DE2636826A1

DE2636826A1 - Vorrichtung zur flammenlosen aufkonzentrierung fluessiger trocknungsmittel

Info

Publication number: DE2636826A1
Application number: DE19762636826
Authority: DE
Inventors: Morden A Jackson
Original assignee: MALONEY-CRAWFORD TANK CORP; Maloney Crawford Tank Corp
Current assignee: MALONEY-CRAWFORD TANK CORP; Maloney Crawford Tank Corp
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1976-08-16
Publication date: 1978-02-23
Also published as: FR2361925A1; NL7609032A; AU1687176A; GB1515793A; AU502730B2; FR2361925B1

Description

Licht, Schmidt, Hansmann & Herrmann Patentanwälte

Licht, Schmidt. Hansmann. Herrmann-Postfach 701205-8000 München 70 " Dipl.-Ing. Martin Licht

Dr. Reinhold Schmidt Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Albert-Roßhaupter-Str. 8000 München 70

Telefon: (089)7603091 Telex: 5 212 284 pats d Telegramme: Lipatli München

16. August 1976 Ke/Ba

MALONEY-CRAWFORD TANK CORPORATION P.O. Box 659 Tulsa, Oklahoma V. St. A.

Vorrichtung zur flammenlosen Aufkonzentrierung flüssiger Trocknungsmittel

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur flammenlosen Aufkonzentrierung flüssiger Trocknungsmittel.

Flüssige Trocknungsmittel, wie beispielsweise Diäthylenglykol oder Triäthylenglykol, die im folgenden einfach als Glykol bezeichnet werden, sind weit verbreitet und werden gegenwärtig zur Entwässerung von Erdgasströmen verwendet. Die Entwässerung geschieht durch inniges Vermischen des Gasstromes mit dem flüssigen Trocknungsmittel und durch Entfernen von Wasser aus dem Gasstrom aufgrund

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Deutsche Bank München, Kto.-Nr. 82/08050 (BLZ70070010) Postscheck Mönchen Nr. 163397-802

der größeren Affinität des Wassers zu dem Glykol als zu dem Gasstrom.

Das sich ergebende feuchtigkeitsbeladene oder mit Wasser angereicherte Glykol muß dann seinerseits entwässert werden. Gegenwärtig geschieht diese Entwässerung oder Dehydratisierung des Glykols durch Erwärmen oder Aufkochen der Flüssigkeit über ihren Siedepunkt, so daß das Wasser ausgetrieben wird und wasserarmes Glykol gesammelt wird, das dann zu der Kontaktzone des Erdgasstroms im Kreislauf zurückgeführt wird.

Gewöhnlich wird ein Feuerrohr mit einer offenen Flamme zur Erhitzung des wasserbeladenen Glykols benutzt. In vielen Fällen entsteht jedoch durch die Verwendung einer offenen Flamme aufgrund der damit verbundenen Feuergefahr ein Problem. Eine derartige Situation ergibt sich beispielsweise auf Off-shore-Plattformen, also ablandigen Bohrinseln, die viele Kilometer von jeglicher Feuerbekämpfungseinrichtung entfernt sind und daher erfordern, daß alle feuergefährlichen Zustände auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Die meisten Gassammeisysteme enthalten Brennkraftmaschinen, beispielsweise kolbengetriebane Maschinen oder gasgeförderte Turbinen, die Kohlenwasserstoffe als Brennstoff benutzen. Alle diese Maschinen erzeugen Abgase, welche ziemlich hohe Temperaturen aufweisen, gewöhnlich zwischen 370 und 700⁰C, und die, sobald sie direkt in die Atmosphäre abgeblasen werden, einen Verlust an wiedergewinnbarer Energie in Form von Wärme darstellen. Derartige Verluste wurden bisher als weitgehend unvermeidlich angesehen, und nur in wenigen Ausnahmefällen sind bisher Anstrengungen unternommen worden, um diese Energie zurückzugewinnen.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur f1ammenlosen Aufkonzentrierung flüssiger Trocknungsmittel durch Verwendung von Wärmeenergie zu schaffen, die von einem Abgasstrom geliefert wird, der aus einer Brennkraftmaschine austritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß flüssiges Trocknungsmittel kontinuierlich zwisdien eingeschlossenen oberen und unteren Trommeln über Steigleitungen und RückfUhrleitungen im Kreislauf umgewälzt wird. Die Steigleitungen sind in einem geschlossenen Erwärmungsabschnitt angeordnet, der von einem Abgasstrom durchzogen wird, um dadurch das flüssige Trocknungsmittel in den Steigleitungen durch Konvektion zu erwärmen. Der durch Erwärmung freigesetzte Wasserdampf wird durch eine Austrittsöffnung in der oberen Trommel entfernt, und das sich ergebende wasserarme Trocknungsmittel wird dann aus der Trommel durch eine zweite Austrittsöffnung entfernt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Stirnansicht und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein umschlossenes Gefäß 10 mit drei Hauptteilen auf, nämlich einer oberen Auf-

