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Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpanlage zum Absaugen von kondensierbare und nicht kondensierbare Anteile enthaltenden Prozessdampf aus einer bei Unterdruck zu betreibenden Prozessanlage sowie eine Prozessanlage mit einer solchen Vakuumpumpanlage.
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Bei einer Vielzahl Prozessen, insbesondere mehrstufigen Prozessen, wie zum Beispiel Anlagen zur Meerwasserentsalzung, Destillationskolonnen in einer Raffinerie oder Vakuum-Trocknungsanlagen muss Prozessdampf abgesaugt werden, um das für den Betrieb der Prozessanlage erforderliche Vakuum aufrecht zu erhalten. Soweit hier und im Folgenden von einem „Vakuum” die Rede ist, so soll hierunter stets ein bezogen auf den Atmosphärendruck der Umgebung vergleichsweise niedriger Druck bzw. vergleichsweise tiefer Unterdruck verstanden werden.
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Um das von der Vakuumpumpe abzusaugende Volumen und damit die Leistung der Vakuumpumpe zu verringern, ist es bekannt, der Vakuumpumpe einen „Vorkondensator” vorzuschalten, der einen möglichst großen Anteil der kondensierbaren Stoffe in dem Prozessdampf kondensiert, sodass dementsprechend die Vakuumpumpe möglichst nur noch die nicht kondensierbaren Anteile fördern muss.
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Bei Prozessanlagen müssen vielfach in unterschiedlichen Stufen der Anlage gleichzeitig unterschiedliche Vakuum-Druckniveaus eingehalten werden. Es ist bekannt, die Prozessdampfströme aus diesen verschiedenen Anlagenstufen gemeinsam in einem Vorkondensator einer gemeinsamen Vakuumpumpe zu kondensieren. Dieser gemeinsame Vorkondensator muss dann allerdings insgesamt auf dem niedrigsten Druckniveau der unterschiedlichen Drücke arbeiten, was vergleichsweise große Kondensationsflächen bedingt und das Volumen und den Konstruktionsaufwand für den Kondensator beträchtlich erhöht.
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Es ist ferner bekannt, für jedes Druckniveau einen dem Druckniveau angepassten gesonderten Vorkondensator mit einer jeweils zugeordneten, gesonderten Vakuumpumpe einzusetzen. Hierbei kann zwar die Kondensationsfläche der einzelnen Kondensatoren klein gehalten werden, jedoch erhöht sich der für diese Variante insgesamt bereitzustellende Aufwand.
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Liegen zwei dieser Vakuum-Druckniveaus relativ nahe beieinander, wie zum Beispiel bei einem Druckniveauverhältnis des höheren Drucks zum niedrigeren Druck von weniger als 1,5, so ist es üblich beide Prozessdampfströme mit einer gemeinsamen Vakuumpumpe über einen gemeinsamen Vorkondensator abzusaugen, da dann der apparative Aufwand und die Kosten trotz der dann größeren Kondensationsfläche des Vorkondensators geringer sind als bei Nutzung von zwei gesonderten Vakuumpumpen mit jeweils gesonderten, an die Drücke angepassten zugeordneten Vorkondensatoren.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpanlage zu schaffen, die bei relativ nahe beieinander liegenden Vakuum-Druckniveaus mit geringem apparativen Aufwand und einer möglichst kleinen Kondensationsfläche auskommt.
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Die Erfindung geht aus von einer Vakuumpumpanlage zum Absaugen von kondensierbare und nicht kondensierbare Anteile enthaltenden Prozessdampf aus einer bei Unterdruck zu betreibenden Prozessanlage, umfassend eine Vakuumpumpe und einen der Vakuumpumpe vorgeschalteten Kondensator zur wenigstens teilweise Kondensation des kondensierbaren Anteils des Prozessdampfs strömungsaufwärts der Vakuumpumpe.
