DE1751958A1

DE1751958A1 - Mit einem beliebigen,unter Normalbedingungen fluessigen Waermcuebertragungsmittel indirckt arbeitendes Waermocaustauschverfahren

Info

Publication number: DE1751958A1
Application number: DE19681751958
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl-Chem Dr Trefny
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1968-08-24
Filing date: 1968-08-24
Publication date: 1971-09-16
Also published as: US3608609A; FR2016323A1; DE1751958C3; DE1751958B2; FR2016323B1; BE737831A

Description

Besen, 22. August 1968 N'4297/11 Dr.Ha/FN

Heinrich Koppers Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 43 Essen, Moltkestrasse 29

Mit einem beliebigen, unter Normalbedingungen flüssigen Wärmeübertragungsmittel indirekt arbeitendes Wärmeaustauschverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem beliebigen, unter Normalbedingungen flüssigen Wärmeübertragungsmittel indirekt arbeitendes Wärmeaustauschverfahren, bei dem das Wärmeübertragungsmittel sowohl im dampfförmigen als auch im flüssigen Zustande zum Wärmeaustausch herangesogen wird. Die Erfindung verfolgt dabei das Ziel, ein Wärmeaustauschverfahren zu entwickeln, das die nachfolgenden Bedingungen erfüllt.

Das gesuchte Verfahren soll vor allem dort eingesetzt werden können, wo innerhalb einer Betriebeanlage sowohl Wärmeaustauscher, bei denen es vor allen unter Vermeidung von Über- j hitzungen auf einen guten Wärmeübergang ankommt, als auch Wärmeaustauscher, bei denen vor allem auf eine gute Wärmedosierung geachtet werden muß, beschickt werden müssen. Bas heißt, in dem Wärmeaustauscher, in dem es vor allen unter Vermeidung von Oberhitsungen auf einen guten Wärmeübergang ankommt, soll das zu erwärmende Out möglichst schnell auf eine gewUneohte Temperatur, aber niemal· darüber hinaus gebraoht werden. In dem Wärmeau«tausoher, in dem es dagegen

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auf eine möglishst gute Wärmedoeierung ankommt, soll das zu erwärmende Gut möglichst schonend und unter genauer Einhaltung bestimmter Temperaturbedingungen sowie ebenfalls unter Vermeidung von Überhitzungen erwärmt werden. Diese Voraussetzung iat vor allem bei vielen petrochemlschen Anlagen, wie Raffinerie· und Deatillationsanlagen, gegeben. Natürlich soll die Anwendung des Verfahrens nicht auf diese Anlagen beschränkt sein; es soll vielmehr auch auf beliebigen anderen Anlagen Anwendung finden können.

Das gesuchte Verfahren soll dabei auch nicht an die Anwendung eines bestimmten VärmeUbertragungsmittels gebunden sein. Es soll vielmehr ein beliebiges Wärmeübertragungsmittel, wie z.B. Wasser oder eine organische Flüssigkeit, zur Anwendung gelangen können. Voraussetzung ist lediglich, daß das Wärmeübertragungsmittel bei normalem Druck (1 atm.) und normaler Temperatur (-\. 20°) flüssig ist. Welches Wärmeübertragungsmittel dabei im Einzelfall zur Anwendung gelangen soll, hängt vor allem von dem Temperaturbereich ab, in dem die Wärmeaustauschvorgänge ablaufen sollen. Se wird dann ein Wärmeübertragungsmittel gewählt, dessen Siedepunkt etwa im Bereich der höchsten zulässigen Temperatur liegt, vm überhltKungen Über diese Temperatur hinaus su vermeiden.

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Verfahr·;.:.

weitere Vorbedingung, unter der das erfindungrgemäße

entwickelt varde, be α tollt darin, daß die gesamte Anlage "bc-i Normaldruck "bzw. einem nur wenig darüber liegenden Druck "betrieben werden kann, so daß die besonderen Auflagen und oicherheitsvorkehrungen, die "bei Hochdruckanlagen erforderlich nindt entfallen können.