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kochertrommei 12, einer Boden trommel 14 und einem eingeschlossenen Heizabschnitt 16, der zwischen den beiden Trommeln angeordnet ist.

Die obere Aufkochertrommel 12 ist in eine zentrale Kammer 18, eine Flüssigkeitshaltekammer 20 und eine Trocknungsmittelkammer 22 für ein wasserarmes Trocknungsmittel unterteilt, und zwar mit Hilfe eines Fl Ussi gkei tsrlickhal tewehrs 24 und eines Flüssigkeitsspiegelsteuerwehrs 26, die in geeigneter Weise in der Trommel angeordnet sind. Der obere Rand des Flüssigkeitsspielgelsteuerwehrs 26 liegt tiefer als der obere Rand des Flüssigkeitsrückhaltewehrs 28. Außerdem befindet sich in der oberen Aufkochertrommel 12 eine Austrittsöffnung für freigesetzte Wasserdämpfe 28 und eine Austrittsöffnung für wasserarmes Trocknungsmittel 30, wie im folgenden noch näher erläutert ist.

Die untere Trommel 14 ist ein umschlossenes, rechteckiges Gebilde mit einer Eintrittsöffnung für wasserreiches Trocknungsmittel, die mit der Flüssigkeitshaltekammer 20 über eine Leitung 32 in Strömungsverbindung steht.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die untere Trommel 14 mit der zentralen Kammer der oberen Trommel durch mehrere mit offenen Enden versehene Stei glei tungai34 verbunden ist, die durch den Heizabschnitt 16 laufen und nach oben in die zentrale Kammer 18 hineinragen. Die Steigleitungen sind in geeigneter Weise in der Querebene durch eine Abteilungsplatte 36 abgedichtet, die den Heizabschnitt von der oberen Aufkochertrommel trennt. Um die Größe der Wärmeübertragung zu steigern, weisen die Steigrohr 34 auf ihrer äußeren Oberfläche mehrere in Querrichtung nebeneinander angeordnete

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Rippen aus verhältnismäßig dünnem Blechmaterial auf. über den oberen Enden jeder Steigleitung sind Dampfhauben 38. Die zentrale Kammer 18 und die Bodentrommel 14 sind ferner durch Rückführleitungen 40 verbunden, die außerhalb des Heizabschnitts zwischen der Kammer und der Trommel verlaufen, und deren obere Enden innerhalb der Trommel 12 auf einem niedrigeren Niveau liegen als das obere Ende der Stei gleitungen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, enthält der Heizabschnitt 16 die Steigleitungen sowie eine Eintrittsöffnung 42 für einen Abgasstrom, der von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine empfangen wird, und gegenüber der Eintrittsöffnung eine Abgasaustrittsöffnung 44, an der ein Abgaskamin 46 befestigt ist. Eine Drosselklappe 48, die in dem Abgaskamin angeordnet ist, dient als Dämpfungselement zur Steuerung der Menge des Abgasstromes durch den Heizabschnitt hindurch und wird ihrerseits durch ein Temperaturfühlerelement gesteuert, das in der zentralen Aufkocherkammer 18 an geeigneter Stelle angebracht ist. Die Drosselklappe und das zugehörige Temperaturfühlerelement können einen Bypass des ganzen Abgasstroms oder eines Teils des Abgasstroms rund um den Heizabschnitt erfordern. Derartige Bypass-Systeme sind in der Industrie bekannt und lassen sich von diesbezüglichen Fachleuten leicht einbauen. In dem Heizabschnitt befindet sich neben der Eintrittsöffnung 42 wenigstens ein Strömungsteiler 43 in Form einer Prallplatte, die den heißen Abgasstrom gleichmäßig über die ganze läige der Steigrohre verteilt.

