DE69103359T2

DE69103359T2 - Behälter zum transport eines feststoffes.

Info

Publication number: DE69103359T2
Application number: DE69103359T
Authority: DE
Inventors: Daniel Gurtner
Original assignee: ADRYX OIL GROUP NV
Current assignee: ADRYX OIL GROUP NV
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2011-03-08
Also published as: ATE109745T1; EP0471826A1; EP0471826B1; RU2074834C1; WO1991013817A1; CN1038999C; ES2062775T3; DK0471826T3; CN1068083A; HK204496A; AU7714391A; AU637699B2; OA09645A; CH682390A5; DE69103359D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transportbehälter für den Transport einer Substanz in festem Zustand, welche einen über der Umgebungstemperatur liegenden Schmelzpunkt aufweist, insbesondere für Bitumen, mit einem im wesentlichen quaderförmigen Füllraum zur Aufnahme der Substanz in flüssigem Zustand, wobei die Substanz vor oder während des Transports erkaltet, wobei der Transportbehälter ferner ein Mittel zum Wiedererwärmen der im Füllraum befindlichen Substanz aufweist.
Bitumen hat die Eigenschaft bei Umgebungstemperatur fest zu sein und bei einer höheren Temperatur, beispielsweise 160ºC zu schmelzen. Er kann daher unter Beibehaltung der Umgebungstemperatur leicht transportiert werden, muss aber zum Umladen in einen Transportcontainer erwärmt werden; gleichfalls muss er zur Herausnahme aus dem Container bis zum Schmelzen erwärmt werden.
Der Transport von festem Bitumen in Containern ist heute allgemein üblich. Um ihn hernach aus dem Container herauszunehmen, muss er geschmolzen werden. Dies wird durch vorhergehendes Einlegen eines Schlauchs am Boden eines Standardcontainers vor dem Einfüllen bewerkstelligt, welcher es ermöglicht, ein Heizgas durchzuführen wodurch die Bitumenmasse in etwa 24 Stunden geschmolzen wird. Diese Lösung hat eine schlechte Wärmeausbeute und erfordert eine lange Heizdauer.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0101635 beschreibt einen Container zum Transport von Bitumen bei welchem am Boden ein in Schlangenkonfiguration ausgelegter Heizschlauch permanent angeordnet ist, wobei Ein- und Ausgangsöffnungen dieses Schlauchs die vertikalen Wände des Containers durchdringen um den Anschluss einer Heizgasquelle an die Containerwand im Bereich der Eingangsöffnung in Bodennähe zu ermöglichen.
Die Heizfläche dieses Schlauches, die mit dem Bitumen in Kontakt ist, ist so konfiguriert, dass der Schlauch im festen Bitumen formschlüssig eingebettet ist, wodurch beim Aufheizen der Bitumenblock im wesentlichen bezüglich des Heizschlauchs immobil bleibt und das Schmelzen wird derart durchgeführt, dass die vom Heizschlauch ausgehende Wärme die gesamte bereits geschmolzene Schicht des Bitumens durchqueren muss bevor sie den festen Bitumen erreicht. Dies entspricht einer sehr uneffizienten Wärmeleitung da die flüssige Bitumenschicht praktisch als Wärmewiderstand wirkt, der das Aufheizen und folglich die Verflüssigung des festen Bitumens verlangsamt.
Die Fig. 5 zeigt ein Schema für die Verflüssigung des Bitumens wie sie mit einem Container entsprechend des europäischen Dokuments erreicht wird, während die Fig. 6 ein solches Schema entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
