DE3780902T2

DE3780902T2 - Asbestfreie gehaertete monolithische fuellmasse.

Info

Publication number: DE3780902T2
Application number: DE8787110797T
Authority: DE
Inventors: Edith M Flanigen
Original assignee: Norris Cylinder Co
Current assignee: Norris Cylinder Co
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2007-07-25
Also published as: GR3005941T3; BR8705318A; CN87105482A; YU45438B; ES2033748T3; YU138087A; CN1013148B; IE60987B1; US4765458A; ZA874794B; AU7455487A; ATE79173T1; DE3780902D1; EP0264550A2; IE872113L; EP0264550A3; JPS63103875A; CA1314861C; EP0264550B1; AU593113B2

Description

Viele Gase werden typischerweise als Flüssigkeiten gespeichert oder in einem Lösungsmittel aufgelöst. Beispielsweise wird Stickstoff normalerweise als Flüssigkeit gespeichert, während Acethylen normalerweise aufgelöst in einem Lösungsmittel wie Aceton gespeichert wird. Sowohl das Flüssiggas als auch Gaslösungen werden in hitzegehärteten und getrockneten monolithischen Calciumsilikatfüllmassen gespeichert, welche feine Poren derart aufweisen, daß sie eine Porosität von wenigstens etwa 85% und wünschenswerter wenigstens etwa 88% aufweisen. Das bedeutet, daß 85% bis 88% des Volumens der Calciumsilikatmasse Poren aufweist. Die monolithische Füllmasse wird in einer Metallschale geformt, und die Poren der monolithischen Füllmasse werden entweder mit einem Flüssiggas oder einer Gaslösung zur Speicherung und/oder zum Transport gefüllt. Typischerweise wird die poröse monolithische Füllmasse aus einer wäßrigen Aufschlämmung von Siliziumdioxyd und ungelöschten Kalk (CaO) geformt in der Proportion von 10 Teilen des Kalks (CaO) und 10 bis 15 Teilen Siliziumdioxyds (SiO&sub2;). Die wäßrige Aufschlämmung wird in die Metallhülle gegossen und bei hohen Temperaturen und gesättigtem Dampfdruck autoclaviert, um eine gehärtete monolithische Calciumsilikatfüllmasse zu bilden. Die gehärtete Calciumsilikatfüllmasse wird dann in einem Ofen gebrannt, um das Wasser aus dem gehärteten Calciumsilikat zu treiben, wodurch eine gewisse Porosität erreicht wird, und die hitzegehärtete und getrocknete monolithische Calciumsilikatfüllmasse zu formen.
Zwei der wichtigsten Eigenschaften, die eine Füllmasse zur Speicherung von Flüssiggasen oder aufgelösten Gasen in einem Lösungsmittel haben muß, sind die Porosität der Füllmasse und die Druckfestigkeit der Masse. Die Porosität der Füllmasse ist wichtig, da der Betrag der Porosität sich direkt auf den Betrag des Gases bezieht, welches gespeichert werden kann. Eine Zunahme der Porosität der Füllmasse erhöht stark den Betrag des Gases, welches darin gespeichert werden kann. Zusätzlich zu dem Betrag der Porosität ist ebenso der Typ der Poren kritisch, welche die Porosität erzeugen. Im Falle eines Acethylengases, welches in einem Lösungsmittel wie Aceton aufgelöst ist, wird die Gaslösung in den Poren der monolithisch hitzegehärteten Calciumsilikatfüllmasse gespeichert, welche, wie bemerkt, in einer geschlossenen Metallschale lokalisiert ist, welche normalerweise die Form eines Zylinders besitzt. Die Poren in der Füllmasse müssen im wesentlichen gleichförmig über die Füllmasse verteilt sein und im allgemeinen sehr fein sein, und eine Größe zwischen 0,05 um bis etwas 25 um aufweisen.
Zusätzlich zu der Porosität ist ein anderes sehr wichtiges Erfordernis der gehärteten und getrockneten monolithischen Füllmasse, daß sie eine hohe Druck- und Dehnungsfestigkeit aufweist, so daß der Speicherkessel roher Handhabung widersteht. Beispielsweise werden Gasspeicherkessel oft fallengelassen, wodurch, wenn die Füllmasse keine hohe Druck- oder Dehnungsfestigkeit besitzt, struktuelles Versagen oder Zerstörung der Füllmasse verursacht werden würde. Solch strukturelles Versagen kann im Falle von explosiven Gasen sehr gefährlich sein. Beispielsweise kann solch strukturelles Versagen in große Hohlräume in der Füllmasse resultieren, was eine Explosion verursachen könnte. Darüber hinaus kann solch strukturelles Versagen die verschiedenen Flüssigkeitspfade in dem Speicherkessel mit einer Erhöhung des Druck hemmen, was ebenso eine Explosion verursachen kann.
