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"Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung sauerstoff-
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empfindlicher Produkte in Tanks mit Schwimmdecke"
Flüssigkeiten,
wie beispielsweise technische Ole oder Treibstoffe, Kohlenwasserstoffe, deren Derivate
oder andere Substanzen, die bei Umgebungstemperatur flüssig sind, können in allseitig
geschlossenen Tanks, den sogenannten Festdachtanks, gelagert werden. Diese Tanks
sind mit Uber- und Unterdruckventilen als Sicherheitseinrichtungen ausgerüstet,
die auf einen überdruck von 0,02 bzw. Unterdruck von 0,01 bar eingestellt sein können.
Es hat sich bewährt, insbesondere wenn sauerstoff-empfindliche Flüssigkeiten oder
Flüssigkeiten, deren Dampf mit Sauerstoff explosible Gemische zu bilden vermögen,
den in solchen Festdachtanks über der Flüssigkeitsoberfläche befindlichen Gasraum
mit einem Schutzgas zu füllen, das den Luftsauerstoff aus diesem Gasraum verdrängt
und darin gegenüber der umgebenden Atmosphäre einen überdruck von 0,005 bis 0,015
bar aufrechterhält. Der Bedarf an Schutzgas, wie beispielsweise Heizgas, Erdgas,
Stickstoff oder andere Inertgase, ist allein abhängig von der möglichen Absenkung
des Drucks im Inneren des Festdachtanks, die durch Entnahme der gelagerten Flüssigkeit
sowie durch Verkleinerung des Volumens der gelagerten Flüssigkeit. und Gases infolge
des Absinkens der Umgebungstemperatur bewirkt wird. Wenn das Absinken der Umgebungstemperatur,
beispielsweise beim übergang vom Tag zur Nacht oder nach einem Gewitterregen, sehr
rasch eintritt und eine größere Anzahl solcher Festdachtanks an ein Schutzgasnetz
angeschlossen sind, die
dann gleichzeitig versorgt werden müssen,
kann aus dem Schutzgasnetz häufig die benötigte Schutzgasmenge nicht in kurzer Zeit
zur Verfügung stehen. Die Folge dieser Nangelsituation ist, dat doch Luft und damit
Sauerstoff in die Tanks eingesaugt wird.
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Um ein Verdampfen der gelagerten Flüssigkeiten in dem Festdachtank
möglichst weitgehend zu unterbinden, ist auch die sogenannte Schwimmdecke bereits
beschrieben. Die Schwimmdecke besteht aus einem von einem aufstehenden Rand umgebenen
eingezogenen Bonden, dessen Durchmesser etwas geringer als die lichte Weite des
Tanks ist. An der äu3eren Oberflache des aufstehenden Randes der Schwimmdecke ist
eine Dichtung aus einem weichelastischem Material angeordnet, die den aufstehenden
Rand vollstandig umgibt.
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Es hat sich bewährt, diese Dichtung als Schlauchdichtung auszubilden.
Diese Dichtung legt sich mit ihrer freien Oberflache an die innere Oberfläche der
Tank'andung an. Hierdurch wird zwar eine gewisse Abdichtung aber kein völliger AbschluS
der gelagerten Flüssigkeit von dem überstehenden Gasraum erreicht.
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Da bei sauerstoff-empfindlichen Lagerflüssigkeiten oder solchen, deren
Dämpfe mit Sauerstoff exiplosible Gemische bilden, die Schwimmdecke keinen sicheren
Abschlut gegen Luftsauerstoff bildet, ist auch bei den mit Schwimmdecke ausgerüsteten
Festdachtanks die Anwendung von Schutzgas nötig, mit den die Luft aus dem Gasraum
des Tanks verdrängt wird. Hierbei ergeben sich die gleichen technischen Sachverhalte
und Schwierigkeiten, die vorstehend für Festdachtanks ohne Schwimmdecke erläutert
sind.
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Hieraus ergab sich die Aufgabe, bei Tanks mit Schwimmdecke den von
deren aufstehenden Rand und der inneren Oberfläche der Tankwandung begrenzten Raum
so abzudichten, daß der übertritt vom Gasraum des Tanks zur gelagerten Flüssigkeit
vollständig unterbunden wird.
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Es wurde ein Verfahren zum Abdichten eines Tanks mit Schwimmdecke
zur Lagerung von insbesondere sauerstoffempfindlichen Flüssigkeiten, der mit einer
Dichtung zwischen der Au<?enfläche des aufstehenden Randes der Schwimmdecke und
der Innenfläche der Tanlzrandung ausgerüstes ist, mittels Schutzgas, gefunden. Danach
wird in den Ringraum zwischen Dichtung und dem Flüssigkeitssoiegel der Tankfüllung
ein dem Volumen dieses Raumes etwa entsprechende Schutzgasmenge eingeleitet und
dieses Schutzgasvolumen unter einem geringen überdruck dauernd aufrechterhalten.