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Die Vakuumanlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator wenigstens zwei gesonderte Kondensatorkammern aufweist, welchen gesondert auf unterschiedlichen Unterdruckniveaus sich befindende Prozessdampfströme zur gesonderten Kondensation zuführbar sind und dass die Kondensatorkammern über wenigstens eine Drosselöffnung miteinander in Reihe verbunden sind und die Vakuumpumpe lediglich an die den Prozessdampf mit dem niedrigsten Druckniveau der zugeführten Prozessdampfströme kondensierende Kondensatorkammer angeschlossen ist. Unter Prozessdampf soll hier und im Folgenden auch ein ausschließlich nicht kondensierbare Gase enthaltender Strom verstanden werden.
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Ein solcher Kondensator kommt mit einer insgesamt relativ kleinen Kondensationsfläche aus, hat aber dennoch eine hohe Kondensationsleistung. Durch die damit einhergehende Verringerung des von der Vakuumpumpe anzusaugenden Prozessdampfstroms kann die Vakuumpumpe kleiner dimensioniert werden und auch die für ihren Betrieb erforderliche Energie wird verringert. Vorteil ist auch, dass eine gegenseitige Beeinflussung der unter verschiedenen Drücken arbeitenden Stufen der Prozessanlage vermieden wird.
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Bei einer solchen Vakuumpumpanlage erfolgt die Kondensation für die unterschiedlichen Druckniveaus jeweils in getrennten Kondensatorkammern, die über die Drosselöffnung miteinander in Reihe verbunden sind. Die nicht kondensierten bzw. nicht kondensierbaren Anteile des Prozessdampfs strömen über die Drosselöffnung aus der unter höherem Druck stehenden Kondensatorkammer in die unter dem geringerem Druck stehende Kondensatorkammer, in der sie gegebenenfalls nach weiterer Kondensation zusammen mit den nicht kondensierten Anteilen des dieser Kondensatorkammer zugeführten Prozessdampfs von einer einzigen Vakuumpumpe abgesaugt werden.
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Es versteht sich, dass unter einer „einzigen” Vakuumpumpe eine Pumpenanordnung verstanden werden soll, die auch gegebenenfalls aus mehreren zueinander parallel geschalteten Pumpenaggregaten bestehen kann, von denen jedes lediglich eine Teilpumpleistung beiträgt. Es versteht sich ferner, dass auch mehr als zwei Prozessdampfströme mit unterschiedlichen Druckniveaus abgesaugt werden können, sofern das Verhältnis des jeweils höchsten Drucks zum niedrigsten Druck kleiner als 1,5 ist, die Drücke also relativ nah beieinander liegen.
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Bei dem Kondensator handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Rohrbündelkondensator mit einem Mantelrohr und einem in dem Mantelrohr angeordneten Rohrbündel aus einer Vielzahl zueinander paralleler, von Kühlflüssigkeit durchströmter Rohre, deren Außenflächen die Kondensationsfläche bilden. In einer großtechnischen Anlage, wie zum Beispiel einer Meerwasserentsalzungsanlage kann ein solcher der Vakuumpumpe vorgeschalteter Kondensator beachtliche Abmessungen erreichen. Beispielweise kann das Mantelrohr bis zu 16 m lang sein und einen Durchmesser bis zu 1,6 m haben. Das Rohrbündel kann mehrere tausend Rohre umfassen, die aus korrosionsfestem Material, beispielsweise Titan bestehen müssen und dementsprechend einen hohen Kostenfaktor bei der Herstellung der Anlage darstellen. Die erfindungsgemäße Vakuumpumpanlage erlaubt nicht nur die Verkleinerung des Kondensators auf eine Länge von maximal 12 m bei einem Durchmesser von beispielsweise maximal 1,2 m, sondern auch die Verringerung der Anzahl der Rohre des Rohrbündels eines Rohrbündelwärmetauschers bei vergleichbaren Anlagen von zweitausend Rohre auf unter tausend Rohre.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Kondensatorkammern in einem langgestreckten gemeinsamen Mantelrohr hintereinander angeordnet und durch wenigstens eine quer zur Längsrichtung des Mantelrohrs verlaufende Schottwand voneinander abgeteilt. Die Drosselöffnung durchdringt jeweils die Schottwand oder ist in einer benachbarte Kondensatorkammern außerhalb des Mantelrohrs verbindenden Nebenschlussleitung vorgesehen. Bei Ausbildung des Kondensators als Rohrbündelkondensator durchdringt das Rohrbündel die Schottwand, wobei an den Stirnenden des Mantelrohrs in üblicher Weise Verteilerköpfe bzw. -kappen anschließen, über die die Kühlflüssigkeit dem Rohrbündel zu bzw. von diesem abgeführt wird.
