DE3913253A1 - Behaelter zur einlagerung von tiefgekuehlten fluessigkeiten - Google Patents
Behaelter zur einlagerung von tiefgekuehlten fluessigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Einlagerung
von tiefgekühlten Flüssigkeiten, insbesondere von verflüssigten
Gasen, bestehend aus einem allseitig geschlossenen Außenbehälter
aus Stahlbeton/Spannbeton, evtl. auch mit einem Stahldach, und
einem darin eingesetzten, oben offenen Stahl-Innenbehälter zur
Aufnahme der Flüssigkeit, wobei der Stahl-Innenbehälter auf einer
Isolierung ruht und zwischen der äußeren Umfangsfläche des Stahl-
Innenbehälters und der inneren Umfangsfläche des Außenbehälters
ein ringförmiger Zwischenraum vorhanden ist, der mit einem Granu
lat aus Isolierstoff ausgefüllt ist.
Ein solcher Behälter ist beispielsweise aus der DE-PS
31 25 846 bekannt. Für den Betrieb solcher Behälter werden um
fangreiche Sicherheitsvorkehrungen getroffen; der Behälter muß
unter anderem in jedem Fall erdbebensicher sein. Bei einem Erdbe
ben müssen horizontale Trägheitskräfte vom Innentank auf den
Außentank übertragen werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß
die Isolierung im Zwischenraum zwischen den beiden Tanks hierzu
nicht beitragen kann. Da der Zwischenraum nicht nur zur Aufnahme
der Isolierung dient, sondern auch vorhanden sein muß, damit er
im Fall von Störungen oder Reparaturarbeiten begehbar ist, wird
als Isoliermaterial üblicherweise expandiertes Perlit verwendet.
Ausgangsmaterial ist dabei ein vulkanisches Silikatgestein, bei
dem durch kurzfristiges Erhitzen auf etwa 1000°C das gebundene
Wasser in Dampf verwandelt wird, so daß die Glasschmelze auf ein
Vielfaches ihres Volumens aufgebläht wird.
Ein gewisses Maß von Horizontalkräften kann durch Rei
bungskräfte vom Stahl-Innenbehälter über die Bodenisolierung zum
Boden des Außenbehälters übertragen werden. Bei hoher Erdbebenbe
anspruchung reichen die Reibungskräfte bzw. der Schubwiderstand
in der Bodenfuge jedoch nicht zum Gleichgewicht des Innentanks
aus. Wenn dieser mit seiner Füllung ins Rutschen kommt, was durch
die Perlit-Isolierung im Zwischenraum nicht verhindert wird,
könnte er mit seiner gewaltigen Masse auf den Außenbehälter
aufprallen, was zu einem Bersten des Innenbehälters und auch zu
einer Beschädigung oder sogar Zerstörung des Außenbehälters füh
ren könnte. Als Folge davon können Explosionen und Brände größten
Ausmaßes entstehen.
Um einem Rutschen des Stahl-Innenbehälters relativ zum
Außenbehälter entgegenzuwirken, ist es bekannt, am Boden des Zwi
schenraums zwischen dem Innen- und Außenbehälter einen ringförmi
gen Körper aus massivem Material anzuordnen, dessen Breite genau
der Breite des Zwischenraums entspricht.
Wenn in dem Stahl-Innenbehälter beispielsweise verflüs
sigtes Naturgas eingelagert wird, muß diese Einlagerung bei einer
Temperatur von etwa -165°C erfolgen. Wenn der Stahl-Innenbehäl
ter mit dem auf diese Temperatur gekühlten Flüssiggas gefüllt
wird, kühlt sich auch der Innenbehälter auf diese Temperatur ab
und zieht sich dementsprechend zusammen. Bei einem Innenbehälter
mit einem Fassungsvermögen von 50 000 m3 mit einem Durchmesser
von etwa 45 m verkleinert sich der Radius des Innenbehälters um
ca. 5 cm, so daß damit eine Lücke entsteht, die später im Erdbe
benfall ein Rutschen und damit eine Zerstörung der Bodenisolie
rung und ggfs. des Behälters zur Folge hätte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behäl
ter der oben beschriebenen Art so auszubilden, daß im warmen und
im kalt gefahrenen Zustand eine kraftschlüssige Verbindung zwi
schen Innen- und Außentank hergestellt werden kann und daß in den
Übergangszuständen des Kalt- oder Warmfahrens keine Zwängungs
kräfte auftreten.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß zwischen dem Distanzelement und der Innenwand des
Außenbehälters ein ringförmiger, mit dem Außenbehälter fest ver
bundener, aus Stahlblech bestehender Hohlbehälter angeordnet ist,
der teilweise mit einem durch Wärme verflüssigbaren Material ge
füllt ist, daß in dem Hohlbehälter Heizelemente angebracht sind,
und daß das Distanzelement aus Stahl besteht sowie mit dem Hohl
behälter starr und mit dem Stahl-Innenbehälter starr oder kraft
schlüssig verbunden ist.