Daher haben Fachleute verschiedene Versuche unternommen, die strukturelle Festigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Porosität der monolithischen Calciumsilikatfüllmasse beizubehalten oder zu erhöhen. Beispielsweise sind nach dem Stand der Technik Asbestfasern der Calciumsilikatfüllmasse hinzugefügt worden, um die strukturelle Festigkeit der Füllmasse zu erhöhen und gleichzeitig die anderen gewünschten und notwendigen Eigenschaften der Calciumsilikatfüllmasse beizubehalten. Vergleiche dazu beispielsweise das US-Patent 2,883,040. Im allgemeinen haben solche Füllmassen, welche Asbestfasern irgendwo im Bereich von 10 bis 20 Gewichtsprozent aufweisen, die gleichförmig in der Calciumsilikatfüllmasse dispergiert sind, befriedigende Leistungen erzielt. Obwohl jedoch die Porosität solcher Silikatfüllmassen befriedigend gewesen ist, ist die Druckfestigkeit nicht so hoch wie von der Technik gewünscht, und darüber hinaus hat sich erst kürzlich gezeigt, daß Asbest gefährlich für die Gesundheit von Personen sein kann. Daher haben Experimente zu einem Versuch geführt, andere Fasern als asbesthaltige zu verwenden. Größtenteils waren solche Experimente nicht erfolgreich, da das Erzeugen einer akzeptablen monolithischen Silikatfüllmasse ein neues Gebiet darstellt und es unmöglich ist, vorherzusagen, ob eine gegebene Faser eine Calciumfüllmasse erzeugen kann, welche all die Eigenschaften aufweist, welche notwendig sind, um einen sicheren und effektiven Speicherkessel für Flüssiggase oder Gaslösungen zu schaffen. Es ist daher eine sehr schwierige und zeitaufwendige Aufgabe, Fasern abzuschätzen, um zu bestimmen, ob die Einbeziehung solcher Fasern in eine Calciumsilikatfüllmasse eine adäquate Füllmasse erzeugen würde.
Nach langer Zeit und hoher Bemühung ist bestimmt worden, daß alkaliresistente Glaserfasern gleichförmig innerhalb einer monolithischen Calciumsilikatfüllmasse dispergiert werden können, um einen akzeptablen Speicherkessel zum Speichern von Flüssiggasen und Gasen in Lösungen zu erzeugen (vergl. beispielsweise US-Patent 4,349,463). Jedoch könnte die in diesem Patent offenbarte Füllmasse, obwohl sie befriedigend gewesen ist, noch in ihrer Porosität und strukturellen Festigkeit verbessert werden. Diesbezüglich wird bemerkt, daß im allgemeinen der Betrag der Porosität (d. h. der Volumenprozentsatz der Calciumsilikatmasse, die aus Poren besteht) im allgemeinen durch den Betrag von Wasser bestimmt wird, welches bei der Bereitung der Aufschlämmung verwendet wird und danach während des Schrittes des Autoclavierens und Brennens herausgetrieben wird. In gewissem Umfang jedoch wird die Porosität ebenso durch die Fasern bestimmt, welche beim Erhöhen der strukturellen Festigkeit der Füllmasse verwendet werden.
Wie oben erwähnt müssen innerhalb des Speicherkessels keine Leerräume vorhanden sein, um die Gefahr von Explosion zu vermeiden, welche von der Spaltung von Acethylengas in diesen Leerräumen wegen Feuer und/oder Flammenrückschlag herrührt. Es ist daher sehr wichtig, daß die geschlossene Metallschale (z. B. ein Metallzylinder) im wesentlichen vollständig mit der Füllmasse gefüllt ist. Allgemein kann gesagt werden, daß der Gesamtabstand zwischen der Metallschale und der monolithischen Calciumfüllmasse nicht ½ oder 1% der jeweiligen Durchmesser oder der Länge überschreitet, in keinem Fall jedoch 3,173 mm (1/8 Inch), welche diametral oder longitudinal gemessen worden sind. Es ist im allgemeinen in der Technik erkannt worden, daß aus Sicherheitsgründen nicht mehr als 3,173 mm (1/8 Inch) zwischen der Calciumsilikatfüllmasse und der Metallschale sein sollten. In normaler Praxis wird beim Erzeugen von Speicherkesseln für Flüssiggase und Gase in Lösungen eine wäßrige Aufschlämmung von Siliziumdioxyd und ungelöschtem Kalk (Calciumoxyd) in der Metallschale angeordnet, dann autoclaviert und getrocknet, um innerhalb der Schale die monolithische Füllmasse zu bilden. Da wie oben bemerkt der Abstand zwischen der Schale und der Füllmasse nicht größer als 3,175 mm (1/8 Inch) sein sollte, ist es sehr wichtig, daß während des Härtens und Trocknens die Füllmasse nicht spürbar schrumpfen sollte. Auf diese Weise sollten irgendwelche Fasern, welche verwendet werden, um die Strukturfestigkeit von monolithischen Füllmassen zu erhöhen, sehr kleine Schrumpfung der Füllmasse während des Autoclavierens und Erhitzens veranlassen. Jedoch kann es während des Autoclavierens und Erhitzens zu minimalem Schrumpfen kommen. Der Grund dafür ist der, daß es wünschenswert ist, etwas Abstand zwischen der Füllmasse und der Metallschale zu haben, um die Gasentladungscharakteristik des Speicherkessels zu verbessern. Im allgemeinen wird jedoch geringes Schrumpfen für besser gehalten.
