DE3641112A1

DE3641112A1 - Unterirdisches fluessigkeits-lagerungssystem und verfahren

Info

Publication number: DE3641112A1
Application number: DE19863641112
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Francis Gilbert; John Smith Mcintyre; David Neville Glew
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1987-06-19
Also published as: US4626131A; CA1258183A

Description

Die Erfindung betrifft die Untergrundlagerung von Flüssigkeiten in unterirdischen Hohlräumen, bei der eine Verdrängungsflüssigkeit verwendet wird und im besonderen betrifft sie eine solche Lagerung, bei der die zu lagernde Flüssigkeit ein spezifisches Gewicht oder Dichte aufweist, die unter den Lagerungsbedingungen oberhalb oder gleich derjenigen der Verdrängungsflüssigkeit ist.

Die Lagerung von wertvollen Flüssigkeiten in natürlich auftretenden oder durch Abbau mit Lösungsmittel entstandenen (solution minded), unterirdischen Hohlräumen ist bestens bekannt. Typischerweise enthält dabei der Hohlraum in zwei verschiedenen Phasen die wertvolle Flüssigkeit und eine damit nicht mischbare Verdrängungsflüssigkeit, wie z. B. eine gesättigte Salzlösung, um den Hohlraum vollständig auszufüllen. Wenn zusätzliche wertvolle Flüssigkeit in den Hohlraum eingeführt werden soll, wird gleichzeitig eine entsprechende Menge Salzlösung abgezogen. Umgekehrt wird, wenn die wertvolle Flüssigkeit abgezogen werden soll, diese gleichzeitig im Hohlraum durch ein entsprechendes Volumen der Salzlösung ersetzt.

Je nach der Dichte der wertvollen Flüssigkeit bezüglich der Verdrängungsflüssigkeit wurde die wertvolle Flüssigkeit entweder oberhalb oder unterhalb der Verdrängungsflüssigkeit gelagert, wie dies in US-PS 34 91 540 beschrieben ist.

Zum Beispiel beschreibt US-Patent 37 45 770 die Lagerung von Ethylendichlorid unter Salzlösung und US-PS 29 86 007 und 27 87 455 beschreiben die Lagerung von verflüssigtem Petroleumgas über Salzlauge oder von einer anderen leichten Flüssigkeit, die bei Druckverminderung in den gasförmigen Zustand übergeht. Durch den permanenten Verlust der mit dem angehäuften Abraum und anderen Ungleichmäßigkeiten auf dem Boden des Hohlraumes einhergeht, ist es allgemein wünschenswert, die wertvolle Flüssigkeit oberhalb der Salzlauge oder der Verdrängungsflüssigkeit zu lagern.

Solche Lagersysteme und Verfahren sind dann allgemein annehmbar (unter Ausnahme der permanenten Verluste, die mit der Lagerung unter Salzlauge einhergehen, wie dies zuvor festgestellt wurde), wenn die Unterschiede zwischen den Dichten der Salzlauge und der wertvollen Flüssigkeit bei den Lagerungsbedingungen wesentlich sind.

Wegen dem Risiko einer Phaseninversion ist die Lagerung von Flüssigkeiten, die unter Lagerbedingungen eine Dichte aufweisen, die innerhalb derjenigen der Salzlauge ist, nicht zweckmäßig. Zum Beispiel ist eine Flüssigkeit wie Ethylendichlorid bei Umgebungsbedingungen sowie bei leicht erhöhten Temperaturen, wie sie in Hohlräumen relativ nahe an der Erdoberfläche auftreten, dichter als gesättigte Salzlauge und sie konnte ohne weiteres unter Lauge in seichten Hohlräumen mit geringer Temperatur gelagert werden. Bei höheren Temperaturen jedoch, die im allgemeinen in tieferen Hohlräumen auftreten, kann das Ethylendichlorid eine Dichte haben, die kleiner oder gleich derjenigen von gesättigter Salzlauge ist, wodurch eine Phaseninversion oder eine Dispersion von Ethylendichloridtröpfchen in der Salzlaugenphase oder umgekehrt entsteht. Darüberhinaus ist im allgemeinen die Temperatur in solchen Hohlräumen selten gleichförmig, sondern ist an der Decke des Hohlraumes geringer als auf dem Boden. Eine sich am Boden des Hohlraumes befindende Flüssigkeit wird erwärmt und steigt aufgrund seiner verringerten Dichte in die kühlere Flüssigkeit im oberen Teil auf, worauf sie wieder abzufallen beginnt und in den unteren Bereich absteigt, um den Kreislauf zu wiederholen.

