DE4324495C2 - Anordnung zum Verringern von Schadstoffemissionen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Reinhaltung der Luft, und sie betrifft insbesondere eine Anordnung zum Verringern von Schadstoffemissionen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs im einzel­ nen angegeben ist.

Tanks mit Schwimmdach finden heute für die Lagerung von flüssigen Gütern insbesondere der Petrochemie wie z. B. von Mineralöl und Mineralöl­ produkten in großem Umfang Anwendung. Dabei wird in diesen Tanks der Rand­ spalt zwischen dem Außenumfang des Daches und der Innenwand des Tanks bis­ her mit Hilfe einer aus einem Hebelgestänge mit Gegenlasten, Gleitblechen und Abstreifleisten bestehenden Vorrichtung gegen einen Austritt von Lager­ gut nach oben abgedichtet.

Beispiele für solche Abdichtvorrichtungen sind aus den DE-GM 19 98 492, 17 74 782 und 17 15 884 bekannt.

Aus der DE-OS 33 35 918 ist weiter eine Vorrichtung zur anaeroben Aufbereitung von Abwässern mit einem Faulbehälter bekannt, der entlang seines Außenumfangs von einem durch eine Trennwand abgegrenzten Außenraum umgeben ist, der mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist, in die eine den Faulbehälter überdeckende Gashaube eintaucht, und aus der DE-OS 24 53 789 schließlich ist ein Speicherbehälter für Flüssigkeiten bekannt, in dem zwei zu speichernde Flüssigkeiten durch eine horizontale Scheidewand voneinander getrennt sind, die gegen die Behälterwand durch eine nachgiebige Schürze abgedichtet ist, die im Betrieb eine mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllte Falte bildet, wobei sich die Hilfsflüssigkeit mit der auf der gleichen Seite der Scheidewand gespeicherten Flüssigkeit nicht mischt und in ihrer Dichte davon unterscheidet.

Den künftigen strengeren Bestimmungen für den Umweltschutz genügen die bekannten Tankabdichtungen nicht mehr, und es ist daher erforderlich, entweder die bestehenden Tankanlagen umzurüsten oder überhaupt neue Tanks zu bauen. Dabei kommen nach dem bisherigen Stande der Technik im wesent­ lichen zwei bauliche bzw. betriebliche Alternativen in Betracht. Es sind dies zum einen die Gaspendelung und zum anderen die Lagerung flüssiger Güter der entsprechenden Gefahrenklassen in Festdachtanks mit Schwimmdecke, wobei die anfallenden Abluft- und Abgasemissionen einer Anlage zur Gasent­ sorgung bzw. zur Dampfrückgewinnung zugeführt werden müssen.

Beide Alternativen weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. So führt die Methode der Gaspendelung zwar zu einer befriedigenden Vermeidung von Schadstoffemissionen, sie ist aber auf eine ganze Reihe von Bedarfsfällen wie insbesondere die Zwischenlagerung von über längere Pipelines angelie­ fertem Rohöl in Rohöltanks nicht anwendbar. Der Bau von Festdachtanks mit zugeordneter Entsorgungs- bzw. Rückgewinnungsanlage für die anfallenden Gase und Dämpfe hat außer den beträchtlichen Herstellungskosten auch grö­ ßere Schwierigkeiten im Betrieb zur Folge, da diese Tanks für periodisch anfallende Wartungsarbeiten an der zugeordneten Entsorgungs- bzw. Rückge­ winnungsanlage und darüber hinaus auch für unerwartet notwendig werdende Reparaturen daran jeweils entleert werden müssen, und außerdem ist der laufende Betrieb dieser Anlage mit erheblichem Energieverbrauch verbunden, der die Umweltbilanz verschlechtert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie sich unter Beibehaltung der konstruktiv einfachen und betriebs­ günstigen Tankbauweise mit herkömmlichem Schwimmdach auch ohne aufwendige Zusatzanlagen die Schadstoffemission so niedrig halten läßt, wie dies bis­ her nur nach dem Verfahren der Gaspendelung erreichbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Anordnung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist; vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist in dem jeweiligen Tank ein relativ enger randnaher Bereich vorgesehen, in dem das flüssige Lagergut mit einer che­ misch damit verträglichen Abdichtflüssigkeit überschichtet ist, die eine geringere Dichte besitzt und einen vergleichsweise kleinen Dampfdruck aufweist. Auf diese leise wird ein Schadstoffaustritt sowohl in flüssiger Form als auch in Gas- oder Dampfform in dem Spalt zwischen der Innenwand des Tanks selbst und dem Außenumfang des sich darin bewegenden Daches vermieden.

Durch eine bedarfsabhängige oder fortlaufende Zufuhr von Abdicht­ flüssigkeit und deren Aufbereitung kann weiter dafür gesorgt werden, daß sich Schadstoffe nicht in unerwünscht hoher Konzentration in der Abdicht­ flüssigkeit ansammeln. In diesem Zusammenhang abgezogene Abdichtflüssigkeit kann entweder nach ihrer Reinigung erneut zur Abdichtung eingesetzt oder als Energieträger anderweitig verwertet werden.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, einen Austritt von Gasen ganz zu unterbinden, indem diese in einem gesonderten Sammelraum aufge­ fangen und getrennt behandelt werden.

Ergänzend kann weiter vorgesehen werden, festsitzende Ablagerungen aus dem Lagergut an der Innenwand des Tanks, die nicht ohne weiteres von der Abdichtflüssigkeit bei deren Bewegung längs der Tankwand abgelöst und mitgenommen werden, mit mechanischen Mitteln wie Kratzern oder auch durch eine Art von chemischer Behandlung mit Lösungsmitteln insbesondere von erhöhter Temperatur zu entfernen und ihren Durchtritt in den Außenraum zu verhindern.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung, ihrer Merkmale und Vor­ teile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Aufbau und Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht sind; dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung einen Randabschnitt eines zu seiner Abdichtung mit einer Anordnung gemäß der Erfindung versehenen Tanks und seines Daches in einem schematisch gehaltenen Vertikalschnitt.

Die Darstellung in der Zeichnung zeigt einen Tank 1, der zum Lagern von flüssigem Lagergut 3 dient. Oben auf dem Lagergut 3 schwimmt ein Dach 4, das in dem Tank 1 in vertikaler Richtung beweglich ist und so Verände­ rungen in der Füllhöhe des Lagerguts 3 zu folgen vermag.

Zwischen der Innenwand 2 des Tanks und dem Außenumfang 5 des Daches 4 verbleibt ein relativ schmaler Randspalt 6, der im Anschluß an die Innen­ wand 2 des Tanks 1 mit einer Abdichtflüssigkeit 10 gefüllt ist. Von der Hauptmasse des Lagerguts 3 ist der Randspalt 6 durch ein Trennblech 23 ab­ getrennt, das über ein elastisches Koppelglied 20 wie beispielsweise einen Faltenbalg mit dem Dach 4 verbunden ist und dessen Vertikalbewegung bei An­ steigen oder Absinken des Spiegels des Lagerguts 3 im Tank 1 mitmacht. Für einen Abschluß des Randspalts b nach oben gegen den Außenraum sorgt eine Abdeckung 16 aus gewölbtem Blech, die mit dem Dach 4 unter Zwischenlage einer Dichtung 22 verbunden ist und der Bewegung des Daches 4 ebenfalls folgt.

Die Abdichtflüssigkeit 10 ist in ihren chemischen Eigenschaften auf das Lagergut 3 abgestellt und damit verträglich. Insbesondere kommt eine Destillatfraktion des Lagerguts 3 als Abdichtflüssigkeit 10 in Betracht. Auf jeden Fall weist die Abdichtflüssigkeit eine geringere Dichte auf als das Lagergut 3, und ihr Dampfdruck ist klein gegen den des Lagerguts 3. Ein Eindringen des Lagerguts 3 in die Abdichtflüssigkeit 10 kann so zumindest weitgehend vermieden werden, und außerdem kommt es nicht zu einem stärkeren Abdampfen aus der Abdichtflüssigkeit 10. Vor allem dann, wenn es sich bei dem Lagergut 3 um Rohöl oder um Mineralölprodukte handelt, eignen sich ali­ phatische Kohlenwasserstoffe und insbesondere Normalalkane mit sechs oder mehr Kohlenstoffatomen je Molekül als Abdichtflüssigkeit 10. Bevorzugte Beispiele sind die Alkane von Heptan bis Tridecan und insbesondere von Nonan bis Undecan.

Bei einem Absinken des Pegelstandes des Lagerguts 3 im Tank 1 bewegt sich auch das Dach 4 und mit ihm das Trennblech 23 nach abwärts, und auch die Abdichtflüssigkeit 10 folgt dieser Abwärtsbewegung entlang der Innen­ wand 2 des Tanks 1 nach unten. Dabei werden an der Innenwand 2 des Tanks 1 noch anhaftende Reste von flüssigem Lagergut 3 durch die Abdichtflüssigkeit 10 weitestgehend verdrängt und ersetzt. Restspuren von Lagergut 3 mit höherem Dampfdruck gehen in die Abdichtflüssigkeit 10 über. Zu einer Frei­ setzung von Lagergutkomponenten mit höherem Dampfdruck bei einem Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Tank 1 kommt es daher praktisch nicht.

In den von der Abdichtflüssigkeit 10 ausgefüllten Randbereich taucht ein Gleitschuh 12 ein, der sich im Anschluß an die Innenwand 2 des Tanks 1 parallel dazu erstreckt und der Bewegung des Daches 4 an der Innenwand 2 des Tanks 1 entlanggleitend folgt. Auf seiner der Innenwand 2 des Tanks 1 zugewandten Seite kann der Gleitschuh 12 Kratzer tragen, die dazu dienen, stärker haftende feste Ablagerungen von der Innenwand 2 des Tanks 1 abzu­ lösen und so eine rückstandsfreie Wandoberfläche zu schaffen, von der kei­ nerlei Schadstoffemissionen ausgehen.

Zum Einfüllen der Abdichtflüssigkeit 10 in den Randspalt 6 dient eine Zuführungsleitung 17, die von einer auf der Oberseite des Daches 4 angeordneten Sammelleitung 7 mit deutlich größerem Querschnitt abzweigt und daraus mit Abdichtflüssigkeit 10 gefüllt werden kann. Außerdem ist im Rand­ spalt 6 eine Abführungsleitung 18 vorgesehen, die in die Abdichtflüssigkeit 10 im Randspalt 6 eintaucht und zu einer ebenfalls auf dem Dach 4 angeord­ neten Sammelleitung 8 von wiederum deutlich größerem Querschnitt führt. Mit Hilfe dieses Leitungssystems ist es möglich, die Füllung des Randspalts 6 mit Abdichtflüssigkeit 10 einzustellen und diese gegebenenfalls zu erneu­ ern. Ein solcher Ersatz oder Austausch von Abdichtflüssigkeit 10 kann fort­ laufend erfolgen, er kann aber auch gesteuert in Abhängigkeit von einer Anreicherung von Rückständen aus dem Lagergut 3 oder sonstiger Fremdstoffe in der Abdichtflüssigkeit 10 vorgenommen werden. Für diese Steuerung sind dann in der Zeichnung nicht eigens gezeigte Detektoren vorgesehen, die auf Änderungen der Eigenschaften der Abdichtflüssigkeit 10 durch eine Fremd­ stoffaufnahme ansprechen. Insbesondere kann als Steuerkriterium für den Austausch der Abdichtflüssigkeit 10 deren momentane Dichte oder auch ihre Lichtdurchlässigkeit dienen.

Anschließend an den Randspalt 6 ist oberhalb davon entlang der Innenwand 2 des Tanks 1 ein Gassammelraum 11 vorgesehen, der durch eine Wandung 21 begrenzt wird, die an ihrem unteren Rand unter Einfügung einer Dichtung 15 mit der Abdeckung 16 verbunden ist und an ihrem oberen Rand eine schuhmontierte Dichtung 14 trägt, die an der Innenwand 2 des Tanks 1 anliegt und daran entlanggleiten kann, wenn der Gassammelraum 11 insgesamt der Bewegung des Daches 4 nach oben oder nach unten folgt. Die Wandung 21 des Gassammelraumes 11 enthält weiter kalibrierte Öffnungen 13, über die der Gassammelraum 11 gezielt mit Außenluft belüftet oder mit Inertgas ge­ speist werden kann. Außerdem kann über die Öffnungen 13 in der Wandung 21 ein Lösungsmittel in den Gassammelraum 11 eingeführt werden, das ein Ab­ lösen festhaftender Reststoffschichten von der Innenwand 2 des Tanks 1 gestattet und dazu eine erhöhte Temperatur oder auch Dampfform aufweisen kann. Weiter mündet in den Gassammelraum 11 eine Absaugleitung 19, die zu einer auf dem Dach 4 angeordneten Sammelleitung 9 für Gas führt, die einen deutlich größeren Querschnitt aufweist. Über die Absaugleitung 19 kann der Inhalt des Gassammelraumes 11 abgesaugt und darin gewünschtenfalls ein ein­ stellbarer Unterdruck erzeugt und aufrechterhalten werden.

Aufgabe des Gassammelraumes 11 ist es, ein Abdampfen von bei einem Absenken des Daches 4 im Tank 1 an dessen Innenwand 2 ungeachtet der Ver­ drängung des flüssigen Lagerguts 3 durch die Abdichtflüssigkeit 10 etwa doch noch verbliebener Flüssigkeitsreste in den Außenraum mit letzter Sicherheit zu verhindern. Diese etwa zwischen dem Gleitschuh 12 und der Innenwand 2 des Tanks 1 zurückgebliebenen Flüssigkeitsreste verdampfen im Gassammelraum 11 und werden über die Absaugleitung 19 und die zugehörige Sammelleitung 9 entfernt und gegebenenfalls rückgewonnen oder sonst ver­ wertet. Dabei sorgt eine über die Öffnungen 13 herbeigeführte Einleitung von Außenluft oder Inertgas für eine Absenkung des Partialdrucks der Flüs­ sigkeitsdämpfe im Gassammelraum 11 und damit für eine restlose Verdampfung der im Gassammelraum 11 angefallenen Flüssigkeitsreste.

Die vorstehende Erläuterung läßt erkennen, daß die beschriebene An­ ordnung und Verfahrensweise eine weitgehende Entfernung von Schadstoff­ resten bzw. eine Vermeidung von deren Emission in den Außenraum sicherzu­ stellen gestatten, die auch strengsten Luftreinhaltungsvorschriften genügt.

Im Grundsatz verkörpert sich die Erfindung in einer Anordnung zum Verringern von Schadstoffemissionen in die Außenluft bei der Lagerung von flüssigem Lagergut in Tanks mit einem innerhalb des jeweiligen Tanks in vertikaler Richtung beweglichen und dem Füllstand des Lagerguts folgenden Dach, die zwischen der Innenwand des Tanks und dem Außenumfang des Daches einen Randspalt aufweist, der mit einer Abdichtflüssigkeit gefüllt ist, die eine niedrigere Dichte besitzt als das Lagergut und einen Dampfdruck auf­ weist, der klein ist gegen den des Lagerguts.

Ergänzend kann anschließend an den mit Abdichtflüssigkeit gefüllten Randspalt eine im wesentlichen abgeschlossene und gezielt mit Außenluft und/oder mit Inertgas speisbare Atmosphäre geschaffen werden, die unter einem einstellbaren Unterdruck gegenüber dem Außenraum gehalten und/oder in die zusätzlich erwärmtes Gas und/oder Lösungsmitteldampf und insbesondere Wasserdampf von erhöhter Temperatur eingeführt werden kann.

Zusätzlich kann anschließend an den Randspalt ein damit in Verbin­ dung stehender Gassammelraum vorgesehen sein, der unter einstellbarem Unterdruck gegenüber dem Außenraum steht und/oder über entsprechende Öffnungen zum Außenraum gezielt mit Außenluft belüftbar und/oder dosiert mit Inertgas speisbar ist.

Claims (17)

1. Anordnung zum Verringern von Schadstoffemissionen in die Außenluft aus flüssigem Lagergut in einem Tank mit einem darin in vertikaler Richtung dem Füllstand des Lagerguts folgend beweglichen Dach, zwischen dessen Außenumfang und der Innenwand des Tanks ein dem Lagergut zugänglicher und von einer mit dem Dach beweglichen und an der Innenwand des Tanks entlanggleitenden oberen Abdeckung überdeckter Randspalt verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergut (3) in dem Randspalt (6) zwischen der Innenwand (2) des Tanks (1) und dem Außenumfang (5) des Daches (4) mit einer Abdicht­ flüssigkeit (10) überschichtet ist, die eine niedrigere Dichte be­ sitzt als das Lagergut (3) und einen Dampfdruck aufweist, der klein ist gegen den des Lagerguts (3).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zuführungs- und Abführungsleitungen (17, 18) für eine Erneuerung bzw. einen Austausch der Abdichtflüssigkeit (10) in dem Randspalt (6) vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zuführungs- und/oder Abführungsleitungen (17, 18) für die Abdichtflüssigkeit (10) Pumpen für deren kontinuierliche Umwälzung angeschlossen sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Randspalts (6) Detektoren zum Bestimmen des Gehalts der Abdichtflüssigkeit (10) an Bestandteilen des Lagerguts (3) und/oder an Verunreinigungen vorgesehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren auf die momentane Dichte der Abdichtflüssigkeit (10) und/oder auf deren Lichtdurchlässigkeit ansprechen.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren auf eine Analyse der Abdichtflüssigkeit (10) hin­ sichtlich einer Aufnahme von Bestandteilen des Lagerguts (3) und/ oder von Verunreinigungen ausgelegt sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Randspalt (6) durch ein gasdicht mit dem Dach (4) verbundenes und gemeinsam damit im wesentlichen parallel zur Innenwand (2) des Tanks (1) bewegliches Trennblech (23) begrenzt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennblech (23) über ein elastisches Koppelglied (20) und insbesondere einen Faltenbalg mit dem Dach (4) verbunden ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtflüssigkeit (10) eine Destillatfraktion des Lagerguts (3) ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtflüssigkeit (10) aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen und insbesondere aus Normalalkanen mit einer Kohlenstoffanzahl von 6 und mehr im Molekül besteht.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtflüssigkeit (10) durch eines oder mehrere der Alkane von Heptan bis Tridecan und insbesondere von Nonan bis Dodecan gebildet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den Randspalt (6) ein damit in Verbindung stehender Gassammelraum (11) vorgesehen ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelraum (11) unter einem einstellbaren Unterdruck gegen­ über dem Außenraum steht.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelraum (11) über entsprechende Öffnungen (13) zum Außen­ raum gezielt mit Außenluft belüftbar ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelraum (11) dosiert mit Inertgas speisbar ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gassammelraum (11) Speise- und/oder Absaugleitungen (19) für erwärmtes das und/oder Lösungsmitteldampf, insbesondere Wasserdampf von erhöhter Temperatur münden.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem Dach (4) mit den Leitungen (17, 18, 19) für die Zu- oder Abführung von Abdichtflüssigkeit (10) bzw. Gas in Verbindung stehende Sammelleitungen (7, 8, 9) von größerem Querschnitt vorge­ sehen sind.