DD157409A3

DD157409A3 - PROCESS FOR EMERGENCYING REACTION GASES

Info

Publication number: DD157409A3
Application number: DD22715581A
Authority: DD
Inventors: Horst Burkhardt; Lutz Groeschel; Joachim Heynisch; Peter Jaschke; Peter Krieg; Eckhardt Moench; Berthold Neumann; Gerhard Richter; Volker Schimmeier; Andrea Schmidt; Johannes Slabik; Roland Weber
Original assignee: Horst Burkhardt; Lutz Groeschel; Joachim Heynisch; Peter Jaschke; Peter Krieg; Eckhardt Moench; Berthold Neumann; Gerhard Richter; Volker Schimmeier; Andrea Schmidt; Johannes Slabik; Roland Weber
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1982-11-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Notquenchung von Reaktionsgasen aus Gaserzeugungsanlagen, die bei hoeherem als atmosphaerischem Druck arbeiten, und deren Reaktionsgase durch Direkteinspritzung von Wasser in den Gasstrom von einer Temperatur oberhalb des Saettigungspunktes auf annaehernd Saettigungstemperatur gekuehlt, das heisst gequencht werden. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, welches bei totalem Energieausfall waehrend der Druckentlastung des Reaktors eine sichere Versorgung mit Quenchwasser garantiert. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch einen Quenchwasserhochbehaelter geloest, welcher im Nebenschluss zum Quenchwasserversorgungssystem liegt. Der Druck im Quenchwasserhochbehaelter ist gleich dem Reaktorinnendruck. Der Quenchwasserzufluss aus dem Quenchwasserhochbehaelter zur Quenchduese erfolgt ueber eine Armatur, welche bei Energieausfall selbsttaetig oeffnet, und wird durch die geodaetische Hoehe des Quenchwasserhochbehaelters initiiert. Um einen staendigen Wasserfluss innerhalb des Quenchwasserhochbehaelters zu erzeugen, wird das Speisewasser des Reaktormantels durch diesen Behaelter geleitet.The invention relates to a method for Notquenchung reaction gases from gas generators, which operate at higher than atmospheric pressure, and the reaction gases are cooled by direct injection of water into the gas stream from a temperature above the Saettigungspunktes to approximately Saettigungsstemperatur, that is quenched. The aim of the invention is to find a method which guarantees a secure supply of quench water during total power failure during the pressure relief of the reactor. According to the invention, this object is achieved by a quench water high tank which is in shunt with the quench water supply system. The pressure in Quenchwasserhochbehaelter is equal to the reactor internal pressure. The Quenchwasserzufluss from Quenchwasserhochbehaelter to Quenchduese via a valve, which opens automatically in case of power failure, and is initiated by the geodaetische height of Quenchwasserhochbehaelters. In order to produce a continuous flow of water within the Quenchwasserhochbehaelters, the feed water of the reactor shell is passed through this container.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Hotquenchung von .ReaktionsgasenProcess for the hot quenching of reaction gases

Anwendungsgebiet der Erfindung.Field of application of the invention.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur· Hotquenchung von Reaktionsgasen aus Gaserzeugungsanlagen, die bei höherem als atmosphärischen Druck arbeiten, und deren Reaktionsgase durch Direkteinspritzung von Wasser in den Gasstrom von einer Temperatur oberhalb des Sättigungspunktes auf annähernd Sättigungstemperatur gekühlt, das heißt gequencht werden. Insbesondere . kommt das Verfahren bei Reaktoren mit wassergefülltem Doppelmantel zur Anwendung.The invention relates to a process for the hot quenching of reaction gases from gas generators which operate at higher than atmospheric pressure and whose reaction gases are cooled, ie quenched, by direct injection of water into the gas stream from a temperature above the saturation point to approximately the saturation temperature. In particular . the process is used in reactors with water-filled double jacket.

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

Gaserzeugungsanlagen, deren heiße Reaktionsgase durch Quenchung gekühlt werden, bedürfen einer besonderen Sicherung der Quenchwasserzufuhr, da bei Ausfall des Quenchvsassers die nachgeschalteten Anlagenteile durch das ungekühlte Reaktionsgas beschädigt oder zerstört Ynerden. Dieser Zustand tritt insbesondere bei totalem Spannungsausfall ein, da in diesem Pail die Druckerhöhungspumpen für das Quenchvsasser ebenfalls ausfallen.Gas generation plants, whose hot reaction gases are cooled by quenching, require a special safeguard of Quenchwasserzufuhr, since in case of failure of Quenchvsassers the downstream equipment parts damaged or destroyed by the uncooled reaction gas or destroyed Ynerden. This condition occurs especially in case of total power failure, as in this Pail the booster pumps for Quenchvsasser also fail.

Um den Quenchwasserfluß ständig zu sichern, werden in bekannten Anlagen mehrere Kreisläufe parallel betrieben, deren Pumpen· von unterschiedlichen Spannungsnetzen versorgt werden· Eine solche Anordnung ist jedoch bei totalem-Energieausfall ebenfalls unwirksam· In einigen Anlagen wird zur Sicherung des Quenchv?asserflusses ein Notstromaggregat verwendet· Diese Lösung hat jedoch den Nachteil eines hohen Wartungs- und Instandhaltungsaufwandes*In order to secure the Quenchwasserfluß constantly, several circuits are operated in parallel in parallel systems whose pumps are supplied · by different voltage networks · Such an arrangement is also in total energy loss also ineffective · In some systems, an emergency generator is used to secure the Quenchväsasserflusses · However, this solution has the disadvantage of a high maintenance and service effort *

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es_s ein Verfahren zu finden, welches bei totalem Energieausfall während der Druckentlastung des Reaktors eine sichere Versorgung mit Quenchwasser garantiert* Dabei müssen der gerätetechnische Aufvtand und der Aufwand an Wartung und Bedienung gering sein«The aim of the invention is _s to find a method that a reliable supply of quench guaranteed in case of complete power failure during the depressurization of the reactor * Here, the device-related Aufvtand and the cost of maintenance and operation must be low "

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Yer~ fahren zu schaffen, welches die Notquenchung während der Druckentlastung bei totalem Energieausfall garantiert, ohne den zusätzlichen Aufwand beispielsweise eines Notstromaggregates zu erfordern? und das frei von den Nachteilen der praktizierten Lösung ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Quenchwasserhochbehälter gelöst, der im Nebenschluß zum Quenchvsasserversorgungssystem liegt. Dieser Quenchvsasserhochbehälter sollte in Abhängigkeit vom Druckverlust im Rohrleitungssystem, in entsprechender Höhe oberhalb der geodätischen Höhe des Quenchvsassereinspritzpunktes in den Rohgasstrom angeordnet sein. Der Quenchviasserhpchbehälter erhält eine Atmungsleitung zum Gasraum des Reaktors« Durch diese Anordnung vsird garan-The invention has for its object to provide a Yer ~ drive, which guarantees the Notquenchung during the pressure relief with total power failure, without requiring the extra effort, for example, an emergency generator. and that is free from the disadvantages of the solution practiced. According to the invention this object is achieved by a Quenchwasserhochbehälter, which is in shunt to Quenchvsasserversorgungssystem. This Quenchvsasserhochbehälter should be arranged depending on the pressure loss in the piping system, in a corresponding height above the geodetic height of Quenchvsassereinspritzpunktes in the raw gas stream. The Quenchviasserhpchbehälter receives a respiratory line to the gas space of the reactor «By this arrangement vsird

tiert, daß der Druck des Quenchwassers aus dem Quench-' wasserhochbehälter an der Einbindestelle ins Quenchwasserversorgungssystem, stets ca« 0,1 MPa über dem Druck im Quenchwasseryersorgungssystem liegt· Erfindungsgemäß wird die Y/asserzuführung aus dem Quenchwaaßerhochbehälter an dieser Stelle durch eine Armatur abgesperrt, welche bei Energieausfall selbsttätig öffnet« Um zu Verhindern, daß der Quenchwasserhochbehälter durch Ablagerungen im Ablaufstutzen unwirksam wird, muß eine ständige Strömung innerhalb des Behälters gewährleistet sein» Diese Strömung und damit gleichzeitig ein ständiger ¥/asserwechsel werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Speisewasser für "den Reaktormantel vor Eintritt in den Mantel durch den Quenchvsssserhochbehälter geleitet wird· Der Rauminhalt des Quenchwaseerhochbehälters ist so zu bemessen, daß die Wassermenge ausreicht, um das Reaktionsgas während des gesamten Druckentlastungsvorganges ausreichend zu kühlen.The pressure of the quench water from the quench water tank at the binding site into the quench water supply system is always about 0.1 MPa above the pressure in the quench water treatment system. According to the invention, the water inlet from the quench water tank is shut off at this point by a fitting. which automatically opens in the event of a power failure "In order to prevent the quench water high tank from becoming ineffective due to deposits in the outlet pipe, a constant flow inside the tank must be ensured." This flow and, at the same time, a constant change of oil are achieved according to the invention in that the feed water for " The volume of the Quenchwaseerhochbehälters is to be dimensioned so that the amount of water sufficient to cool the reaction gas during the entire pressure relief operation sufficiently, the reactor volume before entering the shell through the Quenchvsssserhochbehälter.

Erfindungsgemäß besteht weiter die Möglichkeit, daß Quenchwasserhochbehälter und Hochdruckdampfsammler des Reaktormantels eine Punktionseinheit bilden. In diesem Fall müssen bei der Auslegung dieses Behälters die Belange der Kühlung der Reaktionsgase und der Kühlung des Reaktormantels berücksichtigt werden. Die Erfindung gewährleistet während einer infolge totalen Energieausfalls erfolgenden Druckentlastung der Reaktoranlage eine sichere Kühlung der heißen Reaktionsgase und damit den Schutz der nachgeschalteten Anlagenteile.According to the invention there is also the possibility that Quenchwasserhochbehälter and high-pressure steam collector of the reactor shell form a puncture unit. In this case, in the design of this container, the concerns of the cooling of the reaction gases and the cooling of the reactor shell must be taken into account. The invention ensures a safe cooling of the hot reaction gases and thus the protection of the downstream equipment parts during a depressurization of the reactor system due to total power failure.

Ausführungsbeispielembodiment

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend anhand eines Reaktors zur autothermen, nichtkatalytischen Druckspaltung von Erdgas" erläutert werden· Die Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Verfahrensschema.The process of the invention will be explained below with reference to a reactor for autothermal, non-catalytic pressure cracking of natural gas. The drawing shows the process scheme according to the invention.

Der Reaktor 1 arbeitet unter einem Druck von 2,5 MPa. Die Reaktionsgase gelangen mit einer Temperatur vonThe reactor 1 operates under a pressure of 2.5 MPa. The reaction gases reach a temperature of

.90 ca* 1*200 ⁰C in die Quenchdüse 2. An dieser Stelle wird das Quenchviasser in den Gasstrom eingespritzt. Die Reaktionsgase werden dadurch auf ca_e 180 ⁰C abgekühlt* Die bo gekühlten Reaktionsgase werden über die Löschkammer 3 der weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Quenchwasserversorgung erfolgt im normalen Betriebszustand über die Druckerhöhungspumpen 4 und die Quenchwasserleitung 5 zur Quenchdüse 2* Um bei Energieausfall während des in diesem Fall erfolgenden Druckentlastungsvorganges des Reaktors 1 eine Kühlung der Reaktionsgase zu gewährleisten, ist ein Quenchvsasserhochbehälter 6 ca. 15m oberhalb der Quenchdüse 2 angeordnet. Der Quenchwasserhocbbehälter 6 ist durch die Atmungsleitung 7 mit dem Hochdruckdampfsarmnler 8 des Reaktormatels und dieser wiederum über die Atmungsleitung 9 mit dem Gassystem verbunden« Im Quenchwasserhochbehälter 6 herrscht somit annähernd das gleiche Druckniveau, wie im Reaktorinnenraum'e Bei Energieausfall fallen die Druckerhöhungspumpen 4 aus. Die Armatur 10 öffnet bei Energieausfall durch Federkraft. Auf Grund der geodätischen Höhendif-.90 ca * 1 * 200 ⁰ C into the quench nozzle 2. At this point the quench vial is injected into the gas stream. The reaction gases are thereby cooled to about 180 ⁰ C * _e bo cooled reaction gases are supplied via the arcing chamber 3 further processing. The Quenchwasserversorgung takes place in the normal operating condition via the pressure booster pump 4 and the Quenchwasserleitung 5 to Quenchdüse 2 * In order to ensure cooling of the reaction gases in the event of energy failure during the depressurization process of the reactor 1 in this case, a Quenchvsasserhochbehälter 6 is about 15m above the Quenchdüse 2 , The Quenchwasserhocbbehälter 6 is connected through the breathing duct 7 with the Hochdruckdampfsarmnler 8 of the reactor and this in turn via the breathing pipe 9 with the gas system «In Quenchwasserhochbehälter 6 thus prevails approximately the same pressure level as in Reaktorinnenraum'e In case of energy failure, the pressure booster pumps 4 fall. The valve 10 opens in case of power failure by spring force. Due to the geodesic height diffe-

110 ferenz fließt jetzt das Notquenchwasser aus dem Quenchv?asserhochbehälter 6 über die Hotquenchvsasserleitung 11 und die Armatur 10 zur Quenchdüse 2. In addition, the emergency quench water from the quench water tank 6 flows via the hot quench water line 11 and the fitting 10 to the quench nozzle 2.

