DE4438271C1

DE4438271C1 - Verfahren zur Bergung hochviskoser kohlenwasserstoffhaltiger Produkte

Info

Publication number: DE4438271C1
Application number: DE19944438271
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Traut; Helmut Dr Gorke; Michael Wochnik
Original assignee: OMROS GES fur UMWELTTECHNIK G
Current assignee: OMROS GES fur UMWELTTECHNIK G
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2014-10-27

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

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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

Claims

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.