Ein Versuch, das Problem mit dem Risiko der Phaseninversion zu lösen, wurde dadurch gemacht, daß eine andere Verdrängungsflüssigkeit als Salzlauge verwendet wurde. In Hohlräumen, die durch Abbau in Salzdomen oder Gängen entstanden sind, kann kein frisches Wasser verwendet werden, da es sich schließlich durch Lösen von Mineralien aus der Decke und den Wänden des Hohlraums sättigen würde. Andererseits sind organische Flüssigkeiten im allgemeinen zu teuer, um für die Praxis in Betracht zu kommen.

In einem weiteren Versuch wurde das gelagerte Material modifiziert, um seine Dichte so zu erhöhen, daß das gelagerte Material unterhalb der Salzlauge abgelagert wird. Dieser Weg wurde erfolgreich im Fall von Festkörpern beschritten wie z. B. bei der Beschwerung von Asbestfasern mit teilchenförmigem Material, wie dies in US-PS 38 87 462 beschrieben ist und im Fall von schwer kondensierbarem Gas wie z. B. von Chlor, das um in seiner flüssigen Form gehalten zu werden, durch den hydrostatischen Druck der auf ihm gelagerten Salzlauge komprimiert wird, wie dies in US-PS 31 51 462 beschrieben ist. Bisher ist jedoch keine Modifikation von zu lagernden wertvollen Flüssigkeiten un unterirdischen Hohlräumen mit Salzlauge bekannt.

Die Erfindung betrifft ein Lagersystem und Verfahren für die Lagerung von Flüssigkeiten in unterirdischen Hohlräumen mit einer Verdrängungsflüssigkeit, wobei die zu lagernde Flüssigkeit, die normalerweise unter den Lagerungsbedingungen eine Dichte oberhalb oder gleich der Verdrängungsflüssigkeit aufweist, so modifiziert wird, daß sichergestellt ist, daß diese leichter als die Verdrängungsflüssigkeit ist und daher sich oberhalb von dieser absetzt.

Das Flüssigkeits-Lagerungssystem beinhaltet einen unterirdischen Hohlraum, eine dichte Flüssigkeitsverdrängungsphase, die im unteren Teil des Hohlraumes abgelagert ist und eine leichte Flüssigkeitsphase, die sich im Hohlraum oberhalb der dichten Phase befindet. Die leichte Phase umfaßt eine gelagerte Flüssigkeit, die normalerweise eine Dichte aufweist, die größer oder gleich derjenigen der Verdrängungsflüssigkeit ist und eine ausreichende Menge einer darin gelösten leichten Fluid, um die Dichte der leichten Phase mindestens 1 kg/m³ unterhalb derjenigen der Verdrängungsflüssigkeit zu halten, um so eine Phaseninversion oder -dispersion zu verhindern.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Lagerung einer Flüssigkeit in einem unterirdischen Hohlraum mit einer nicht mischbaren Verdrängungsflüssigkeit, die normalerweise eine Dichte aufweist, die niedriger oder gleich derjenigen der zu lagernden Flüssigkeit ist. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:
a) Das Einbringen der Verdrängungsflüssigkeit in den unterirdischen Hohlraum;
b) das Lösen einer solchen Menge an leichtem Fluid in der zu lagernden Flüssigkeit, bis die Phasendichte mindestens 1 kg/m³ weniger als diejenige der Verdrängungsflüssigkeit unter Lagerbedingungen beträgt, um eine Phaseninversion und -dispersion damit zu verhindern;
c) das Einbringen der leichten flüssigen Phase in den unterirdischen Hohlraum, wobei die Verdrängungsflüssigkeit in dessen unteren Teil und die leichte Flüssigkeit in dessen oberen Teil abgelagert wird; und
d) dem Aufrechterhalten einer ausreichenden Menge des leichten Fluids, das in der leichten flüssigen Phase des Hohlraumes gelöst ist, um eine Phaseninversion und -dispersion mit der Verdrängungsflüssigkeit zu verhindern.