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über der Austrittsöffnung für ausgetriebenen Wasserdampf ist an der Aufkochertrommel eine stehende, langgestreckte, zylindrische Destillationssäule 50 befestigt, die eine Dampfentspannungsöffnung 52, einen Rückflußkondensatorteil 54 mit Eintritt und Austritt und eine mit Packungselementen oder Böden versehenen Abschnitt 56 umfasst.

Unmittelbar unterhalb der Bodentrommel 14 befindet sich ein Zwischenbehälter 58, der auf Füßen 60 ruht und in dem sich eine Wärmeaustauschspule 62 befindet. Der Zwischenbehälter weist eine Eintrittsöffnung 64 auf, die über die Leitung 66 mit der Austrittsöffnung 30 für wasserarmes Trocknungsmittel verbunden ist. An dem entgegengesetzten Ende des Zwischenbehälters ist ein Austrittsanschluß 68 für wasserarmes Trocknungsmittel, der dazu dient, wasserarmes Trocknungsmittel zu einem äußeren Gasentwässerungssystem zurückzuführen. Die Eintrittsöffnung der Wärmeaustauscherspule ist durch die Leitung 70 mit dem Austritt des Rückflußkonden satorabschnitts 54 verbunden, während die Austrittsöffnung der Wärmeaustauscherspule durch die Leitung 11 mit der Destillationssäule 50 an einer Stelle oberhalb eines Teils des Bodenabschnitts 56 angeschlossen ist, so daß das in der Destillationssäule strömende Trocknungsmittel in der Säule über einen Teil der Böden ausgetragen wird.

Das Gefäß 10 ist mit einem Isoliermantel 74 versehen, der die Wärme im Gefäß zurückhalten soll und demzufolge den Wirkungsgrad der Vorrichtung steigern soll.

Im Betriebszustand tritt kaltes, mit Wasser angereichtes, flüssiges Trocknungsmittel 76, beispielsweise Glykol, das von einem äußeren Prozessentwässerungssystem zurückgeführt

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wird, in das Regenerationssystem an der Eintrittsöffnung zum Rückflußkondensatorabschnitt 54 am Kopf der Destillationssäule 50 ein. Das flüssige Trocknungsmittel verlässt die Säule in der Leitung 70 und tritt in die Wärmeaustauscherspule 62 ein, die es durchströmt und in der das wasserangereicherte, flüssige Trocknungsmittel Wärme von heißem, wasserarmen Strömungsmittel aufnimmt, das im Gegenstrom den Zwischenbehälter 58 durchfließt. Das wasserreiche flüssige Trocknungsmittel verlässt die Wärmeaustauscherspule durch die Leitung 72 und gelangt in die Destillationssäule, wo es durch einen Teil des Bodenabschnitts 56 abwärts strömt und in die Fllissigkeitshaltekammer 20 in der oberen Aufkochertrommel 12 eintritt. Von dort aus strömt es durch die Leitung 32 abwärts in die Bodentrommel 14 hinein. Das flüssige TRocknungsmittel strömt dann in den mit Rippen versehenen Steigrohren 34 aufwärts, wobei Wärme von einem heißen Abgasstrom 78 im Heizabschnitt 16 auf das Trocknungsmittel übertragen wird, bis es aus dem oberen Ende der Steigrohre in den Hauptaufkocherabschnitt 18 ausgetrieben wi rd.