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Wenngleich die Vakuumpumpe als mechanische Pumpe, beispielsweise als Flügelradpumpe oder dergleichen ausgebildet sein kann, so handelt es sich bevorzugt jedoch um eine Dampfstrahlvakuumpumpe, um in der Prozessanlage meist ohnehin zu erzeugenden Prozessdampf oder Frischdampf als Antriebsmittel nutzen zu können.
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Bei der Prozessanlage kann es sich um beliebige Anlagen mit unter Unterdruck bzw. Vakuum arbeitenden Stufen, wie zum Beispiel Destillationskolonnen in einer Raffinerie oder Vakuum-Trocknungsanlagen oder dergleichen handeln. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die vorstehend erläuterte, erfindungsgemäße Vakuumpumpanlage jedoch in einer Wasserentsalzungsanlage mit einer Vielzahl bei Unterdruck mit unterschiedlichem Druckniveau arbeitenden Entspannungs-Verdampferstufen eingesetzt. Solche, zum Beispiel für die Meerwasserentsalzung eingesetzten Anlagen arbeiten nach dem „Multi-Stage Flash (MSF)” Verfahren, wobei die Vielzahl, typischerweise 20 Entspannungsverdampferstufen kaskadenartig hintereinander geschaltet sein können. Wasserentsalzungsanlagen dieser Art sind bekannt, z. B. aus
WO 2006/029603 A1 oder
GB 1 377 782 . Bei herkömmlichen Wasserentsalzungsanlagen verringert sich der Druck in den einzelnen Verdampferstufen bis auf einen Druck von 35 bis 75 mbar in der letzten Verdampferstufe. Dieser Unterdruckbereich ist abhängig von der Kühlwassertemperatur, mit der die den einzelnen Entspannungsverdampferstufen zugeordneten, gesonderten Kondensatoren, welche das im Wesentlichen salzfreie Wasser als Destillat liefern, gekühlt werden. Derartige Meerwasserentsalzungsanlagen umfassen eine Entgasungsstufe für das zu entsalzende Meerwasser, die bei einem um ca. 20% bis 50% höheren Unterdruck als die in der Verdampferkaskade vorgesehene letzte Entspannungsverdampferstufe arbeitet. Herkömmlich werden die Prozessdämpfe der letzten Entspannungsverdampferstufe und der Entgasungsstufe einem Vorkondensator mit einer gemeinsamen einzigen Kondensatorkammer zugeführt, die bei dem niedrigeren Druck der letzten Entspannungsverdampferstufe arbeitet, was vergleichsweise große Kondensationsflächen bedingt. Durch Nutzung der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Vakuumpumpanlage bei einer Wasserentsalzungsanlage können die Abmessungen des der Vakuumpumpe zugeordneten Kondensators und der erforderlichen Kondensationsflächen verringert werden, indem die Kondensation in zwei gesonderten Kondensatorkammern durchgeführt wird. Darüber hinaus wird eine den Prozess störende Beeinflussung des Unterdrucks in der letzten Entspannungsverdampferstufe durch Inertgasströme aus der Entgasungsstufe mithilfe der Drosselöffnung vermieden. Die Vakuumpumpe ist hierbei an die mit der letzten Entspannungsverdampferstufe, d. h. der auf dem niedrigsten Druckniveau arbeitenden Entspannungsverdampferstufe verbundene Kondensatorkammer angeschlossen. An die mit der Entgasungsstufe verbundene Kondensatorkammer, die gegebenenfalls anstelle von kondensierbarem Prozessdampf ausschließlich nicht kondensierbares Inertgas zuführbar ist, kann gegebenenfalls eine weitere Entspannungsverdampferstufe angeschlossen sein, deren Druckniveau höher als das Druckniveau der letzten Entspannungsverdampferstufe ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Wasserentsalzungsanlage eine weitere Vakuumpumpanlage mit einer weiteren Vakuumpumpe und einem weiteren, dieser Vakuumpumpe vorgeschalteten Kondensator zur wenigstens teilweisen Kondensation von Prozessdampf aus zumindest der auf dem höchsten Druckniveau arbeitenden Entspannungsverdampferstufe und gegebenenfalls weiterer dieser Entspannungsverdampferstufe nachfolgender Entspannungsverdampferstufen. Das Unterdruckniveau in diesen Stufen ist vergleichsweise hoch und kann bei mehreren 100 mbar, beispielsweise 300 bis 400 mbar für die ersten drei bis fünf Verdampferstufen liegen. Dementsprechend ist auch die Temperatur des abgesaugten Prozessdampfs höher als in der letzten Verdampferstufe.