DE1900272A1 - Tauchvorlage fuer Fackelanlagen - Google Patents

Tauchvorlage fuer Fackelanlagen

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DE1900272A1 DE19691900272 DE1900272A DE1900272A1 DE 1900272 A1 DE1900272 A1 DE 1900272A1 DE 19691900272 DE19691900272 DE 19691900272 DE 1900272 A DE1900272 A DE 1900272A DE 1900272 A1 DE1900272 A1 DE 1900272A1
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Guenter Hein
Winfried Lotzmann
Helmut Possekel
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Description

DH. ITiG. F. WTTBSTHOFF τ> /rcno J 9 0 0 2 7 2
»ιρχ. τ:\· ,.'.· -rs P D502 D
Bit. ι:. \. v
dk.i:- :;x3 . 1A-35 645
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eoHwsiuüHsxH,» Beschreibung zu der Patentanmeldung
der
Shell Internationale Research MaatschappiJ N.V.
Haag..-/ Niederlande
betreffend: Tauchvorlage für Packelanlagen
Raffinerien und petrocheraische Anlagen haben zur kontrollierten. Abführung ihrer Frozessgase Faokelsysteme installiert, die auch die bei Betriebsstörungen und im Katastrophenfall plötzlich stark ansteigenden Abgasmengen reibungslos abführen müssen. Ein derartiges Packelsystem besteht im allgemeinen aus einem Sammelleitungsnetz, in dem die abzufackelnden Gase" über einen Flüssigkeitsabscheider mit nachgeschalteter Tauchvorlage zu der als Hochfackel und/oder als Bodenfackel ausgebildeten Packelanlage abgeführt und dort soweit brennbar abgefackelt werden können.
Die der Fackel unmittelbar vorgeschaltete Tauchvorlage selbst hat verschiedene Aufgaben zu erfüllen:
Sie ist eine ständige Sicherheitseinrichtung gegen Plammenrücksehlag von der Fackel in das Gassammelleitungsnetz, vor allem, wenn bei einem AbblaseVorgang der Fackelgasstrom ganz oder zeitweise nachlässt. Voraussetzung dafür ist eine ausreichende Tauchung.
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Mittels verschiedener Eintauchtiefen kann bei Anlagen, die aus mehreren Fackeln bestehen, eine Abstufung der Über die einzelnen Packeln abzuführenden Gasmengen vorgenommen werden; so kann ζ B. einer Hochfackel, die für maximale Gasmengen vorgesehen ist, eine Bodenfackel für kleinere Gasmengen vorgeschaltet werden.
Als Tauehflüssigkeit kann Wasser, oder wenn erforderlich, ein Glycol-Wasser-Gemisch eingesetzt werden.
Bekannte Konstruktionsformen von bisher in der Praxis verwendeten Tauchvorlagen haben folgende Nachteile:
Beim Abblasevorgang wird die Tauehflüssigkeit für die gesamte Dauer des Abfackeins von der anfallenden Gasmenge beaufschlagt, dadurch bildet sich ein Flüssigkeitstrichter (Trombe) aus. Es werden dann Flüssigkeitströpfchen von dem mit hoher Geschwindigkeit durchströmenden Gas mitgerissen und über die Fackel ausgetragen.
Diese Verluste an Sperrflüssigkeit müssen wieder ergänzt werden. Dies ist bei einem Glycol-Wasser-Gemisch mit erheblichen Kosten verbunden. Der sich bildende Flüssigkeitstrichter bricht immer wieder zusammen, dadurch kommt es zu einer Pulsation, die Gassäule in der Fackel wird erregt und es entsteht das bekannte Bild einer pulsierend brennenden Fackel; dadurch ergibt sich eine erhöhte Geräuschbelästigung. Bei
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einem lungeren Abblasevorgang kann durch das Gas so viel Sperrflüssigkeit aus der Tauchvorlage mitgerissen werden« dass die verbleibende Restmenge an Sperrflüssigkeit nicht mehr ausreicht, um eine siohere Absperrung gegen FlammenrUckschlag in das Oassammelnetz zu bilden.
