CN102869440B - 用于加热或保温过程设备的流动路径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加热或保温过程设备的流动路径的方法，其中在回路中引导用于加热或保温流动路径而设计的液流，该回路包括用于加热液流的加热装置（8）。根据本发明，将用于补偿在回路中出现的压力损失的液流作为吸入介质输送到设置在回路中的喷射泵（5）且在那施加有在较高压力下输送的做功介质。

Description

用于加热或保温过程设备的流动路径的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加热或保温过程设备的流动路径的方法，其中，在回路中引导设计用于加热或保温过程设备的流动路径的液流，该回路包含用于加热液流的加热装置。本发明涉及在正常过程运行之外向过程设备中热输入，在正常过程运行中，在过程液体快离开过程设备之前，通常过程液体流入设备中且在那经受化学和/或物理处理或转换。可在过程设备中特别设计过程液体中包括的组分的分离、净化和/或催化转换。
背景技术
多个过程设备，特别是包含以催化剂材料填充的反应器的设备，必须在实际的按规定正常运行之前被达到一定的最低温度，从而达到例如对于按规定运行所必需的反应温度或使得水或者其他组分从过程设备、例如从反应器的填料或从流动路径的内壁分离。在此也可能需要遵循一定的加热速度，其中也根据过程设备的构造通过加热过程的持续时间来设计不同的加热速度。
实践中通常通过直接热传递来实现过程设备的加热，其中加热的流体被引导通过过程设备待加热的流动路径。通常使用惰性气体、例如氮气或二氧化碳、或也使用水蒸气来用于导热。加热液体流过过程设备导致压力损失并且因此在一定条件下导致一定的压降。在已知措施的范围中设计为，在容器中准备足够量的惰性气体，其中借助于流过来自从容器中的升温的惰性流而实现加热。不利的是，必须为大量的惰性气体准备相应较大的容器且用于加热所必需的大量惰性气体会导致较高的运行成本。
此外从实践中已知的是，通过封闭的惰性气体回路来加热过程设备的流动路径。基于具有上述特征的方法，为了克服接下来在过程设备中出现的压力损失，需要压缩机或回路鼓风机，其中由于在过程设备的正常运行中不使用的额外机械而显著提升过程设备的总投资成本。
发明内容
在此基础上，本发明的任务是提供一种用于加热或保温过程设备的流动路径的方法，该方法就运转成本和投资成本而言与已知措施相比可降低成本。
根据权利要求1的方法为本发明的主题和任务的解决方案。根据本发明，为了补偿在回路中出现的压力损失，将液流作为吸入剂输送到设置在回路中的喷射泵并且在此施加有在较高压力下与过程液体分开输送的做功介质。与实践中已知的、其中通常由电驱动回路压缩机输送整体液流的完全封闭的回路不同的是，集成有喷射泵、也称为喷射器，具有显著减小的投资成本。虽然在根据本发明方法的范围内必须以较高的压力输送做功介质，但是就投资和运转成本而言整个方法是有优势的，因为通常较少的做功气体流量就足够，从而在回路中获得高的液流。基于普通过程设备的构造，做功介质与吸入剂的质量流量比在1:20和1:8之间，优选大约为1:9。根据本发明方法范围内的做功介质可保持在较小的压力容器中。
除了加热过程设备的流动路径，即在运转中断过后运转最初冷却的过程设备之外，根据本发明的方法还可以用于在运行准备就绪状态、也称为热待机下通过待处理的过程液体在保持必需的运转压力和运转温度的同时不用进气而保持过程设备。当过程设备的正常运行仅暂时中断时，可例如接着设计热待机。在多个彼此互相平行设置的过程设备中也可为了匹配于各个设备不同的负载而暂时性地置于热待机。
特别地，在包含多个组件的复杂设备中，也可通过较长的时间段来设计热待机，因为比起整体设备的单个组件必须从冷却状态运转，恰好在这样的设备中可从热待机更加快地恢复正常运行并且更加没有问题。
当根据本发明的方法设计用于保温过程设备的流动路径时，要考虑过程设备已经达到运转温度。因此，在这样的方法控制中必须仅补偿在运转中断期间出现的热量损失，其中借助于喷射泵补偿在回路中引导液流而出现的压力损失、以及通过压缩液流的相应预热来补偿热量损失。此外，在流动路径中不需要升温，可以通过整体较少总量的做功介质来实施根据本发明的方法。
如上所述，根据本发明的方法特别设计用于过程设备，其中在至少一个设备组件中进行组分的催化转化，因为在催化反应器中必须精确地维持预定的温度范围。特别地，过程设备的流动路径可包括至少一个具有固定填料的装置。
为了在本发明的范围内加热或保温过程设备中的流动路径，可相对于过程设备的正常运行在一定程度上减小压力以及流量。为了有效加热或保温流动路径，在整体回路内的压力有利保持为大于5巴，优选大于10巴，特别优选大于25巴。用于加热或保温流动路径而设计的液流的流量相应地优选小于该过程设备在正常运转中满负荷生产时设计的额定流量的15%，例如在额定流量的5%-10%之间。
根据本发明的方法的范围内设计的液流和在正常运行中设计的过程气流作为气体和/或蒸气而存在。因此可以输送惰性气体、优选氮气或二氧化碳，气体组分和包含水蒸气的液体或仅水蒸气来作为喷射泵的做功介质。
喷射泵借助于水蒸气运转时，根据一个优选设计方案设计为，在液流返回喷射泵之前将水冷凝并除去，其中从液流中冷凝的水量与作为水蒸气输送到喷射泵的水量一致。在这种方法控制中能够达到输送和输出的水之间的平衡。
可替换地，也可设计为，不取决于喷射泵输送的做功介质的种类而使在回路中输送的液体的一部分排出。当考虑到额外输送的做功介质时，在回路中输送到过程设备的流动路径的整体液流应当保持恒定是特别需要的，其中提取的流量部分相应于输入的做功介质的流量。此外可设计为，为了热回收，液体提取的分量被引导通过热交换器，从而来输送进一步使用、例如用于预热做功介质的回收的热量。
为了在本发明的范围内加热液流，可使用施加有加热介质的热交换器和/或电驱动加热元件来作为加热装置。当在加热过程中应保持预定的温度曲线时，多个不同地构成的加热元件可能是特别合适的，其中特别是由易于控制的电加热装置能够实现随时间变化不同程度的温度上升。
如果过程设备包括多个组件，则必需或至少有效的是，以不同的温度和加热功率来加热或保温这些组件。为了该目的，根据本发明的优选构造设计为，划分在回路中引导的液流，从而来施加具有不同流量的至少两个组分。在本发明的范围内为每个组分调节最优加热或保温条件。为了实现液流的划分，可在沿流动方向看在喷射泵后方和/或在通向喷射泵的返回管道设计分支点，该分支点包括手柄或阀。
附图说明
以下将根据仅示出一种实施例的附图来描述本发明。其中
图1是过程设备，其中通过正常运行之外的额外装置来实现流动路径的加热或保温；
图2是图1中示出的过程设备的变化的扩展方案。
具体实施方式
图1示出了一种过程设备，其中在正常运行中通过输入管1来输送过程气体，在其通过输出管3离开过程设备之前，在不同的组件2a，2b中经受化学和/或物理处理。至少一个组件2a，2b构成为催化器，其中该催化器优选包括作为催化剂材料的固体填料。但额外地或可替换地，也可设计成具有催化剂垫或其他分离和转换装置的催化剂。
图2示出过程设备的构造，其包括两个组件2a，2b，它们应以不同的方式加热和/或保温。在其他类似的构造中为此目的在流动方向看在喷射泵5后方设计有分支点，凭借该分支点可通过第一手柄11a将可变比例的液流引导到第一组件2a且可通过第二手柄11b引导到第二组件2b。额外地，在返回管4中设计有具有额外手柄12a，12b的另一个分支点。通过手柄11a，11b，12a，12b的完全或部分打开和关闭，液流可相应于需要而被不同地分配到两个组件。例如当手柄11a和12b打开以及手柄11b和12a关闭时，则相应于图1通过两个组件2a，2b引导全部液流。如果相反手柄11a和12a打开以及手柄11b和12b关闭，则仅通过第一组件2a来引导全部液流。如果手柄11b和12b打开以及手柄11a和12a关闭，则通过组件2b实现回路。如上所述，可通过各个手柄的打开程度来调节通过第一组件2a和第二组件2b引导的支流的可自由调节比例。
本发明意图在于一种用于在正常运行之外加热或保温过程设备的流动路径的方法。为此设计了返回管4来在回路中引导液流。为了补偿在回路中出现的压力损失，将液流输送到在回路中设置的喷射泵5并且在那施加有在较高压力下通过喷射泵5的喷嘴6输送的做功介质。从压力容器7输送的做功介质与吸入介质在喷射泵5中混合。为了能够加热或保温过程设备的流动路径，此外还设计有加热装置8，其在图示的实施例中构成为热交换器。以下也可以设计电加热元件作为额外的或可替换的加热装置。
当输送惰性气体例如氮气或二氧化碳作为喷射泵5的做功介质时或输送包含气态成分和水蒸气的做功介质时，有利地设计成通过输出管9来排出在回路中引导的液体的一部分，因此考虑到补充的做功介质，整体的液流保持恒定或至少保持在预定范围内。有利地将排出的一部分引导通过热交换器10，用于热回收。此外可能的是，向水喷射泵5输送水蒸气作为做功介质。同样在这样的构造中，液流的一部分能够以气体和/或蒸气状态排出。但此外存在可替换的可能性，在返回到喷射泵5之前冷却液流，其中冷凝并除去来自液流的水。在此存在以下可能性，使从液流冷凝的水流与作为水蒸气输送到喷射泵5的水流平衡。额外的气体或蒸气的排出在这样的方法控制的范围中不再是必需的。
根据具体的实施例，设计为氮气、二氧化碳或水蒸气在大约60巴的压力之下保持在作为存储器的压力容器7中并且作为做功介质而输送到喷射泵5，借此在回路中在大约20巴的压力之下引导的液流遭受升压，该升压补偿了在回路中出现的压力损失。在加热时克服了相对较小的压力损失，因为仅有对于正常运行在满负荷生产时设计的额定流量的5%到10%的极小部分是必需的。由此产生很小的压缩比，从而可以很小的做功气体流在回路中输送相对较多的液流。如果例如在35巴的运行压力下，正常运行中的整体压力损失为3巴，则加热期间在减小的仅20巴压力下的压力损失仅为约0.1巴。喷射泵5上的做功介质和吸入介质的比率为大约1:9。
根据另一个具体实施例设计为，过程设备通过作为用于喷射泵5的做功介质的水蒸气加热，其中通过选择起始压力和回路数量是可能的，以典型的100℃相对较低的温度在填料中加热过程设备，而不会使得水蒸气在填料上冷凝，这通常必须要防止。为了保障这一点，设定较小的起始压力且在过程设备的回路中设计末端冷却器，其将作为水蒸气包含在液流中的水的大部分凝结。由此虽然使用水蒸气作为做功介质，但是仍然能够将水蒸气的露点温度保持在催化剂填料中现存的温度以下。

Claims (18)

1.一种用于在过程运行之外加热或保温设计用于催化转换过程流体的组分的过程设备的流动路径的方法，在该过程运行中，过程液体流入到设备中并且在该设备中经受化学和/或物理处理或转换，其中，在过程运行之外替代过程流体在回路中引导设计用于加热或保温流动路径的液流，该回路包括用于加热液流的加热装置(8)，其特征在于，为补偿在回路中出现的压力损失，将液流作为吸入介质输送到设置在回路中的喷射泵(5)并且在该喷射泵中施加有在较高压力下输送的做功介质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程设备的流动路径包括至少一个具有固体填料的装置。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，整体回路内的压力大于5巴。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，整体回路内的压力大于10巴。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，整体回路内的压力大于20巴。
6.根据权利要求1-5之一所述方法，其特征在于，设计用于加热或保温流动路径的液流的流量小于所述过程设备在满负荷正常运行时设计的额定流量的15％。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，将惰性气体作为做功介质输送到喷射泵(5)。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或二氧化碳。
9.根据权利要求6所述方法，其特征在于，将包括气态成分的液体作为做功介质输送到喷射泵(5)，所述气态成分包括水蒸气。
10.根据权利要求6所述方法，其特征在于，将水蒸气作为做功介质输送到喷射泵(5)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在液流返回到喷射泵(5)之前，将水从液流中冷凝且除去，其中，从液流中冷凝的水量与作为做功介质输送喷射泵(5)的水蒸气的水量一致。
12.根据权利要求10所述方法，其特征在于，提取在回路中引导的液体的一部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提取的那一部分的流量相应于输送的做功介质的流量。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，提取的一部分的流量为了热回收被引导通过热交换器(10)，其中，通过回收的热量来预热做功介质。
15.根据权利要求14所述方法，其特征在于，使用热交换器作为用于加热液流的加热装置(8)，其施加有加热介质。
16.根据权利要求14所述方法，其特征在于，使用电驱动加热元件作为用于加热液流的加热装置。
17.根据权利要求16所述方法，其特征在于，已经将做功介质保持在压力容器(7)中。
18.根据权利要求17所述方法，其特征在于，过程设备具有至少两个组件并且在流动方向看，在喷射泵(5)后方设计有包括控制装置的分支，其实现液流在第一组件(2a)上和第二组件(2b)上的可变分配。
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