Der Reaktor 1 ist mit einem wassergefüllten Doppelmantel 12 ausgerüstet, in welchem Dampf erzeugt wird. Der erzeugte Dampf wird über den Kochdruckdampfsammler 8 und die Atmungsleitung 9 abgeführt. Der Hochdruckdampfsammler 8 ist mit dem wassergefüllten Doppelmantel 12 durch die beiden Steigleitungen 13 und die Umlaufwasserleitung 14 verbunden. Die Aufspeisung des wassergefüllten Doppelmantels 12 mit Speisewasser erfolgt über das Regelventil 15, welches einen konstanten Wasserstand im Hochdruckdampfsammler 8 regelt. Das Speisewasser .fließt über die JFotquenchwasserleitung 11 in den Quenchwasserhochbehälter 6«, Ist der Quenchwasserhochbehälter 6 gefüllt, fließt dasThe reactor 1 is equipped with a water-filled double jacket 12, in which steam is generated. The generated steam is removed via the cooking pressure steam collector 8 and the respiratory line 9. The high-pressure steam collector 8 is connected to the water-filled double jacket 12 through the two risers 13 and the circulating water line 14. The feeding of the water-filled double mantle 12 with feed water via the control valve 15, which regulates a constant water level in the high pressure steam collector 8. The feed water. Flows through the JFotquench water line 11 into the Quenchwasserhochbehälter 6 «, Is the Quenchwasserhochbehälter 6 filled, the flows

Speisewasser über die im Oberteil des Quenchwasser-Feed water over the top of the quench water

• hochbehälters 6 eingebundene Überlaufleitung 16 weiter zum wassergefüllten Doppelmantel 12. Bei Hormalbetrieb der Anlage muß auf Grund der Dampferzeugung im wassergefüllten Doppelmantel 12 ständig Speisewasser nachgespeist werden· Dadurch ist ein ständiger Wasserfluß durch den Quenchwasserhochbehälter 6 gewährleistet, welcher ein Zusetzen der Hotquenchwasserleitung 11 verhindert» Desweiteren garantiert diese Anordnung, daß der Quenchwasserhochbehälter 6 stets bis zum Abgangsstutzen der Überlaufleitung 16 gefüllt ist·• High tank 6 integrated overflow line 16 continues to the water-filled jacket 12. In the case of hormonal operation of the system must be fed again due to the steam generation in the water-filled double jacket 12 feed water · This ensures a constant flow of water through the Quenchwasserhochbehälter 6, which prevents clogging of the Hotquenchwasserleitung 11 »Furthermore guarantees this arrangement that the Quenchwasserhochbehälter 6 is always filled up to the outlet nozzle of the overflow pipe 16 ·

Claims

Invention claim.

A method of analyzing reaction gases from gas generators operating at higher than atmospheric pressure and which is particularly equipped with a water cooled jacket in the event of total failure of the normal quench water supply system during the pressure relief phase of the gas generating reactor, characterized in that the quench water supply is via a in the lifting

-j 45 echluß to Quenchwasserversorgungssystem and depending on the pressure drop in the piping system at a corresponding height above the geodesic Höh'e the Quenchvsassereinspritzpunktes in the raw gas flow quench water high tank (6) takes place in which at least the same internal pressure vfie in the reactor (1) prevails, and the water flow from this Quenchwasserhochbehälter (6) to Quenchdüse (2) by the geodesic height is done alone »

2 «method according to item 1, characterized in that, the water supply from the Quenchwasserhochbehälter (6) to the quench nozzle (2) by a valve (10) is shut off, which opens automatically only in case of power failure«

3 · Method according to item 1, characterized in that the Quenchwasserhochbehälter (6) is dimensioned so that the amount of water contained in it sufficient to secure the entire Notquenchvorganges.

4. The method according to item 1 to 3, characterized in that in Quenchwasserhochbehälter (6) by coupling with the feed system of the water-filled double mantle (12) a continuous flow of water is generated, the impurities from the Uotquenchwasserleitung (11) away «·

Method according to item 1, characterized in that the quench water high tank (6) and the high-pressure steam collector (8) of the water-filled double jacket (12) can form a structural unit.

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