Um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, ist der Transportbehälter der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Wiedererwärmen der Substanz einen schlangenförmige Leiter für ein Heizfluid aufweist, welche derart angeordnet ist, dass die geraden Längsteile der Leitung seitlich aneinander liegen und eine gemeinsame obere kontinuierliche Fläche oder Wand präsentieren, welche den Boden des quaderförmigen Füllraums bildet, und welche im wesentlichen eben ist und sich über den gesamten Boden des Füllraums erstreckt.
Entsprechend einer besonderen Ausführungform der vorliegenden Erfindung ist die obere, im wesentlichen ebene Wand bezüglich der Horizontalen geneigt, und der Füllraum weist unmittelbar am tiefsten Punkt der geneigten Fläche eine Ausflussöffnung auf.
Die obere, im wesentlichen ebene Wand der Schlange, kann zumindest zwei unterschiedlich geneigte Teilflächen aufweisen, die miteinander eine geneigte Schnittlinie erzeugen, wovon der tiefste Punkt sich im Bereich der Ausflussöffnung befindet.
Die schlangenförmige Leitung für das Heizfluid kann ferner mindestens eine Eingangsöffnung und mindestens eine Ausgangsöffnung für das Heizfluid, beispielweise ein Verbrennungsgas, aufweisen. Der Eingang der Schlange kann mit einem Mittel versehen sein zum Herstellen einer Verbindung zu einem Gas- oder Ölbrenner, wobei diese Mittel beispielsweise durch ein Befestigungsmittel für diesen Brenner gebildet sein.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Schlange im Bereich ihres Eingangs einen Verbrennungsraum, welcher eine von den die Heizfluidleitung bildenden Wänden verschiedene Wand aufweist, wobei die Verbrennungskammer von einer zylindrischen Wand gebildet sein kann, deren Länge zumindest der Länge der Flamme des Gas- oder Ölbrenners entspricht.
Die obere kontinuierliche Wand oder Fläche der Schlange kann rechteckige Gestalt haben, und sich über den gesamten Boden des Füllraums erstrecken, wobei die Ausflussöffnung des Füllraums in der Mitte, in den Ecken oder an an einem beliebigen Ort an der kurzen Seite des Rechtecks angeordnet ist.
Die Ausflussöffnung des Füllraums kann sich in einer Ecke des Rechtecks befinden, und die Schnittlinie zwischen den beiden geneigten, ebenen Teilen der kontinuierlichen Fläche, das heisst von der oberen Wand der Schlange, läuft auf denselben Punkt hin und hat seinen tiefsten Punkt in dieser Ecke.
Dier Eingang der Schlange kann sich in der Mitte der kurzen Seite des Rechtecks befinden, und die Schlange kann durch einen Zentralleiter, welcher im wesentlichen die Länge des Containers durchläuft, sowie durch mindestens einen Rückleiter auf jeder Seite des Zentralleiters gebildet sein.
Der oder die Ausgänge können mit vertikalen Leitungen verbunden sein, welche den Füllraum vertikal im Bereich der von den Schnittlinien zweier zueinander senkrecht stehenden benachbarten vertikalen Wänden gebildeten Ecken durchlaufen, welche vertikalen Leitungen rechteckigen oder runden Querschnitt aufweisen können.
Die Heizvorrichtung kann im Bereich der Verbindung zwischen dem Zentralleiter und seiner Rückleiter eine symmetrische Umlenkeinrichtung aufweisen, um übermässige Turbulenzen und ein Überheizen der Wände im Bereich dieser Verbindung zu vermeiden.
Zum besseren Verständnis der Merkmale und Vorteile der Erfindung wird nun ein Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme der Figuren beschrieben, wobei
die Figur 1 eine Draufsicht einer Ausführungform des Containers entsprechend der vorliegenden Erfindung,
die Figur 2 einen Tranversalschnitt nach 2-2 des Container der Figur 1,
die Figur 3 einen Längsschnitt nach 3-3 des geichen Containers,
die Figuren 4 und 4a zwei andere Ausführungsformen des Containers der vorliegenden Erfindung,
die Figur 5 ein Verfüssigungsschema des Bitumens in einem Container entsprechend des Stands der Technik, und
die Figut 6 ein Verfüssigungsschema des Bitumens in einem Container entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
In Figur 1 erkennt man einen Container 1, von oben gesehen, mit einer charakteristischen quaderförmigen Gestalt, wobei die Seitenwände mit den Bezugszeichen 5 und 5' bezeichnet sind. Im Schnitt der Figur 2 erkennt man die Heizvorrichtung mit einer oberen Fläche oder Wand 2 und einer unteren Wand 3, welche zusammen mit vertikalen Trennwänden 15 einen schlangenförmigen Leiter bilden. Die obere Wand 2 trägt die zu transportierende Substanz, beispielsweise den Bitumen, und wird durch die vertikalen longitudinalen Wände 15 auf der unteren Wand 3 gestützt. Der Hohlraum, welcher zwischen der oberen Wand 2 und der unteren Wand 3 den Schlangenleiter bildet, ist zur Aufnahme der Heizfluids vorgesehen. Dieses Heizfluid kann beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) Öl- oder Gasbrenner erzeugt werden, der die Flamme oder Verbrennungsgase durch die Öffnung 6 für das Heizfluid durch die kurze Seitenwand 5' des Containers in die Heizschlange einbläst. Da die Schlange aus seitlich aneinanderliegenden Sektionen 9 besteht, wird das Fluid gezwungen, die Gesamtheit der oberen Wandung 2 zu unterströmen. Vorzugsweise werden die Verbrennungsgase vom Ende der Schlange weg durch einen Leiter oder Kamin 8 evakuiert, welcher seitlich mit der zu erwärmenden Substanz in Kontakt steht und über diese hinaus verläuft. Der Kamin kann an eine Seitenwand 5 angrenzen. Die Verbrennungsgase treten durch die Öffnung 7 am oberen Ende des Kamins 8 aus.
Um Energie zu sparen und, von einer gegebenen Heizeinrichtung ausgehend, eine schnellere und energischere Aufheizung zu bekommen, ist die untere Wand 3 der Schlange von einem thermischen Isolator bedeckt.
Zum Ausfliessen der geschmolzenen Materie ist eine Öffnung 4 fluchtend mit der oberen Fläche der oberen Wand 2 vorgesehen. Das Ausfliessen kann durch Neigen des Bodens noch erleichtert werden, sodass die Ausflussöffnung 4 der tiefste Punkt des Bodens ist. In der Figur 2 sieht man die Ausflussöffnung 4 am tiefsten Punkt des Bodens des Containers auf der Linie 64 angeordnet, die durch die untere Spitze eines sehr flachen V durch die, bezüglich der Mittelaxe symmetrischen Neigungen 12 gebildet ist, welche Neigungen von den Teilen 2' und 2" der Wand 2 geformt sind. In der Figur 3 sieht man, dass die Gesamtheit der von den Wänden 2 und 3 gebildeten Schlange entsprechend der Neigung 11 zu der Seite geneigt ist, auf welcher sich die Ausflussöffnung 4 befindet. Die Neigungen 11 und 2',2" können in ein und demselben Container kombiniert sein oder es kann auch nur eine der beiden realisiert sein. Die Öffnung 4 ist im Allgemeinen durch einen (nicht dargestellten) Verschluss verschlossen und wird nur zu Entleeren der Materie nach deren Erwärmen bis zur Verflüssigung geöffnet.
Die Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsart der Heizvorrichtung, in der die Heizschlange von einem Zentralleiter 64 und von zwei Rückleitern 64', einer je Seite des Zentralleiters, gebildet ist. Der Zentralleiter 64 besitzt im Bereich des Eingangs 20 eine Kammer 21, die von einer zylindrischen Wand 21' gebildet ist deren Durchmesser der vertikalen Distanz zwischen der unteren und oberen Wand der Heizvorrichtung entspricht, und deren Länge so dimensioniert ist, dass die Flamme des (nicht dargestellten) Brenners innerhalb der Verbrennungskammer gehalten wird.
