DE2250057B2

DE2250057B2 - Halb in das Erdreich eingelassener Speicherbehälter für flüssige Produkte

Info

Publication number: DE2250057B2
Application number: DE2250057A
Authority: DE
Inventors: Nestor Dunkerque Pladys (Frankreich)
Original assignee: FRANCAISE DES PETROLES BP COURBEVOIE Ste; SOLETANCHE PARIS
Current assignee: FRANCAISE DES PETROLES BP COURBEVOIE Ste; SOLETANCHE PARIS
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1975-02-06
Also published as: JPS522804B2; DE2250057C3; DE2250057A1; BE790060A; JPS4847609A; US3782124A; FR2157073A5; GB1398582A; NL7213447A

Description

Die Erfindung betrifft einen halb in das Erdreich eingelassenen Speicherbehälter für flüssige Produkte, insbesondere Rohölprodukte oder Erdölraffinate, dessen Boden bis in den Grundwasserspiegel hinabreicht, und der eine Seitenwand aufweist, an welcher ein hydrostatisches Gleichgewicht mit Hilfe einer Trägerflüssigkeit wie Wasser hergestellt wird, deren Wichte größer ist als diejenige des zu speichernden Produktes, mit dem sie nicht mischbar ist und die während der Befüllung des Behälters von dem gespeicherten Produkt in ein ringförmiges Becken verdrängt wird das den Behälter umgibt.

Die meisten bekannten Behälter zur Speicherung von Erdölprodukten bestehen im wesentlichen aus zylindrischen Behältern, die oberhalb des natürlichen Erdreiches aufgestellt sind und eine maximale Höhe von 25 bis 30 m sowie einen Durchmesser von 90 m aufweisen können. Mit diesen Maximalabmessungen liegt die größte leicht verwirklichbare Kapazität in der Größenordnung von 150 000 m³.

Die Kapazität derartiger Behälter läßt sich jedoch wegen der Festigkeit der den Boden des Behälters bildenden Bleche und der Unnachgiebigkeit des Erdreiches, in das der Behälter eingelassen ist, nicht beliebig vergrößern.

Darüber hinaus sind derartige Behälter sehr teuer, beanspruchen viel Platz auf einem durch sie entstellten Gelände und es wird mit zunehmenden Abmessungen die Gefahr des Speicherflüssigkeitsverlustes bei solchen Behältern größer, deren Auffangbecken nicht immer eine ausreichende Festigkeit besitzen.

Es sind auch bereits halb in den Boden eingelassene Spdeherbehälter für Erdölprodukte bekannt, bei denen ein Gleichgewicht mit Hilfe eines nngform.gen Bekkens erreicht wird, das den Behälter in geeigneter Wei-

!nmeibt und mit Wasser gefüllt ist Bei diesen bekann- 5 «η Behältern kann der Grundwasserspiegel nicht ober-Hb des Behälterbodens liegen, weil er be= leerem Be-MUer auf die äußeren Ränder des ringförmigen Bekiens einen beträchtlichen Druck ausübt, der eine gege-Snenfalls vorhandene wasserdichte Auskleidung des io eher ist als von dicken "^aJ^ ^eSSs^S T der V^^^^S^ Blechplatten Möglichkeit de* J*™^⁸« _en eines Behälters bewirken, daß d'e He sUungsw«_Behäiler nur.etwa 65% der Kosten fur einen DeK gleicher Kapazität betragen. _Behä)ters

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ΑΓΑ"SÜiSt- erreich, d_a» der Behälter immer unter Druck und selbst bei leerem Behalte niemals unter Unterdruck steht, weil sich in d.esem Falle das Wasser zur Herstellung des Gleichgew.chtes in dem Behälter befindet. Berechnungen der von der ,enkrechten Seitenwand des Behälters aufzunehmenden Max maldrücke haben gezeigt, daß diese Drücke be"dem erfindungsgemäßen Behälter durchschnittlich SifmaT schwächer sind als bei bekannten Behaltern. ^f hat zur Folge, daß für den die größten Drucke _{isl und} eine