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Das Verfahren der Erfindung kann nur bei Tanks mit festem Dach durchgeführt
werden, die in ihrem Tankraum eine Schwimmdecke aufweisen, welche mit einem in den
Gasraum hineinragenden,aufstehenden Rand und einer die Außenseite dieses Randes
umlaufenden Dichtung ausgerSistet ist, die an der inneren-Oberflache der Tankwandung
anliegt. Diese Dichtung ist normalerweise in dem oberen Drittel des aufstehenden
Randes der Schwimmdecke angeordnet, damit sie nicht in stnndi.gen Kontakt mit der
eingelagerten Flüssigkeit steht. Auf diese Weise bildet sich ein von der Unterseite
der Dichtung, dem nicht von der Dichtung bedeckten Teil des auf der Schwimmdec'ce
aufstehenden Randes der
Oberflache der eingelagerten Flüssigkeit
und der inneren Oberflache der Tankwandung begrenzter Ringraum der mit dem Dampf
der eingelagerten Flüssigkeit gefüllt ist. Bei einem Absenken des Flüssigkeitsspiegels
im Tank wird stets ein Teil des in dem Ringraum befindlichen Dampfes durch den von
Dichtung und innerer Oberflache der Tankrandung begrenzten Dichtung spalt hindurch
in den Gasraum des Tanks entweichen und sich in dem dort befindlichen Gasvolumen
verteilen.
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Umgekehrt wird beim Aufsteigen des Flüssigkeitssniegels in dem Tank
stets Gas aus den Gasraum in den vorerwähnten Ringraum eindringen. Bei der Einlagerung
von sauerstoff-empfindlichen Flüssigkeiten oder dp r von Flüssigkeiten, deren Dämpfe
mit Luft explosible Gemische bilden, muQ der gesamte Gasraum mit Schutzgas gefüllt
sein, um hierbei jeglichen Kontakt mit Luft sauerstoff auszuschließen. Für ein Tanklager
mit einer zentralen Schutzgasversorgung, fiir das im normalen Betrieb 500 bis 700
Nm3/h Schutzgas aufgewendet werden müssen, können im Schutzgasverbrauch aber auch
Spitzenwerte von 2.500 bis 3.000 Nm3/E notwendig sein, die bei groSen Schwankungen
der Umgebungstemperatur auch noch überschritten werden können.
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Der nachfolgend beschriebenen Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde,
die zum Abdichten von Tanks mit Schwimmdecken aufzuwendenden Mengen an Schutzgas
drastisch zu vermindern, ohne die Dichtungswir1.cung abzuschwächen.
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Es wurde ein Verfahren zum Abdichten 7n Tanks mit Schwimmdecke zur
Lagerung von insbesondere sauerstoffempfindlichen Flüssigkeiten, die mit einer Gleitdichtung
zwischen der Außenfläche des aufstehenden
Randes der Schwimmdecke
und der Imnenflnche der Tanlrwandung ausgerüstet ist, mittels Schutzgas gefunden
Danach soll in den von Dichtung, Tankwandung und Flüssigkeitsspiegel begrenzten
Ringraum ein dem Volumen dieses Ringraumes etwa entsprechende Schutzgasmenge eingeleitet
und dieses Schutzgasvolumen unter einem geringen überdruck dauernd aufrechterhalten
werden.
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Nach dem Verfahren der Erfindung wird nur der von Dichtung, Tankwandung
und Flüssigkeitsspiegel der Tankfüllung begrenzte Ringraum mit Schutzgas beaufschlagt.
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Da dieser Ringraum stets ein kleineres Volumen hat als beispielsweise
der über der Schwimmdecke befindliche Gasraum, der bisher mit Schutzgas gefüllt
worden ist, sind die fijr die Durchführung des Verjahres der Erfindung aufzuwendenden
Schutzgasvolumen entsorechnd erheblich geringer Sie betragen bei dem vorerwähnten
Tanklager 0,07 DSm3/h und lfd.m Ringraum oder insgesamt 50 Nm3/h.
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Als Schutzgase werden auger den Inertgasen, wie beispielsweise Stickstoff,
auch Kohlenwasserstoffe enthaltende Gasgemische, wie beispielsweise Heizgas, Erdgas
und dgl. eingesetzt. Da von diesen Schutzgaspn stets ein Teil in die umgebende Atmoschare
entweicht oder abgegeben wird, bewirkt das Verfahren der Erfindung eine erhebliche
Reduzierung der Umweltbelastung.
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Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung hat sich pin Tank mit
Schwimmdecke bewährt, von dem ein Beistiel in Figur 1 schematisch dargestellt ist.
Figur 2 stellt ebenfalls in schematischer Darstellung den in
Figur
1 mit A bezeichneten Ausschnitt dar. GemäB dieser Ausführungsform des Tanks der
Erfindung ist auf dem eingezogenen Boden der Schwimmdecke 1 ein Leitungsverteiler
2 angeordnet, dessen einer Arm mit der in der Länge veränderlichen Gaszuführungsleitung
3 und dessen andere Arme mit Gaszuführungsleitungen 4 verbunden sind, die zu einer
unterhalb der Schwimmdecken-Dichtung 5 an der äußeren Oberfläche des aufstehenden
Randes 6 der Schwimmdecke 1 angeordneten Ringleitung 7 führen und damit verbunden
sind, welche in regelmäBigen Abständen in ihrer Wandung Gasaustrittsöffnungen aufweist.
Der für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung wesentliche Ringraum wird
außer durch den auf stehenden Rand 6 der Schwimmdecke 1 noch durch die, vorzugsweise
als Schaumstoff-gefüllte, flexibel ausgebildete Schlauchdichtung 5, die Flüssigkeitsoberfläche
8 und die Tankwandung 9 begrenzt. In der Gaszuleitung 10, die zur Gaszuführungsleitung
3 führt, ist ein automatisch arbeitendes Ventil 11 angeordnet, das über eine druckabhängig
bzw. mengenabhängig arbeitende Regeleinrichtung 12 gesteuert wird, die in den von
diesem Ventil 11 zu der Ringleitung 7 führenden Leitungen angeordnet ist.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die längenveränderliche
Gaszuführungsleitung durch das Festdach des Tanks und den darunter liegenden Gasraum
zu dem eingezogenen Boden der Schwimmdecke geführt und dort mit dem Hauptarm des
Leitungsverteilers verbunden sein.
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In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
die längenveränderliche Gaszuführungs leitung 3 in der Nähe des Tankbodens durch
die
Seitenwandung des Tanks und etwa durch die Mitte des eingezogenen
Bodens der Schwimmdecke 1 geführt und dort mit dem Hauptarm des Leitungsverteilers
2 verbunden.
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Die längenveränderliche Gaszuführungsleitung 3 kann ein Schlauch aus
einem gegen die gelagerte Flüssigkeit resistenten und flexibel-elastischem Material
sein, bei dem die Länge des im Tank befindlichen Abschnitts größer ist als die Länge
des möglichen Weges der Schwimmdecke 1 in dem Tank. Vorzugsweise dort, wo die Gaszuführungsleitung
3 unten in den Tank eingeführt ist, hat es sich bewährt, die Gaszuführungsleitung
3 in ihrem im Tank befindlichen Abschnitt als Gelenkrohr mit wenigstens drei Gliedern
auszubilden, deren Gesamtlänge etwas größer ist als die Länge des möglichen Weges
der Schwimmdecke 1 im Tank.
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Beim Befüllen des Tanks oder bei Entnahme steigt bzw. senkt sich die
Schwimmdecke 1, die durch die Dichtung 5, vorzugsweise eine Schaumstoff-gefüllte,
flexible Schlauchdichtung, gegen die Tankwandung so abgedichtet ist, daß die Bewegung
der'Schwimmdecke nur durch eine minimale Reibung der Dichtung 5 entgegen wirkt.
Die Schlauchdichtung 5 ist an dem aufstehenden Rand 6 der Schwimmdecke 1 in an sich
bekannter Weise befestigt. Unterhalb der Dichtung 5 ist die Ringleitung 7 angeordnet
und ebenfalls am aufstehenden Rand 6 der Schwimmdecke 1 befestigt und gibt durch
die Gasaustrittsöffnungen in ihrer Wandung stets Schutzgas in den sie umgebenden
Raum ab, das ihr aus der Gaszuleitung 10, gesteuert durch
das Ventil
11 über die Gaszuführungsleitung 3, den Leitungsverteiler 2 und die Gaszuführungsleitungen
4, ständig zugeführt wird. Der verhältnismäßig geringe Schutzgasbedarf, der in dem
von der Dichtung 5, dem aufstehenden Rand 6, der Flüssigkeitsoberfläche und der
Tankwandung begrenzten Raum eine Schutzgasatmosphäre stets aufrechterhält, reicht
vollständig aus, infolge der bestehenden Druckverhältnisse jeden Kontakt der gelagerten
Flüssigkeit mit Luftsauerstoff zu vermeiden. Der vertikalen Bewegung der Schwimmdecke
1 setzen die Gaszuführungsleitungen keine Hindernisse oder Hemmungen entgegen. Vielmehr
folgen sie diesen Bewegungen und bleiben funktionsfähig, so daß die erforderliche
Schutzgasatmosphäre in der Randzone der Schwimmdecke stets aufrechterhalten bleibt.
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Nach der Erfindung ist es nunmehr möglich, die mit einer mechanisch
wirksamen Dichtung ausgerüstete Randzone einer Schwimmdecke mittels eines geringen
Schutzgasvolumens so abzudichten, daß die gelagerte Flüssigkeit und deren mögliche
Dämpfe innerhalb des Ringraumes mit Luft praktisch nicht in Berührung kommen.