Zusätzlich zu den vorhergehenden Anforderungen an eine gehärtete monolithische Calciumsilikatfüllmasse sollte die Füllmasse wenigstens 50 Gewichtsprozent von kristalliner Phase (basierend auf dem Gewicht des Calciumsilikats) und vorzugsweise wenigstens 65 oder 75 Gewichtsprozent kristalliner Phase aufweisen. Dies ist wichtig, um gute Druckfestigkeit zu erzielen und um ebenso die Schrumpfung bei den hohen Temperaturen zu reduzieren, welche zur Erzeugung der Füllmasse verwendet werden. Daher sollte die Verwendung einer Faser zum Erhöhen der Druckfestigkeit nicht die Bildung einer kristallinen Phase ungünstig beeinflussen. Diesbezüglich wird bemerkt, daß im allgemeinen während des Autoclavierens und des Brennens der Füllmasse verschiedene kristalline Phasen gebildet werden. Diese kristallinen Phasen sind Tobermorite, Xonotlite und Quarz. Es wird ebenso eine amorphe Phase geformt, welche soweit wie möglich minimiert werden sollte. Chemical Abstracts, Vol. 97, 1982, Seite 306, No. 10977r offenbart die Möglichkeit der Verwendung von Kohlefasern als Verstärkungsfüllstoff in Baumaterialien wie beispielsweise Ziegelsteinen und Beton. Jedoch ist die Bauindustrie ein von der Technik des Bereitstellens von Acethylenspeicherkesselfüllmassen entferntes Gebiet. In dem betreffenden technischen Gebiet kann es nicht vorherbestimmt werden, welche Fasern, wenn überhaupt, bezüglich Acethylenspeicherkesseln verwendet werden können, da solche Füllmassen viele andere Eigenschaften besitzen müssen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen asbestfreien, porösen, hitzegehärteten und im wesentlichen getrockneten monolithischen Calciumsilikatfüllstoff zur Verwendung beim Speichern einer Gaslösung oder eines Flüssiggases bereitzustellen, wobei der Füllstoff durchgehend gleichförmig verteilt sehr feine Poren von weniger als etwa 25 um besitzt, eine Porosität von wenigstens etwa 85 bis 88% und vorzugsweise von wenigstens 90 Volumenprozent aufweist, und wenn der Füllstoff gehärtet und getrocknet wird, er sehr kleine Schrumpfung und sehr hohe Druckfestigkeit besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Acethylenspeicherkessel vorzusehen, welcher eine Metallhülle und darin angeordnet einen asbestfreien hitzegehärteten monolithischen Silikatfüllstoff aufweist, welcher sehr feine Poren ohne wesentlichen Leerraum in dem Füllstoff oder in dem Speicherkessel besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Acethylenspeicherkessel zum Speichern von Acethylengaslösungen zu offenbaren und vorzusehen, wobei der Speicherkessel eine Metallschale enthält und eine darin angeordnete asbestfreie, poröse, hitzegehärtete und getrocknete monolithische Siliziumsilikatfüllmasse, wobei der Abstand zwischen der Metallschale und der Füllmasse kleiner als 3,18 mm (1/8 Inch) beträgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Acethylenspeicherkessel mit einer Metallschale und einer asbestfreien, hitzegehärteten und getrockneten monolithischen Calciumsilikatfüllmasse bereitzustellen, wobei die Füllmasse aus wenigstens 50 Gewichtsprozent kristalliner Phase (basierend auf dem Gewicht des Calciumsilikats) besteht, durchgehend verteilte sehr feine Poren, jedoch im wesentlichen ohne Leerräume, sehr hohe Druckfestigkeit und gute Gasfüll- und Gasentladungscharakteristik aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erzeugen von sowohl einem Speicherkessel für Gaslösungen und Flüssigkeitsgasen als auch von Füllmasse zum Speichern desselben vorzusehen, worin die Füllmasse durch Autoclavieren unter gesättigten Dampfdrücken einer wäßrigen Aufschlämmung von Silikat und Calciumoxyd gebildet wird, und danach durch Trocknen desselben, um alle Feuchtigkeit im wesentlichen zu entfernen.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch durchgehend gleichförmige Verteilung der Calciumsilikatacethylenspeicherkesselfüllmassenkohlefasern in einer Menge von wenigstens etwa 0,5 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der Füllmasse erreicht, wobei der Füllstoff durchgehend gleichförmig verteilte sehr feine Poren von weniger als etwa 25 um aufweist, und im wesentlichen frei von Leerräumen ist, und eine Porosität von wenigstens etwa 85% aufweist.
Um die Erfindung besser zu verstehen, wird die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen gegeben, worin alle Teile durch Gewicht, wenn nicht anders angegeben, bestimmt sind und alle Temperaturen inºC (Fahrenheit), wenn nicht anders spezifiziert.
Die einzige Figur der Zeichnung ist ein schematischer Querschnitt eines Speicherkessels zum Speichern von Gaslösungen und Flüssiggasen, wobei der Füllstoff des Speicherkessels eine asbestfreie, poröse, hitzegehärtete und getrocknete monolithische Calciumsilikatfüllmasse aufweist, welche durchgehend gleichförmig verteilte Kohlefasern aufweist.
Bezüglich der einzigen Figur der Zeichnung wird ein Speicherkessel zum Speichern von Gaslösungen und Flüssiggasen gezeigt, welcher eine Metallschale 10 aufweist, die in der bevorzugten exemplarischen Ausführungsform eine Zylinderform besitzt, die eine Einschließung bildet, welche im wesentlichen mit einer asbestfreien, porösen, hitzegehärteten und getrockneten monolithischen Calciumsilikatfüllmasse 11 gefüllt ist. Zwischen den Seiten der Metallschale 10 und der Füllmasse 11 gibt es einen Abstandsraum 12, der leicht kleiner ist als 3,18 mm (1/8 Inch). Die Metallschale ist ebenso mit einem Ventil 13, Sicherungspfropfen 14 und einem Fußring 15 versehen.
Die asbestfreie, poröse, hitzegehärtete, monolithische Calciumsilikatfüllmasse besitzt wenigstens 50 Gewichtsprozent kristalline Phase und vorzugsweise wenigstens 65 oder 75 Gewichtsprozent. Darüber hinaus besitzt die Füllmasse wenigstens 85 bis 88 Prozent Porosität, und sogar erwünschter wenigstens 90% Porosität, welche durch das Aufweisen in der Füllmasse durchgehend gleichförmig verteilter sehr feiner Poren bereitgestellt wird, welche eine Größe von etwa 0,05 bis etwa 25 um und vorzugsweise von 0,5 bis 5 um besitzen. Die Füllmasse 11 hat eine sehr kleine amorphe Phase, wenigstens weniger als etwa 25 Gewichtsprozent.
Die kristalline Phase der Füllmasse wird etwa um wenigstens 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise vorherrschend Xonolite und Tobermorite sein. Vorzugsweise gibt es keine kristalline Quarz-Phase in der Füllmasse, obwohl dies nicht besonders wichtig ist und in einem Bereich so hoch wie etwa 10 oder 20 Gewichtsprozent sein kann. Äußerst wichtig ist, daß die Füllmasse 11 von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis zu einer Höhe von 20 Gewichtsprozent Kohlefilter enthalten wird, was für eine hohe Druck- und Dehnungsfestigkeit und geringe Schrumpfung sorgt unter Beibehaltung hoher Porosität der Füllmasse. Beispielsweise kann die Füllmasse eine Porosität von etwa 85% bis zu einer Höhe von 95% mit dem bevorzugten Bereich zwischen 88 und 92% aufweisen. Eine solche Porosität verbunden mit hoher Druckfestigkeit ist sehr wünschenswert, da dies die Menge des Gases erhöht, welche in dem Kessel gespeichert werden kann, und zur selben Zeit eine rohe Handhabung des Kessels ohne Brechen gestattet. Normalerweise führt die Zunahme an Porosität zu geringerer Dehnungsfestigkeit der Füllmasse. Diesbezüglich sollte bemerkt werden, daß die Druckfestigkeit die wichtigste Eigenschaft aus einem strukturellen Standpunkt heraus darstellt. Biegestrukturfestigkeit ist nicht so wichtig herrührend von der Tatsache, daß die Füllmasse normalerweise innerhalb einer relativ starken Metallschale eingeschlossen ist, welche in der bevorzugten exemplarischen Ausführungsform die Form eines Zylinders aufweist.
Die Kohlefasern der vorliegenden Erfindung haben vorzugsweise eine hohe Festigkeit, wobei die Länge und der Durchmesser nicht besonders kritisch sind. Die Länge der Kohlefasern, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können weit variieren, um sich gegebenen Anforderungen anzupassen; typische Längen liegen zwischen etwa 3,18 und 76,2 mm (1/8 und 3 Inches) mit dem bevorzugten Bereich zwischen 6,35 und 25,4 mm (1/4 Inch und 1 Inch). Die Dicke der Fasern kann ebenso weit variieren, jedoch kann im allgemeinen gesagt werden, daß die Dicke etwa zwischen 5 um bis etwa 25 oder 50 um mit dem bevorzugten Bereich zwischen etwa 7 und 10 um liegt. Die Kohlefilter sind aus vielen Quellen in vielen Formen (beispielsweise matter Form) verfügbar. Im allgemeinen kann man schon irgendeine Länge der gewünschten Faser ebenso wie den gewünschten Durchmesser erlangen. Feuerfeste Kohlefasern, welche hohe Dehnungsfestigkeit besitzen wie in dem US-Patent 3,454,362 gezeigt, sind geeignet zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
Die Herstellung von Calciumsilikatfüllmassen, welche darin fein dispergierte Kohlefilter aufweisen, und des Speicherkessels der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden durch Zusammenstellen einer wäßrigen Aufschlämmung von ungelöschtem Kalk (CaO) und Siliziumdioxyd (SiO&sub2;). Das Gewichtsverhältnis von CaO und SiO&sub2; kann weit variieren, befriedigende Erzeugnisse werden jedoch hergestellt in einem Bereich von etwa 0,6 bis 1,0; vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,8 bis 1,0.
Gelöschter Kalk [Ca(OH)&sub2;] kann verwendet werden statt ungelöschtem Kalk. Wenn gelöschter Kalk verwendet wird, ist die Menge von Caψ(OH)ψ&sub2; äquivalent zu der Menge von CaO wie oben angegeben, um das notwendige Verhältnis von CaO zu SiO&sub2; zu erlangen. Wenn natürlich ungelöschter Kalk an sich verwendet wird, wird eine kleine Menge von Wasser verwendet werden, um den ungelöschten Kalk zu löschen. Die Menge des verwendeten Wassers wird abhängig von der gewünschten Porosität variieren. Im allgemeinen ist das Volumen des Wassers derart, daß die Porosität von 88% oder mehr erlangt wird (vorzugsweise von etwa 88% bis 92%). Um eine Calciumsilikatfüllmasse zu erlangen, welche zwischen 0,5 Gewichtsprozent und etwa 20 Gewichtsprozent der Kohlefasern aufweist, sollte dort zu der wäßrigen Aufschlämmung diese Menge von Kohlefasern basierend auf den Feststoffen in der Aufschlämmung hinzugefügt werden. Am wünschenswertesten sollte der Kohlefaserinhalt der wäßrigen Aufschlämmung zwischen etwa einem Gewichtsprozent bis zu zehn Gewichtsprozent betragen (die obere Grenze basiert in erster Linie auf ökonomischen Erwägungen).
Das Siliziumdioxyd, welches zum Erzeugen der Aufschlämmung verwendet wird, ist vorzugsweise fein gemahlenes Siliziumdioxyd, welches eine Teilchengröße von weniger als 53 um (300 mesh) besitzt. Jedoch kann die Teilchengröße in Abhängigkeit des verwendeten Siliziumdioxydtyps und dem bestimmten gewünschten Endprodukt variieren.
Die Erzeugung einer wäßrigen Aufschlämmung, um die monolithische Calciumsilikatfüllmasse zu erzeugen, ist im allgemeinen in der Technik bekannt und kann erreicht werden durch Löschen von ungelöschtem Kalk in Wasser (6,5-10,5 kg Wasser pro kg Kalk) bei einer erhöhten Temperatur. Zu dem gelöschten Kalk wird dann Siliziumdioxyd hinzugefügt und eine Matte Kohlefasern, welche einen Durchmesser zwischen 7 und 9 um aufweisen. Es sollte bemerkt werden, daß es nicht nötig ist, die Kohlefilter in Wasser vor ihrer Hinzufügung zu der wäßrigen Aufschlämmung wie in dem Fall mit Asbestfasern vorzudispergieren. Die Aufschlämmung wird umgerührt, um die Kohlefasern gleichförmig überall in der Aufschlämmung zu dispergieren, und die gekühlte Aufschlämmung wird in die Metallschale derart eingeführt, um diese Schale im wesentlichen zu füllen. Es ist wichtig, daß keine Leerräume oder Lufttaschen in der Aufschlämmung zu dieser Zeit vorhanden sind.
Die Aufschlämmung wird dann in der Metallschale autoclaviert. Zum Autoclavieren wird die Metallschale mit einem Autoclavpasstück sowie einem Druckerleichterungsventil und einem Filter statt dem Ventil 13 wie in der Zeichnung gezeigt versehen. Der Speicherkessel, welcher mit der Aufschlämmungskomposition gefüllt ist, wird dann in einen Ofen plaziert und bei gesättigtem Dampfdruck und einer erhöhten Temperatur autoclaviert, welche vorzugsweise wenigstens etwa 121ºC (250ºF) und noch vorzugsweiser zwischen ca. 180ºC (360ºF) und etwa 323ºC (450ºF) beträgt. Die Zeit des Autoclavierens kann variieren, im allgemeinen beträgt sie jedoch etwa 20 bis 60 Stunden und ist abhängig von der Größe des Kessels; je größer der Kessel, desto längere Zeit ist nötig. Nach dem Autoclavieren wird dem Kessel gestattet, auf Raumtemperatur abzukühlen, und die Autoclavpasstücke werden entfernt. Danach wird der Kessel in einen Ofen plaziert, um zu trocknen. Die Trockentemperatur ist nicht besonders kritisch und kann zwischen 93ºC (200ºF) und 538ºC (1000ºF) variieren.
Allgemein gesprochen geschieht das Trocknen oder Brennen zuerst einmal bei einer Temperatur von etwa 110ºC (230ºF) über etwa zwei Stunden, und danach wird die Temperatur auf zwischen 204ºC (400ºF) und 371ºC (700ºF) für etwa 30 Stunden erhöht. Nachdem der Speicherkessel abgekühlt ist, ist das Flüssiggas oder die Gaslösung in dem Kessel gespeichert.
Um die vorliegende Erfindung noch weiter zu illustrieren, werden unten die folgenden Beispiele gegeben, in welchen alle Teile durch Gewicht aufgelistet (wenn nicht anders dargestellt) und alle Temperaturen in ºFahrenheit angegeben sind. In jedem der folgenden Beispiele wurde ungelöschter Kalk und Siliziumdioxyd (als Quartzmehl) verwendet, das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO&sub2; beträgt 0,8. Eine genügende Menge von Wasser wurde in jedem Beispiel derart verwendet, um 91 Volumenprozent Wasser vorliegend zu haben basierend auf dem Volumen der verwendeten Feststoffe (die Gewichtsmenge des Wassers variierte in jedem Beispiel von 8 kg bis 9 kg pro kg des Kalks.

Beispiel I (Vergleichsbeispiel)

In diesem Beispiel wird die Verwendung von Asbestfasern als Verstärkungsmittel veranschaulicht, um die Eigenschaften davon mit der vorliegenden Erfindung zu vergleichen.
Der Kalk war bei 60 bis 65% des ganzen Volumens von Wasser gelöscht worden und 10% des Gewichts der Asbestfaser (basierend auf dem Gesamtgewicht des ungelöschten Kalk, Siliziumdioxyds und Asbests) war in dem verbleibenden Teil des Wassers dispergiert worden. Das Siliziumdioxyd und die Asbestfaser, zusammen mit dem verbleibenden Teil des Wassers, wurden dann zu dem gelöschten Kalk hinzugefügt und die vollständige wäßrige Aufschlämmung vermischt. Die so gebildete wäßrige Aufschlämmung, welche Asbest, Kalk und Siliziumdioxyd beinhaltet, ist dann in den Reaktor gegossen worden, eingeschlossen und autoclaviert worden bei einer Temperatur von 204ºC (400ºF) für 16 Stunden unter gesättigtem Dampfdruck. Nach 16 Stunden wurde der Reaktor auf Umgebungstemperatur abgekühlt, geöffnet und die gehärtete monolithische Calciumsilikatfüllmasse, welche darin gleichförmig dispergiert Asbest aufwies, wurde bei 110ºC (200ºF) für 2 Stunden gebrannt, gefolgt von einem Brennen bei 350ºC (590ºF) für 118 Stunden.
Die so gebildete Calciumsilikatfüllmasse hat folgende in Tabelle I aufgelistete Eigenschaften.

Tabelle I

Schrumpflänge (Prozent) 0,07
Schrumpfdurchmesser (Prozent) 0,12
Druckfestigkeit [(psi)] (MPa) [386] 2,66
Porosität (Vol. Prozent) 90,5
Porengröße (um) 0,53
Kristalline Phase (Wt. Prozent) 66

Beispiel II (Vergleichsbeispiel)

In diesem Beispiel wurde ein monolithischer poröser hitzegehärteter Calciumsilikatfüllstoff erzeugt unter Verwendung von 2 Gewichtsprozent alkaliwiderstandsfähiger Glasfasern, offenbart in dem US-Patent 4,349,643. Die verwendeten alkaliwiderstandsfähigen Glasfasern beinhalteten etwa 17,8 Gewichtprozent Zirkonium. Kalk wurde wie in Beispiel I wiedergegeben gelöscht, aber die vollständige Menge von Wasser wurde verwendet, da kein vorhergehendes Dispergieren der alkaliwiderstandsfähigen Glasfaser nötig war. Danach wurden die Verfahren für Beispiel I dahingehend verwandt, daß zu dem gelöschten Kalk und Wasser das Siliziumdioxyd und die alkaliresistente Glasfaser hinzugefügt wurde, welche in zerhackter Form vorlag und eine Länge von etwa 25,4 bis 56 mm (1-2 Inches) aufwies. Die Eigenschaften der so gebildeten porösen Füllmasse waren so wie in Tabelle II wiedergegeben.

Tabelle II

Schrumpflänge (Prozent) 0,08
Schrumpfdurchmesser (Prozent) 0,11
Druckfestigkeit [(psi)] (MPa) [477] 3,29
Porosität (Vol. Prozent) 89,6
Porengröße (um) 0,53
Kristalline Phase (Wt. Prozent) 89

Beispiel III

In diesem Beispiel wird eine monolithische porös hitzegehärtete Calciumsilikatfüllmasse erzeugt, welche gemäß der vorliegenden Erfindung darin gleichförmig dispergiert 2 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält. Die Karbonfasern waren Thornel-Kohlenstoffmatten, welche eine Länge von etwa 12,7 mm (1/2 Inch) und einen Durchmesser zwischen etwa 7 und 9 um aufwiesen. Das Verfahren war identisch zu dem von Beispiel II und die Eigenschaften waren die, welche in Tabelle III wiedergegeben sind.

Tabelle III

Schrumpflänge (Prozent) 0,01
Schrumpfdurchmesser (Prozent) 0,05
Druckfestigkeit [(psi)] (MPa) [499] 3,44
Porosität (Vol. Prozent) 90
Porengröße (um) 0,57
Kristalline Phase (Wt. Prozent) 77
Wie in einem Vergleich der Eigenschaften gezeigt sind die Schrumpfcharakteristiken mit Kohlenstoff besser und die Druckfestigkeit der porösen Füllmasse, welche aus Kohlenstoff hergestellt worden ist, ist besser als entweder mit Asbest oder alkaliresistenten Glasfasern. Die Porosität der drei Füllmassen war befriedigend.

Claims

1. Eine asbestfreie, poröse, hitzegehärtete und getrocknete monolithische Füllmasse aus Calziumsilikat für Acethylen-Vorratsbehälter, wobei die Füllmasse wenigstens etwa 0,5 Gewichts-% innerhalb des Calziumsilikats gleichförmig angeordneter verstärkender Kohlefasern enthält, und wobei der Füllstoff durchgehend gleichförmig verteilt sehr feine Poren von weniger als etwa 25 um besitzt, im wesentlichen frei von Löchern ist und eine Porosität von wenigstens etwa 85% besitzt.

2. Calciumsilikat-Füllmasse nach Anspruch 1, wobei die Füllmasse zwischen etwa 0,5 und 20 Gewichts-% verstärkende Kohlefaser enthält.

3. Füllmasse aus Calciumsilikat nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei die Füllmasse wenigstens etwa 50 Gewichts-% kristalline Phase, bezogen auf das Gewicht des Calziumsilikats, enthält.