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5 den Behälterboden zur Einwirkung kommende Drücke sind verhältnismäßig gering und die Bodenstarke kann zu bisherigen Behältern gefahrlos um ein Dnt_wird hierdurch die Re.mgung indem Ablagerungen von Roh-Behälter bilden könnten, ver-

ehe Stat im übrigen läßt sich dieser Behalter au Grund der verringerten Druckeinw.rkungen und de bleibenden Möglichkiet der Anpassung des Niveaus der

Trägerflüssigkeit in dem nngform.gen Becken an die Wichte des gespeicherten Produktes auch so in das Erdreich einbauen, daß der Grundwassersp^gel obe -

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durch die Rohrleitung zur Herstellung des Gleichgewichtes in das äußere ringförmige Becken gedrängt wird, dessen Wasserhöhe steigt.

Während des Füllvorganges steigen gleichzeitig der Wasserspiegel in dem ringförmigen Becken und der Erdölspiegel in dem Behälter, wobei jedoch die unterschiedliche Wichte zwischen Wasser und Erdölprodukt die Wasserhöhe auf ein Niveau unterhalb des Erdölspiegels beschränkt, wenn der Behälter voll ist.

Die von dem Wasser und von dem Erdölprodukt auf die lotrechte Seitenwand des Behälters ausgeübten Drücke vergrößern sich progressiv linear in Abhängigkeit vom Niveauunterschied zwischen der Oberfläche des Erdöles und der Wasseroberfläche im ringförmigen Becken.

Demgegenüber nehmen die auf den unteren Teil der lotrechten Seitenwand zur Einwirkung kommenden Drücke progressiv ab, wenn man sich ausgehend von der Oberfläche des äußeren Wasserringes dem Sumpfboden nähert, um sich an der Grundfläche Wasser-Erdöl vollständig aufzuheben.

Soll der Speicherbehälter für flüssige Produkte mit veränderlicher Wichte, die physikalisch von der Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes getrennt sein müssen, insbesondere für Erdöfraffinate oder andere flüchtige Produkte verwendet werden, so wird er zweckmäßig so ausgestaltet, daß der Boden des Speicherbehälters von einer fluidundurchlässigen, nachgiebigen und schwimmfähigen Trennhaut, z. B. aus Kunststoffolie, bedeckt ist, die am Umfang des Bodens abdichtend an der Seitenwand des Behälters befestigt ist. daß eine Rohrleitung zum Zuführen der Speicherflüssigkeit oberhalb der Trennhaut in den Behälter mündet, und daß die Trennhaut eine den Sumpf teilweise überdeckende zentrale öffnung aufweist. Die Trennhaut kann mit Schwimmern und an ihrer zentralen Öffnung mit Ballastgewichten ausgestattet sein. Sie verhindert ein Vermischen zwischen dem Wasser im zentral gelegenen Sumpf und dem in den Behälter eingefüllten Speicherprodukt.

In die zentrale öffnung der Trennhaut kann ein automatisches Rückschlagventil eingesetzt sein, das das Wiederhochsteigen des Wassers im Sumpf verhindert und dadurch die Vermischung zwischen Wasser und Speicherflüssigkeit vermeidet.

Zwischen der Seitenwand des Behälters und der Böschung dämmen zweckmäßig zwei schwimmfähige radialgerichtete Staukörper einen Sektorraum des ringförmigen Beckens ein, durch den die Rohrleitung zur Herstellung des Gleichgewichtes und die Rohrleitung zum Zuführen der Speicherflüssigkeit hindurchgeführt sind. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Speicherprodukt sich über das ringförmige Becken ausbreiten kann, wenn z. B. die Alarmvorrichtung, die die Beendigung des Einfüllvorganges signalisiert, nicht funktioniert Die Erfindung wird an Hand in der Zeich nung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert-

Esreigt

F i g. 1 einen Teilradialschnitt des erfindungsgemäßen halb in die Erde eingelassenen Speicherbehälters für Rohöl mit einem Fassungsvermögen von 350 000 m³.

