DE2525392A1

DE2525392A1 - Halb in das erdreich eingelassener speicherbehaelter fuer fluessige produkte

Info

Publication number: DE2525392A1
Application number: DE19752525392
Authority: DE
Inventors: Nestor Pladys
Original assignee: PETROLES BP COURBEVOIE SOC FR; Soletanche SA
Current assignee: PETROLES BP COURBEVOIE SOC FR; Soletanche SA
Priority date: 1974-06-18
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2275616A2; GB1494847A; NL7507000A; JPS5136616A; BE830301R; IT1050294B; US4010615A; JPS5346284B2; FR2275616B2

Description

DR.-ING. VON KREiSLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL-CHEM. CAROLA KELLER ZDH^NXKiKXOESEK DIPL.-ING. SELTlNG

DR.-ING. EISHOLD 5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

5. Juni 1975 Sch-DB/Ko

SOCIETE FRANCAISE DES PETROLES BP

10, Quai Paul Doumer, 92401 Courbevoie / Frankreich

SOLETANCHE

7, Rue de Logelbach, 75017 Paris / Frankreich

Halb in das Erdreich eingelassener Speicherbehälter für flüssige Produkte (Zusatz zu Patent 2 250 057)

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an dem halb in das Erdreich eingelassenen Speicherbehälter für flüs-. sige Produkte, insbesondere Rohölprodukte oder Erdölraffinate gemäß Hauptpatent 2 250 057, dessen senkrechte Wände durch die Schaffung eines hydrostatischen Oleichgewichtes zwischen dem Innenraum und dem Äußeren des Behälters verringerten Drücken ausgesetzt sind.

Bei dieser Ausführung liegt das nutzbare Speichervolumen zum großen Teil unter dem normalen Grundwasserspiegel, wodurch eine äußere geformte Wand nötig ist, um die zum ausreichenden Schutz dieses Grundwasserspiegels gegen mögliche Verschmutzung erforderliche Abdichtung zu gewährleisten.

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Diese Trennwand ermöglicht außerdem ein Trockenlegen des Speicherraumes durch die Möglichkeit der trockenen Herstellung des Speicherbehälters und schließt im übrigen ein Anheben der Anordnung im Verlauf ihrer Benutzung unter dem Einfluß unter ihr herrschenden Druckes völlig aus.

Eine solche Abdichtwand gewährleistet eine Isolierung des umgebenden Erdreiches gegenüber dem Speicherraum und schützt also diese Umgebung wirkungsvoll.

Aufgabe der Erfindung ist es, die auf der Böschung vorgesehene Schotterdecke des Beckens zur Herstellung des Gleichgewichtes, die Änderungen des Wasserspiegels unterworfen ist und insbesondere die Filtrierung von Wasser sichert, das das umgebende Erdreich ohne Auswaschungen spült, zu ersetzen durch eine leichtere und wirtschaftlichere dichte Oberflächenauskleidung, die das Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes gegen das umgebende Erdreich isoliert und .jeglichen Übertritt eines Teiles der Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes in das umgebende Erdreich verhindert^ in dem der natürliche Wasserspiegel im allgemeinen unter dem Maximalwasserspiegel im Becken zur Herstellung des _ Gleichgewichtes liegt.

Die erwähnte dichte Formwand kann auch bei stabilen Druckbedingungen arbeiten und ist dann selbst stabiler.

Durch die Schaffung eines konstanten und genügend niedrigen Wasserspiegels in dem dichten Behälterraum vermeidet man den Aufbau darunter befindlicher erhöhter Drücke, die gegen den Boden des Behälters wirken und sein Aus-

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heben hervorrufen könnten.

Eine andere Verbesserung betrifft den möglichen Ersatz des konischen Behälterbodens durch einen ebenen Boden und den Austausch des zentralen Gleichgewichtssumpfes gemäß Stammpatent gegen einen oder mehrere seitliche Sümpfe, die erheblich wirtschaftlicher sind.

Vor allem wird durch die Erfindung der Ersatz eines halb in das Erdreich eingelassenen Speicherbehälters mit konstantem Volumen an Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes durch einen halb in das Erdreich eingelassenen Speicherbehälter mit konstantem äußerem Gleichgewichtsniveau angestrebt, der überschüssige Trägerflüssigkeit automatisch aus dem dichten Behälterraum abläßt und zur Aufrechterhaltung des konstanten Flüssigkeitsniveaus einen automatischen Zufluß aufweist.

Bei dieser Variante muß das ringförmige Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes kein beträchtliches Volumen haben. Es kann sogar in manchen Fällen weggelassen werden.