Di : vorstehend genannton Bedingungen v/erden erfüllt durch ein nit einem beliebigen, unter ITormalbedingungen flüssigen Wärmeübertragungsmittel indirekt arbeitendes Wärmeaustauschverfahren, bei dem das Wärmeübertragungsmittel sowohl im dampfförmigen als auch in flüaaigeii Zustande γαιπ Wärmeaustausch herangezogen wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das in einem Röhrenofen erhitzte, unter leichtem überdruck stehende Wärmeübertragungsmittel in eii::»r.. Flash'*erdamijfer entspannt und dadurch in eine danpfforni^e und eine flüssige Phase aufgetrennt wird, wobei das dampfförmige,- Wärmeübertragungsmittel öuTch den Wärmeaustauscher strömt, in dem es vor allem auf einen guten Wärmeübergang ankommt und/oder in dem das Überschreiten einer zulässigen Höchsttemperatur vermieden werden soll, und die nach seiner Kondensation wieder in den Röhrenofen zurückgepumpt wird, während dae flüssige Wärmeübertragungsmittel durch «den Wärmeaustauscher gepumpt wird, in dem es vor allem auf eine gute Wärmedosierung ankommt und das nach Vereinigung alt dem vom anderen Wärmeaustauscher kommenden Kondensat ebenfalls wieder in den Röhrenofen surtick-

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Beim erfindungsgemäBen Verfahren erfolgt also im Flashverdanpfer eine Zerlegung dee Warnetürertragungsmitteis in eine flüssige und eine dampfförmige Phase* Ba die Dämpfe einen guten VUrneübergaBg gewährleisten» wiitl der Sampfetrcrm zur Beheizung des Wärmeauotauschere herangeaagsa,. in dem Tor allem ein guter Wärmeübergang gefordert wird und/oder in dem das überschreiten einer zulässigen Höchsttemperatur vermieden werden soll. Bas flüssige Wilrneübertracungsmittel erlaubt dagegen eine bessere Dosierung der Wärmezufuhr, weshalb es den Wärmeaustauscher zugeleitet wird, in dem es ▼or allem auf eine gute und genaue Wttrntedosierung ankommt. Auch hier kann die zulässige Höchsttemperatur nicht überschritten werden, weil das Wärmeübertragungsmittel verdampfen würde. Es liegt auf der Hand, daß dabei sowohl für den Kreislauf des dampfförmigen als euch für den Kreislauf des flüssigen Wärmeübertragungsmittela an Stelle jeweils eines einzigen Wärmeaustauschers auch mehrere Wärmeaustauscher vorgesehen sein können.

Beim erfindungsgeraäßen Verfahren kann die Beheizung des Röhrenofens in relativ einfacher Weise dadurch geregelt werden, daß nan durch eine besondere Leitung eine Teilmenge des dampfförmigen Wärmeübertragungsmittelα aus dem Flaehverdampfer bei konstant zu haltendem Druck entweichen ladt und in einem fühler kondensiert. Der anfallende londeneatfluß (Menge pro Zeiteinheit) dient dann als Regelgröße für die

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Beheizung äea Röhrenofens. Überschreitet der Kondensatfluß einen zugelassenen Sollwertbereich, so bedeutet dies, daß im Plaohverdanpfer sniviel VJärneübertragungcmittel in die dampfförmige Phase übergeht. Die Wärmezufuhr zum Röhrenofen ist also zu groß und muß gedrosselt werden. Unterschreitet der Kondansatfluß dagegen den zugelassenen Sollwertbereich, · so bedeutet dies, daß im Flaahverdampfer zuwenig Wärmeübertragungsmittel in die dampfförmige Phase übergeht. Die Wärmezufuhr zum Röhrenofen muß daher erhöht werden.

Ebenso läßt sich die Wärmezufuhr zu dem mit dem flüssigen Wärmeübertragungsmittel beschickten Wärmeaustauscher in einfacher Weise dadurch regeln, daß die durch die Pumpe geförderte Menge des erhitzten flüssigen Wärmeübertragungsmittels in Abhängigkeit von dem in einem Wärmemengenmesser ermittelten Wert gesteuert wird. (

Das erfindungsgemäße Verfahren soll durch das in der Abbildung dargestellte Fließschema noch weiter erläutert werden. Zur Vereinfachung ist dabei eine Anlage dargestellt v/orden, bei der in die Kreisläufe für das dampfförmige und das flüssige Wärmeübertragungsmittel jeweils nur ein Wärmeaustauscher geschaltet worden ist.

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Dae flüssige Wärmeübertragungsmittel gelangt durch die Leitung 1 in die Heizrohre 2 des Röhrenofens 3, der durch die Brenner 4 beheizt wird. Aue den Heizrohren 2 tritt das Wärmeübertragungemittel, das beim Erhitzen unter , leichtem überdruck steht, in den Flashverdampfer 5 ein, in dem es entspannt wird. Dabei verdampft ein Teil dee WärraeübertragungemittelB, so daß sich im Flaehverdampfer eine dampfförmige Phase 6 und eine flüssige Phase 12 bildet. Dao dampfförmige Wärmeübertragungsmittel strömt durch die Leitung 7 in den Wärmeaustauscher 8, In dem es vor allem auf das Nichtüberschrelten einer zulässigen Höchsttemperatur und/oder einen guten Wärmeübergang ankommt. Das heißt, das durch die Leitung 9 strömende Gut soll im Wärmeaustauscher 8 möglichst schnell erwärmt werden. Das kondensierte Wärmeübertragungsmittel gelangt sodann über die Leitung 10 vermittels der Pumpe 11 in die Leitung 18.

Währenddessen wird das erhitzte flüssige Wärmeübertragungsmittel aus dem Flashverdampfer vermittele der Pumpe 14 durch die Leitung 13 in den Wärmeaustauscher 15 gepumpt. In diesem Wärmeaustauscher kommt es vor allem auf eine gute Wärmedo-Bierung an. Das heißt, dem durch die Leitung 16 strömenden Gut soll möglichst schonend eine genau festgelegte Wärmemenge zugeführt werden. Das entsprechend abgekühlte Wärmeübertragungsmittel verläßt den Wärmeaustauscher 15 durch die Leitung 17 und gelangt in die Leitung 18, wo es zusammen mit dem Kondensat aus Leitung 10 zur Leitung 1 und damit in

den Röhrenofen zurüokflieflt.

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Um in Wärmeaustauscher 15 die gewünschte gute Wärmedosierung ' au gewährleisten, ist am Wärmeaustauscher 15 der Wärmemengenmesser 1⁽J angebracht, dessen Heßwert über die Impulsleitung die Fördergeschwindigkeit der Pumpe 14 steuert.

Durch die Leitung 21 wird bei konstant zu haltendem Druck eine Teilmenge des dampfförmigen Wärmeübertragungsmittels aus dem riashverdampfer abgezogen und im Kühler 22 kondensiert. Die Menge de3 dabei anfallenden Kondensates wird im Durchflußliiengcnmeaser 23, der in die Rückführungsleitung 24 geschaltet ist, ermittelt. Über die Iiapulsleitung 25 ist der Durchfluß— mengenmesser 23 mit dem Ventil 26 verbunden, durch das die Brennstoffzufuhr durch die Leitung 28 zu den Brennern 4 geregelt wird. Die Steuerung des Ventiles 26 in Abhängigkeit von dem im Durchfluümengennesaer 25 ermittelten Wert erfolgt dabei in der weiter oben beschriebenen Weise.

In dem vorliegenden Fließschema sind lediglich alle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerläßlichen Einrichtungen aufgeführt. Hebeneinrichtungen, die zur Lrläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unbedingt erforderlich sind, wurden nicht aufgeführt.

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Claims

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latentaneprüche.:

f 1..) Mit einem beliebigen, unter Iformalbedingtmgen flüssigen Wärmeübertragungsmittel indirekt arbeitendes Wärmeauetauschverfahren, bei dem des Wärmeübertragungsmittel sowohl im dampfförmigen ala auch im flüssigen Zustande zum Wärmeaustausch herangesogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in einen Röhrenofen (3) erhitzte, unter lelchteia überdruck stehende Wärnretfbertragungsmittel in einem Plaehveirdampfer (5) entspannt und dadurch in eine dampfförmige und in eine flueβice Phase aufgetrennt wird, wobei das dampfförmige Wärmeübertragungsmittel durch den Wärmeaustauscher (8) strömt, in dem es vor allem auf einen guten Wärmeübergang ankommt und/oder in dem daa überschreiten einer zuläeeigen Höchsttemperatur vermieden werden soll, und das nach seiner Kondensation wieder in don Röhrenofen zurtickgepumpt wird, während das flüssige Wärmeübertragungsmittel durch den Wärmeaustauscher (15) gepumpt wird, in dem es vor allem auf eine gute Warnedosierung ankommt, und das nach Vereinigung mit den vom Wärmeaustauscher (6) kommenden Kondensat ebenfalls wieder in den Röhrenofen zurückgelangt.

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•AD OftiGiNAL

2. Verfahren "nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, gleichseitig aua dem i?lashverdampfer (5) durch die Leitung (21) "bei konstant au haltendem Druck eine Teilnenge des datipffömigen Wärmeübertragungsmittels entweicht, die in den Kühler (22) kondenuiert wird, wobei der dabei anfallende Kondensatflui3 (Menge pro Zeiteinheit) ale Regelgröße für Λ Lo Beheizung des Böhrenofens dient.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daJ3 die durch die Pumpe (H) geförderte Menge deü flüssigen Wäixieübertraguiigamittels in Abhängigkeit von dem Lm Varraeneiigenmeoser (19) ermittelten Wert gesteuert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bio 3, dadurch gekennzeichnet, daß daü dampfförmige und das flüssige Wärmeübertragungsmittel an Stelle jeweils eines einsigen | V/flmeauutaußchers nehreru V/ärmeauotauecher durchströmen.

Leersei te