DE2638468A1

DE2638468A1 - Verfahren und anordnung zum entfernen von ablagerungen aus waermetauschern

Info

Publication number: DE2638468A1
Application number: DE19762638468
Authority: DE
Inventors: Jun James Wesley Barr
Original assignee: Sterling Drug Inc
Current assignee: STWB Inc
Priority date: 1975-08-27
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1977-03-03
Also published as: JPS5228753A; GB1536897A; DE2638468C2; NL178032B; JPS6037400B2; US4143702A; NL178032C; NL7609412A; CH606963A5; SE7609433L; CA1055479A; FR2322349A1; ZA765053B

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Ur. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATQUTAMWALTä PA Or. Zumstein et al, Bräuhausstraße 4, 8000 München a

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE 4

TELEFON: SAMMEL-NR. TELEGF*AMME: ZUMPAT TELEX 529979

Sterling Drug Inc. New-York (Y.St.A.)

Verfahren und Anordnung zum Entfernen von Ablagerungen aus Wärmetauschern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Apparateanordnung zum Freimachen und Entfernen von Ablagerungen in einem Wärmetauscher während der thermischen Behandlung einer Flüssigkeit.

Ablagerungen treten in Wärmetauschern auf, welche zur Behandlung von Trüben verwendet werden«, Wenn die einfliessende Trübe erwärmt wird, werden infolge der- Inversion der Löslichkeit von Ablagerungen bildenden Substanzen Ablagerungen gebildet. Diese Ablagerungen sind in Rohtrüben, infolge der geringen Konzentration oder des Fehlens von merklichen Mengen von Sulfat»,Oxalat- und Phosphat-Ionen begrenzt. Nach der thermi-

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sehen Behandlung sind diese Stoffe in über ihrer-,relativen Löslichkeit liegenden Mengen vorhanden, so dass hinter dem Reaktionsbehälter eine erhöhte Ablagerung auftritt. Diese Ablagerungen gelten als unlöslich, haben aber tatsächlich eine geringe Löslichkeit und durch Umkehren der Strömung lösen die über die Ablagerungen strömenden Roh- oder kühleren Trüben diese Ablagerungen begrenzt auf. Es ist der Gegenstand der Erfindung, die Ablagerungen zu entfernen und dabei die Stillstandszeit zu reduzieren, welche zur Reinigung und zur Wartung der Wärmetauscher erfaderlich ist, und den Wirkungsgrad und Durchsetzvermögen der thermischen Behandlung vorzugsweise ohne die Verwendung von Chemikalien zu erhöhen.

Bei der generellen Durchführung der Erfindung besteht ein Wärmetauscher aus einem Innenrohr geringeren Durchmessers, und es kann ein darumliegender Mantel in Rohrform verwendet werden. Diese Anordnung wird gelegentlich als Doppelrohroder Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher bezeichnet. Auch andere Arten von Wärmetauschern sind für die vorliegende Erfindung geeignet, wie Platten-Wärmetauscher.

Im Innenrohr des Doppelrohrwärmetauschers können Flüssigkeiten in beliebiger Richtung strömen, und eine andere Flüssigkeit kann in entgegengesetzter Richtung im Mantelrohr fliessen, wobei die Flüssigkeit im Mantelrohr das Innenrohr umgibt. Sowohl das Innenrohr als auch das Mantelrohr sind mit

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einem Reaktionsbehälter verbunden, und es sind Ventile vorgesehen, um die Zuströmung wahlweise entweder durch das Innenrohr oder das Mantelrohr zum Reaktionsbehälter und die thermisch behandelte Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter zurück durch den Wärmetauscher, in dessen entgegengesetzten Abschnitt zu leiten, welßhe besondere Art von Wärmetauscher auch verwendet wird. Dieser Apparat bewirkt so einen Gegenstrom der Trübe und der erhitzten Flüssigkeit nur in Abhängigkeit vom Öffnen oder Schliessen von bestimmten Ventilen.

