DE4438271C1 - Verfahren zur Bergung hochviskoser kohlenwasserstoffhaltiger Produkte - Google Patents
Verfahren zur Bergung hochviskoser kohlenwasserstoffhaltiger ProdukteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bergung von hochviskosen Produkten
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere
solchen, die als Rückstände oder Abfallstoffe in der Mineralölindustrie anfallen und in
Deponien, Gruben oder anderen offenen oder abgedeckten bzw. abgeschlossenen Lagerstätten
und Einrichtungen wie Tanks u. a. zwischengelagert sind.
In vielen Bereichen der Wirtschaft fallen nicht mehr verwendungsfähige hochviskose oder
schwer pumpfähige Rückstände an, die in vielen Fällen auf Deponien, Becken, Behältern oder
ähnlichen Lagerstätten deponiert werden. So fallen in der chemischen Industrie z. B. bei der
Raffination von Erdölen oder Erdölprodukten Rückstände oder Abfallstoffe, wie Säureharze
aus der Raffination mittels Schwefelsäure oder Oleum, an, die in der Vergangenheit häufig in
Deponien, Gruben oder anderen offenen oder abgedeckten bzw. abgeschlossenen Lagerstätten
gelagert oder vor einer Weiterverarbeitung zwischengelagert wurden. Insbesondere die in
offenen Deponien zwischengelagerten Rückstände stellen eine starke Belastung der Umwelt
dar, so daß ein Abbau der in solchen Deponien lagernden zähflüssigen bis pastösen Säureharze
unter ökologischen Gesichtspunkten und einer möglichst wirtschaftlichen Verwertung dringend
erforderlich ist.
Zur Bergung hochviskoser Produkte aus Deponien sind eine Reihe von Verfahren
vorgeschlagen worden. 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 Aufwand
an Material und Kosten 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. Verfahren bei denen das abgelagerte Material mit Hilfe einer an
einem Seilkran befestigten Spüldüse ausgespült und anschließend mit einer Pumpe abgepumpt
wird, sind aufgrund ihrer diskontinuierlichen Retriebsweise, ihrem geringen Durchsatz, dem
schwierigen Handling der Spüldüse und infolge der Freisetzung von Emissionen für den
Betrieb größerer Deponien nicht geeignet.
Es sind weiterhin Verfahren bekannt, insbesondere bei der Reinigung und Entleerung von
Behältern, bei denen mit Hochdrucksprühdüsen ein Wasch- und Lösemittel in den Behälter
eingebracht wird, um das hochviskose nicht pumpfähige Produkt zu lösen bzw. in eine wäßrige
Emulsion oder Suspension zu überführen, um diese anschließend oder gleichzeitig abpumpen
zu können. Dabei entsteht durch die hohen Anteile an Spülflüssigkeit ein erheblicher
Entsorgungsaufwand und eine aufwendige Abwasserbehandlung.
In der US-PS 4 028 240 wird ein Verfahren beschrieben, nach dem in Gräben gelagerter
Schlamm und Sand mittels eines Schrappers gefördert werden kann. Zur Förderung
hochviskoser zäher Produkte ist diese Verfahrensweise jedoch nicht anwendbar. Auch
Hydromechanisierungsverfahren mittels Saugpumpen können nur zur Gewinnung von Sand
und Schlamm eingesetzt werden, nicht aber zur Förderung von zähflüssigen bis pastösen
Produkten.
In der Firmenschrift der Firma P+P Geotechnik GmbH, Ingenieure f.
Boden- und Grundwassersanierung, Stuttgart, 10. Juni 1994 wird ein
Verfahren zur Förderung und Gewinnung von hochviskosen zähflüssigen Produkten aus
Deponien vorgeschlagen, bei dem ein Ultraschallsender von einem Ponton aus in das
Säureteerbecken eingebracht wird. Gleichzeitig werden zu 1 Teil Säureteer 10 Teile Wasser
unmittelbar am Ultraschallsender zugeführt. Die Energie der Ultraschallwellen soll zu einer
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 ist bei diesem
Verfahren die schwierige technische Handhabbarkeit der Ultraschalltechnik in einem offenen
System wie einem Deponiekörper und der außerordentlich hohe Aufwand zur Aufarbeitung der
entstehenden Emulsion. Außerdem ist die Anwendung dieses Verfahrens bei gasenden
Produkten nicht möglich.