Die Anordnung zum Überschußablaß ist mit einer bekannten ölfalle ausgerüstet, die etwa denjenigen entspricht, die in Klärbecken für den außergewöhnlichen Fall des zufälligen ÜberfHeßens von Erdöl verwendet werden.

Das Rohr zur Herstellung des Gleichgewichtes kann auch mit einem Bodenventil ausgestattet sein, das sich automatisch schließt, wenn die Grenzschicht zwischen dem

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Erdöl und der TrägerflUssigkeit das Ventil erreicht.

Ein solcher Aufbau ist insbesondere geeignet für Gelände an Flußufern, gezeitenlosen Meeren, z.B. dem Mittelmeer und kann sogar an Ozeanküsten eingesetzt werden, wenn der Rücklauf der Trägerflüssigkeit in •den Behälter durch Pumpen so ausgeglichen wird, daß das äußere Niveau konstant bleibt, während Erdöl zu einer Einsatzstelle gepumpt wird.

Man weiß, daß die Berührung von Waser und Erdöl, und zwar auch nicht raffiniertem Erdöl, keine Verunreinigung hervorruft, weil die beiden Phasen nicht mischbar sind. Es ist daher nicht nachteilig, wenn das Wasser nach außen abgeführt wird, da dieses Wasser keine Kohlenwasserstoffe mitreißt.

Ein solches Vorgehen 1st im übrigen weit verbreitet und wird schon insbesondere für den Transport von Erdölprodukten auf Tankern benutzt, vorbehaltlich des gesetzlichen Zwanges zum Auffangen des von dem Ballastwasser mitgenommenen Erdöls.

Der erfindungsgemäße Behälter enthält ebenfalls alle notwendigen Einrichtungen zum Schutz des Erdreiches gegen Infiltrationen.

Dieser Behälter hat zahlreiche Vorteile, die eine beachtlich preiswürdigere Herstellung zur Folge haben.

Insbesondere liegtdie gesamte vom Erdreich bedeckte Fläche niedriger als die Amplitude von Veränderungen des

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oberen Niveaus des in dem Behälter gespeicherten Erdölproduktes.

Im allgemeinen können diese Niveau-Veränderungen maximal auf einige Meter verringert werden, wodurch sich der Einsatz von Schwimmdächern auf diesen neuen Behäl-.tern vereinfacht. Obwohl bei dieser Abwandlung das Niveau der Grenzfläche zwischen Wasser und Speicherflüssigkeit beachtlich variiert, verändert sich das obere Niveau der Speicherflüssigkeit nicht sehr, weil die Veränderungen nur von der unterschiedlichen Dichte zwischen gespeichertem Produkt und Wasser abhängig sind.

Der zylindrische Ring des Behälters,der den nicht in den Boden eingelassenen Teil desselben bildet und einen der kostspieligsten Teile des Behälters darstellt, kann nun eine sehr geringe Höhe haben, wodurch sich der Erstellungspreis des neuen Behälters verringert,

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Behälters werden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Halbschnitt eines Behälters gemäß Stammpatent, der auf der Außenböschung seines Beckens zur Herstellung des Gleichgewichtes mit einer dichten Oberflächenabdeckung versehen ist und einen ebenen Boden sowie einen seitlichen Sumpf zur Herstellung des Gleichgewichtes aufweist, wobei dieser Behälter nach vollständiger Entleerung des gespeicherten Produktes gezeichnet ist;

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Fig. 2 einen Halbschnitt eines halb in das Erdreich eingelassenen Behälters mit konstantem äußerem Wasserspiegel, der ebenfalls mit einer äußeren Böschung versehen ist, die eine dichte Oberflächenabdeckung mit seitlichem Sumpf zur Herstellung des Gleichgewichtes und einem teilweise kegelstumpfförmigen Boden aufweist, wo-.bei auch dieser Behälter in entleertem Zustand dargestellt ist;

Fig. 3 einen Halbschnitt eines Behälters mit ebenem Boden, bei dem der äußere Wasserspiegel der Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes konstant ist, ohne ringförmiges Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes, jedoch mit seitlichem Ausgleichssumpf, wobei auch dieser Behälter ohne Speicherflüssigkeit gezeigt ist und

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt eines Bodenventils, das bei der Anordnung nach Fig. 3 verwendet werden kann.