Nach einer vorbestimmten Zeit normalen Betriebs, welche ein Tag, eine Woche oder ein Monat, sein kann oder wenn ein bestimmter Druckabfall beobachtet wird, wird die Strömung von Trübe und erhitzter Flüssigkeit umgekehrt, wodurch eine Entfernung der Ablagerungen und eine Erhöhung des-Wirkungsgrades erreicht wird, während der Betrieb fortgesetzt wird und zwar ohne die Benutzung von Chemikalien.

Wenn auch die Erfindung anhand der Anwendung von Trüben erläutert ist, können ähnliche Anwendungen dieses Prinzips dem Fachmann ersichtlich sein, z.B. bei der behandlung einer Flüssigkeit in einem Wärmetauscher, welche eine Neigung zur Bildung von Ablagerungen infolge des umgekehrten Verlaufs des Lösungsvermögens hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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In den Zeichnungen zeigen:

Fig· 1 eine Schemazeichnung, welche die grundsätzliche Ausbildung eines Apparates darstellt,

Fig. 2 eine ähnliche Schemazeichnung eines etwas unterschiedlichen Apparates und

Pig· 3 eine S_Chemazeichnung, welche eine weitere Ausführungsform darstellt·

Die Erfindung ist in ihrerer Anwendung auf das Doppelrohr eines Wärmetauschers dargestellt, aber das Prinzip ist das gleiche bei anderen Wärmetauschertypen. In Fig., 1 ist ein Doppelrohrwärmetauscher 10 dargestellt und besteht aus einem Innenrohr 12 und einem darum liegenden Mantelrohr 14·. Das Innenrohr hat Öffnungen 16 und 18 an seinen Enden und das Mantelrohr hat Öffnungen 20 und 22. Der Reaktionsbehälter ist mit 24 bezeichnet, mit einem Bodeneintritt 26 und einem oben liegenden Austritt 28. Der Zustrom erfolgt durch das Rohr 30 und kann wahlweise zu dem Einlass 16 des Innenrohrs oder zum Einlass 22 des Mantelrohrs über mit Ventilen versehene Rohrleitungen 32 bzw. 34 geleitet werden.

Wenn der Zustrom in das Innenrohr 12 bis 16 eintritt, tritt er bei 18 aus und wird über eine mit-Ventilen versehene Rohrleitung 36 bei 26 in den eaktionsbehälter eingeleitet, während die thermisch behandelte Flüssigkeit oder der Abfluss den Reaktionsbehälter bei 28 verlässt und durch die mit Ventilen versehene Rohrleitung 38 zu dem Mantelrohreintritt' bei

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22 durch das Mantelrohr und durch den Austritt 20 über die mit Ventilen versehene Rohrleitung 40 geführt wird, wie in den ausgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellt ist.

Durch eine entsprechende Umschaltung der mit Ventilen versehenen Rohrleitungen wird eine Umkehr der Strömung erreicht, die in gestrichelten Linien gezeigt ist. In diesem Fall fliesst der Zustrom durch das Mantelrohr über die Rohrleitung 34. Der Zustrom verlässt das Mantelrohr durch die Rohrleitung 42 und tritt am Boden in den Reaktionsbehälter bei 26 ein. Die behandelte Strömung verlässt den Reaktor bei 28 und strömt bei 16 in das Innenrohr durch die Rohrleitung 44, läuft durch das Innenrohr und verlässt das System bei 18 durch die Rohrleitung 46.

Dieser Betrieb setzt alle erforderlichen Ventilanordnungen und Rohrleitungen zum Schalten der Strömungen, wie beschrieben, voraus.

In Fig. 2 ist eine geringe Abwandlung dargestellt. Die Bezugszeichen in Fig. 2 sind für die gleichen Teile die gleichen wie in Fig. 1, mit Indexstrich. Der Wärmetauscher 10· und der Reaktor 24^f sind wie vorstehend beschrieben, wobei der Wärmetauscher ein Innenrohr 12' und ein darum liegendes Mantelrohr 14^! mit entsprechenden Einlassen und Auslassen bei 16', 18' bzw. 20· und 22' aufweist. Der Zustrom bei 30' kehrt wahlweise die Strömung im Rohr um, d.h. der Einlass in das Innenrohr wird der Austritt zum Reaktionsbehälter und

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der Austritt zum Reaktionsbehälter wird der Einlass in das Innenrohr, siehe die Eohre 50, 52 bzw. 32^! und 36* in Fig. 2.