F i g. 2 einen Teilschnitt eines halb in die Erde eingelassenen Speicherbehälters für Erdölraffinate oder andere flüchtige Produkte, wobei der Speicherbehälter mit einer Trennhaut aus Kunststoff versehen ist die das Raffinat abgesondert hält und in ihrer Tieflage dargestellt ist.

F i g. 3 einen radialen Teilschnitt entsprechend F i g. 2 mit etwas höher liegender Trennhaut bei leerem Behälter und

F i g. 4 eine Teildraufsicht des Behälters nach den F i g. 2 und 3 zur Veranschaulichung der Schwimmer, von denen die Trennhaut für das Raffinat getragen wird, so daß sie auf der Oberfläche des unter dem Raffinat befindlichen Wassers schwimmt.
F i g. 1 läßt erkennen, daß ein zentral gelegener Sumpf 1 des Speicherbehälters ein kleines Stück unter die Oberfläche 2 einer natürlichen oder durch bekannte Verfahren in einer Tiefe zwischen 10 und 50 m des gewachsenen Bodens, in den der Behälter teilweise eingelassen wird, gewonnenen undurchlässigen Schicht abgesenkt ist.

Au» diesem gewachsenen Boden 3 ist eine kegelstumpfförmige Böschung 4 ausgehoben, die mit einer durchlässigen Schotterdecke 5 bedeckt ist. Eine undurchlässige Wand 6 schirmt einen Wasserraum 7 zwisehen der Schotterdecke 5 und einer senkrechten Seitenwand 8 des Behälters vollständig gegenüber dem Grundwasserspiegel 3a des umgebenden Erdreiches ab. Die Dicke der undurchlässigen Wand 6 kann in Abhängigkeit von dem Druck gewählt werden, der von dem Grundwasser ausgeübt wird, wenn der Wasserspiegel 7 a in dem ringförmigen Becken in bezug auf den Grundwasserspiegel, der seinerseits unter dem Randteil 6a der Wand 6 liegen kann, niedrig genug ist.
Mit 9 sind die gestrichelten Wände der Rohrleitung 10 zur Herstellung des Gleichgewichtes bezeichnet, die ein Eintreten einer in dem zentralen Sumpf befindlichen Trägerflüssigkeit 11 in den Wasserraum 7 des ringförmigen Beckens ermöglicht.
Wenn der Behälter leer ist. sinkt die Trägerflüssigkeit 11 auf den Boden des Behälters ab und ihr Niveau entspricht dem Wasserspiegel 7a des auf dem Boden des ringförmigen Beckens befindlichen Wassers.

Wird der Behälter mit Hilfe nicht dargestellter Mittel mit der Speicherflüssigkeit 28 gefüllt so wird das Wasser von der I rägerflüssigkeit 11 in den Wasserraum 7 verdrängt, wobei der Wasserspiegel 7a ständig unter der Oberfläche 28c des zwischen der zylindrischen oder polygonalen Seitenwand 8. dem kegelstumpfförmigen Boden 12 und der Grenzfläche zu dem im Sumpf 1 enthaltenen Wasser befindlichen Erdöls liegt.

Gemäß F i g. 1 ergibt sich der maximale Höhenunterschied dann, wenn der Behälter vollständig gefüllt ist, wobei die verwendete Wassermenge in Abhängigkeit von der Wichte des gespeicherten Rohöles veränderlich ist.

Bei leichtem Rohöl kann die Wassermenge kleiner sein als bei verhältnismäßig schwerem Rohöl.

Eine Pumpenanlage 13 kann überschüssiges Wasser über eine Sammelleitung 14 abziehen bzw. durch diese Leitung zusätzliches Wasser zuführen. Die Pumpenan lage 13 kann beispielsweise auf einem schwimmenden floß 13a angeordnet und über Schwenkrohre 15 und 1€ an eine feste Sammelleitung 14 angeschlossen sein.