Fig. 1 zeigt teilweise im Querschnitt und teilweise in schematischer Form ein erfindungsgemäßes Flüssigkeits-Lagerungssystem.

Fig. 2 veranschaulicht die Dichte (Ordinate) als Funktion der Temperatur (Abszisse) einer gesättigten Salzlauge bei verschiedenen Hohlraumtiefen.

Fig. 3 veranschaulicht graphisch Diethylen-Gewichtsprozente (linke Ordinate) und den Oberflächen- Ethylendruck bei 25°C (rechte Ordinate) als Funktion der Hohlraumtiefe (Abszisse), die bei verschiedenen Hohlraumtemperaturen notwendig sind, um eine Ethylen-Ethylendichlorid-Lösung mit der gleichen Dichte, wie die einer gesättigten Salzlauge, zu erhalten.

Die wesentlichen Elemente eines Lagerungssystemes sind ein unterirdischer Hohlraum, eine leichte flüssige Phase, die im oberen Teil des Hohlraumes gelagert ist und die die gelagerte wertvolle Flüssigkeit und ein darin gelöstes leichtes Fluid enthält und eine dichte Phase einer Verdrängungsflüssigkeit, die im unteren Teil des Hohlraums gelagert ist.

Der unterirdische Hohlraum kann eine natürlich vorkommende Höhle oder ein Hohlraum sein, der durch Abbau mittels Lösen von unterirdischen Mineralablagerungen gebildet wurde, wie z. B. in Salzdomen oder Gängen. Der Hohlraum sollte keine Risse enthalten oder sich in durchlässigen Formationen befinden, um den Verlust von Flüssigkeiten aus dem Hohlraum in die umgebenden Formationen sowie die Kontamination durch in den Hohlraum aus den umgebenden Formationen einsickernden Flüssigkeiten zu verhindern.

Der unterirdische Hohlraum ist vorzugsweise ein durch Abbau mittels Lösungen entstandener Hohlraum, der in einem Salzdom oder Gang ausgebildet ist. Solche Hohlräume sind für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Lagersystem und der Methode leicht zugänglich, da sie undurchlässig sind und leicht mit den gewünschten Formen während des Abbaues mittels Lösungen gebildet werden können und die Bohrung oder Bohrungen, die für den Abbau verwendet wurden, können leicht für die erfindungsgemäße Verwendung angepaßt werden. Der angehäufte Abraum, der üblicherweise auf dem Boden eines Hohlraumes nach dem Abbau durch Auflösen vorhanden ist, resultiert nicht in dem Verlust von irgendeiner wertvollen Flüssigkeit, die in dem Hohlraum gelagert ist, da die wertvolle Flüssigkeit immer in der oberen Schicht des Lagerungssystems enthalten ist. Im allgemeinen ist die Tiefe des Hohlraums unterhalb der Oberfläche nicht kritisch, jedoch wie im nachfolgenden belegt wird, wird umso weniger von dem leichten Fluid benötigt, um die Dichte der gelagerten Flüssigkeit zu modifizieren, je höher die Temperatur des Hohlraumes ist (die im allgemeinen proportional der Tiefe ist). Die Dichten der leichten flüssigen Phase und der Verdrängungsflüssigkeit werden ebenfalls durch den hydrostatischen Druck im Hohlraum erhöht.

Die Verdrängungsflüssigkeit ist vorzugsweise wegen der geringen Kosten und leichten Verfügbarkeit eine gesättigte Salzlauge. Frischwasser ist im allgemeinen nicht geeignet, wenn der Hohlraum in wasserlöslichen Formationen, wie z. B. Salzdomen oder Gängen ausgebildet ist. Obwohl dies aufgrund der relativ hohen Kosten nicht wünschenswert ist, kann auch eine andere Flüssigkeit als Verdrängungsflüssigkeit verwendet werden, sofern diese nicht mit der zu lagernden Flüssigkeit mischbar ist und sofern das in der zu lagernden Flüssigkeit gelöste, leichte Fluid in der Verdrängungsflüssigkeit im wesentlichen unlöslich ist oder wenn dieses sich vorzugsweise in der zu lagernden Flüssigkeit löst. Wenn die Verdrängungsflüssigkeit keine Salzlauge ist, sollte diese jedoch ebenfalls eine ausreichend hohe Dichte aufweisen, damit keine großen Mengen für das Lösen in der gelagerten Flüssigkeit benötigt werden, um seine Dichte so zu verändern, daß diese geringer ist als diejenige der Verdrängungsflüssigkeit. Der Einfachheit halber wird die Verdrängungsflüssigkeit im folgenden als Salzlauge bezeichnet, wobei jedoch im Rahmen der Erfindung auch andere Verdrängungsflüssigkeiten zu verstehen sind.