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung, die den vorstehenden Sachverhalt berücksichtigt, ist der weitere Kondensator und der den Prozessdampf aus der bei dem niedrigsten Druckniveau arbeitenden, letzten Entspannungsverdampferstufe kondensierende Kondensator in Serie in einen Kühlflüssigkeitsweg geschaltet, wobei der weitere Kondensator strömungsabwärts angeordnet ist und dementsprechend bei einer erhöhten Kühlflüssigkeitstemperatur arbeitet.
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Auch die weitere Vakuumpumpe kann als Dampfstrahlvakuumpumpe ausgebildet sein, wobei gegebenenfalls strömungsabwärts des weiteren Kondensators zur Kondensation von Abdampf der weiteren Vakuumpumpe ein dritter Kondensator in Serie in den Kühlflüssigkeitsweg geschaltet sein kann.
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Im Folgenden wir die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Wasserentsalzungsanlage, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpanlage vorgesehen ist;
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2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Kondensators der Vakuumpumpanlage;
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3 eine Draufsicht auf die Vakuumpumpanlage, gesehen in Richtung eines Pfeils III;
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4 eine Seitenansicht einer Variante des Kondensators, und
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5 eine Draufsicht auf den Kondensator, gesehen in Richtung eines Pfeils V in 4.
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1 zeigt eine Meerwasserentsalzungsanlage 1 mit einer Vielzahl schematisch dargestellter Entspannungsverdampferstufen 3, die für den Durchfluss des zu entsalzenden Wassers (Sole) kaskadenartig in Reihe geschaltet sind. Zumindest ein Teil, gegebenenfalls aber auch alle der Entspannungsverdampferstufen 3 sind mit einer allgemein mit 5 bezeichneten, nachfolgend noch näher erläuterten Vakuumpumpanlage verbunden, die den Unterdruck in den Verdampferräumen 7 der einzelnen Entspannungsverdampferstufen 3 auf vorbestimmte Werte für eine Entspannungsverdampfung abhängig von der Temperatur der Sole in den einzelnen Entspannungsverdampferstufen 3 einstellt. Die Temperatur der zu entsalzenden Sole nimmt von einer ersten mit dem Index 1 bezeichneten Verdampferstufe 3 1 bis zu einer letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n ab und dementsprechend sorgt die Vakuumpumpanlage 5 für einen von der ersten Entspannungsverdampferstufe 3 1 zur letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n abnehmenden Unterdruck. Während der Druck in den ersten beispielsweise vier Entspannungsverdampferstufen 3 1 bis 3 4 in der Größenordnung mehrerer 100 mbar liegt, beträgt der Druck in der letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n beispielsweise nur noch 35 bis 75 mbar. Die zu entsalzende Sole wird über einen Haupterhitzer 9 auf Siedetemperatur entsprechend dem Druck in der ersten Entspannungsverdampferstufe 3 1 erhitzt und über eine Leitung 11 der ersten Entspannungsverdampferstufe 3 1 zugeführt. Die Entspannungsverdampferstufen sind über bei 13 angedeutete Leitungen miteinander verbunden. Der Solepegel ist bei 15 schematisch angedeutet und kann von Stufe zu Stufe variieren. 17 bezeichnet den Kondensatauslass der letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n.