Die bekannten Tauohvorlagen erfordern aufgrund ihres grossen Volumens grosse Mengen an TauchflUssigkelt. Dementsprechend mtissen nach Jedem Abfackeln auch erhebliche Mengen an Sperrflüssigkeit für die Tauchvorlage ergänzt werden.
Werden mehrere Betriebsanlagen an ein gemeinsames Fackelsystem angeschlossen, so muss auch die entsprechende Anzahl von Tauchrohren in eine gemeinsame Tauchvorlage einmünden. Dabei besteht die Gefahr, dass sich die Tauchungen der verschiedenen Anlagen gegenseitig stören; die Sicherheitsabsperrung kann dann z.B. wegen FlUssigkeltsverlusten, herabgesetzt, ja sogar völlig aufgehoben werden.
Man hat schon vorgeschlagen, die FlUssigkeitsverluste zu verringern,'indem das Eintauchrohr von einer an der Oberseite offenen Trennwand umgeben wird, wobei diese bis unter dem unteren Ende des Tauchrohrs in die Flüssigkeit hineinragt. Während des Blasvorganges wird dann nur die Flüssigkeit innerhalb der Trennwand verdrängt, wobei eine immer wieder zusammenbrechende FlUssigkeitstrombe vermieden werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist, gemäss obenstehenden Erkenntnissen' eine Tauchvorlage zu entwickeln, welche ein vergleichsweise geringes Volumen an Sperrflüssigkeit enthält, und bei der keine Pulsation und damit keine erhöhten Geräuschbelästigungen beim Abfackeln auftreten, unter Beibehaltung der Punktion einer Flammenrückschlagsicherung auch unter extremen Betriebsbedingungen, also auch bei und nach plötzlichem Abfackeln grosser Gasmengen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Tauchvorlage als geschlossenes Druckgefäss ausgebildet 1st mit einem Oasauslass im oberen Teil, welches durch eine Trennwand in einen oben offenen Aussen- und Innenraum für Sperrflüssigkeit unterteilt 1st, über denen sich einen gemeinsamen Gasraum im oberen Teil des Druckgefässes befindet, wobei mindestens ein gaszuführendes Tauchrohr in den inneren SperrflUssigkeitsraum hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass beide SperrflUssigkeitsräume an ihren Bodenenden geschlossen sind und mittels einer Drosselleitung miteinander verbunden sind, wobei der Boden des Aussenraumes sich oberhalb des Bodens des Innenraums befindet.
Die Bauform der erflndungsgemässen Tauchvorlage ermöglicht einen kleinen Druckraum des Behälters, dies ist besonders bei grossen Tauchhöhen wichtig. Kleines Behälter-Volumen bedeutet gleichzeitig eine geringe TauchflUssigkeitsmenge und damit geringe Einsatz- und Betriebskosten, vor allem bei teueren TauchflUssigkeiten, z.B. Glykol.
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Die Anordnung des Aussenraumes gewährleistet, dass stets eine geringe FlUssigkeitsmenge in einer definierten Höhe während des Abblasevorganges mit ihrer statischen Flüssigkeitssäule zur Tauchung zur Verfügung steht. Gegebenenfalls kann zwischen Drosselleitung und Aussenraum ein Hilfsgefäss zur Speicherung von Sperrflüssigkeit aufgenommen werden.
Beim Ansprechen der Tauchvorlage wird -die Flüssigkeit im Aussenraum gesammelt; die Verbindungsleitung wirkt als Drosselstrecke (Dämpfung) für etwa auftretende Schwingungen. (
Vorzugsweise wird in der Dross^lleitung ein Drosselorgan, z.B. ein Drossel- oder Regelventil vorgesehen.
Der Rückstrom der TauohflUssigkeit in den Jnnenraum kann dann mit dem Drosselventil reguliert und dadurch die Verluste an Flüssigkeit wirksam vermieden werden.
Das Drosselventil kann ferner mit "auf/zu - Funktion" als ferngesteuertes Absperrorgan betrieben werden.
Erfindungsgemäss können mehrere Tauchrohre aus verschiedenen gasabfUhrenden Anlagen in eine Tauchvorlage aufgenommen werden, ohne dass es selbst bei verschieden eingestellten Tauchhöhen zu einer gegenseitigen Störung der Tauchung kommt.
