachgeschaltet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (2) beheizbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Reaktor (2) eine Heizung angeordnet ist.