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Jeder Entspannungsverdampferstufe 3 ist ein mit dem Verdampferraum 7 in Verbindung stehender Kondensator 19 zugeordnet, dem in nachfolgend noch näher erläuterter Weise Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Die Kondensatoren stehen in Verbindung mit den im Verdampferraum 7 der zugeordneten Entspannungsverdampferstufe 3 aufsteigenden Dämpfen, die an den Kondensatoren 19 kondensieren. Das an den Kondensatoren 19 kondensierende Destillat, d. h. das entsalzte Wasser wird über einen schematisch bei 21 angedeuteten Ablauf abgeführt. Bei dem Ablauf kann es sich um den einzelnen Kondensatoren 19 zugeordnete Auslässe handeln. In 1 ist der Einfachheit halber eine den Kondensatoren 19 gemeinsame Sammelrinne unterhalb der Kondensatoren 19 dargestellt.
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Das zu entsalzende Wasser wird der Entsalzungsanlage 1 bei 25 über eine gleichfalls an die Vakuumpumpanlage 5 angeschlossene Entgasungsstufe 23 zugeführt. Die Vakuumpumpanlage 5 hält den Entgasungsraum 27 auf einem verhältnismäßig niedrigen Druck, der lediglich 20% bis 50% höher ist, als der Druck in der letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n. Das in der Entgasungsstufe 23 entweichende Gas wird über die Vakuumpumpanlage 5 abgesaugt.
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Die zu entsalzende Sole wird dem Haupterhitzer 9 zugeführt, der sie auf die Verdampfungstemperatur der ersten Entspannungsverdampferstufe 3 1 erwärmt. Die Sole kann hierbei in nicht näher dargestellter Weise direkt aus der Entgasungsstufe 23 dem Haupterhitzer 9 zugeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die zu entsalzende Sole zunächst für die Kühlung der Kondensatoren 19 ausgenutzt. Die Kondensatoren sind für die Kühlflüssigkeit in Reihe geschaltet, wobei die Sole zunächst dem Kondensator 19 der letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n zugeführt wird und in der Kaskade der Kondensatoren 19 unter Aufnahme der Kondensationswärme schrittweise erwärmt wird, bevor die Sole dem Haupterhitzer 9 zugeführt wird. Es versteht sich, dass die den Kondensatoren zuzuführende Sole gegebenenfalls vorab auch gekühlt werden kann. Zusätzlich oder auch alternativ können die Kondensatoren 19 auch durch gesonderte, bei 29 zugeführte Kühlflüssigkeit gekühlt werden, wie dies durch eine Leitung 31 angedeutet ist. Die bei 29 zugeführte Kühlflüssigkeit wird bei 33 zu einer Kühlanlage rückgeführt.
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Die Vakuumpumpanlage 5 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Vakuumpumpstufen 35, 37, die in den Entspannungsverdampferstufen 3 sowie der Entgasungsstufe 23 entstehende Prozessdämpfe bzw. nicht kondensierbare Inertgasströme absaugen. Die Vakuumpumpstufen 35, 37 umfassen jeweils eine mit Frischdampf betriebene Dampfstrahlvakuumpumpe 39 bzw. 41, der zur Minderung der bereitzustellenden Pumpleistung jeweils ein Vorkondensator 43 bzw. 45 im Saugweg vorgeschaltet ist. Die Vorkondensatoren 43, 45 kondensieren aus den Entspannungsverdampferstufen 3 abgesaugte Prozessdämpfe und mindern so den von den Dampfstrahlvakuumpumpen 39, 41 abzusaugenden Dampf- bzw. Inertgasdurchsatz. Dementsprechend können die Dampfstrahlvakuumpumpen 39, 41 geringer dimensioniert werden und auch die für ihren Betrieb aufzubringende Energie kann verringert werden. Wenngleich Dampfstrahlvakuumpumpen bevorzugt sind, so können doch auch die Vakuumpumpe 39 und/oder die Vakuumpumpe 41 anderweitig ausgebildet sein, beispielsweise als mechanische Saugpumpe. Die Vakuumpumpstufe 35 und gegebenenfalls auch die Vakuumpumpstufe 37 umfasst lediglich eine einzige Vakuumpumpe 39 bzw. 41. Unter einer „einzigen” Vakuumpumpe sollen aber auch mehrere parallel arbeitende Pumpenaggregate verstanden werden, von denen jede entweder nur einen Teil der gesamten Pumpleistung erbringt oder aber die jeweils im zeitlichen Wechsel arbeitet.