Mit der Pumpenanlage 13 iäßt sich außerdem der keto gelstumpfförmige Boden 12 des Behälters reinigen, in dem Wasser in Richtung der Pfeile 17, 18 in einer Überlauf 19 eingelassen wird, der durch eine zur Sei tenwand 8 des Behälters parallele lotrechte Wand 19j gebildet ist und aus dem dieses Wasser m Richtung dei Pfeile 20 bis 22s über die Oberfläche des kegelstumpf formigen Bodens 12 rinnt und dabei diese Oberfläch« reinigt und Ablagerungen auf dem Boden 12 verhin dert. Das rinnende Wasser gewährleistet außerdem eil

langsames Abführen suspendierter Sedimente mit dem strömenden Fluid.

Die F i g. 2, 3 und 4 veranschaulichen eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindtingsgemäßen Behälters, der insbesondere für die Speicherung von Raffinaten geeignet ist.

Es ist eine Rohrleitung 10 zur Herstellung des Gleichgwiehtes vorgesehen und das Raffinat wird über eine Rohrleitung 23 über einer Kunststoffisolierhülle 24 zugeführt, die mit Schwimmern 25 und in ihrer Mittelzone mit Ballastgewichten 29 versehen ist. In der Mittelzone der Trennhaut 24 befindet sich eine kreisförmige Öffnung 31, die dazu dient. Regenwasser von einem nicht gezeichneten Schwimmdach aufzufangen und Wasserrückstände, die sich immer selbst in Erdölraffinaten befinden, abzulassen.

An dieser Stelle ist also eine begrenzte physikalische Berührung zwischen dem Wasser und dem Erdöl zulässig. Es wäre jedoch möglich, diese Berührung zu vermeiden, wenn man an Stelle der Öffnung 31 ein Schwimmventil vorsieht, das nur in Richtung auf den Sumpf Wasser durchläßt.

Gemäß F i g. 2 ist der Speicherbehälter wie in F i g. 1 gefüllt und die Trennhaut 24 deckt also den Boden 12 eines Behälters eines Raffinates ab, das über dieser Trennhaut steht.

In der Darstellung nach F i g. 3 ist der Behälter im wesentlichen nur noch mit Wasser gefüllt und die Trennhaut 24 schwimmt auf der Wasseroberfläche. Diese Trennhaut senkt sich bei Füllung des Behälters nach und nach ab, bis sie gegen den Boden anliegt (F i g- 2).

Auch in F i g. 4 ist die Rohrleitung 23 sichtbar und außerdem sind die Schwimmer 25 sowie weitere Radialschwimmer 26, mit denen die Trennhaut bestückt ist, dargestellt.

Die Rohrleitung 10 zur Herstellung des Gleichgewichtes ist in F i g. 4 gestrichelt wiedergegeben. Sie wird von /wei Staukörpern 27 eingeschlossen, die von Schwimmern 27a getragen werden und sowohl längs der Seitenwand 8 des Behälters als auch in einem Schlitz der Böschung 4 geführt sind. Die beiden Staukörper 27 sollen vermeiden, daß die Speicherflüssigkeit sich über die ganze Oberfläche des ringförmigen Bekkens ausbreitet, wenn die Rohrleitung 23 irgendwo undicht ist oder wenn die Speicherflüssigkeit durch die •Rohrleitung 10 zur Herstellung des Gleichgewichtes durch eine versehentliche Übcrfüllung des Behälters aufsteigt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 409586/:

Claims

Patentansprüche:

1. Halb in das Erdreich eingelassener Speicherbehälter für flüssige Produkte, insbesondere Rohölprodukte oder Erdölraffinate, dessen Boden bis in den Grundwasserspiegel hinabreicht und der eine Seitenwand aufweist an welcher ein hydrostatisches Druckgleichgewicht mit Hilfe einer Trägerflüssigkeit, wie Wasser, hergestellt wird, deren Wichte größer ist als diejenige des zu speichernden Produktes, mit dem sie nicht mischbar ist, und die während der Befüllung des Behälters von dem gespeicherten Produkt in ein ringförmiges Becken verdrängt wird, das den Behälter umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Merkmale und Einrichtungen vorgesehen sind, ein im Erdreich zentral angeordneter Sumpf (IX dessen Boden sich auf der Ebene einer dichten natürlichen oder künstlichen Untergrundschicht befindet; ein kegeistumpfförmiger Boden (12) des Speicherbehälters, der nach innen bzw. dem Sumpf (1) zu schwach geneigt verläuft und dessen Oberfläche aus Metall oder Beton besteht, wobei dieser Boden (12) auf der genannten dichten Untergrundschicht liegt; eine zylindrische oder polygonale Seitenwand (8) des Speicherbehälters, die aus Metall oder Beton besteht und unten auf dem Rand des kegelstumpfförmigen Bodens (12) aufsitzt und mit ihm dichtend verbunden ist; eine Böschung (4), die um die Seitenwand (8) das ringförmige Becken bildet; eine Rohrleitung (10) zur Herstellung eines Gleichgewichtes zwischen Speicherflüssigkeit (28) und Trägerflüssigkeit (11), welche das ringförmige Becken mit dem zentralen Sumpf (1) verbindet; und eine zylindrische undurchlässige Wand (6), die das ringförmige Bekken umgibt und sich in eine Tiefe bis unterhalb der natürlichen oder künstlichen Untergrundschicht unter dem Speicherbehälter erstreckt.

2. Speicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Böschung (4) mit einer durchlässigen Decke (5), z. B. Schotter, abgedeckt ist, derart, daß eine Auswaschung der Böschung durch die das Gleichgewicht herstellende Trägerflüssigkeit (11) vermieden wird.

3. Speicherbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Pumpenanlage (13) aufweist, die über eine Rohrleitung (16) mit einem Wasserraum (7) in dem ringförmigen Becken verbunden ist und eine Vergrößerung oder Verminderung des Gesamtvolumens der Trägerflüssigkeit (U) zur Herstellung des Gleichgewichtes in Abhängigkeit von der Wichte der Speicherflüssigkeit (28) bewirkt.

4. Speicherbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanlage (13) bei gefülltem Speicherbehälter die Trägerflüssigkeit (11) zur Herstellung des Gleichgewichtes durch eine Rohrleitung (17, 18) in einen horizontalen Überlauf (19) drückt, der längs des Innenumfanges der Seitenwand (8) des Behälters verläuft, so daß die Trägerfiüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes über dessen lotrechte Wand (19a) überläuft und über die geneigte Fläche des kegelstumpfförmigen Bodens (12) nach dem zentral gelegenen Sumpf (1) rinnt, um dadurch die Bildung von Ablagerungen auf dem Boden (12) zu vermeiden.

5. Speicherbehälter nach einem der Ansprüche 1,

2 oder 3 für flüssige Produkte mit veränderliche! Wichte die physikalisch von der Trägerflüssigkei zur Herstellung des Gleichgewichtes getrennt seir müssen, insbesondere für Erdölraffinate, dadurcl· gekennzeichnet, daß der Boden (12) des Speicher behälters von einer fiuidundurchlässigen, nachgiebi gen und schwimmfähigen Trennhaut (24) z. B. einei Kunststoffolie, bedeckt ist, die am Umfang des 3o dens (12) abdichtend an der Seitenwand (8) des Be halters befestigt ist, daß eine Rohrleitung (23) zurr Zuführen der Speicherfiüssigkeit (28) oberhalb dei Trennhauft(24) in den Behälter mündet und daß die Trennhaut eine den Sumpf (1) teilweise überdeckende zentrale öffnung (31) aufweist

6 Speicherbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß in die zentrale öffnung (31) der Trennhaut (24) ein automatisches Rückschlagventil eingesetzt ist das das Eindringen von Wasser in den zentralen Sumpf (1) verhindert

7. Speicherbehälter nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Trennhaut (24) durch Schwimmer (25) schwimmfähig gemacht und an ihrer zentralen öfffnung (31) mit Ballastgewichten (29) ausgestattet ist

8. Speicherbehälter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Seitenwand (8) des Behälters und der Böschung (4) zwei schwimmfähige, radialgerichtete Staukörper (27) einen Sektorraum des ringförmigen Beckens eindämmen, durch den die Rohrleitung (10) zur Herstellung des Gleichgewichtes und die Rohrleitung (23) zum Zuführen der Speicherflüssigkeit (28) hindurchgeführt sind.