In dem Hauptkocherabschnitt findet ein Aufkochen bei natürlicher Konvektion statt. Daß heißt, ein Teil des Trocknungsmittels wird kontinuierlich im Kreislauf zu der Bodentrommel 14 durch die Rückführleitungen 40 zurückgeführt und dann durch die Steigleitungen 34 aufwärts in den Hauptaufkocherabschnitt geleitet, in das das flüssige Trocknungsmittel teils dampfförmig teils flüssig eintritt. Die Dampfhauben 38, die über jeder Steigleitung installiert sind, lenken überkochendes flüssiges Trocknungsmittel zurück nach unten in den Hauptaufkocherabschnitt hinein.

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Der aus dem flüssigen Trocknungsmittel am Kopf der Steigleitung 34 freigesetzte Wasserdampf wandert von dem Hauptaufkocherabschnitt aufwärts in die Destillationssäule hinein und strömt durch den Bodenabschnitt sowie den Rückflußkondensatorabschnitt der Säule, wo ein Teil des Dampfes oder der Dämpfe zu Rückflußflüssigkeit kondensiert, während die übrigen Dämpfe durch die Belüftung;öffnung 52 in die Atmosphäre entweichen.

Ein Strom aus heißem, wasserarmen, aufkonzentriertem, flüssigen Trocknungsmittel wird kontinuierlich von dem Hauptaufkocherabschnitt 18 über das Niveausteuerwehr 26 hinwegbewegt und tritt aus der oberen Trommel 12 durch die Leitung 66 in den Zwischenbehälter 58, in dem das heiße, wasserarme Trocknungsmittel an der Heizschlange im Gegenstrom zu dem kalten, wasserreichen, flüssigen Trocknungsmittel innerhalb der Schlange vorbei strömt. Auf diese Weise findet zwischen dem kalten, wasserreichen Glykol innerhalb der Schlange und dem heißen, wasserarmen Trocknungsmittel im Zwischenbehälter ein Wärmeaustausch statt. Das wasserarme, flüssige Trocknungsmittel tritt dann aus dem Regenerationssystem aus und kehrt in das äußere Gasbehandlungs-Entwässe rungs systern zurück.

Gleichzeitig mit dem oben beschriebenen Fluß des flüssigen Trocknungsmittels tritt der Strom heißer Abgase 78, die von einer Brennkraftmaschine stammen, in den Heizabschnitt 16 an dessen Eintrittsöffnung ein und wird über die Außenseite der mit Rippen versehenen Steigleitungen 34 mit Hilfe des Strömungsteilers 43 und der natürlichen Turbulenz der Strömung verteilt. Aufgrund der zwischen den heißen Abgasen und dem