Zu diesem Zweck ist die Tauchvorlage so ausgebildet, dass mehrere Tauchrohre in den Innenraum hineinragen, wobei der
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Innenraum durch Trennkörper in eine solche Anzahl von Sektionen untergeteilt wird, dass jedes Tauohrohr in eine gesonderte Sektion hineinragt, und dass der Bodenteil mindestens einer der Sektionen durch eine Drosselleitung mit dem Aussenraum verbunden 1st. Die Tauchhöhen der einzelnen Anlagen können verschieden sein (Gegendruck an Anlagengrenze}.
Die Vorteile einer Tauohvorlage mit Vielfachanschluss
bestehen darin, dass nur eine Tauchvorlage erforderlich ist, also die Investitionskosten gering sind; weiter 1st der Platsbedarf beschränkt, wänrend die Wartungs- und Betriebskosten gering sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von AusfUhrungsbeispielen in Verbindung mit der sohematischen Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt einer Tauchvorlage mit Einzelanschluss.
Pig. 2 und J eine Tauchvorlage mit Mehrfachenanschluss, und zwar Fig. 2 den Schnitt II-II aus Figur 3 und Figur 3 den
Schnitt III-III aus Figur 2.
Figur 4 und 5 eine andere AusfUhrungsform eines Mehrfachanschlusses, und zwar Figur 4 den achnitt IV-IV aus Figur 5* und Figur 5 den Schnitt V-V aus Figur 4, und
Figur 6 und 7 eine Abänderung der AuRfÜhrungsform nach
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Figur 4 und Figur 5, und zwar Figur 6 den Schnitt VI-VI aus Figur 7» und. Figur 7 den Schnitt VII-VII aus Figur 6.
Die Tauchvorlage nach Figur 1 besteht aus einem zylindrischen Druckgefäss (1) mit einem Oasauslass (2). Im Behälter befindet sich eine Trennwand (3)» wodurch der FlUssigkeitsraum in einen Aussenraum (Ringraum) (4) und einen Innenraum (5) unterteilt wird. Beide Räume sind an der Oberseite offen und stehen mit dem gemeinsamen Gasraum (6) im oberen Teil des Gefässes (1) in Verbindung.
Ein Tauchrohr (7) ist konzentrisch angeordnet und taught in den inneren FlUssigkeitsraum; die Tauchtiefe wird bestimmt durch die Druckhöhe (Wassersäule), welche unter den Betriebsbedingungen erforderlich ist und überwunden werden muss, um den Abblasevorgang in Gang zu setzen. Eine Drosselleitung (8) verbindet die beiden FlUssigkeitsräume (4) und (5)·
Der Boden (9) des Aussenraumes ist beträchtlich höher angeordnet als der Boden (10) des Innenraumes. Am Tauchrohr ist ein Prallblech (11) angeordnet, wodurch das aufströmende Gas/FlUssigkeitsgemisch nach der Seite umgelenkt und entmischt wird. Im Aussenraum kann zur Beruhigung der FlUssigkeitsoberflache eine Siebplatte (12) angeordnet sein. Die Drosselleitung (8) enthält ein Ventil (13). durch das die Flüssigkeitsströmung durch die Drosselleitung eingestellt werden kann. Das Druckgefäss steht auf einer angeschweissten Schürze (nicht dargestellt). Die Anlage arbeitet wie folgt:
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Fallen keine Packelgase an, so hat die Tauchvorlage eine konstante Flüssigkeitsabsperrung; der Flüssigkeitsspiegel befindet sich auf der Höhe« wie mit (14) angegeben.
Der Beginn des AbblaseVorganges ist in Figur 1 dargestellt. Der Gasdruck hat den statischen Druck der Flüssigkeitssäule im Innenraum (5) überwunden und das durch die Flüssigkeit strömende Gas reisst FlUssigkeitstropfen aus dem Innenraum mit. Die mitgerissene Flüssigkeit wird vor allem durch das Prallblech (11) in den äusseren Ringraum (4) hinein abgeschieden, das Gas strömt über den Gasauslass 2 zur Fackel. Innenraum (5) und äusserer Hingraum (4) sind über die Verbindungsleitung (8) mit Ventil (1^) kommunizierend miteinander verbunden, so dass ein regelbarer Flüssigkeitsaustausch stattfinden kann. Bei entsprechender Ausrüstung mit Mess- und Kontrollgeräten (nicht dargestellt) ist ein automatischer Betrieb möglich.