Dieselbe Umkehrung erfolgt auch in Bezug auf die Strömung der behandelten Flüssigkeit im Mantelrohr 14^f, siehe Rohrleitungen 38' und 54· Es ist zu ersehen, dass der Zustrom nicht zu jeder Zeit in das Mantelrohr eintritt, und die Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter nicht durch das Innenrohr strömt, sondern das Verfahren zum Entfernen der Ablagerungen und der Erzielung eines erhöhten Wirkungsgrades ist das gleiche wie im System gem. Fig. 1. Der Abstrom tritt nur aus dem Mantelrohr wahlweise bei 20 oder 22 aus.

Die Schemazeichnung in Fig. 3 verwendet von den Fig. 1 und 2 unterschiedliche' Bezugszeichen, da der Apparat gem. Fig. 3 ein drittes umlaufendes Wärmeübertragungsmedium verwendet, weiches einen weiteren Wärmetauscher notwendig macht. Das dritte Wärmeübertragungsmedium kann Wasser oder ein anderes zweckentsprechendes Medium sein, welches durch die Mantelrohre der Wärmetauscher 60 und 62 strömt, wobei der Reaktionsbehälter mit 64 bezeichnet ist. Dieser Apparat ist ähnlich wie oben in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschrieben, wobei jedoch selbstverständlich die Verrohrung unterschiedlich ist. Wie dargestellt, fliesst der Zustrom wahlweise in einen Eintritt eines der Innenrohre, strömt in den Reaktionsbehälter, und die behandelte Flüssigkeit strömt durch das Innenrohr des anderen Wärmetauschers und verlässt den letzteren als Abstrom.

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Diese Strömung ist durch Verwendung einer zweckentsprechenden Ventilanordnung umkehrbar, wie sie in ausgezogenen bzw· gestrichelten linien in Pig. 3 dargestellt ist· Auf diese Weise fliesst der Zustrom und die behandelte Flüssigkeit immer nur in den Innenrohren, entweder als Primärströmung oder umgekehrt je nach dem, wo eine geringere Möglichkeit der Ablagerung und des Verstopfens von Lumpen,-Kesselstein oder anderen großen Abfallstücken gegeben ist.

Die Mantelrohre nehmen das dritte Wärmeträgermedium auf, wie bei 66 in strichpunktierten Linien dargestellt· Dieses Medium strömt durch das Mantelrohr des Wärmetauschers 60 und dann durch das Mantelrohr des anderen Wärmetauschers 62. Diese Mantelrohre können miteinander verbunden sein, und das dritte Medium überführt die Wärme von dem thermisch behandelten Abstrom zum unbehandelten Sustrom. Die Strömung des dritten Wärmeträgermediums, benötigt keine Uxnkelirung_? da sie immer getrennt vom Zustrom und vom Abstrom ist_o

Auch wenn die dargestellten vorzugsweisen Ausführungsformen die Verwendung des Prinzips von Doppelrohrwärmetauschern zeigt, so ist es doch für den Fachmann selbstverständlich, dass das Prinzip auf andere Formen von Gegenstromwärmetauschern angewendet werden kann, z.B. wenn die heissen und kalten Teilströme seitlich nebeneinander liegend angeordnet sind.

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Claims

Patentansprüche:

ι Ij Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen in wenigstens einem in Verbindung mit einem Reaktionsbehälter betriebenen Wärmetauscher, wobei Jeder dieser Wärmetauscher heisse und kalte Abschnitte aufweist, die Seite an Seite liegen, und wobei die Flüssigkeit in eine kalte Seite des ersten WärmetauseherabSchnitts eintritt, ein heisseres Ende des Wärmetauscherabschnitts verlässt, durch den Reaktionsbehälter strömt, in welchem die Flüssigkeit erwärmt wird, durch die heissere Seite eines zweiten Wärmetauscherabschnitts strömt und die kühlere Seite dieses zweiten Wärmetauscherabschnitts verlässt, und wobei die Flüssigkeit eine Substanz enthält, welche eine inverse Löslichkeit aufweist, so dass sie eine Ablagerung an den Innenflächen der Wärmetauscherwände bildet, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bedarf^ um die angesammelten Ablagerungen zu. e ntfernen der Flüssigkeitsstrom durch den Reaktionsbehälter und die Wärmetauscherabschnitte fortgesetzt, jedoch der Strömungsweg der Flüssigkeit so geändert wird, dass die Folge der Strömung umgekehrt wird, so dass ■ die Flüssigkeit zuerst durch den zweiten Wärmetauscherabschnitt strömt und, nachdem sie durch den Reaktionsbehälter geströmt ist, durch den ersten Wärmetauscherabschnitt strömt bzw. die Richtung der Flüssigkeit, die durch die