Die Heizvorrichtung besitzt eine Umlenkeinrichtung 22, welche auf der, dem Eingang 20 der Verbrennungskammer gegenüberliegenden kurzen Seite des Containers angeordnet ist, welche Umlenkeinrichtung dazu dient, die Turbulenzen bei der Umlenkung des Gasstroms, der aus dem Zentralleiter austritt und im Bereich der Biegung 22' in den Rückleiter geführt wird, zu vermindern.
An den Enden der Rückleiter 64' sind vertikale Leitungen 8 dargestellt deren genaue Lage derart gewählt werden kann, dass der (nicht dargestellte) Ausgang des Füllraums, welcher sich auf dem Niveau der oberen Wand der Heizvorrichtung befindet, optimal positioniert werden kann.
Die Figur 4a zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ähnlich der der Figur 4 ist, wobei nur die Schlange etwas modifiziert ist. Hier ist der Zentralleiter 64 von zwei Rückleitern gefolgt, welche ihrerseits von je einem neuerlichen Rückleiter 64" gefolgt sind. Diese Geometrie erlaubt es, die Kamine 8, durch welche die Heizfluide austreten, im Bereich der rückwärtigen Wand 5b unterzubringen, welche der Wand 5a, durch welche das Heizfluid mittels eines Brenners eingeführt wird, gegenüberliegt.
Die Figur 5 zeigt in schematischer Form die aufeinanderfolgenden Phasen der Verflüssigung des festen Materials 52 im Innern des Füllraums 50. Wie in Phase a gezeigt, ist der Füllraum mit dem festen Material 52 bis auf einen Hohlraum 51 gefüllt. Der Füllraum besitzt einen Heizschlauch 54, dessen Schlangenkonfiguration drei Schnitte erzeugt, wie dies in den Phasen a-e der Figur 5 gezeigt ist.
In Phase b findet man sich kurz nach dem Beginn des Heizvorgangs wobei relativ dünne Schichten um den Leiter 54 herum geschmolzen sind.
In Phase c sind die Schichten 55 um den Leiter 54 herum bereits dicker geworden, wobei die noch nicht geschmolzenen Teile zwischen den parallelen Teilen des Leiter 54 eine minimale Dicke erreichen. Bis hierher hat sich der Block 52 aus festem Material noch nicht bewegt, und findet sich noch immer in intimen Kontakt mit den vertikalen Wänden des Füllraums.
Der Fortgang des Heizens wird nun die Partien 56 völlig schmelzen (Phase d) und in diesem Moment beginnt der Block 52, der immer vom Boden des Füllraums getragen wurde seine tiefstmögliche Lage zu suchen, da das feste Material 52 eine höhere Dichte aufweist als das verflüssigte Material. Dieses Absinken des Blocks 52 ist nur möglich nach Bildung von Spalten 57 im Bereich zwischen dem Block 52 und den vertikalen Wänden des Füllraums, welche Spalten es erlauben dass das verflüssigte Material auf die Oberseite des Blocks gelangen kann.
In der Phase e ist die tiefe Position des Blocks 52 angedeuted, in welcher Position eine Schicht 59 aus verflüssigtem Material oberhalb des Blocks entstanden ist, welches Material über die Spalte 57 auf die Oberseite des Blocks 52 gelangt ist.
Es leuchtet ein, dass die von dem Leiter 54 abgegebene Wärme, die dazu vorgesehen ist vom Block 52 absorbiert zu werden um diesen zu verflüssigen, immer durch eine relativ dicke Schicht aud flüssigem Material, wie 55, durchgehen muss, wobei diese Schicht als thermischer Widerstand gegen den Transport der Wärme vom Leiter 54 bis zum Block 52 wirkt. Die Verflüssigung des festen Materials in einem Füllraum welcher Heizleiter in ungeordneter Konfiguration enthält ist daher immer uneffizient und erfordert übermässigen Energieverbrauch und lange Heizzeiten.