Gemäß Fig. i ist die kegelstumpfförmige Böschung 4 des Beckens zur Herstellung des Gleichgewichtes anstatt mit einer Schotterdecke 5 (Fig. 1 bis 3 des Hauptpatentes) mit einer dichten Abdeckung 5a versehen, die das Ausgleichsbecken gegen das dieses umgebende Erdreich 32 isoliert. Die undurchlässige Wand 6 ist beibehalten worden. Der Boden 12 des älteren Behälters ist bei der neuen Ausführungsform durch einen ebenen undurchlässigen Boden 12a ersetzt worden, der ebenfalls die Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes gegen das umgebende Erdreich abschirmt.

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Der zentrale Sumpf 1 des Behälters des Hauptpatentes ist nun durch einen seitlichen Sumpf la ersetzt worden, der - wie der zentrale Sumpf 1 - nur geringfügig unter die Oberfläche 2 des oberen Teiles einer natürlichen oder durch bekannte Verfahren gewonnenen undurchlässigen Schicht eingelassen ist, die sich auf einer Tiefe zwischen IO und 50 m des gewachsenen Bodens befindet, in den der Behälter teilweise eingelassen ist. Dieser gewachsene Boden ist in Fig. 1 mit 3 bezeichnet. Die senkrechte Wand des eigentlichen Behälters ist wenigstens teilweise aus einem Metallring 8 gebildet. Das obere Niveau des Grundwasserspiegels außerhalb des von der undurchlässigen Wand 6 abgedichtet eingegrenzten Behälterraumes ist in Fig. 1 mit j5a angedeutet. Das Wasser in dem Becken 7 zur Herstellung des Gleichgewichtes wird auf das Niveau 10b des .oberen Teiles einer Rohrleitung 10a zur Herstellung des Gleichgewichtes abgesenkt, die kurz genug ist und die das Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes mit einem seitlichen Sumpf la des Behälters verbindet.

Dieses Niveau 10b wird gleichzeitig von dem Wasser im "Mittelteil des Behälters eingenommen, in dem ein Schwimmdach 3^·.dauernd direkt auf dieser Wasserfläche aufliegt.

Wenn man den Behälter in herkömmlicher nicht dargestellter Weise mit Rohöl füllt, wird das Wasser aus dem ringförmigen Becken 7 verdrängt, aber die freie Oberfläche dieses Wassers bleibt immer auf einem niedrigeren Niveau als die freie Oberfläche der in dem Behälter gespeicherten Flüssigkeit. Dies ergibt sich durch den Unterschied der Wichte zwischen dem Rohölprodukt und Wasser. Die

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Pumpenanlage I3, die die Menge der Trägerflüsagkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes in Abhängigkeit von der Wichte des zu speichernden Rohölproduktes regelt, und die Rohre I5 und 16 zum Anschluß dieser Pumpenanlage an eine Sammelleitung 14 sind nicht gezeichnet.

Der Überlauf I9 wurde ebenfalls bei dieser Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 weggelassen.

Der Wasserspiegel 3b innerhalb des durch die Formwand 6 abgedichteten Behälterraumes, der sich unter dem Grundwasserspiegel 3a außerhalb dieses eingeschlossenen Raumes befindet, bleibt unverändert, da jegliche Möglichkeit des Eindringens von TrägerflUssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes in das umgebende Erdreich 32 unterdrückt wird durch das Vorhandensein des undurchlässigen Behälterbodens 12a und der undurchlässigen dichten Abdeckung 5a, die die TrägerflUssigkeit vollkommen gegen das anschließende Erdreich 32 isoliert.

Außerdem ist der hydrostatische Druck in dem Behälter immer höher als der Druck in dem diesen Behälter umgebenden dichten Raum, wodurch - wie vorstehend beschrieb ben - ein Stabilitätsfaktor für den gesamten Aufbau erzielt wird.

Betrachtet man diesen Behälter gemäß Fig. 2 so ist zunächst feststellbar, daß der Wasserspiegel bei 7b mittels einer Pumpenanlage 13a konstant gehalten wird, daß das Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes eine kegelstumpfförmige Böschung 4a aufweist und daß

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die Rohrleitungen zur Herstellung des Gleichgewichtes in der umgebenden Eicfechicht 33 verlegt sind und das Behälterinnere mit dem Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes verbinden, das zwischen dem MetaTlring 8a und der kegelstumpfförmigen Böschung 4a eingeschlossen ist.

Die Böschung kann auch mit einer dichten Abdeckung belegt sein, damit der Grundwasserspiegel 3b in dem abgedichteten Raum des Behälters konstant gehalten wird.