4. Füllmasse aus Calziumsilikat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die verstärkenden Kohlefasern eine Länge von zwischen etwa 3,18 mm (1/8 Inch) und etwa 76,2 mm (3 Inches) besitzen.

5. Füllmasse aus Calziumsilikat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Durchmesser der verstärkenden Kohlefasern zwischen etwa 5 um und 50 um liegt.

6. Füllmasse aus Calziumsilikat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Füllmasse eine Porosität von wenigstens 90% besitzt.

7. Ein Acethylen-Vorratsbehälter zur Lagerung von Gaslösungen von Acethylen, wobei der Vorratsbehälter eine metallische Hülle mit einer darin angeordneten asbestfreien, porösen, hitzegehärteten und getrockneten monolithischen Füllmasse aus Calziumsilikat aufweist, wobei der Abstand zwischen der Metallschale und der Füllmasse kleiner als etwa 3,18 mm (1/8 Inch) ist und die Füllmasse aus Calziumsilikat wenigstens etwa 0,5 Gewichts-% Kohle-Verstärkungsfasern gleichförmig in der Füllmasse verteilt enthält, und die Füllmasse durchgehend gleichförmig verteilt sehr feine Poren von weniger als etwa 75 Micron und eine Porosität von wenigstens etwa 85 Volumen-% enthält und im wesentlichen keine Leerräume besitzt.

8. Ein Acethylen-Vorratsbehälter nach Anspruch 7, wobei die Füllmasse etwa 0,5 bis etwa 20 Gewichts-% Kohlefasern enthält.

9. Ein Acethylen-Vorratsbehälter nach Anspruch 7 und/oder 8, wobei die Füllmasse aus Calziumsilikat 50 Gewichts-% kristalline Phase besitzt.

10. Ein Acethylen-Vorratsbehälter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die verstärkenden Kohlefasern eine Länge zwischen etwa 3,18 mm (1/8 Inch) und 76,2 mm (3 Inches) besitzen.

11. Ein Acethylen-Vorratsbehälter nach Anspruch 10, wobei die verstärkenden Kohlefasern einen Durchmesser zwischen etwa 5 um und 50 um besitzen.

12. Ein Acethylen-Vorratsbehälter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Füllmasse aus Calziumsilikat eine Porosität von wenigstens etwa 90 Volumen-% besitzt.

13. Ein Verfahren zur Herstellung eines Acethylen-Vorratsbehälters mit darin angeordneter asbestfreier, poröser, hitzegehärteter Füllmasse aus monolithischem Calziumsilikat, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Man schafft eine asbestfreie wäßrige Aufschlämmung, die wenigstens etwa 85 Volumen-% Wasser, CaO und SiO&sub2; enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von CaO zu SiO&sub2; von etwa 0,6 bis etwa 1,0 geht und die in der wäßrigen Aufschlämmung gleichmäßig dispergiert wenigstens etwa 0,5 Gewichts-%, bezogen auf den Feststoff in der Aufschlämmung, Kohlefasern enthält;

b) Man gießt die asbestfreie wäßrige Aufschlämmungsmasse so in eine Metallhülle, daß man im wesentlichen die Metallhülle ausfüllt;

c) Man autoclaviert die Aufschlämmung in der Metallhülle bei gesättigtem Dampfdruck, um eine asbestfreie Füllmasse aus Calziumsilikat zu erzeugen;

d) Man brennt die Füllmasse aus Calziumsilikat in der Metallhülle, um in der Füllmasse aus Calziumsilikat gleichförmig verteilte sehr feine Poren von weniger als etwa 25 um zu bilden, mit einer Porosität von wenigstens etwa 85 Volumen-%, wobei der Abstand zwischen der Metallhülle und der asbestfreien, porösen, hitzegehärteten und getrockneten monolithischen Füllmasse aus Calziumsilikat kleiner als etwa 3,18 mm (1/8 Inch) ist.

14. Ein Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kohlefaser in der Füllmasse aus Calziumsilikat in einer Menge von zwischen etwa 0,5 und 20 Gewichts-% vorliegt.

15. Ein Verfahren nach Anspruch 13 und/oder 14, wobei die Füllmasse aus Calziumsilikat eine kristalline Phase von etwa 50 Gewichts-% besitzt.

16. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Kohlefasern eine Länge zwischen etwa 3,18 mm (1/8 Inch) und etwa 76,2 mm (3 Inches) besitzen.

17. Ein Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Kohlefasern einen Durchmesser von etwa 5 um besitzen.

18. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Füllmasse aus Calziumsilikat eine Porosität von etwa 90 Volumen-% besitzt.