Die Figur 6 zeigt die gleichen Etappen zur Verflüssigung des festen Materials in einem Füllraum 50 mit einer Heizvorrichtung 62 entsprechend der vorliegenden Erfindung, welche Heizvorrichtung schematisch mit einer perfekt ebenen oberen Wand 2 dargestellt ist, wobei jedoch klar ist, dass sich die Verflüssigung ebenso verhält, wenn diese obere Wand leicht geneigte Partien aufweist.
In Phase a ist der feste Block 52 dargestellt, der bis auf einen oberen kleinen Raum 51 den Füllraum 50 ausfüllt.
Die Phase b zeigt die Bedingungen im Inneren des Füllraums nach einer bestimmten Dauer der anfänglichen Heizung während der sich eine dünne Schicht 60 zwischen der oberen Wand 2 und dem Block 52, sowie dünne Spalten 57 im Bereich zwischen den vertikalen Wänden des Füllraums und dem Block 52 gebildet haben, welche Spalten durch den Durchfluss des in der Schicht 60 gebildeten flüssigen Materials geformt wurden. Da die untere Fläche des Blocks 52 gleichmässig über die gesamte Fläche erwärmt wird, wird das flüssige Material in der Schicht 60 sofort einem vom Gewicht des Blocks 52 erzeugten Druck unterworfen, welcher Druck das Durchfliessen des flüssigen Material durch existierende Spalten zwischen dem Block 52 und den vertikalen Wänden des Füllraums unterstützt, welches erzwungene Durchströmen schnell Spalten 57 erzeugt deren Vergrösserung schliesslich das im wesentlichen freie Vorbeifliessen des flüssigen Materials von der unteren Seite des Blocks 52 bis in den oberen Bereich des Füllraums ermöglicht.
Die Phasen c, d und e zeigen die Verminderung des Blocks 52 während des Fortschreitens des Heizens, während dessen die untere Seite des Blocks 52 stets in sehr gutem thermischen Kontakt mit der oberen Wand 2 der Heizvorrichtung steht, auf Grund dessen der Wärmeübergang von der oberen Wand 2 in das Innere des Blocks 52 schnell und effizient erfolgt. Auf diese Weise ist die zum Verflüssigen des festen Blocks 52 im Füllraum 50 nach Figur 6 erforderliche Zeit wesentlich kürzer als die, welche für eine in Figur 5 gezeigte Heizvorrichtung nötig wäre.
Die Linie 63 kann entsprechend der Positionierung der Ausflussöfnung 4 angeordnet werden.
Selbstverständlich können ander Verbesserungen, wir beispielsweise die Isolierung der Seitenwände 5 des Containers gemacht werden.
Die Container 1 sind, von den oben beschriebenen Besonderheiten abgesehen, nach für dieses Produkt konventioneller Technik mittels longitudinalen Profilen 13 und transversalen Profilen 14 hergestellt, um dem Container einen soliden Boden zu geben, sowie mit Winkelprofilen 16 und Seitenwänden 5.
Als Beispiel können die folgenden Dimensionen angegeben werden:
Länge de Containers: 6,0 m
Höhe: 2,0 m
Breite: 2,4 m
Höhe der Schlange: 10-12 cm
Breite eines Schlangenteils: 29 cm
Höhe der Isolierung 10: 4 cm
Durchmesser der Öffnung 6: 12 cm
Durchmesser der Öffnung 4: 8 cm
Als in derartigen Containern zu transportierendes Material wurde Bitumen angedeutet. Andere Materialien, welche bei Umgebungstemperatur fest oder pastenartig und bei höheren Temperaturen flüssig sind, können selbstverständlich auch in diesen Containern transportiert werden. Als Beispiels können angegeben werden Pech, Paraffin, Wachs oder Polyethylenglykol.

Claims

1. Transportbehälter für den Transport einer Substanz (52) in festem Zustand, welche einen über der Umgebungstemperatur liegenden Schmelzpunkt aufweist, insbesondere für Bitumen, mit einem im wesentlichen quaderförmigen Füllraum (50) zur Aufnahme der Substanz in flüssigem Zustand, wobei die Substanz vor oder während des Transports erkaltet, wobei der Transportbehälter ferner ein Mittel zum Wiedererwärmen der im Füllraum befindlichen Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Wiedererwärmen der Substanz eine schlangenförmige Leitung für ein Heizfluid aufweist, welche derart angeordnet ist, dass die geraden Längsteile (9) der Leitung seitlich aneinander liegen und eine gemeinsame obere kontinuierliche Fläche oder Wand (2) präsentieren, welche den Boden des quaderförmigen Füllraums (50) bildet, und welche im wesentlichen eben ist und sich über den gesamten Boden des Füllraums erstreckt.

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere, im wesentlichen ebene Wand (2) im Vergleich zur Horizontalen leicht geneigt ist, und wobei der Füllraum (50) seinem tiefsten Punkt unmittelbar benachbart eine Ausflussöffnung (4) aufweist.

3. Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere, im wesentlichen ebene Wand (2) der schlangenförmigen Leitung mindestens zwei ebene Teile (2',2") mit unterschiedlicher Neigung aufweist, welche zumindest eine geneigte Schnittlinie (63) zwischen den beiden Teilen der ebenen Fläche bilden, und deren tiefster Punkt sich im Bereich der Ausflussöffnung (4) befindet.

4. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die schlangenförmige Leitung (9) für das Heizfluid mindestens eine Eingangsöffnung (6) und mindestens eine Ausgangsöffnung aufweist.

5. Transportbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (9) für das Heizfluid Leitungen für ein Verbrennungsgas sind.

6. Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der schlangenförmigen Leitung Mittel zum Erstellen einer Verbindung mit dem Ausgang eines Gas- oder Ölbrenners aufweist.

7. Transportbehälter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schlangenförmige Leitung im Bereich ihres Eingangs (6,20) eine Verbrennungskammer (21) mit von den die Leitungen (9) für das Heizfluid bildenden Wänden verschiedenen Wänden, aufweist.

8. Transportbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammer (21) eine zylindrische Wand (21') aufweist, deren Länge zumindest der Länge der Flamme des Gas- oder Ölbrenners entspricht.

9. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche obere Wand (2) der schlangenförmigen Leitung rechteckige Gestalt aufweist, wobei die Ausflussöffnung (4) des Füllraums (50) im Zentrum, in der Ecke oder an irgendeinem anderen Punkt der kurzen Seite (5') des Rechtecks angeordnet ist.

10. Transportbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausflussöffnung des Füllraums (50) sich in einer Ecke des Rechtecks befindet, und dass die Schnittlinie (63) zwischen den beiden geneigten ebenen Teilen (2',2") der kontinuierlichen Wand (2) der schlangenförmigen Leitung sich auf diese selbe Ecke hin erstreckt und ihren tiefsten Punkt in dieser Ecke besitzt.

11. Transportbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (20) der schlangenförmigen Leitung sich im Zentrum der kurzen Seite (5') des Rechtecks befindet, und dass die schlangenförmige Leitung eine im wesentlichen die Länge des Transportbehälters durchlaufende zentrale Leitung (64), sowie zumindest eine Rückführung (64') auf jeder Seite der zentralen Leitung (64) aufweist.

12. Transportbehälter nach einem der Ansprüch 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang oder die Ausgänge (65) der schlangenförmigen Leitung mit vertikalen Leitungen (8) verbunden sind, welche den Füllraum, im Bereich der durch Schnitt von aneinandergrenzenden, senkrecht zueinander angeordneten vertikalen Wänden gebildeten Ecken, vertikal durchlaufen.

13. Transportbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Leitungen (8) runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.

14. Transportbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er eine symmetrische, im Bereich der Verbindung (22') zwischen der zentralen Leitung (64) und ihren Rückführungen (64') angeordnete Umlenkeinrichtung (22) aufweist, um ein Ubermass an Turbulenzen und eine Überheizung der Wände der schlangenförmigen Leitung im Bereich dieser Verbindung zu vermeiden.