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Die Kondensatoren 43, 45 der beiden Vakuumpumpstufen 35, 37 arbeiten auf unterschiedlichen Druckniveaus. Während die Vakuumpumpstufe 35 auf vergleichsweise niedrigem Unterdruck sich befindende Dampf- bzw. Inertgasströme zumindest aus der letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n und der Entgasungsstufe 23 sowie gegebenenfalls auch aus einer im Zwischenbereich liegenden Entspannungsverdampferstufe 3 m absaugt, saugt die zweite Vakuumpumpstufe 37 über ihren Vorkondensator 45 Prozessdampf aus zumindest der ersten Entspannungsverdampferstufe 3 1 und gegebenenfalls einiger weiterer nachfolgender Entspannungsverdampferstufen, hier den Stufen 3 1 bis 3 4, die parallel zueinander an eine zum Vorkondensator 45 der Vakuumpumpanlage 37 führende Leitung 47 angeschlossen sind, ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden über die Leitung 47 auch in dem Haupterhitzer 9 anfallende, nicht kondensierbare Inertgase abgesaugt.
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Die erste Vakuumpumpstufe 35 saugt über eine zur letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n führende Leitung 49 einerseits und über eine zur Entgasungsstufe 23 führende Leitung 51 sowie gegebenenfalls über eine zur Entspannungsverdampferstufe 3 m führende Leitung 53 andererseits Prozessdämpfe bzw. nicht kondensierbare Inertgase an, deren Drücke relativ nahe beieinander liegen. Die Drücke der Entgasungsstufe 23 bzw. der Entspannungsverdampferstufe 3 m sind höchstens 1,5 mal so groß wie der Druck der letzten Entspannungsverdampferstufe 3 n. Um die Prozessdämpfe bzw. Inertgase dennoch mit einer einzigen Dampfstrahlvakuumpumpe und einem eine einzige Baueinheit bildenden Vorkondensator 43 mit vergleichsweise kleiner Kondensationsfläche absaugen zu können, ist der Vorkondensator 43 in zwei nebeneinander in einem gemeinsamen Mantelrohr 55 untergebrachte Kondensatorkammern 57 bzw. 59 unterteilt, die durch eine Schottwand 61 voneinander getrennt sind. Die beiden Kondensatorkammern 57, 59 sind über eine Drosselöffnung 63 miteinander verbunden. Die auf dem niedrigsten Druck der Entsalzungsanlage arbeitende, letzte Entspannungsverdampferstufe 3 n ist zusammen mit einer Saugleitung 65 der Dampfstrahlvakuumpumpe 39 an die einem Kühlwassereinlass 67 des Vorkondensators 43 benachbarte Kondensatorkammer 57 angeschlossen, während die einem Kühlwasserauslass 69 benachbarte und damit wärmere Kondensatorkammer 59 mit den Saugleitungen 51 bzw. 53 der auf höherem Druck arbeitenden Entgasungsstufe 23 bzw. der Entspannungsverdampferstufe 3 m verbunden ist. Die Prozessdämpfe bzw. Inertgase der Kondensatorkammer 59 werden über die Drosselöffnung 63 im Druck vermindert, der Kondensationkammer 57 zugeführt und von dort von der Dampfstrahlvakuumpumpe 39 abgesaugt. Die Drosselöffnung 63 sorgt für die Druckangleichung innerhalb des Vorkondensators 43, sodass diese mit einer vergleichsweise geringen Kondensationsfläche auskommt, obwohl zum Absaugen lediglich eine einzige Vakuumpumpe genutzt wird.