Bei grossen Fackelgasmengen ist im Innenraum keine Sperrflüssigkeit mehr vorhanden« da das durchströmende Gas den unteren Teil des Innenraumes entleert, indem es die dort befindliche Sperrflüssigkeit mitreisst, die dann mittels Prallblech in den äusseren Ringraum abgeschieden wird. Damit 1st es möglich, dass das Fackelgas frei ausströmen kann, ohne dass es zu einer unerwünschten Pulsation kommen kann.
Sobald das untere Ende des Tauchrohres (7) freigegeben ist
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und später der innere Ringraum keine Flüssigkeit mehr enthält, steht kein statischer Überdruck mehr zur Verfügung (Druckausgleich). Durch den dynamischen Staudruck wird der Innenraum von Flüssigkeit freigehalten. Kleine Flüssigkeitsmengen, die durch die Drosselleitung in den Boden des Innenraums gelangen können, werden sofort durch das Gas mitgerissen, im Gasraum wieder getrennt und scheiden sich in den äusseren Ringraum hinein ab.
Verringert sich die Fackelgasmenge bzw. ist der Ausblasevorgang beendet, so strömt die Flüssigkeit sofort über die DrosseÜ-leitung (8) zurück, und es stellt sich die ursprüngliche Tauchung und damit RUckschlagsieherung wieder ein. Das Ventil in der Verbindungsrohrleitung ist immer offen und dient nur zur Durchflusskorrektur.
In der Ausführungsform nach Figur 2 und Figur 3 ist eine Tauchvorlage mit Mehrrohranschluss dargestellt. Die Bezugszi/ffern, insofern dieselben Ziffern angewandt sind wie in Figur 1, beziehen sich auf übereinstimmende Elemente. Beispielsweise sind drei Tauchrohre (7a, 7b und 7c) vorgesehen, welche in Kreisform angeordnet sind und verschiedene Tauchtiefen aufweisen. Der Innenraum ist durch in Sternform angeordnete Trennwände (3a, j5b, 3c) in gesonderte Sektionen (5a, 5b und 5c) für jedes Tauchrohr unterteilt. Der Gasauslass (2) ist zentral angeordnet und das Prallblech (11) umschliesst die drei Tauchrohre.
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je-.veils
Die Drosselleitungen (8a, 8b, 8c) münden/in einer der Sektionen (5a, 5b, 5c). Es empfiehlt sich, in den Leitungen (8a, 8b, 8c) je ein Drosselorgan vorzusehen, damit verhindert wird, dass, wenn nur eines der Rohre (z.B. 7c) Gasangebot hat und bei grossen Gasmengen wie oben beschrieben dann die betreffende Sektion (z.B. 5o) keine Sperrflüssigkeit mehr enthält, eine schnelle Rückströmung von Flüssigkeit aus den benachbarten Sektionen (5a, 5b) stattfindet.
Bei der in Figur k und" Figur 5 dargestellten Bauform sind zwei gaszuführende Anlagen auf die Tauchvorlage angeschlossen. Ein Tauehrohr (TjB) ist als Doppelrohr mit seitlicher Zuführung ('-:) ausgebildet und sitzt konzentrisch um das zentrale Tauchrohr^ 17). Durchmesser änderungen zwischen Doppelrohr und Behälteraussenwand werden durch den Einbau eines !Compensators (19) in die Zufuhrleitung innerhalb des Behälters aufgenommen.
Ein Trennkörper (16), in Form eines oben offenen "Zylinderhutes" unterteilt den Innenraum in einen zentralen Teil (15) und einen Ringraum (15a). Dieser Trennkörper hat die Aufgabe, die Ausblaszone der beiden Tauchrohre voneinander zu trennen; er bewirkt, dass beim Ansprechen eines der Tauchrohre das andere eine genügende Flüssigkeitsabsperrung behält.
