EP0144379A1 - Verfahren und anlage zur dauerhaften speicherung von flüssigkeiten, insbesondere von flüchtigen flüssigkeiten in geschlossenen atmosphärischen behältern - Google Patents

Description

  
 



   ti 0 Verfahren und Anlage zur dauerhaften Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüchtigen Flüssigkeiten in geschlossenen atmosphärischen Behältern Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur dauerhaften Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüchtigen Flüssigkeiten in geschlossenen   atmosph &     rischen Behältern.



  Stand der Technik Es ist bekannt, dass aus gewissen flüssigen, häufig flüchtigen Materialien, z.B. aus Benzin, Kerosin usw., grössere strategische Vorräte gebildet werden, und diese Vorräte über mehrere Jahre in grossen atmosphärischen Behältern gespeichert werden. Nachdem diese Materialien während der dauerhaften Speicherung einer   QualitÅatsver-    schlechterung unterliegen, muss die gespeicherte Menge nach einer gewissen Zeit entfernt werden und die Behälter müssen mit frischem Material aufgefüllt werden.



  Die gemeinsame kubische   Wärmedehnzahl    der verschiedenen   Clabkömmlinge beträgt 0,955 10 3/ C, was mit guter    Annäherung als 0,001 angenommen werden kann. Im Falle eines Behälters von 1000 m3 hat also eine Temperaturänderung von 1 0C eine Volumenänderung von etwa 1 m3 zur Folge. Im Interesse der Verringerung der Dilatation werden deshalb diese Behälter in der Erde untergebracht, wodurch sich die Temperatur der in diesen   3Behältern    gespei  cherten Materialien praktisch nur zwischen 0    C    und 20   0C    ändert. Jedoch nicht mal durch diese Massnahme kann es behoben werden, dass der Behälter während der dauerhaften Speicherung infolge der Dilatation   "atmet",    d.h. über ein Atmungsventil tagsüber Dämpfe von sich ausgibt und in der Nacht Luft einsaugt.

  Während der Verdampfung strömt ein Teil des gespeicherten Materials, z.B. Benzin, in gasförmigem Zustand ins Freie, während bei der Lufteinsaugung feuchte Luft in das Innere des Behälters gelangt. Während der Lufteinsaugung kondensiert sich der Feuchtegehalt der Luft, insbesondere an der inneren Deckelkonstruktion des Behälters, wo sie sich mit den aus dem gespeicherten Material verdampfenden Chlor- und Schwefelgasen vereinigt, woraus chlorige Säure und schwefelige Säure entstehen, die einer starken Korrosion des Behälterdeckels beitragen.



  Darüber hinaus diffundiert der-in der Luft vorhandene Sauerstoff in die gespeicherte Flüssigkeit hinein, was zur Qualitätsverschlechterung, zum Beispiel zur Verringerung der Oktanzahl führt.



  Das in den Behälter durch die feuchte Luft hineingekommene kondensierte   Wasser fliesst    auf den Boden des Behälters herunter, wodurch ebenfalls starke Korrosion hervorgerufen wird. Bei der Oberprüfung von Behältern wurde festgestellt, dass der Deckel und der Boden des Behälters stärker korrodiert werden als die Mantelfläche, und diese Erscheinung ist eindeutig der in den Behälter eingesaugten feuchten Luft zuzuschreiben.



  Im Falle von Schmierölen und Kerosin kann zwar über starke Verdampfung keine Rede sein, hier bildet aber das in den Behälter   hineingekommene    Wasser mit diesen Flüssig  keiten eine Emulsion, die während der Verwendung sehr schädlich sein kann. Darüber hinaus treten hier aus den schon erwähnten Gründen auch Korrosionserscheinungen auf.



  Zur Lösung dieser Probleme wurden verschiedene Methoden in solchen technologischen Speicherstationen ausprobiert, wo die Füllung und Entleerung der Behälter regelmässig stattfindet.



  Bei stehend angeordneten zylindrischen Behältern wird meistens ein sogenannter Schwimmdeckel verwendet, wodurch im Behälter kein freier Luftraum vorhanden ist, nachdem dieser Schwimmdeckel auf der Oberfläche der gespeicherten Flüssigkeit aufliegt. In dieser Weise beschranken sich die Verdampfungsverluste auf die Dichtungsverluste am Rande des Schwimmdeckels. Die Behälter mit Schwimmdeckel haben viele Varianten, die sich voneinander meistens nur in der Ausführung der Dichtung des Schwimmdeckels unterscheiden.



  Bei liegend angeordneten zylindrischen Behältern wurden zur Behebung der erwähnten Verluste bzw. Probleme mehrere solche Lösungen vorgeschlagen, deren Wesen darin besteht, dass die zu speichernde Flüssigkeit in eine im Metallbehälter angeordneten elastische Einlage hineingefüllt wird, die sich entsprechend der Menge des eingefüllten Materials ausdehnen bzw. zusammenziehen kann.



  Eine derartige Lösung ist z.B. in der US-PS 3 747 800 erläutert, wo in einen Benzinbehälter ein innerer flexibler Behälter eingebaut ist, dessen Material dem Kraftstoff gegenüber widerstandsfähig ist. Der untere Teil des inneren Behälters ist an dem   äusseren    Metallbehälter befestigt, während sein oberer Teil sich membranartig bewegen  kann, d.h. bei der Füllung hebt sich hoch und liegt auf dem oberen Teil des Metallbehälters auf, während im entleerten Zustand auf dessen Boden heruntersinkt. Der obere, einführende Teil des inneren Behälters ist zum Einlassrohr des   äusseren    Behälters befestigt und die entsprechende Bewegung des flexiblen inneren Behälters wird durch Führungsstangen sichergestellt.



  Aus der DE-OS 30 11 894 ist ein solcher; insbesondere zur Speicherung von Kraftstoffen dienender Behälter bekannt, in welchem eine aus Kunststoffolie gefertigte schlauchartige Einlage angeordnet ist. Das Material der Folie ist ausreichend widerstandsfähig gegenüber dem gespeicherten Kraftstoff und ihre Form entspricht der inneren Ausbildung des Behälters, wobei ihr Einführungsteil an dem Mannloch des Behälters befestigt ist.



  Diese Lösungen haben bei kleineren und   regelmässig    aufgefüllten bzw. entleerten Behältern, z.B. an Tankstellen, zahlreiche Vorteile, für dauerhafte Speicherung sind sie aber einerseits viel zu teuer, andererseits können die Folien bei den grossen geometrischen Abmessungen der strategischen Dauerbehälter schon aus Festigkeits- und Beständigkeitsgründen erst gar nicht in Frage kommen.



  Wegen dieser Probleme werden nach der heutigen Praxis bei den zur dauerhaften Speicherung benutzten, meist stehend angeordneten zylindrischen Behältern praktisch keinerlei Massnahmen zur Verhinderung der Verdampfungsund Oxydationsverluste getroffen.



  Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Behebung der Nachteile der bisher verwendeten Lösungen und in der Schaffung eines Verfahrens bzw. einer Anlage zur dauer  haften Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüchtigen Flüssigkeiten in atmosphärischen   BehAl-    tern, die die aus der Dilatationsatmung stammenden Verdampfungsverluste des gespeicherten Materials, dessen Oxydation und Qualitätsverschlechterung durch Wasser und Korrosionsprodukte verhindern, ohne dass die Zerlegung der Konstruktion der Behälter, die Entfernung der gespeicherten Flüssigkeit und eine vorherige Reinigung des Behälters notwendig wäre.



  Darstellung der Erfindung Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Teil des Luftraumes oberhalb der gespeicherten Flüssigkeit durch einen geschlossenen Raum bildende, flexible Begrenzungsflächen von der gespeicherten Flüssigkeit abgegrenzt wird und dieser abgegrenzte Raumteil mit der äusseren Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird, während der übrige Luftraum von der   äusseren    Atmos   phäre    gasdicht verschlossen wird und die durch die Dilatat ion der gespeicherten Flüssigkeit hervorgerufenen Vo   lumenänderungen    unter Vermittlung der flexiblen Begrenzungsflächen auf den abgegrenzten Raumteil übertragen werden. 

  Die Anlage zur Verwirklichung des   erfindungegemäs-    sen Verfahrens kann dadurch gekennzeichnet werden, dass in einem Behälter, dessen Deckel mit wenigstens einem Mannloch und einem Atmungsventil versehen ist, in dem Luftraum oberhalb der gespeicherten Flüssigkeit wenigstens eine sackförmige flexible Einlage angeordnet ist, die im Mannloch des Behälters befestigt und durch einen Blindflansch abgeschlossen ist, wobei der Blind flansch mit wenigstens einem Atmungsventil versehen ist.  



  Erfindungsgemäss ist die flexible Einlage zweckmässigerweise eine sackförmige Kunststoffolie, deren Volumen einige Prozente des Volumens der gespeicherten Flüssig   -keit    beträgt. Bei besonders feuer- und explosionsgefährlichen Flüssigkeiten soll diese Folie aus antistatisier tem Kunststoff gefertigt werden. Erfindungsgemäss ist es ebenfalls zweckmässig, wenn zur Entfernung der aus der Luft kondensierten Feuchtigkeit über den Blindflansch hindurch in das Innere der flexiblen Einlage eine mit einem Saugkopf versehene Absaugleitung hineingeführt ist.



  Im Interesse der Sicherheit ist es zweckmässig, wenn das mit der flexiblen Einlage zusammenwirkende   Atmuhgsventil    auf einen nied rigeren, zweckmässigerweise um einen Druck von etwa 10 mmWS niedrigeren Ansprechswert eingestellt ist, als das Atmungsventil des   Behälterdeckele.   



  Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau einer   erfindungsgemässen    Anlage.



  Bevorzugtes Ausführungsbeispiel Wie es aus der Figur ersichtlich ist, besteht die erfin   dungegemässe    Anlage aus einem Behälter 1 und einer zwi schen dem Flansch eines Mannlochs 2 und einem Blind flansch
3 befestigten flexiblen Einlage 4, gegebenfalls einer sack förmigen Kunststoffolie, deren   Anschlussrand    verstärkt ausgeführt ist, wobei ihre   Festigkeit    so bestimmt ist, damit sie bei der Entleerung des 3ehälters 1 ihr Eigengewicht tragen kann. In der Zeichnung ist nur eine in ein einziges Mannloch 3 einmontierte   -inzige    flexible Einlage 4  zu sehen, aber gegebenfalls auch mehrere Mannlöcher ausgebildet und in diesen mehrere flexible Einlagen befestigt werden können.

  Die sackförmige flexible Einlage 4 ist in Abhängigkeit von der Dilatation der gespeicherten Flüssigkeitsmenge bemessen und ihr Volumen beträgt lediglich einige Prozente des   Volumens    der gespeicherten Flüssigkeit. Die elastische Einlage 4 (oder Einlagen) ist in dem oberhalb der im Behälter 1 dauerhaft gespeicherten Flüssigkeit 5 befindlichen Luftraum 6 angeordnet und sie schliesst gleichzeitig den übrigen Teil des   Luftraums    6 von der äusseren Atmosphäre gasdicht ab. Zweckmässigerweise wird eine solche elastische Einlage verwendet, deren Material - gegenüber der gespeicherten Flüssigkeit widerstands fähig ist, - festigkeitsmässig ihr Eigengewicht tragen kann, - elastisch ist und nicht altert, - im Falle von feuer- und   explosionsgefährlichen    Flüssig keiten antistatisiert ist, und - schweissbar ist.



  Durch den Blindflansch 3 hindurch ist in das Innere'der elastischen Einlage 4 eine mit einem Saugkopf 7 versehene flexible Absaugleitung 8 hineingeführt, deren Aufgabe die Entfernung der aus der Luft kondensierten Feuchtigkeit ist. Auf dem Blindflansch 3 ist auch eine mit einem Entlüftungsventil 9 versehene Entlüftungsleitung und ein Atmungsventil 10 angebracht. Daneben weist der Behälter 1 in seinem Deckel auch ein weiteres Atmungsventil 11 auf.



  Zweckmässigerweise ist das auf dem Mannloch angebrachte und mit der flexiblen Einlage 4 in Verbindung stehende Atmungsventil   lO so    eingestellt, damit es sowohl bei Aus atmung als auch bei Einsaugung auf einem niedrigeren, z.B. um 10 mmWS niedrigeren Wert anspricht, als das At  mungsventil 11 des Behälterdeckels, welches dadurch eine Art Sicherung   darstellt.   



  Eine solche Variante ist auch vorstellbar, wo unter das Atmungsventil 11 eine solche Armatur eingebaut ist, die nur bei der Auffüllung und Entleerung des Behälters 1 geöffnet ist. Bei dauerhafter Speicherung wird diese Armatur geschlossen gehalten.



  Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anlage wird an Beispiel eines   Benzinbehälters    von 1000 m3 erläutert.



  Aufgrund der in der Einleitung beschriebenen Dilatationswerten beträgt die   Miumenänderung    bei einer Temperatur änderung von 20   0C    etwa 20   m3.    Bei einem Sicherheitsfaktor von 100 % wird in den Behälter 1 eine flexible Einlage 4 in Form einer sackförmigen Kunststoffolie von 40 m3 über die gespeicherte Flüssigkeit 5 hineingelegt, wobei der Mundteil der flexiblen Einlage im Mannloch 2 gasdicht befestigt ist.



  Während der Temperatursteigerung dehnt sich die gespeicherte Flüssigkeit 5 bei gleichbleibendem Behältervolumen aus, so dass sie einen Druck auf die flexible Einlage 4 ausübt, deren Luftinhalt über das Atmungsventil 10 abnimmt, d.h. die flexible Einlage 4 atmet aus.



  Beim Rückgang der Temperatur nimmt dagegen das Volumen der gespeicherten Flüssigkeit 5 ab, der sich darüber befindliche Luftraum 6 nimmt zu, so dass infolge der auftretenden Saugwirkung über das Atmungsventil 10 zusätzliche Luft aus der Atmosphäre in die flexible Einlage 4 hineingesaugt wird, d.h. die Einlage atmet ein.  



  Das Volumen der flexiblen Einlage 4 ist   zweckmässig    so zu bestimmen, damit es bei einer Temperatur von 0    C    etwa 30 m3 und bei einer Temperatur 20    C    etwa 10 m3 beträgt. In diesem Fall würde eine Abweichung von 25 % von dem unteren oder oberen Grenzwert noch keine Betriebsstörung hervorrufen.



  Das sich in der flexiblen Einlage 4 angesammelte Wasser soll zeitweise über die flexible Absaugleitung 8 mit Hilfe einer Vakuumpumpe entfernt werden. Die Wasserentfernung soll vorsichtig durchgeführt werden, damit die Folie nicht verletzt wird. Wenn die Wasserförderung zu Ende ist, ist die Pumpe sofort abzustellen.

 

  Die Vorteile des   erfindungsgemässen    Verfahrens bzw. der Anlage sind die Folgenden: - Die aus der Dilatation folgenden Verdampfungsverluste können völlig beseitigt werden. Die bei der Auffüllung und Entleerung auftretenden Verdampfungsverluste können hier vernachlässigt werden, nachdem der Speicherungs zyklus der strategischen Dauerbehälter etwa 3 bis 5
Jahre beträgt.



  - Die Oxydation der gespeicherten Flüssigkeit und die
Verringerung der Oktanzahl können behoben werden, und durch die Bewahrung der Qualität der Produkte kann der
Speicherungszyklus wesentlich erhöht werden, was eine ausserordentlich grosse Kostenersparung zur Folge hat.



  - Die innere Korrosion des Behälters nimmt ab, damit gleichzeitig erhöht sich seine Lebensdauer und die   rm-    standhaltungskosten können bedeutend reduziert werden.  



  - Die Erfindung verhindert, dass in die feuchteempfind lichenwertvollen Flüssigkeiten wie Schmieröle, Kerosin usw. Wasser gelangt, nachdem in das geschlossene Sys tem von aussen keine feuchte Luft hineindringen kann.



  - Die   erfindungsgemässe    Umstellung der Speicherung kann ohne   Anderung    der Konstruktion bzw. Zerlegung der be stehenden Behälter durchgeführt werden, sogar eine Ent leerung und Reinigung des Behälters erübrigt sich auch.



  - Während der Dilatationsbewegung, bei der Ausatmung ver lassen keine   explosionsgefthrliche    Gase den Behälter, so dass die Feuergefahr auch wesentlich vermindert wird.

 

  Die Erfindung kann praktisch bei allen sich z. Z. im Gebrauch befindlichen, stehend angeordneten zylindrischen Behältern mit feststehendem Deckel, aber auch bei liegend angeordneten zylindrischen Behältern, oder bei anderen geschlossenen atmosphärischen Behältern beliebiger Form sofort eingesetzt werden. Bei einer eventuellen Panne der Anlage,   z.B.    bei Riss der Folie geschieht im schlimmsten Falle nichts Weiteres, nur dass sich wieder die Zustände der Speicherung vor dem Einbau der Anlage einstellen.



  Die Unversehrtheit der sackförmigen flexiblen Einlage 4 kann so kontrolliert werden, dass am Atmungsventil 10 die Gaskonzentration gemessen wird. Bei Feststellung eines Fehlers ist lediglich die sackförmige Folie auszuwechseln. 

Claims

PATENTANSPROCHE

1. Verfahren zur dauerhaften Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüchtigen Flüssigkeiten in geschlossenen atmosphärischen Behältern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Teil des Luftraumes oberhalb der gespeicherten Flüssigkeit durch einen geschlossenen Raum bildende, flexible Begrenzungsflächen von der gespeicherten Flüssigkeit abgegrenzt wird und dieser abgegrenzte Raumteil mit der äusseren Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird, während der übrige Luftraum von der äusseren Atmosphäre gasdicht verschlossen wird und die durch die Dilatation der gespeicherten Flüssigkeit hervorgerufenen Volumenänderungen unter Ver mittlung der flexiblen Begrenzungsflächen auf den abgegrenzten Raumteil übertragen werden.

2. Anlage zur dauerhaften Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüchtigen Flüssigkeiten in geschlossenen atmosphärischen Behältern, wobei der Deckel des Be hälters mit wenigstens einem Mannloch und einem Atmungsventil versehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass in dem Luftraum (6) oberhalb der gespeicherten Flüssigkeit (5) wenigstens eine sackförmige flexible Einlage (4) angeordnet ist, die im Mannloch (2) des Behälters (1) befestigt und durch einen Blindflansch (3) abgeschlossen ist, wobei der Blindflansch (3) mit wenigstens einem Atmungsventil (10) versehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die flexible Einlage (4) eine sackförmige Kunststoffolie ist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass durch den Blindflansch (3) hindurch in das Innere der flexiblen Einlage C) eine mit einem Saugkopf (7) versehene flexible'Absaugleitung (8) hineingeführt ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass am Blindflansch (3) eine mit einem Entlüftungsventil (9) versehene Entlüftungsleitung angebracht ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das mit der flexiblen Einlage (4) zusammenwirkende Atmungsventil (10) auf einen niedrigeren, zweckmässigerweise um einen Druck von etwa 10 mmWS niedrigeren Ansprechwert eingestellt ist, als das Atmungsventil (11) des Behälterdeckele.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Volumen der flexiblen Einlage (4) nur einige Prozente des Volumens der gespeicherten Flüssigkeit beträgt, 8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass bei Speicherung von besonders feuer- und explosionsgefährlichen Flüssigkeiten das Material der elastischen Einlage (4) antistatisiert ist.