Es kann praktisch jede wertvolle Flüssigkeit, die in einem unterirdischen Hohlraum gelagert werden soll und die mit einer Salzlösung im wesentlichen unmischbar ist, mit dem erfindungsgemäßen System und Verfahren gelagert werden, jedoch wird dies im allgemeinen dann keinen Vorteil bringen, wenn nicht die Dichte der zu lagernden Flüssigkeit bei den beabsichtigten Lagerungsbedingungen normalerweise größer oder gleich ist, wie diejenige der Lauge. Wenn gesättigte Salzlauge als die Verdrängungsflüssigkeit verwendet wird, ist die Erfindung besonders für die Lagerung von relativ schweren Flüssigkeiten interessant, wie z. B. von halogenierten Kohlenwasserstoffen und Schwefelkohlenstoff.

Besondere repräsentative Beispiele von halogenierten Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten, die zur Lagerung mit gesättigter Lauge geeignet sind, umfassen: Amyljodid, Benzotrichlorid, Brombenzol, Bromtoluol, Butylbromid, Butyljodid, Tetrachlorkohlenstoff, Chloranilin, Chloroform, Cyclohexylbromid, Dibrombenzol, Dichlorbenzol, Ethylendichlorid, Ethylbromid, Ethyljodid, Ethylenbromid, Ethylenchlorbromid, Fluortrichlormethan, Jodbenzol, Methylenbromid, Methylenchlorid, Pentachlorethan, Propylbromid, Propylenbromid, Tetrachlorethan, Tetrachlorethylen, Trichlorbenzol, Trichlorethan, Trichlorethylen, Trifluortrichlorethan und Trimethylenbromid.

Ein leichtes Fluid wird in der zu lagernden Flüssigkeit in einer Menge gelöst, die ausreicht, um die Dichte so zu modifizieren, daß die leichte flüssige Phase unter den Lagerbedingungen eine geringere Dichte aufweist als die Verdrängungsphase. Die Dichte der leichten flüssigen Phase ist vorzugsweise mindestens 1 kg/m³ niedriger als die der Verdrängungsflüssigkeit, um sicherzustellen, daß ein ausreichender Dichteunterschied vorhanden ist um eine Phaseninversion oder -dispersion zu vermeiden. Vorzugsweise ist das gelöste Fluid bevorzugt in der zu lagernden Flüssigkeit löslich und ist in der Salzlösung im wesentlichen unlöslich. Das gelöste Fluid ist vorzugsweise auch leicht von der gelagerten Flüssigkeit abtrennbar, wie z. B. mittels einer Blitzdestillation.

Das gelöste Fluid kann eine leichte Flüssigkeit sein, ist jedoch vorzugsweise ein Gas wie z. B. Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Alkane oder Alkene mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder eine Kombination solcher Gase. Wenn Salzlauge als das Verdrängungsfluid verwendet wird und die gelagerte Flüssigkeit ein halogenierter Kohlenwasserstoff ist, können solche Gase die Dichte der halogenierten Kohlenwasserstoffphase schon bei einer relativ geringen Gewichtsfraktion wirksam modifizieren und sie können leicht in der gelagerten Flüssigkeit gelöst und davon auch wieder abgetrennt werden.

In Fig. 1 umfaßt das gezeigte Lagerungssystem einen Hohlraum 10, der in einem Salzdom oder Gang A ausgebildet ist, mit angehäuftem Abraum B, der sich auf dessen Boden befindet. Die Lauge ist als untere Phase 14 unterhalb der leichten Phase 12 abgelagert, die die nicht mischbare wertvolle gelagerte Flüssigkeit und das darin gelöste leichte Fluid enthält. Zur Vereinfachung wird die wertvolle gelagerte Flüssigkeit im folgenden als Ethylendichlorid und das darin gelöste leichte Fluid als Ethylen bezeichnet, darunter ist jedoch zu verstehen, daß auch andere wertvolle Flüssigkeiten und leichte Fluids ebenfalls im Rahmen der Erfindung verwendet werden können.

Das Lagersystem wird vorzugsweise mit Flüssigkeit gefüllt, so daß geeignete Vorrichtungen verwendet werden können für das gleichzeitige Einleiten von dichtemodifiziertem Ethylendichlorid in die leichte Phase 12 und Abziehen von einer äquivalenten Menge Lauge aus der unteren Phase 14, falls zusätzliches Ethylendichlorid eingelagert werden soll, sowie für das gleichzeitige Abziehen von Ethylendichlorid aus der leichten Phase 12 und Einleiten von einer äquivalenten Menge Lauge in die untere Phase 14, falls Ethylendichlorid zurückgewonnen werden soll. Solche Vorrichtungen können z. B. das Bohrloch W umfassen, das mit dem Hohlraum C verbunden ist und das eine äußere Hülle C und eine innere Röhre 16 aufweist. Lauge wird in die untere Phase 14 durch das innere Rohr 16 eingeführt und abgezogen, wobei die innere Röhre 16 nahe am Boden des Hohlraumes 10, vorzugsweise an dessen tiefstem Punkt, jedoch oberhalb des angehäuften Abraumes B endet. Ethylendichlorid, welches darin gelöstes Ethylen enthält, wird in die leichte Phase 12 durch einen Ringraum 18 eingeleitet und auch wieder entnommen, wobei der Ringraum 18 sich zwischen der inneren Röhre 16 und der äußeren Hülle C, die nahe der Decke des Hohlraumes 10 endet, ausbildet. Vorzugsweise ist das Bohrloch W das gleiche Bohrloch, welches für das Lösungsabbauverfahren verwendet wird. Gegebenenfalls kann auch mehr als ein Bohrloch verwendet werden.

Das aufgezeigte Lagerungssystem wird ebenfalls mit einem Laugenvorrat und Lagerung 20 versehen, von dem die Lauge entnommen und zu dem die Lauge durch die Leitung 22, die mit dem Vorrat 20 und der inneren Röhre 16 in Verbindung steht, zurückgeführt wird. Solche Vorrats- und Lagervorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Im allgemeinen wird der Hohlraum 10 sowie das Bohrloch W vor der Lagerung des Ethylendichlorids gefüllt.

Das Lagerungssystem wird darüberhinaus mit einer Ethylen- Zu-/Ableitung 30, einer Ethylen-Ethylendichlorid-Mischvorrichtung 32 und einer Ethylen-Ethylendichlorid-Trennvorrichtung 34 versehen. Bei dieser Ausführung wird das zu lagernde Ethylendichlorid durch die Leitung 36 zur Mischvorrichtung 32 geleitet, die ebenfalls durch Leitung 38 mit dem darin zu lösenden Ethylen versorgt wird. Die Mischvorrichtung 32 ist vorzugsweise ein In-line-Mischer, sie kann jedoch ebenfalls ein bepackter Absorptionsturm, ein bewegter Kessel oder andere geeignete Vorrichtungen sein für das Lösen von Ethylen in dem zu lagernden Ethylendichlorid, bevor die Lösung durch die Leitung 40 und den Ringraum 18 geleitet und in die leichte Phase 12 des Hohlraumes 10 eingeführt wird. Wenn das Ethylen nicht in dem zu lagernden Ethylendichlorid vor seiner Einführung in den Hohlraum 10 gelöst wird, kann eine Phaseninversion oder Dispersion auftreten, ehe sich eine ausreichende Menge von Ethylen in dem Ethylendichlorid löst. Es muß auch beachtet werden, daß bei der erstmaligen Lagerung von Ethylendichlorid im Hohlraum 10 ein Überschuß an darin gelöstem Ethylen vorhanden sein sollte, der ausreicht, jeden Verlust durch die Löslichkeit von Ethylen in der Lauge auszugleichen.

Die Menge an Ethylen, die sich in dem Ethylendichlorid gelöst hat, ist schnell mittels bekannten Techniken bestimmbar. Zum Beispiel kann die Dichte der gesättigten Lauge zu der in Betracht zu ziehenden Hohlraumtemperatur und Tiefe schnell mittels vorbestimmter Werte ermittelt oder durch bekannte empirische Gleichungen berechnet werden. Zum besseren Verständnis sind in Fig. 2 solche Werte von Hohlraumtemperaturen im Bereich von 20 bis 70°C und für Tiefen von 305 m, 1219 m und 2438 m graphisch dargestellt. Standard-Labormethoden und/oder empirische Techniken werden dann eingesetzt um die Menge von Ethylen zu bestimmen, die in dem Ethylendichlorid gelöst werden muß, um eine Lösung mit derselben Dichte wie die Lauge bei den betreffenden Lagerbedingungen zu erhalten und ebenfalls, um den benötigten Ethylendruck zu bestimmen, bei dem eine ausreichende Menge von Ethylen in dem Ethylendichlorid gelöst wird, ehe diese Lösung in den Hohlraum eingebracht wird. Solche Werte werden graphisch in Fig. 3 als Funktion der Hohlraumtiefe bei verschiedenen Hohlraumtemperaturen von 20°C bis 70°C angegeben. In Fig. 3 wird die linke Ordinate verwendet, um diejenigen Gewichtsprozente von Ethylen zu erhalten, die notwendig sind, um eine Ethylendichloridlösung mit einer Dichte zu erhalten, die gleich derjenigen der Lauge ist; die rechte Ordinate wird verwendet, um den Ethylendruck zu bestimmen, der notwendig ist, um die angegebenen Gewichtsprozente des Ethylens auf der Oberfläche zu erhalten, z. B. bei 25°C ohne hydrostatischen Druck.

Vorzugsweise liegen die Gewichtsprozent Ethylen in der Ethylendichloridlösung mindestens 0,1 oberhalb denjenigen, die notwendig sind, um eine leichte Phase zu erhalten, die eine Dichte gleich derjenigen der Laugenphase hat, um sicherzustellen, daß keine Phaseninversion oder -dispersion stattfinden kann, z. B. ein ausreichender Überschuß an Ethylen, so daß die Dichte der leichten Phase zumindest 1 kg/m³ unterhalb derjenigen der Laugenphase bei Lagerbedingungen liegt. Der Überschußdruck an Ethylen, der notwendig ist, um diesen Überschuß an Gewichtsprozent Ethylen zu erhalten, liegt bei 25°C bei 0,07 MPa; es kann jedoch auch, wenn dies gewünscht ist, ein höherer Druck verwendet werden. Obwohl der Ethylendruck und der -Gehalt in der leichten Phase beträchtlich höher sein kann, wenn dies gewünscht wird, beträgt der Gehalt an Ethylen in der leichten Phase vorzugsweise bis zu 3 Gew.-% der leichten Phase, wobei die Lösung in einer Mischvorrichtung mit einem Ethylendruck von vorzugsweise bis zu 1,0 MPa erhalten wird.

Wenn es gewünscht wird, Ethylendichlorid aus dem Hohlraum 10 in Fig. 1 zu entnehmen, wird aus dem Hohlraum 10 Flüssigkeit aus der leichten Phase 12 durch den Ringraum 18 und der Leitung 14 entnommen und zu der Trennvorrichtung 34 geleitet, die eine Blitzdestillationseinheit, einen Stripper oder andere Vorrichtungen, die für die Abtrennung des Ethylendichlorids von dem darin gelösten Ethylen geeignet sind. Ein im wesentlichen gereinigtes Ethylendichlorid wird in Leitung 48 erhalten, während das entfernte Ethylen in die Ethylen- Zu- bzw. Abfuhrvorrichtung 30 durch Leitung 46 zurückgeleitet wird. Alternativ kann es praktisch oder wünschenswert sein, das Ethylendichlorid mit dem darin gelösten Ethylen zu transportieren, wobei die Erfordernis für die Trennvorrichtung 34 entfällt. Eine weitere Alternative ist, daß die Mischvorrichtung 32 und die Trennvorrichtung 34 in einer Einheit für diese beiden Funktionen vereinigt wird.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Ein durch Lösung abgebauter Hohlraum mit einer Tiefe von 457 m und einer Temperatur von 25°C wird mit gesättigter Lauge gefüllt. Ethylen von 0,86 MPa und flüssiges Ethylendichlorid werden in einem Oberflächenkessel bei einer Temperatur von 25°C äquilibriert, um eine Lösung zu bilden, die 2,6 Gew.-% Ethylen enthält. Diese Lösung wird dann in den Hohlraum als die obere Phase eingeführt, wobei gleichzeitig ein gleiches Volumen an Lauge entnommen wird. Diese obere Phase weist eine Dichte von 1199 kg/m³ bei 5,48 MPa und 25°C auf und schwimmt auf der dichteren unteren Phase aus gesättigter Lauge, die unter diesen Bedingungen eine Dichte von 1200 kg/m³ aufweist.

Beispiel 2

Eine Ethylen-Ethylendichlorid-Lösung und eine gesättigte Lauge werden in einen durch Lösung abgebauten Hohlraum gebracht, wie in Beispiel 1 beschrieben. Der Hohlraum ist in einer Tiefe von 457 m, weist jedoch eine Temperatur von 35°C auf. Ethylen bei 0,69 MPa und flüssiges Ethylendichlorid werden in einem Oberflächenkessel bei einer Temperatur von 25°C äquilibriert, um eine Lösung auszubilden, die 2,1 Gew.-% Ethylen enthält. Diese Lösung wird dann in den Hohlraum als die obere Phase mit einer Dichte von 1195 kg/m³ bei 5,46 MPa und 35°C eingeführt und schwimmt auf der gesättigten Salzschicht, die unter diesen Bedingungen eine Dichte von 1196 kg/m³ hat.

Beispiel 3

Eine Ethylen-Ethylendichlorid-Lösung und eine gesättigte Lauge werden, wie im Beispiel 1, in einen durch Lösung abgebauten Hohlraum gebracht. Der Hohlraum hat eine Tiefe von 1829 m und hat eine Temperatur von 50°C. Ethylen von 0,66 MPa und flüssiges Ethylendichlorid werden in einem Oberflächenkessel bei einer Temperatur von 25°C äquilibriert, um eine Lösung zu bilden, die 1,95 Gew.-% Ethylen enthält. Diese Lösung wird dann in den Hohlraum als die obere Phase eingeführt, die eine Dichte von 1193 kg/m³ bei 21,44 MPa und 50°C aufweist und die auf der gesättigten Salzschicht schwimmt, die unter diesen Bedingungen eine Dichte von 1194 kg/m³ hat.

Beispiel 4

Eine Ethylen-Ethylendichlorid-Lösung und eine gesättigte Lauge werden, wie im Beispiel 1, in einen durch Lösungsmittel abgebauten Hohlraum gebracht. Der Hohlraum ist bei einer Tiefe von 1829 m und hat eine Temperatur von 60°C. Ethylen bei 0,50 MPa und flüssiges Ethylendichlorid werden in einem Oberflächenkessel bei 25°C äquilibriert, um eine Lösung zu erhalten, die 1,5 Gew.-% Ethylen enthält. Diese Lösung wird dann in den Hohlraum als die obere Phase eingeführt, die eine Dichte von 1189 kg/m³ bei 21,37 MPa und 60°C aufweist und die auf der gesättigten Salzschicht schwimmt, welche unter diesen Bedingungen eine Dichte von 1190 kg/m³ hat.

Claims

1. Flüssigkeitslagerungssystem, umfassend
a) einen unterirdischen Hohlraum,
b) eine dichte, flüssige Verdrängungsphase, die in einem unteren Teil des Hohlraums abgelagert wird und
c) eine leichte Flüssigkeitsphase, die auf der dichten Phase in dem Hohlraum gelagert wird,
wobei die leichte Phase eine gelagerte Flüssigkeit umfaßt, die normalerweise eine Dichte hat, welche größer oder gleich derjenigen der dichten flüssigen Verdrängungsphase ist und wobei die gelagerte Flüssigkeit ein leichtes Fluid in solch einer Menge gelöst enthält, daß die Dichte der leichten Flüssigkeitsphase mindestens 1 kg/m³ unterhalb derjenigen der dichten flüssigen Verdrängungsphase liegt, um eine Dispersion darin und eine Phaseninversion zu verhindern.

2. Lagerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die dichte, flüssige Verdrängungsphase Salzlauge umfaßt.

3. Lagerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die gelagerte Flüssigkeit ein halogenierter Kohlenwasserstoff oder Schwefelkohlenstoff ist.

4. Lagerungssystem nach Anspruch 1, bei dem das leichte Fluid ein Alkan, ein Alken mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid oder Mischungen davon ist.

5. Lagerungssystem nach Anspruch 1, bei dem der unterirdische Hohlraum ein durch Abbau mit Lösungsmittel entstandener Hohlraum ist, die dichte flüssige Verdrängungsphase Salzlauge umfaßt, die leichte flüssige Phase eine halogenierte Kohlenwasserstoff- Flüssigkeit ist, die normalerweise eine Dichte aufweist, die höher oder gleich derjenigen der Salzlauge ist und wobei das leichte Fluid ein Alkan, ein Alken mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid oder Mischungen davon ist.

6. Lagerungssystem nach Anspruch 5, zusätzlich umfassend Vorrichtungen für die Einführung von zusätzlichem halogeniertem Kohlenwasserstoff und darin gelöstem Gas zu der halogenierten Kohlenwasserstoffphase und zur gleichzeitigen Entnahme eines äquivalenten Volumens von Salzlauge aus der Salzlaugenphase und zum Entfernen von halogeniertem Kohlenwasserstoff und darin gelöstem Gas aus der halogenierten Kohlenwasserstoffphase und der gleichzeitigen Zuführung eines äquivalenten Volumens von Salzlauge zu der Salzlaugenphase.

7. Lagerungssystem nach Anspruch 5, bei dem der halogenierte Kohlenwasserstoff Amyljodid, Benzotrichlorid, Brombenzol, Bromtoluol, Butylbromid, Butyljodid, Tetrachlorkohlenstoff, Chloranilin, Chloroform, Cyclohexylbromid, Dibrombenzol, Dichlorbenzol, Ethylendichlorid, Ethylbromid, Ethyljodid, Ethylenbromid, Ethylenchlorbromid, Fluortrichlormethan, Jodbenzol, Methylenbromid, Methylenchlorid, Pentachlorethan, Propylbromid, Propylenbromid, Tetrachlorethan, Tetrachlorethylen, Trichlorbenzol, Trichlorethan, Trichlorethylen, Trifluortrichlorethan oder Trimethylenbromid ist.

8. Lagerungssystem nach Anspruch 5, bei dem die halogenierte Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit Ethylendichlorid und das Gas Ethylen ist.

9. Lagerungssystem nach Anspruch 8, bei dem das Ethylen in der halogenierten Kohlenwasserstoff- Flüssigkeit in einer Menge von bis zu 3 Gew.-% der leichten flüssigen Phase vorhanden ist.

10. Verfahren zur Lagerung einer Flüssigkeit in einem unterirdischen Hohlraum mit einer nicht mischbaren Verdrängungsflüssigkeit, umfassend
a) das Einbringen einer Verdrängungsflüssigkeit in einen unterirdischen Hohlraum;
b) das Lösen eines leichten Fluids in einer in diesem Hohlraum zu lagernden Flüssigkeit, wobei die zu lagernde Flüssigkeit mit der Verdrängungsflüssigkeit nicht mischbar ist und wobei diese normalerweise eine Dichte hat, die größer oder gleich derjenigen der Verdrängungsflüssigkeit ist, und wobei das leichte Fluid in der zu lagernden Flüssigkeit in einer Menge gelöst wird, die ausreicht, um eine leichte flüssige Phase auszubilden, die eine Dichte aufweist, die mindestens 1 kg/m³ geringer ist als diejenige der Verdrängungsflüssigkeit, um eine Dispersion darin und eine Phaseninversion zu verhindern;
c) das Einführen der leichten flüssigen Phase in den Hohlraum, wobei die Verdrängungsflüssigkeit in dessen unteren Teil gelagert wird und die leichte flüssige Phase in dessen oberen Teil und
d) das Aufrechterhalten einer solchen Menge des leichten Fluids, das in der leichten, flüssigen Phase im oberen Teil des Hohlraumes gelöst ist, die ausreicht, eine Phaseninversion und eine Dispersion mit der Verdrängungsflüssigkeit zu verhindern.