Für die übrigen Elemente dieser Ausführungsform sind dieselben Bezugsziffern beibehalten wie auch in Figur 1 bis Figur J5 angewandt.
Diese Tauchvorlage arbeitet wie folgt;
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Wenn kein Oasangebot vorliegt, ist der Flüssigkeitsspiegel (14) in allen kommunizierend verbundenen Räumen gleich hoch.
Wenn z.B. Leitung (18) Qasangebot hat, entleert'sich bei grösserem Qasanfall Ringraum (15a). Im zentralen Teil (15) bleibt die Flüssigkeit bis zum oberen Rand des zylindrischen Trennkörpers (16) stehen.
Wenn Tauohrohr (17) ein Qasangebot hat, dann ist bei grösserem Qasanfall der Raum (15) entleert. Im Ringraum (15a) steht dann noch Flüssigkeit bis zum oberen Rand des Zylinders vom Trennkörper (16). Hat zusätzlich Leitung (18) entsprechendes Qasangebot« wird der ganze Innenraum (15a und 15) entleert.
Durch die verbindung der Sektionen durch je eine Drosselleitung mit dem äusseren Ringraum ist sichergestellt, dass jede Sektion unabhängig von der anderen nach Beendigung der Gaszufuhr aus dea äusseren Ringraum mit Sperrflüssigkeit wieder aufgefüllt wird.
In Figur 6 und Figur 7 wird eine Variante der Tauchvorlage mit 5-fach-Anschluss gezeigt.
Die Konstruktionsmerkmale, Detailbeschreibungen und die Wirkungsweise entsprechen sinngemäss der Beschreibung zu Figur 4 und 5·
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In dieser Aufftihrungsform reicht das zylindrische Teil vom Trennkörper (16) bis zum oberen Ende des Innenraums« so dass keine Flüssigkeit mehr über den oberen Rand des Zylinders fliessen kann. Die Verbindung zwischen den verschiedenen Räumen wird vorgesehen durch Abzweigung der Drosselleitung« ähnlich wie in der AusfUhrungsform nach Figur 2 und Figur J5.
Ein Anschluss für fünf Anlagen wird erreicht durch Unterteilung des Ringraums in vier Sektionen (15b, 15c, 15d, 15e) durch Trennwände (16b, i6c, I6d, I6e); jedes Kompartiment ist mit einer (^zuführleitung (i8b, I8c, i8d,. I8e) mit Kompensator (19b, 19c, 19d, 19e) verbunden. In dieser AujsfUhrungsfortn ist beispielsweise die Tauchtiefe des Zentraltauohrohrs (17) grosser
der
gewählt als die übrigen Anschlüsse. Die Drosselleitung verteilt sich in eine Zentralleitung (8a) und vier Nebenleitungen (8b, 8c, 8d, 8e), wobei jede Leitung in einem der getrennten
Räume (15, 15b, 15c, 15d, I5e) ausmündet; gegebenenfalls können
Je diese Leitungsteile mit einem gesonderten Drosselorgan, z.B. einem Drosselventil, versehen sein. Das Doppelrohr ist ebenfalls in vier Teile (17b, 17c, 17d, 17e) unterteilt, jedes Teil in einem der Sektionen (15b, 15c, 15d, 15e) ausmündend.
Die vorgehenden AusfUhrungsformen sind nur beispielsweise ausgewählt; es ist selbstverständlich möglich, Kombinationen der gezeigten Bauformen vorzusehen, wie z.B. die Bauform nach Figur 2 und Figur 3 mit der Bauform nach Figur 6 und Figur 7· Auch Einzeltelle sind naturgemäße in allen gezeigten Bauformen ■: anwendbar und auswechselbar, wie z.B. Siebplatten, wie nur in
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Figur 1 angegeben, und verschiedene Tauchtiefen der Tauchrohre. .Auch die Trennwände zwischen verschiedenen Sektionen brauchen nicht dieselbe Höhe zu besitzen wie die Trennwand zwlsohen Innen- und Aussenraun, deren Höhe des Oberrandes durch den höchstmöglichen Flüssigkeitsstand im Aussenraum bestimmt wirdj vorzugsweise befindet sich der Oberrand der Trennwand 100 bis £00 mm oberhalb des maximalen Flüssigkeitsstandes im Aussenraum.
Patentansprüche
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Claims (12)

Pate nt ansprüche
1. Tauchvorlage für Packelanlagen, ausgebildet als geschlossenes Druckgefäß mit Gasauslaß am oberen 'feil, welches durch eine Trennwand in einen oben offenen Außen- und Innenraum zur Aufnahme einer beliebigen Sperrflüssigkeit aufgeteilt ist, über denen sich ein gemeinsamer Gasraum im oberen Teil des Druckgefäßes befindet, wobei mindestens ein gaszuführendes Tauchrohr in den inneren Sperrflüssigkeitsraum hineinragt, dadurch gekennzeichnet , daß beide Sperrflüssigkeitsräume (4,5) am Bodenende geschlossen sind und mittels einer Drosselleitung (8) miteinander verbunden sind, wobei der Boden (9) des Außenraums (4) sich oberhalb des Bodens (10) des Innenraumes (5) befindet.
2. Tauchvorlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im oberen Teil des Gasrumes (6) ein Prallblech (11) zum Entmischen des Gasflüssigkeitsgemisches vorgesehen ist.
3· Tauchvorlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e kennze ichnet, daß im Außenraum (4) mindestens eine Siebplatte (12) zur Wasserberuhigung vorgesehen ist.
4.
Tauchvorlage nach /nspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß in der Drosselleitung (8)
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ein Drosselorgan (13) vorgesehen ist.
5. Tauchvorlage nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Drosselorgan (13) ein Regelventil ist, das gegebenenfalls von einer Fernsteuerung betrieben wird.
6. fauehvorlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e k e η η E'e lohne t , daß mehrere Tauchrohre (7a-c) in den InaenrÄUia hineinragen, wobei der Innenraum durch Trennkörper (3*-o) in eine solche Anzahl von Sektionen (5a-c) unterteilt ist, daß jedes Tauchrohr in eine gesonderte Sektion hineinragt, und daß der Bodenteil mindestens einer der Sektionen durch eine Drosselleitung (8,8b,8c) mit dem Außenraum (4) verbunden ist.
7. Tauohvorlage nach Anspruch 6, dadurch g e * kennzeichnet, daß eine Anzahl von Tauchrohren (7a-o) kreisförmig im Innenraum angeordnet ist, und daß Trennwände (3a-e) in Sternform vorgesehen sind, so daß ;jedes Tauchrohr in eine gesonderte Sektion des Innenraums hineinragt.
8. Tauchvorlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Eintauchrohre (17,17a) vorgesehen sind, und ein Eintauchrohr (17a) als Ringrohr um das andere Eintauchrohr (17) angeordnet ist, wobei die Außenwand des Ringrohres die Trennwand zwischen Innenraum
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(15,15a) und Auöenraura (4) darstellt und wobei zwischen beiden Eintauchrohren ein Trennkörper (16) vorgesehen ist.
9. Tauchvorlage nach Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet , daß der TrennkÖrpeY (16) den Innenraum in zwei, gegebenenfalls konzentrische Flüssigkeitsrftume (15,15a) unterteilt, und die beiden Teile mit mindestens einer Drosselleitung (8) verbunden sind·
10. Tauchvorlage nach Anspruch 8 und 9» dadurch gekennzeichnet , daß das Ringrohr in mehrere Kammern (17b-e) unterteilt ist, und daß Jede Kammer mit einem· Graseint ritt srohr (18b-e) in Verbindung steht.
11. Tauchvorlage nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß das (die) mit dem Ringrohr (17a; 17b-e) verbundene(n) Gaseintrittsrohr(e) (18;18b-e) zwischen den Ringrohr und der Außenwand des Druckbehälters (1) einen Druck-Kompensator (19» 19b - e) aufweisen.
12. Tauchvorlage nach Anspruch 6 bis 11,'dadurch gekennzeichnet , daS die Eintauchtiefe der Tauchrohre verschieden ist.
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Leerseite
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