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Der Abdampf der Dampfstrahlvakuumpumpe 39 wird zusammen mit dem über die Leitung 47 zugeführten Prozessdampf der ersten Entspannungsverdampferstufen 3 1 bis 3 4 über eine Leitung 71 dem Vorkondensator 45 der zweiten Vakuumpumpstufe 37 zur Kondensation zugeführt. Abdampf der Dampfstrahlvakuumpumpe 41 wird in einem dritten Kondensator 73 kondensiert, welcher restlichen, nicht kondensierten Prozessdampf bzw. Inertgase bei 75 abgibt. Die Vorkondensatoren 43, 45 sowie der Kondensator 73 sind, was die Kühlflüssigkeitsströmung anbelangt, in Serie zwischen den Zulauf 29 und den Ablauf 33 geschaltet, wobei die Kühlflüssigkeit vom Vorkondensator 43 über den Vorkondensator 45 zum Kondensator 73 strömt.
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Die 2 und 3 zeigen Einzelheiten eines in der Vakuumpumpanlage 5 der 1 verwendbaren Vorkondensators. Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der 1 bezeichnet. Auf die Erläuterungen der 1 wird Bezug genommen.
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Der Vorkondensator 43 ist als Rohrbündelkondensator ausgebildet und umschließt mit seinem Mantelrohr 55 eine Vielzahl achsparallel zu dem Mantelrohr verlaufender Rohre 77, die einerseits die Schottwand 61 zwischen den beiden Kondensatorkammern 57, 59 und andererseits stirnseitige Schottwände 79, 81, die die Stirnenden des Mantelrohrs 55 verschließen, abgedichtet durchdringen. An die Schottwände 79, 81 schließen sich nach außen hin mit den Anschlüssen 67, 69 versehene Verteilerkappen 83 an. Das über den Anschluss 67 zugeführte und über den Anschluss 69 abfließende Kühlwasser durchströmt die Rohre 77, deren Außenmantel die Kondensationsflächen des Vorkondensators 43 bilden. 85 bezeichnen Füße, auf welchen der Vorkondensator 43 in der Anlage ruht.
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Aufgrund der Unterteilung des Innenraums des Mantelrohrs 55 in die beiden Kondensatorkammern 57, 59 kann die Anzahl der Rohre 77 verglichen mit herkömmlichen Vorkondensatoren von Vakuumpumpen beträchtlich verringert werden, ohne dass die Abmessungen, insbesondere die Längenabmessungen des Mantelrohrs 55 zur Steigerung der Kondensationsleistung vergrößert werden müssten. Dieser Vorteil schlägt sich insbesondere bei den Kosten des Vorkondensators 43 nieder, da es sich bei den Rohren um vergleichsweise teure, korrosionsfeste Titanrohre handelt.
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Die 4 und 5 zeigen eine Variante eines in der Anlage nach 1 verwendbaren Vorkondensators. Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der 1 und 2 unter Hinzufügung des Buchstabens a versehen. Auf die Beschreibung der 1 und 2 wird zur Erläuterung Bezug genommen.
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Der Vorkondensator 43a unterscheidet sich von dem Vorkondensator der 2 und 3 im Wesentlichen dadurch, dass die von den Rohren 77a des Rohrbündels durchdrungene Schottwand 61a, die das Mantelrohr 55a in die beiden Kondensatorkammern 57a und 59a unterteilt vollständig geschlossen ist, während die Drosselöffnung 63a in einer die beiden Kammern 57a, 59a außerhalb des Mantelrohrs 55a verbindenden Nebenschlussleitung 87 angeordnet ist. Der zur Dampfstrahlvakuumpumpe führende Sauganschluss 65a ist darüber hinaus nicht an dem Mantelrohr 55a vorgesehen, sondern an dem bezogen auf die Drosselöffnung 63a zur Kondensatorkammer 57a weisenden Zweig der Nebenschlussleitung 87.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/029603 A1 [0016]
- GB 1377782 [0016]