Der Behälter gemäß Fig. 2 ist nicht mit Speicherflüssigkeit gefüllt und bis zur Höhe 3a mit Wasser gefüllt, das durch ein Schwimmdach 34 innerhalb dieses Behälters abgedeckt ist.

Das Becken 35» das entweder auf natürliche oder automatische Weise auf konstantem Niveau gehalten ist, kann mit mehreren halb in das Erdreich eingelassenen Behältern des beschriebenen Aufbaus verbunden sein.

Der kegelstumpfförmige Teil 36 des eigentlichen Behälterbodens, dessen Mittelteil 12b eben ausgebildet ist, ist mit einer undurchlässigen dichten Abdeckung 37 versehen, die bei 37a verlängert ist, bis zu dem den Metallring 8a umgebenden Beckenring zur Herstellung des Gleichgewichtes.

Fig. 2 zeigt, daß dieses ringförmige Becken sehr geringe Abmessungen hat und über eine bei 38 schematisch dargestellte ölfalle mit dem erwähnten Becken 35 verbunden ist. Positionsziffer 39 bezeichnet eine eingetauchte Platte zur Zurückhaltung von Kohlenwasserstoffen.

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Diese Platte fängt die Speicherflüssigkeit auf, die auf dem Wasser mit konstanter Höhe Jb sowohl in dem Becken 3? als auch in dem Ringbecken zur Herstellung des Gleichgewichtes schwimmt.

Das Wasser in dem Behälter kann daher nicht in das umgebende Erdreich 33 einsickern, so daß der obere Grundwasserspiegel in dem von der Wand 6 abgedichtet umschlossenen Raum unveränderlich auf 3b bleibt.

Zur Konstanthaltung des Spiegels Jb, wenn dieser von dem oberen Niveau eines Sees oder Meeres abweicht, dienen herkömmliche Vorrichtungen. Das gleiche gilt für die Steuervorrichtungen der Pumpenanlage 13a.

Das Schwimmdach 3^, das maximal den oberen Teil des Metallringes 8a erreichen kann, bewegt sich aus den erwähnten Gründen nur wenig nach oben, während die Grenzfläche zwischen der Speicherflüssigkeit und dem Wasser bis in unmittelbare Nähe des ebenen Bodens 12b abfallen kann.

Dieser Boden muß auch mit einer undurchlässigen Auskleidung abgedeckt sein, damit eine mögliche Verschmutzung des Geländes des dichten Behälterraumes vermieden wird, weil es - obwohl man diesen flachen Boden immer mit Wasser bedeckt halten kann, selbst wenn der Behälter ganz mit Speicherflüssigkeit gefüllt ist - wichtig ist, daß der Spiegel 3b sich nicht verändert.

Die Anordnung gemäß Pig. 3 zeigt eine Pumpenanlage 13a, die das Wasser auf konstantem Niveau 7b hält und das

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Becken 35, das gleichzeitig mehrere halb in das Erdreich eingelassene Behälter mit Wasser konstanter äußerer Höhe versorgen kann. Der ebene Boden 12c des Behälters ist am Umfang des Behälters von wenigstens einem seitlichen Sumpf Ic unterbrochen. Ein schematisch dargestelltes Bodenventil 40 schließt sich automatisch, wenn der Behälter mit Speicherflüssigkeit gefüllt ist und die Grenzfläche zwischen Speicherflüssigkeit und Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes dieses Ventil erreicht, wodurch jegliche Möglichkeit ausgeschlossen wird, daß Speicherflüssigkeit durch die Rohrleitung zur Herstellung des Gleichgewichtes, die den Sumpf Ic mit dem Becken 35 verbindet,' in dieses Becken verdrängt wird.

Der Grundwasserspiegel 3a außerhalb des von der Wand 6 abgedichtet eingeschlossenen Raumes und der tiefere Grundwasserspiegel 3b innerhalb dieses Raumes sind ebenfalls in Fig. 3 erkennbar. Bei dem in dieser Fig. ohne Speicherflüssigkeit dargestellten Behälter hat das Wasser in dem Behälter und in dem Becken' 35 die gleiche Höhe 7b. "

Wenn der Behälter mit Speicherflüssigkeit gefüllt wird, erfordert die Verdrängung der Trägerflüssigkeit zur Herstellung des Gleichgewichtes den Betrieb der Pumpenanlage 13a» wenn dieses Niveau nicht dem Spiegel eines Sees oder gezeitenlosen Meeres entspricht.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt des Auslaufes des Rohres zur Herstellung des Gleichgewichtes zur Veranschaulichung des Bodenventils 40. Ein Schwimmer 41, der durch eine