In der DE 31 45 471 A1 wird ein Verfahren zur Neutralisierung und Gewinnung von
Säureharz aus Deponien beschrieben, bei dem eine basisch reagierende Arbeitslösung, die
Neutralisationsmittel, Füllstoff und einen oberflächenaktiven Stoff enthält, als Flüssigkeitsstrahl
in das Säureharz eingebracht wird und dort mit dem Säureharz eine chemische Reaktion
eingeht. Dabei wird das neutralisierte Säureharz gespalten und verliert bei einer bestimmten
Zusammensetzung seine Festigkeit. Der entstehende Brei kann danach zerkleinert und über
geeignete Fördereinrichtungen abgepumpt werden. Nach einer Sättigung der Arbeitslösung bis
etwa 400 kg/m³ Feststoff wird der Feststoff durch Abscheiden entfernt und die anfallende
Flüssigkeit zum Herstellen einer neuen Arbeitsflüssigkeit genutzt. Mit diesem Verfahren lassen
sich zähflüssige und hochviskose bis feste Säureharze in Deponien verflüssigen und in eine
pumpfähige Konsistenz überführen. Die anfallenden Feststoffe müssen jedoch ständig von der
Arbeitsflüssigkeit abgetrennt und weiter entsorgt werden. Aufgrund der hohen Wasser- und
Aschegehalte der entstehenden Emulsion ist dieses Verfahren nur begrenzt einsetzbar und
erfordert einen hohen technischen und ökonomischen Aufwand zur Aufarbeitung der
anfallenden Feststoffe im Rahmen einer thermischen Verwertung. Darüber hinaus entstehen
durch den Neutralisationsprozeß schädliche Emissionen, die eine Anwendung des Verfahrens
wesentlich einschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bergung hochviskoser
kohlenwasserstoffhaltiger Produkte, die in Becken, Gruben, Behältern u. a. deponiert oder
gelagert werden, zu entwickeln. Dabei sollen die Nachteile des Standes der Technik beseitigt
und die hochviskosen kohlenwasserstoffhaltigen Produkte auf geeignete Weise in einem
geschlossenen Rohrleitungssystem gefördert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren
nach Anspruch 1 gelöst. Das zu bergende
Produkt wird einem Misch-Saug-Reaktor über eine Eintrittsöffnung zugeführt und mit
5 bis 95 Ma.-% eines Zusatzmittels auf eine pumpfähige Konsistenz verdünnt. Das
Zusatzmittel wird dabei über an der unteren Peripherie des Reaktors angeordnete nach innen
gerichtete Düsen in das Produkt eingeführt, so daß der Mischeffekt ohne zusätzliche
Einrichtungen bewirkt wird. Nach Erreichen einer pumpfähigen Konsistenz wird das Produkt
mittels einer Pumpe über Rohrleitungen in einen Sammelbehälter gefördert.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Konsistenz des verflüssigten Produktes, hat es sich nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, das im Reaktor anfallende
Gemisch mittels geeigneter Düsen im Reaktor so oft im Kreislauf zurückzuführen, bis das
Zusatzmittel-Produktgemisch noch gut pumpfähig aus dem Kreislauf entnommen und dem
Sammelbehälter zugeführt werden kann. Dabei hat sich der Einsatz eines geeigneten
Steuersystems als zweckmäßig erwiesen.
Als Zusatzmittel wird erfindungsgemäß ein flüssiges Kohlenwasserstoffgemisch mit einer
Viskosität von mind. 4 mm²/s bei 20°C vorgeschlagen. Das Zusatzmittel wird dabei mit
Temperaturen zwischen 10 und 95°C zum Einsatz gebracht.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Bergungs-Kreislaufpumpe mit einem Macerator
auszurüsten.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, zur Beschleunigung des Verdünnungsprozesses,
insbesondere bei dem Einbringung des Zusatzmittels in das zu bergende Produkt, dem
Zusatzmittel bis zu 10 Ma.-% Tenside oder andere oberflächenaktive Substanzen zuzusetzen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es ermöglicht, ein nicht pumpfähiges
kohlenwasserstoffhaltiges Produkt während des Bergungsvorganges in ein pumpfähiges
Produkt umzuwandeln, das in einem geschlossenen System von Rohrleitungen gefördert
werden kann, so daß Emissionen vermieden werden. Darüber hinaus gestattet die vorliegende
Erfindung, das Verfahren bei einem hohen Stand für Arbeitssicherheit kontinuierlich und
automatisiert unter Vermeidung komplizierter und kostenaufwendiger Bau- und
Sicherheitsmaßnahmen zu gestalten.
Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die
zugehörigen Zeichnungen zeigen
Fließschemen des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 zu
den Beispielen 1 und 2, Fig. 2 zu Beispiel 3
In einem Deponiebecken 8 wird ein hochviskoses Harz H mit einer dynamischen Viskosität
von 12000 mm²/s bei 20°C gelagert. Durch Niederschläge hat sich darüberliegend eine
Wasserschicht von ca. 2 m Stärke ausgebildet. Das Harz kann über Pumpen nicht angesaugt
werden. Das hochviskose Harz H dringt durch die Wirkung des über die Kreislaufpumpe 1
erzeugten Unterdruckes sowie durch den statischen Druck der Produktsäule über die
Eintrittsöffnung 9 in den Misch- und Saugreaktor 2 ein und wird dort mit dem Zusatzmittel Z
vermischt. Die Vermischung von 1000 kg/h Harz H mit 1000 kg/h Zusatzmittel Z bewirkt eine
Konsistenzverringerung des Harzes, so daß es über die Pumpe 1 angesaugt und über die
Kreislaufleitung 5 und das Steuersystem 10 sowie die Kreislaufdüsen 6 im Kreislauf gefördert
werden kann. Hat die Konsistenz den für die Pumpförderung erforderlichen Konsistenzgrad
erreicht, wird das Ventil 3 geöffnet, so daß eine Teilmenge des pumpfähigen Gemisches aus
dem Misch-Saug-Reaktor 2 gefördert werden kann. Das Zusatzmittel Z wird über eine
Dosierpumpe 4 und die Zusatzmitteldüsen 7 in den Misch-Saug-Reaktor 2 zudosiert.
Teerrückstände sind mit einer dynamischen Viskosität von 3000 mm²/s bei 50 °C gelagert.
Die hochviskosen Teerückstände H dringen durch die Wirkung des über die Pumpe 1
erzeugten Unterdruckes sowie durch den statischen Druck der Produktsäule in den Misch- und
Saugreaktor 2 ein und werden dort mit dem Zusatzstoff Z ,wie in Beispiel 1 beschrieben,
vermischt. Die Vermischung von 100 kg/h bis 700 kg/h Teerrückstand H mit 200 kg/h des
Zusatzstoffes Z bewirkt eine Konsistenzverringerung des Teerrückstandes, so daß er über die
Pumpe 1 angesaugt und, wie im Beispiel 1 beschrieben, im Kreislauf gefördert werden kann.
Hat die Konsistenz den für die Pumpförderung erforderlichen Konsistenzgrad erreicht, wird
das Ventil 3 geöffnet, so daß eine Teilmenge des pumpfähigen Gemisches aus dem Becken
gefördert werden kann. Das Zusatzmittel Z wird über eine Dosierpumpe 4 und die
Zusatzmitteldüsen 7 in den Misch-Saug-Reaktor 2 zudosiert.
In einem unterirdischen Tank 8 wird ein Destillationsrückstand D gelagert, der bei 70°C eine
dynamische Viskosität von 8000 mm²/s aufweist. Der Misch- und Saugreaktor 2 wird in das
Produkt über eine Mannlochöffnung eingebracht. Der bereits vorgewärmte Destillations
rückstand D dringt in den Misch- und Saureaktor 2 ein, wobei in Abhängigkeit von der
Fließgeschwindigkeit, wie in Beispiel 1 beschrieben, 1000 kg/h Destillationsrückstand mit 1250
kg/h Zusatzmittel Z im Misch-Saug-Reaktor 2 vermischt und nach Erreichen der erforderlichen
Mindestviskosität herausgefördert wird.
Bezugszeichenliste
1 Kreislaufpumpe
2 Misch- und Saugreaktor
3 Steuersystem/Ventil
4 Dosierpumpe für Zusatzmittel
5 Kreislaufleitung
6 Kreislaufdüsen
7 Zusatzmitteldüsen
8 Deponiebecken/Behälter
9 Eintrittsöffnung
10 Steuersystem/Ventil
2 Misch- und Saugreaktor
3 Steuersystem/Ventil
4 Dosierpumpe für Zusatzmittel
5 Kreislaufleitung
6 Kreislaufdüsen
7 Zusatzmitteldüsen
8 Deponiebecken/Behälter
9 Eintrittsöffnung
10 Steuersystem/Ventil
Claims (7)
1. Verfahren zur Bergung hochviskoser kohlenwasserstoffhaltigen Produkten aus Deponien,
Gruben oder anderen Lagerstätten, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bergende
Produkt einem Misch-Saug-Reaktor (2) über eine Eintrittsöffnung (9) zugeführt, durch an
der unteren Peripherie des Reaktors (2) angeordnete Düsen (7) zugeführtes temperiertes
viskositätsminderndes Zusatzmittel bis zu einer pumpfähigen Konsistenz verdünnt und
anschließend mittels einer Pumpe (1) in einen Sammelbehälter gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Reaktor (2) anfallende
Gemisch mittels einer Bergungs- und Kreislaufpumpe (1) über Düsen (6) im Kreislauf
gefördert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischprodukt (MP)
aus der Kreislauffahrweise nach Erreichen einer noch pumpfähigen Konsistenz über ein
Steuersystem (3) aus dem Kreislauf ausgeschieden und in den Sammelbehälter gefördert
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmittel ein
flüssiges Kohlenwasserstoffgemisch mit einer Viskosität von mindestens 4 mm²/s bei 20°C
verwendet wird.
5. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmittel (Z) dem
Reaktor (2) mit einer Temperatur von 10 bis 95°C zugeführt wird.
6. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bergungs-
Kreislaufpumpe (1) mit einem Macerator ausgerüstet ist.
7. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmittel bis
zu 10 Ma.-% Tenside oder andere geeignete oberflächenaktive Substanzen enthält.
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Firmenschrift P+P Geotechnik GmbH, Ingenieure für Boden- und Grundwassersanierung, Stuttgart, 10. Juni 1994 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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