Vorzugsweise besteht das verflüssigbare Material aus
Bitumen. Statt dessen können jedoch auch andere plastifizierbare
Werkstoffe verwendet werden, z.B. niedrig schmelzende Metalle wie
z.B. Zinn oder Kunststoffe, die im erstarrten Zustand unter kurz
zeitiger Belastung ausreichend zäh sind, um Horizontalkräfte
aufzunehmen, die im Erdbebenfall entstehen können, ohne daß sie
bei dieser Beanspruchung unter den Druckkräften versagen.
Das Distanzelement muß nicht starr mit dem Hohlbehälter
und dem Stahl-Innenbehälter verbunden sein, sondern das Distanz
element kann auch als Scheibe ausgebildet werden, deren Außenum
fang mit dem Hohlbehälter verbunden ist, und auf der unter Einfü
gung einer Zwischenschicht, vorzugsweise aus Beton, der Stahl-
Innenbehälter ruht und durch die hohen Reibungs- bzw. Schubbei
werte der Zwischenschicht verschiebungssicher gehalten ist.
In der Praxis wird nun so verfahren, daß beim Befüllen
bzw. Entleeren des Stahl-Innenbehälters das Material in dem Hohl
behälter durch Erwärmung verflüssigt wird und der flüssige Zu
stand so lange aufrechterhalten wird, bis der Stahl-Innenbehälter
seine Kontraktion bzw. Expansion beendet hat. Die Expansion bzw.
Kontraktion macht die Innenwand des Hohlbehälters mit, d.h. der
Hohlbehälter wird bei der Kontraktion nach innen ausgebeult und
bei der Expansion wieder in seine Ausgangsform zurückgebracht.
Das verflüssigte Material kann sich dabei an die Formänderung des
Hohlbehälters anpassen, so daß nach Beendigung des Kontraktions
bzw. Expansionsvorgangs und der anschließenden Erstarrung des
verflüssigten Materials eine fugenlose Verbindung zwischen Innen
und Außenbehälter besteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der
Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Behälters
zur Einlagerung von Flüssiggas,
Fig. 2 den Ausschnitt A in Fig. 1 anhand einer er
sten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 den Ausschnitt A in Fig. 1 anhand einer zwei
ten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Stahlbeton-Außenbehälter, der aus
einer Bodenplatte 1, einer Wand 2 und einer Dachkuppel 3 besteht.
Innerhalb des Außenbehälters ist getrennt durch eine Isolierung 4
ein Innenbehälter 5 aus Stahl angeordnet, der nach oben hin offen
ist und zur Aufnahme von verflüssigtem Gas dient. Bei einem sol
chen Behälter mit einem Fassungsvermögen von 50 000 m3 beträgt
die Wandstärke des Stahl-Innenbehälters 5 etwa 14 bis 30 mm, die
Dicke der Isolierung 4 etwa 1 m und die Wandstärke des Stahlbe
ton-Außenbehälters 2 etwa 50 cm. Die Isolierung unter dem Boden
des Stahlbehälters besteht dabei aus Schaumglas, das in der Lage
ist, die statische Belastung des mit Flüssiggas gefüllten Behäl
ters 5 auszuhalten, während die Isolierung an der Decke aus Mine
ralwolle besteht. Der Ringspalt zwischen den beiden Behältern ist
mit einem Granulat aus Perlit gefüllt. Das nicht brennbare Perlit-
Granulat hat den Vorteil, daß es auf einfache Weise in den Ring
spalt eingebracht werden kann, daß es aber auch für Inspektions
zwecke oder für erforderliche Reparaturarbeiten genauso leicht
durch Absaugen wieder entfernt werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist an der
Innenseite des Stahlbeton-Außenbehälters 1, 2 ein Liner 6 aus
Stahl angebracht, der im Gebrauch die Gasdichtigkeit gewährlei
stet und zugleich als Dampfsperre dient. Der Stahl-Innenbehälter
5 ruht unter Zwischenfügung einer Isolierung 7 aus Schaumglas auf
dem Boden 1 des Stahlbeton-Außenbehälters, wobei zwischen dem
Liner 6 und der Isolierung 7 einerseits und zwischen dem Boden
des Stahl-Innenbehälters und der Isolierung 7 andererseits je
weils eine Zwischenschicht 8 bzw. 9 angeordnet ist. Am unteren
Ende des mit der Perlit-Isolierung 4 gefüllten Zwischenraums
zwischen der Wand 2 des Stahlbeton-Außenbehälters und der Wand
des Stahl-Innenbehälters 5 ist ein ringförmiges Distanzelement 10
angeordnet, das innen mit dem Stahl-Innenbehälter 5 und außen mit
dem unteren Bereich der Innenwand eines Hohlbehälters 11 starr
verbunden ist, der durch ein Stahlblech gebildet wird, das mit
dem Liner 6 verbunden ist. Die Innenwand des Hohlbehälters be
steht ebenso wie das Distanzelement 10 aus kryogenem Stahl.