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angehängte waagerechte Platte 42 belastet und mit einer Klappe 43 ausgestattet ist, senkt sich unter seinem Eigengewicht in dem Moment ab, in dem er nicht mehr in das Wasser eintaucht, sondern wenigstens teilweise in die Speicherflüssigkeit eintaucht, die leichter als Wasser ist. Das Gesamtgewicht des Schwimmers 41 mit •Klappe 43 und der Platte 42 kann den geringeren Archimedischen Auftrieb überwinden, und die Klappe 43 legt sich an den Sitz 43a an, wodurch jeder weitere Durchlaß von Speicherflüssigkeit zu dem Becken 35 mit konstantem Wasserspiegel verhindert und das Gleichgewicht des gespeicherten Erdölproduktes gewährleistet wird.

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Claims

Ansprüche

Halb in das Erdreich eingelassener Speicherbehälter für flüssige Produkte, insbesondere Rohölprodukte oder Erdölraffinate, mit einem wassergefüllten ringförmigen Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes, dessen kegelstumpfförmige äußere Böschung durch eine geeignete Abeckung abgedichtet ist und mit einem wenigstens teilweise trockengelegten abgedichteten Raum, der das ringförmige Becken umgibt und in dem sich der Behälter befindet, der auf einem oberhalb des Bodens des abgedichteten Raumes liegenden Niveau einen den zentralen Sumpf und den kegelstumpfförmigen Boden ersetzenden ebenen Boden aufweist, der mit einer undurchlässigen Isolationsauskleidung abgedeckt ist (nach Patent 2 250 057), dadurch gekennzeichnet, daß der abgedichtete Boden (12a, 12b, 12c) in seiner Ebene von wenigstens einem seitlichen Sumpf (la, Ib, lc) zur Herstellung des Gleichgewichtes unterbrochen ist, der etwas in die undurchlässige oder künstlich undurchlässig gemachte Bodenschicht dieses abgedichteten Raumes eindringt, und daß er über eine die trockene Bodenschicht und den Grundwasserspiegel des eingeschlossenen Raumes. durchquerende dichte Leitung (10a, 10c) mit dem Becken zur Herstellung des Gleichgewichtes verbunden ist.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Boden (12a, 12b, 12c) über dem Niveau der undurchlässigen oder künstlich undurchlässig gemachten Schicht einen ebenen Mittelteil aufweist;

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daß wenigstens ein seitlicher Sumpf (la, Ib, Ic) bis unter die undurchlässige Schicht hinabreicht und über eine den Grundwasserspiegel und die trockene Bodenschicht zwischen dem Grundwasserspiegel und dem ringförmigen Becken durchquerende Leitung (10a) zur Herstellung des Gleichgewichtes mit dem Gleichgewichts-Ringbecken geringer Abmessungen verbunden ist; daß eine kegelstumpfförmige Böschung (36) sich von dem seitlichen Sumpf (la, Ib, Ic) bis in die Nähe des unteren Teiles eines niedrigen zylindrischen Ringes (8, 8a) erstreckt, der die obere Behälterwand bildet und daß ein Becken (35) zur Herstellung des Gleichgewichtes mit konstantem oder künstlich konstant gehaltenem Niveau vorhanden ist, das gleichzeitig für mehrere ähnliche Behälter verwendbar und mit dem Gleichgewichts-Ringbecken über eine Leitung verbunden ist, die eine an sich bekannte ölfalle (38) aufweist, wobei der Boden des Beckens (35) und der äußere Teil des Gleichgewichts-Ringbeckens mit einer undurchlässigen dichten Abdeckung versehen sind.

Behälter nach Anspruch 2," dadurch gekenn· "zeichnet , daß der niedrige zylindrische Ring (8, 8a) .und der in den Boden eingelassene kegelstumpfförmige Teil (36) durch eine zylindrische Wand ersetzt sind, durch die eine Leitung (10c) zur Herstellung des Gleichgewichtes hindurchgeführt ist, die sich teilweise innerhalb des Behälters befindet und dann in die trockenen Bodenschichten oberhalb des Grundwasserspiegels und der den abgedichteten Raum eingrenzenden Wand (6) eingeführt ist, und daß diese Leitung (10c) zur Herstellung des Gleichgewichtes unten ein Bodenventil (40) aufweist,

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das sich automatisch schließt, wenn die Grenzfläche zwischen Trägerflüssigkeit und Speicherprodukt unter den oberen Teil eines mit dem Ventil verbundenen Schwimmers (41) sinkt.

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