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wasserreichen, flüssigen Trocknungsmittel herrschenden Temperaturdifferenz wird innerhalb der Steigleitungen durch über den mit Rippen versehenen, metallenen Oberflächen auf das Trocknungsmittel Wärme übertragen und dann auch durch Wärmeleitung und Konvektion auf das flüssige Trocknungsmittel innerhalb der Steigleitungen. Nachdem ein Teil der Wärme abgegeben worden ist, wird der Abgasstrom durch den Kamin 46 in die Atmosphäre entlassen. Wie oben bereits erwähnt wurde, lässt sich die Temperatur des flüssigen Trocknungsmittels durch Steuerung des Mengenstroms an heißem Abgas mit Hilfe eines Temperaturfühlers steuern, der innerhalb des Hauptaufkocherabschnitts 18 angeordnet ist und ein Drosselklappenventil im Abgaskamin betätigt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur flammenlosen Aufkonzentrierung eines flüssigen Trocknungsmittels durch Verwendung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine umschlossene obere Aufkochertrommel mit einer Einrichtung zur Aufnahme wasserreichen Trocknungsmittels, einer ersten Austrittsöffnung für freigesetzte Wasserdämpfe (28), einer zweiten Austrittsöffnung für im wesentlichen aufkonzentriertes, heißes, wasserarmes, flüssiges Trocknungsmittel (30), ferner mit einer geschlossenen unteren Aufkocherkammer (14) in einiger Entfernung von der zweiten Austrittsöffnung, mehreren mit offenen Enden versehenen Steigleitungen (34), die im wesentlichen zwischen der Aufnahmevorrichtung und der zweiten Austrittsöffnung angeordnet sind und die jede mit dem einen Ende mit dem Inneren der unteren Aufkochkammer (14) in Verbindung stehen und mit dem anderen Ende nach oben zu in die obere Trommel (12) hineinragt, und in denen das flüssige Trocknungsmittel aus der unteren Aufkocherkammer (14) in die obere Aufkocherkammer (12) strömt, ferner durch wenigstens eine abwärts führende Leitung (32), die mit dem einen Ende mit dem Innenraum der oberen Aufkochertrommel (12) und mit dem anderen Ende mit dem Innenraum der unteren Aufkochertrommel (14) in Verbindung steht, um eine abwärts gerichtete Umwälzung des wasserreichen, flüssigen Trocknungsmittels zu der unteren Kammer (14) zu bewirken, sobald sich das Trocknungsmittel zu der zweiten Austrittsöffnung bewegt, ferner durch ein Flüssigkeitsspiegelsteuerwehr (24), das in der oberen Aufkocherkammer (12) neben der zweiten Austrittsöffnung angeordnet ist und einen Oberlauf an wasserarmen Trocknungsmittel zu der zweiten Austrittsöffnung bildet, und durch einen

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umschlossenen Heizabschnitt (16), der zwischen der oberen Trommel (12) und der unteren Aufkochertrommel (14) angeordnet ist und nur die Steigleitung (34) umschließt und eine Eintrittsöffnung (42) sowie eine Austrittsöffnung (44) für Abgas aufweist, das von der Brennkraftmaschine quer über die Steiglei tung (34) strömt, wobei flüssiges Trocknungsmittel, das durch Konvektion innerhalb der Steigleitung aus der unteren Aufkocherkammer (14) in die obere Trommel (12) strömt, mit Hilfe des Abgases zum Austreiben von Wasser in Form von Wasserdampf indirekt erwärmbar ist, wobei der Dampf eventuell durch die erste Austrittsöffnung strömt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Desti11ationssäule (50), die über der Austrittsöffnung für ausgetriebenen Wasserdampf angeordnet ist und einen Stripper-Teil sowie Rektifikationsteil zur Vermischung von abwärts strömendem, wasserreichem, flüssigem Trocknungsmittel mit dem aufwärts strömenden, freigesetzten Wasserdampf aufweist und eine Ausblasöffnung (52) für den Wasserdampf besitzt, und durch ein Rückhaltewehr (24) neben der Aufnahmevorrichtung, das mit einem oberen Rand versehen ist, der sich auf einem Niveau befindet, das höher liegt als der obere Rand des Niveausteuerwehrs (26), und das in der oberen Aufkochertrommel (12) so angeordnet ist, daß die Aufnahmevorrichtung ein Reservoir zur Aufnahme des wasserreichen, flüssigen Trocknungsmittels bildet, das aus der Destillationssäule (50) abwärts strömt, wobei das Reservoir mit der unteren Aufkocherkammer (14) über wenigstens eine abwärts führende Leitung (34) in Strömungsverbindung steht.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von querliegenden Rippen, die auf der Steigleitung (34) über ihre Länge verteilt sind und dazu dienen, die Wärmeübertragungsfläche zu vergrößern.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dampfhauben (38), die über dem oberen Ende jeder Steigleitung

(34) angeordnet sind und dazu dienen, überkochendes, flüssiges Trocknungsmittel abwärts in den Hauptabschnitt der oberen Aufkochertrommel (12) zu lenken.

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