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Verfahren und Vorrichtung zur Vorwärmung von zu destillierenden Flüssigkeiten.
Während nach den Angaben des mit 8.2. 1903 zum Gemeingute gewordenen österr. Priv.
Rg. Bd. 47, S. 411, vom 8.2. 1897 des A. v. Gröling Wärmeausnützung derart erreicht wird, dass die Wärme der abgehenden Destillate sich aufspeichert, wird gemäss vorliegender Erfindung nicht nur die Wärme der Destillate, sondern auch die der abgehenden Rückstände in ein und demselben Gefässe aufgespeichert. Die im Nachstehenden beschriebene Vorrichtung ermöglicht daher nicht nur die Aufspeicherung der Wärme der abgehenden Destillate, sondern auch die der abgehenden Rückstände und führt nebst dem oben erwähnten doppelten Effekt vom ersten Momente des Betriebes angefangen einen selbsttätigen Umlauf des ganzen Vorwärmerinhaltes herbei.
Es sind zwar bereits auch Vorwärmer bekannt geworden, bei welchen die Vorwärmung durch Destillate und Rückstände bewerkstelligt wird, jedoch ohne den Vorteil, dass die ganze Flüssigkeitsmenge des Vorwärmers vom ersten Momente des Betriebes an selbständig in Umlauf gesetzt wird.
Die bisherigen doppelten Vorwärmer, d. h. diejenigen, die nicht nur die abgehende Wärme der Destillate, sondern gleichzeitig die Warme der in den Kesseln zurückbleibenden Rückstände nutzbar machten, sind derart konstruiert, dass die warmen Destillate in den oberen Teil des Vor-
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Teil des Vorwärmers ein Rohrsystem passieren.-Es ist daher einleuchteE, dass bei diesen Vorwärmern eine Vorwärmung während der Destillation selbst nur in dem oberen Teil des Vorwärmers stattfindet, in welcher Zeit selbstredend der untere Teil des Vorwärmers seine frühere d. h. normale Temperatur behält.
Man hat diesem Übelstand derart abgeholfen, dass man die oberen und unteren Flüssigkeitsmengen durch Anwendung einer Zirkulationspumpe mit einander vermischte, und auf diese Weise konnte erreicht werden, dass der ganze Flüssigkeitsinhalt des Vorwärmers schon während der Destillationszeit selbst gleichmässig vorgewärmt wird. Wenn wir aber von der Anwendung einer solchen Zirkulationspumpe absehen, so entstehen betriebshindernde, selbst betriebsgefährdende Unregelmässigkeiten, ja man hat sogar mit der Gefahr einer Explosion zu rechnen.
Die Flüssigkeit im oberen Niveau des Vorwärmers erwärmt sich allmählig, wodurch die in der Flüssigkeit suspendierte Wassermenge und nasser Schlamm sich absetzen und in die unteren Flüssigkeitsschichten des Vorwärmers gelangen, deren Temperatur aber noch eine so niedrige ist, dass dort von einer guten Absonderung keine Rede sein kann. reicht' Unreinigkeiten kommen bei den meisten zu destillierenden Flüssigkeiten vor und speziell bei der Erdöl-Destillation wird eine Vorwärmung insbesonders behufs gleichzeitige Entwässerung vorgenommen.
Zum Schlusse der Destillation werden die Rückstände in ein Rohrsystem geleitet, welches im unteren Teil des Vorwärmers angebracht ist und es kann daher die Erwärmung dieser Flüssigkeitspartien erst in diesem Stadium stattfinden. Während die oberen Flüssigkeits-Schichten des Vorwärmers während der ganzen Destillation d. h. 24-30 Stunden sich erwärmen können, dauert die Erwärmung der unteren Schichten nur 1-2 Stunden, weil das Ablassen der Rück- stände nur eine so kurze Zeit dauert.
Zum Schlusse der Destillation d. h. vor dem Ablassen der Rückstände kann man zwischen den oberen und unteren Schichten nur ganz minimale, sogenannte Ubergangsschichten konstatieren und im Wesen hat man in dem Vorwärmer zu dieser Zeit mit folgenden zwei grundverschiedenen Flüssigkeitsschichten zu rechnen : a) Die oberen Flüssigkeit-
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Schichten sind arm an leichten Destillaten, weil sie dieselben während der starken Vorwärmung bereits verloren haben ; sie sind schlamm- und wasserfrei, weil diese Beimengnngen während der Vorwärmung sich abgesondert haben. Die Temperatur der so vorgewärmten oberen Flüssigkeit ist bereits eine sehr hohe geworden (sie steigt z.
B. bei einer Erdölfüllung des Vorwärmers selbst
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und unteren Schichten obwalten, wird durch die Rückstandaablassnng bezw. durch die hiedurch bewirkte Erwärmung der unteren Schichten ein Hinaufsteigen dieser unteren Flüssigkeitsmengen 1U die oberen Schichten herbeigeführt. Dureh das Hi..aufsteigen der unteren Schichten in die oberen im Momente dieser Betriebs-Phase ereignen sich gewaltige Betriebsstörungen. Der ganze Inhalt des Vorwärmers fängt zu schäumen und zu stossen an, auch steigt er sehr oft über und man hat daher mit der Gefahr des Siedeverzugs, ja sogar mit der Gefahr eines Explosion zu rechnen.
Die unteren schlamm-und wasserhältigen, an leichten Destillaten reichen Schichten vermengen sich plötzlich mit den oberen heissen Schichten und führen diese obangefiihrten Betriebsunregelmässigkeiten und Betriebsstörungen herbei. Da gleichzeitig die kalten unteren Schichten sich mit den oberen Schichten mischen, wird der ganze Inhalt des Vorwärmers abgekühlt, denn die untere Hälfte des Vorwärmers, der nur 1-2 Stunden erwärmt war, kann ja nie die hohe Temperatur der oberen Schichten erreichen ;
dies nicht nur deshalb, weil die oberen Niveaus 24 bis 26 Stunden lang erwärmt wurden, sondern auch darum, weil die oberen Schichten nicht bloss die Wärme der abgehenden Destillate sondern auch die von denselben freigewordene latente Wärme ansammelten, da die Destillate im oberen Rohrsystem sich dort aus der Gasform in Flüssig- keit verwandelt haben. Die so bedeutend abgekühlte Flüssigkeitsmenge vermischt sich daher wieder mit jenen feinverteilten Wasser-und Schlamm-Partikeln, von welchen sie schon während der ersten Erwärmung befreit war. Diese Unzukömmlichkeiten hat man eben durch Zuhilfenahme einer Zirkulationspumpe beheben wollen. Mit einer solchen Pumpe lässt man die oberen un unteren Schichten schon vom ersten Momente des Betriebes an zirkulieren und es stellen sich dann diese Betriebsstörungen nur ganz selten ein.
Bei dem vorliegenden Verfahren ist die Zirkulationspumpe vermieden und durch eine automaische Zirkulation ersetzt, weil der Betrieb einer Pumpe viel Dampf und daher Geld kostet und weil man eine wirkliche präzise Sedimentation des Schlammes nur auf diese Weise, d. h. ohne Zirkulationspumpe erreichen kann. Denn selbst bei den besten Vorkehrungen wird beim Herauspumpen und Hineindrücken der Flüssigkeit die Sedimentation des Schlammes darin gestört.
Bei den Anordnungen, bei welchen auf die Zirkulationspumpe verzichtet wird, erwärmt sich die obere Flüssigkeitsmenge rascher als zweckmässig, weil sie sehr bald eine so hohe Temperatur erreicht, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Flüssigkeit und den abgehenden Destillaten nur eine sehr kleine wird und daher sehr bald das Stadium erreicht, wo die Destillate mit sehr hoher Temperatur abgehen. Im Gegensatz hiezu tritt im Vorwärmer gemäss vorliegender Er- findung vom Anfange an der ganze Flüssigkeitsinhalt des Vorwärmers in Wirksamkeit und man hat daher mit einer doppelten Flüssigkeitsmenge zu rechnen. Es wird sich daher die oben erwähnte
Temperaturdifferenz auch günstiger stellen.
Im Grunde genommen gestattet daher dieser Vor- wärmer bei Beibehaltung sämtlicher Nebenumstände und Heizflächen eine grössere Ausnützung rl !'r abgehenden Wärmen und bei gleichzeitiger Hintanhaltung der bekannten Betriebsstörungen die Vermeidung des kostspieligen und technisch unzukömmlichen Betriebes einer Zirkulation- pumpe ; diese Vorteile werden ganz einfach durch die automatische Zirkulation erreicht. die schon während der Distillationsperiode in dem ganzen Inhalte des Vorwärmers durchgeführt wird und zwar dadurch, dass die Rohrsysteme, durch welche die warmen Destillate streichen, unter oder in dasselbe Niveau der Residien gelegt werden.
In allen Figuren der beiliegenden Zeichnung ist das Rohrsystem der Destillate mit D und das Rohrsystem der Residien mit R bezeichnet. Der Vorwärmerkörper selbst kann einteilig, oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Die Fig. 1, 2,3 und 4 zeigen einen einteiligen, die Fig. 5 und 6 einen mehrteiligen Vorwärmerkörper. Hat man aus besonderen Interessen den Rück- ständen durch den Vorwärmer keinen Abfluss durch Eigenfall gegeben, so kann man die Rückstände aus dem Kessel durch den Vorwärmer, daher in abgekühltem Zustande auch mittels eines steigenden Rohrsystemes entfernen. Fig. 4 zeigt eben diese Anordnung.
Beide Rohrsystem können für sich spiralförmig durch den Vorwärmer geleitet sein, man kann aber auch mehrere Rohre zu einem Bundel vereinigen, d. h. sie parallel schalten und die so erhaltenen Rohrsystem wieder nacheinander reihen. Die Fig. 1, 3,4, 5 und 6 zeigen die erstere, Fig. 2 die letzt erwähnte Anordnung.
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Die Fig. 1, 2,4 und 5 geben die Anordnung, bei welcher die Rückstandsrohre in gleiches Niveau gestellt sind, wie die Rohre der Destillate, während die Fig. 3 und 6 eine solche Anordnung erklären, bei welcher das Rohrsystem der Destillate teilweise unter dem Niveau dieses gemischten Systems angebracht ist, so dass dort einige im untersten Niveau angebrachte liegende Rohre nur warme Destillate in den Vorwärmer hineinführen.
PATENT. ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur doppelten und stärkeren Vorwärmung der zu destillierenden Flüssigkeiten. bei welcher die latente und abgehende Wärme der Destillate, wie auch die Wärme des Destillationrückstandes ausgenützt wird, gekennzeichnet dadurch, dass die ganze Flüssigkeitsmenge des Vorwärmers vom ersten Momente des Betriebes an selbsttätig in Kreislauf gebracht wird, so dass auch jene Flüssigkeitsmenge durch die Destillatwärme vorgewärmt wird, die für die Aufnahme der Wärme der warmen Rückstände bestimmt iqt, wobei die spätere Durchleitung der heissen Rückstände die Temperatur der Flüssigkeit in dem Vorwärmer noch hebt.