Im unteren, mit dem Distanzelement 10 verbundenen Be
reich des Hohlbehälters 11 befindet sich ein Material 12, das im
gefüllten und ungefüllten Zustand des Innenbehälters 5 erstarrt
ist und dadurch in Verbindung mit dem Distanzelement 10 eine
Stützwirkung auf den Innenbehälter 5 ausübt, wenn im Erdbebenfall
Horizontalkräfte aufgenommen werden müssen. Im Abstand von der
Oberfläche des Materials 12 sind in dem Hohlbehälter 11 isolie
rende Schaumglaselemente 13 angeordnet, die ein Temperaturgefälle
vom kalten Boden des Stahl-Innenbehälters zur Wand 2 des Stahl
beton-Außenbehälters erzeugen.
Das Material 12 in dem Hohlbehälter 11 besteht vor
zugsweise aus Bitumen, jedoch können auch andere Werkstoffe ver
wendet werden, die durch Wärme plastifiziert werden können, und
die in dem Temperaturbereich zwischen Außentemperatur und Be
triebstemperatur ausreichend hart bis zäh sind, um im Erdbeben
lastfall die dabei entstehenden Horizontalkräfte zu übertragen
und den Stahl-Innenbehälter in Verbindung mit dem Distanzelement
10 im Gleichgewicht zu halten.
Um das Material 12 verflüssigen zu können, sind in dem
unteren Bereich des Hohlbehälters 11, wo sich das Material 12 be
findet, Heizschlangen 14 angeordnet, die durch Strom, Induktion
oder mittels eines durch sie hindurchgeleiteten Mediums so weit
erwärmt werden können, daß das sie umgebende Material schmilzt.
Fig. 2 zeigt den Betriebsfall, bei dem in den Stahl-
Innenbehälter 5 Flüssiggas eingefüllt worden ist, so daß sich der
Stahl-Innenbehälter zusammengezogen hat. Dieses Zusammenziehen
hat zur Folge, daß über das Distanzelement 10 die Außenwand des
Hohlbehälters 11 aus der gestrichelt gezeichneten Normallage in
die dargestellte Lage ausgebeult wird. In gleicher Weise kehrt
beim Entleeren des Innentanks die Wand des Hohlbehälters 11 in
die gestrichelte Lage zurück. Die beim Füllen und Entleeren des
Innentanks erwärmte und damit zähflüssige Bitumenfüllung behin
dert die Temperaturverformungen des Innentanks nicht, während im
normalen kalten Betriebszustand der Bitumenpfropfen ein steifes
kraftschlüssiges Widerlager für horizontale Lasten bildet. Auf
diese Weise wird praktisch ein "nachstellbarer" Anschlag gebildet.
Fig. 3 zeigt das Detail A aus Fig. 1 anhand eines abge
wandelten Ausführungsbeispiels, wobei gleiche Teile mit gleichen
Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet sind. Das Ausführungsbei
spiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dadurch,
daß das Distanzelement hier durch eine Scheibe 15 gebildet wird,
deren Außenumfang mit dem Hohlbehälter 11 starr verbunden ist,
und die sich vollständig unterhalb des Stahl-Innenbehälters 5 er
streckt, wobei zwischen der Scheibe 15 und dem Boden des Stahl-
Innenbehälters eine Betonschicht 16 angeordnet ist. Die Kupplung
des Distanzelements 15 mit dem Stahl-Innenbehälter erfolgt hier
bei kraftschlüssig durch Reibung, ohne daß sich an der Wirkungs
weise gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 etwas ändert.
Claims (3)
1. Behälter zur Einlagerung von tiefgekühlten Flüssigkei
ten, insbesondere von verflüssigten Gasen, bestehend aus einem
allseitig geschlossenen Außenbehälter aus Stahlbeton/Spannbeton,
evtl. auch mit einem Stahldach und einem darin eingesetzten, oben
offenen Stahl-Innenbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit, wobei
der Stahl-Innenbehälter auf einer Isolierung ruht und zwischen
der äußeren Umfangsfläche des Stahl-Innenbehälters und der inne
ren Umfangsfläche des Außenbehälters ein ringförmiger Zwischen
raum vorhanden ist, der mit einem Granulat aus Isolierstoff aus
gefüllt ist, und wobei ein Distanzelement am unteren Ende des
Zwischenraums zwischen Innen- und Außenbehälter angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Distanzelement (10) und
der Innenwand des Außenbehälters (1, 2) ein ringförmiger, mit dem
Außenbehälter fest verbundener, aus Stahlblech bestehender Hohl
behälter (11) angeordnet ist, der teilweise mit einem durch Wärme
verflüssigbaren Material (12) gefüllt ist, daß in dem Hohlbehäl
ter (11) Heizelemente (14) angebracht sind, und daß das Distanz
element (10) aus Stahl besteht sowie mit dem Hohlbehälter (11)
starr und mit dem Stahl-Innenbehälter (5) ebenfalls starr oder
kraftschlüssig verbunden ist.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das verflüssigbare Material (12) Bitumen ist.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Distanzelement als Scheibe (15) ausgebildet ist, deren
Außenumfang mit dem Hohlbehälter (11) verbunden ist, und auf der
unter Einfügung einer Zwischenschicht (16), vorzugsweise aus
Beton, der Stahl-Innenbehälter (5) ruht und durch die hohen Rei
bungs- bzw. Schubbeiwerte der Zwischenschicht verschiebesicher
gehalten ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |