DE3014166A1

DE3014166A1 - Verfahren und vorrichtung zur lagerung sauerstoffempfindlicher produkte in tanks mit schwimmdecke

Info

Publication number: DE3014166A1
Application number: DE19803014166
Authority: DE
Inventors: Richard 4450 Lingen Mazurkiewicz; Werner Raetz; Jochen Dipl.-Ing. Wiefel
Original assignee: Wintershall AG
Current assignee: Wintershall AG
Priority date: 1980-04-12
Filing date: 1980-04-12
Publication date: 1981-10-22
Also published as: DE3014166C2

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung sauerstoff-
empfindlicher Produkte in Tanks mit Schwimmdecke" Flüssigkeiten, wie beispielsweise technische Ole oder Treibstoffe, Kohlenwasserstoffe, deren Derivate oder andere Substanzen, die bei Umgebungstemperatur flüssig sind, können in allseitig geschlossenen Tanks, den sogenannten Festdachtanks, gelagert werden. Diese Tanks sind mit Uber- und Unterdruckventilen als Sicherheitseinrichtungen ausgerüstet, die auf einen überdruck von 0,02 bzw. Unterdruck von 0,01 bar eingestellt sein können. Es hat sich bewährt, insbesondere wenn sauerstoff-empfindliche Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten, deren Dampf mit Sauerstoff explosible Gemische zu bilden vermögen, den in solchen Festdachtanks über der Flüssigkeitsoberfläche befindlichen Gasraum mit einem Schutzgas zu füllen, das den Luftsauerstoff aus diesem Gasraum verdrängt und darin gegenüber der umgebenden Atmosphäre einen überdruck von 0,005 bis 0,015 bar aufrechterhält. Der Bedarf an Schutzgas, wie beispielsweise Heizgas, Erdgas, Stickstoff oder andere Inertgase, ist allein abhängig von der möglichen Absenkung des Drucks im Inneren des Festdachtanks, die durch Entnahme der gelagerten Flüssigkeit sowie durch Verkleinerung des Volumens der gelagerten Flüssigkeit. und Gases infolge des Absinkens der Umgebungstemperatur bewirkt wird. Wenn das Absinken der Umgebungstemperatur, beispielsweise beim übergang vom Tag zur Nacht oder nach einem Gewitterregen, sehr rasch eintritt und eine größere Anzahl solcher Festdachtanks an ein Schutzgasnetz angeschlossen sind, die dann gleichzeitig versorgt werden müssen, kann aus dem Schutzgasnetz häufig die benötigte Schutzgasmenge nicht in kurzer Zeit zur Verfügung stehen. Die Folge dieser Nangelsituation ist, dat doch Luft und damit Sauerstoff in die Tanks eingesaugt wird.
Um ein Verdampfen der gelagerten Flüssigkeiten in dem Festdachtank möglichst weitgehend zu unterbinden, ist auch die sogenannte Schwimmdecke bereits beschrieben. Die Schwimmdecke besteht aus einem von einem aufstehenden Rand umgebenen eingezogenen Bonden, dessen Durchmesser etwas geringer als die lichte Weite des Tanks ist. An der äu3eren Oberflache des aufstehenden Randes der Schwimmdecke ist eine Dichtung aus einem weichelastischem Material angeordnet, die den aufstehenden Rand vollstandig umgibt.
Es hat sich bewährt, diese Dichtung als Schlauchdichtung auszubilden. Diese Dichtung legt sich mit ihrer freien Oberflache an die innere Oberfläche der Tank'andung an. Hierdurch wird zwar eine gewisse Abdichtung aber kein völliger AbschluS der gelagerten Flüssigkeit von dem überstehenden Gasraum erreicht.
Da bei sauerstoff-empfindlichen Lagerflüssigkeiten oder solchen, deren Dämpfe mit Sauerstoff exiplosible Gemische bilden, die Schwimmdecke keinen sicheren Abschlut gegen Luftsauerstoff bildet, ist auch bei den mit Schwimmdecke ausgerüsteten Festdachtanks die Anwendung von Schutzgas nötig, mit den die Luft aus dem Gasraum des Tanks verdrängt wird. Hierbei ergeben sich die gleichen technischen Sachverhalte und Schwierigkeiten, die vorstehend für Festdachtanks ohne Schwimmdecke erläutert sind.
Hieraus ergab sich die Aufgabe, bei Tanks mit Schwimmdecke den von deren aufstehenden Rand und der inneren Oberfläche der Tankwandung begrenzten Raum so abzudichten, daß der übertritt vom Gasraum des Tanks zur gelagerten Flüssigkeit vollständig unterbunden wird.
Es wurde ein Verfahren zum Abdichten eines Tanks mit Schwimmdecke zur Lagerung von insbesondere sauerstoffempfindlichen Flüssigkeiten, der mit einer Dichtung zwischen der Au<?enfläche des aufstehenden Randes der Schwimmdecke und der Innenfläche der Tanlzrandung ausgerüstes ist, mittels Schutzgas, gefunden. Danach wird in den Ringraum zwischen Dichtung und dem Flüssigkeitssoiegel der Tankfüllung ein dem Volumen dieses Raumes etwa entsprechende Schutzgasmenge eingeleitet und dieses Schutzgasvolumen unter einem geringen überdruck dauernd aufrechterhalten.
Das Verfahren der Erfindung kann nur bei Tanks mit festem Dach durchgeführt werden, die in ihrem Tankraum eine Schwimmdecke aufweisen, welche mit einem in den Gasraum hineinragenden,aufstehenden Rand und einer die Außenseite dieses Randes umlaufenden Dichtung ausgerSistet ist, die an der inneren-Oberflache der Tankwandung anliegt. Diese Dichtung ist normalerweise in dem oberen Drittel des aufstehenden Randes der Schwimmdecke angeordnet, damit sie nicht in stnndi.gen Kontakt mit der eingelagerten Flüssigkeit steht. Auf diese Weise bildet sich ein von der Unterseite der Dichtung, dem nicht von der Dichtung bedeckten Teil des auf der Schwimmdec'ce aufstehenden Randes der Oberflache der eingelagerten Flüssigkeit und der inneren Oberflache der Tankwandung begrenzter Ringraum der mit dem Dampf der eingelagerten Flüssigkeit gefüllt ist. Bei einem Absenken des Flüssigkeitsspiegels im Tank wird stets ein Teil des in dem Ringraum befindlichen Dampfes durch den von Dichtung und innerer Oberflache der Tankrandung begrenzten Dichtung spalt hindurch in den Gasraum des Tanks entweichen und sich in dem dort befindlichen Gasvolumen verteilen.
Umgekehrt wird beim Aufsteigen des Flüssigkeitssniegels in dem Tank stets Gas aus den Gasraum in den vorerwähnten Ringraum eindringen. Bei der Einlagerung von sauerstoff-empfindlichen Flüssigkeiten oder dp r von Flüssigkeiten, deren Dämpfe mit Luft explosible Gemische bilden, muQ der gesamte Gasraum mit Schutzgas gefüllt sein, um hierbei jeglichen Kontakt mit Luft sauerstoff auszuschließen. Für ein Tanklager mit einer zentralen Schutzgasversorgung, fiir das im normalen Betrieb 500 bis 700 Nm3/h Schutzgas aufgewendet werden müssen, können im Schutzgasverbrauch aber auch Spitzenwerte von 2.500 bis 3.000 Nm3/E notwendig sein, die bei groSen Schwankungen der Umgebungstemperatur auch noch überschritten werden können.
Der nachfolgend beschriebenen Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die zum Abdichten von Tanks mit Schwimmdecken aufzuwendenden Mengen an Schutzgas drastisch zu vermindern, ohne die Dichtungswir1.cung abzuschwächen.
Es wurde ein Verfahren zum Abdichten 7n Tanks mit Schwimmdecke zur Lagerung von insbesondere sauerstoffempfindlichen Flüssigkeiten, die mit einer Gleitdichtung zwischen der Außenfläche des aufstehenden Randes der Schwimmdecke und der Imnenflnche der Tanlrwandung ausgerüstet ist, mittels Schutzgas gefunden Danach soll in den von Dichtung, Tankwandung und Flüssigkeitsspiegel begrenzten Ringraum ein dem Volumen dieses Ringraumes etwa entsprechende Schutzgasmenge eingeleitet und dieses Schutzgasvolumen unter einem geringen überdruck dauernd aufrechterhalten werden.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird nur der von Dichtung, Tankwandung und Flüssigkeitsspiegel der Tankfüllung begrenzte Ringraum mit Schutzgas beaufschlagt.
Da dieser Ringraum stets ein kleineres Volumen hat als beispielsweise der über der Schwimmdecke befindliche Gasraum, der bisher mit Schutzgas gefüllt worden ist, sind die fijr die Durchführung des Verjahres der Erfindung aufzuwendenden Schutzgasvolumen entsorechnd erheblich geringer Sie betragen bei dem vorerwähnten Tanklager 0,07 DSm3/h und lfd.m Ringraum oder insgesamt 50 Nm3/h.
Als Schutzgase werden auger den Inertgasen, wie beispielsweise Stickstoff, auch Kohlenwasserstoffe enthaltende Gasgemische, wie beispielsweise Heizgas, Erdgas und dgl. eingesetzt. Da von diesen Schutzgaspn stets ein Teil in die umgebende Atmoschare entweicht oder abgegeben wird, bewirkt das Verfahren der Erfindung eine erhebliche Reduzierung der Umweltbelastung.
Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung hat sich pin Tank mit Schwimmdecke bewährt, von dem ein Beistiel in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Figur 2 stellt ebenfalls in schematischer Darstellung den in Figur 1 mit A bezeichneten Ausschnitt dar. GemäB dieser Ausführungsform des Tanks der Erfindung ist auf dem eingezogenen Boden der Schwimmdecke 1 ein Leitungsverteiler 2 angeordnet, dessen einer Arm mit der in der Länge veränderlichen Gaszuführungsleitung 3 und dessen andere Arme mit Gaszuführungsleitungen 4 verbunden sind, die zu einer unterhalb der Schwimmdecken-Dichtung 5 an der äußeren Oberfläche des aufstehenden Randes 6 der Schwimmdecke 1 angeordneten Ringleitung 7 führen und damit verbunden sind, welche in regelmäBigen Abständen in ihrer Wandung Gasaustrittsöffnungen aufweist. Der für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung wesentliche Ringraum wird außer durch den auf stehenden Rand 6 der Schwimmdecke 1 noch durch die, vorzugsweise als Schaumstoff-gefüllte, flexibel ausgebildete Schlauchdichtung 5, die Flüssigkeitsoberfläche 8 und die Tankwandung 9 begrenzt. In der Gaszuleitung 10, die zur Gaszuführungsleitung 3 führt, ist ein automatisch arbeitendes Ventil 11 angeordnet, das über eine druckabhängig bzw. mengenabhängig arbeitende Regeleinrichtung 12 gesteuert wird, die in den von diesem Ventil 11 zu der Ringleitung 7 führenden Leitungen angeordnet ist.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die längenveränderliche Gaszuführungsleitung durch das Festdach des Tanks und den darunter liegenden Gasraum zu dem eingezogenen Boden der Schwimmdecke geführt und dort mit dem Hauptarm des Leitungsverteilers verbunden sein.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die längenveränderliche Gaszuführungs leitung 3 in der Nähe des Tankbodens durch die Seitenwandung des Tanks und etwa durch die Mitte des eingezogenen Bodens der Schwimmdecke 1 geführt und dort mit dem Hauptarm des Leitungsverteilers 2 verbunden.
Die längenveränderliche Gaszuführungsleitung 3 kann ein Schlauch aus einem gegen die gelagerte Flüssigkeit resistenten und flexibel-elastischem Material sein, bei dem die Länge des im Tank befindlichen Abschnitts größer ist als die Länge des möglichen Weges der Schwimmdecke 1 in dem Tank. Vorzugsweise dort, wo die Gaszuführungsleitung 3 unten in den Tank eingeführt ist, hat es sich bewährt, die Gaszuführungsleitung 3 in ihrem im Tank befindlichen Abschnitt als Gelenkrohr mit wenigstens drei Gliedern auszubilden, deren Gesamtlänge etwas größer ist als die Länge des möglichen Weges der Schwimmdecke 1 im Tank.
Beim Befüllen des Tanks oder bei Entnahme steigt bzw. senkt sich die Schwimmdecke 1, die durch die Dichtung 5, vorzugsweise eine Schaumstoff-gefüllte, flexible Schlauchdichtung, gegen die Tankwandung so abgedichtet ist, daß die Bewegung der'Schwimmdecke nur durch eine minimale Reibung der Dichtung 5 entgegen wirkt. Die Schlauchdichtung 5 ist an dem aufstehenden Rand 6 der Schwimmdecke 1 in an sich bekannter Weise befestigt. Unterhalb der Dichtung 5 ist die Ringleitung 7 angeordnet und ebenfalls am aufstehenden Rand 6 der Schwimmdecke 1 befestigt und gibt durch die Gasaustrittsöffnungen in ihrer Wandung stets Schutzgas in den sie umgebenden Raum ab, das ihr aus der Gaszuleitung 10, gesteuert durch das Ventil 11 über die Gaszuführungsleitung 3, den Leitungsverteiler 2 und die Gaszuführungsleitungen 4, ständig zugeführt wird. Der verhältnismäßig geringe Schutzgasbedarf, der in dem von der Dichtung 5, dem aufstehenden Rand 6, der Flüssigkeitsoberfläche und der Tankwandung begrenzten Raum eine Schutzgasatmosphäre stets aufrechterhält, reicht vollständig aus, infolge der bestehenden Druckverhältnisse jeden Kontakt der gelagerten Flüssigkeit mit Luftsauerstoff zu vermeiden. Der vertikalen Bewegung der Schwimmdecke 1 setzen die Gaszuführungsleitungen keine Hindernisse oder Hemmungen entgegen. Vielmehr folgen sie diesen Bewegungen und bleiben funktionsfähig, so daß die erforderliche Schutzgasatmosphäre in der Randzone der Schwimmdecke stets aufrechterhalten bleibt.
Nach der Erfindung ist es nunmehr möglich, die mit einer mechanisch wirksamen Dichtung ausgerüstete Randzone einer Schwimmdecke mittels eines geringen Schutzgasvolumens so abzudichten, daß die gelagerte Flüssigkeit und deren mögliche Dämpfe innerhalb des Ringraumes mit Luft praktisch nicht in Berührung kommen.

Claims

Patentansprüche 1 Verfahren zum Abdichten von Tanks mit Schwimmdecke zur Lagerung von, insbesonderP sauerstoff-empfindlichen Flüssigkeiten, die mit einer Gleitdichtung zwischen der AuEenfläche des aufstehenden Randes der Schwimmdecke und der Innenfläche der Tankwandung ausgerüstet ist, mittels Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, da9 in den von Dichtung, Tankwandung und Flü.ssigkeitssniegel der Tankfüllung begrenzten Ringraum ein dem Volumen dieses Ringraumes etwa entsprechende Schutzgasmenge eingeleitet und dieses Schutzgasvolumen unter einem geringen überdruck dauernd aufrechterhalten wird.
2. Tank mit Schwimmdecke zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da9 auf dem eingezogenen Boden der Schwinmdecke (1) ein Leitungsverteiler (2) angeordnet ist, dessen einer Arm mit einer in ihrer Lange veranderlichen Gaszuführungsleitung (3) und dessen anderen Arme mit Gaszufiihrungsleitungen (4) verbunden sind, die zu einer unterhalb der Schwimmdecken-Dichtung (5) an der auQeren Oberfläche des aufstehenden Randes (6) der Schwimmdecke (1) angeordneten Ringleitung (7) führen und damit verbunden sind, welche in regelmäSigen Abständen in ihrer Wandung Gasaustrittsbffnungen aufweist.
3. Tank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gaszuleitung (10) ein automatisch arbeitendes Ventil (11) angeordnet ist, das über eine druckabhängig oder mengenabhängig arbeitende Regeleinrichtung (12) gesteuert wird, die in den von diesem Ventil zu der Ringleitung führenden Leitungen angeordnet ist.
4. Tank nach Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längenveränderliche Gaszuführungsleitung (3) durch das Festdach des Tanks und den darunter liegenden Gasraum zu dem eingezogenen Boden der Schwimmdecke (1) geführt und dort mit dem Hauptarm des Leitungsverteilers (2) verbunden ist.
5. Tank nach Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längenveranderliche Gaszuführungsleitung (3) in der Nahe des Tankbodens durch die Seitenwandung des Tanks und etwa durch die Mitte des eingezogenen Bodens der Schwimmdecke (1) geführt und dort mit dem Hauptarm des Leitungsverteilers (2) verbunden ist.
6. Tank nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die längenveränderliche Gaszuführungsleitung (3) ein Schlauch aus einem gegen die Lagerflüssigkeit resistenten und flexibel-elastischem Material ist, bei dem die Länge des im Tank befindlichen Abschnitts größer ist als die Länge des möglichen Weges der Schwimmdecke (1) in dem Tank.
7. Tank nach Ansprüchen 2 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß die langenveranderliche Gaszuführungsleitung (3) in ihrem im Tank befindlichen Abschnitt als Gelenkrohr mit wenigstens drei Gliedern ausgebildet ist und in ihrer gestreckten Gesamtlänge etwas grober ist als die Lunge des mnlichen Weges der Schwimmdecke (1) in dem Tank.