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Wärmetauscherabschnitte strömt, umgekehrt wird, und dabei die Temperatur der Flüssigkeit in Berührung mit den heisseren Abschnitten des Wärmetauschers vermindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherabschnitte im gleichen Wärmetauscher liegen·
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h ne t·, dass der erste und der zweite Wärmetauseherabschnitt in getrennten Wärmetauschern liegen, während der andere Abschnitt jedes der entsprechenden Wärmetauscher miteinander in Wärme tau seilverbindung stehen.
4· verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Ablagerungen ohne Verwendung zugesetzter Chemikalien erfolgt.
5. Apparat zur Durchführung einer Behandlung von Flüssigkeiten, welcher zwei Wärmetauscherabschnitte enthält, die in Wärmetauschverbindung miteinander stehen, und welcher Rohrleitungen aufweist, die Flüssigkeiten in das eine Ende des einen Wärmetauscherabschnitts, von dem anderen Ende dieses Wärmetauscherabschnitts in einen Reaktionsbehälter, von dem Reaktionsbehälter zu einem Ende des anderen Wärmetauscherabschnitts und aus dem anderen Ende des zweiten

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Wärmetauscherabschnitts leitet, gekennzeichnet durch eine zweite Anordnung von Rohrleitungen (34,42, 44,4 6? 50,.52., 54) mit entsprechenden Ventilanordnungen, wobei die beiden Gruppen von Rohrleitungen mit Ventilanordnungen so angeordnet sind, dass (A) die folge der Strömung zwischen den entsprechenden Wärmetauscherabschnitten (12, 14, 12', 14') umgekehrt werden kann, so dass die Flüssigkeit von der gleichen Quelle (30, 30.») zuerst durch einender Wärmetauscherabschnitte,- dann durch den Reaktionsbehälter (24, 24', 64) und dann durch den anderen Wärmetauscherabschnitt strömen kann oder um (B) zu ermöglichen, dass die Flüssigkeit von der gleichen Quelle (30*, 30 ) in das andere Ende des einen Wärmetauscherabschnitts und nach Verlassen des Reaktionsbehälters in das andere Ende des anderen Wärmetauscherabschnitts eintreten kann.
6. Apparat nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wärmetauscher vorgesehen sind, von denen der eine Wärmetauscher (60) den ersten Wärmetauscherabschnitt enthält,und der andere Wärmetauscher (62) den zweiten Wärmetauscherabschnitt enthält, während der andere Abschnitt jedes der beiden Wärmetauscher miteinander zur Durchströmung mit einem getrennten Wärmeübertragermedium verbunden sind.
7. Apparat zum Entfernen von Ablagerungen während der

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thermischen Behandlung einer Flüssigkeit mit einem Reaktionsbehälter und Wärmetauscher, wobei der Wärmetauscher heisse. und kalte Abschnitte Seite an Seite nebeneinander enthält, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Einleiten eines Zustroms wahlweise zu einer dieser Abschnitte, eine Anordnung zum Überleiten des Zustroms von dem einen dieser Abschnitte in den Reaktionsbehälter, eine Anordnung zum Überleiten des Abstroms aus dem Reaktionsbehälter wahlweise in entgegengestzter Richtung zu dem Abschnitt, der vorher den Zustrom aufgenommen hat, während ein anderer Abschnitt den Zustrom zum Reaktor führt, und eine Anordnung um wahlweise den Ab strom aus dem entsprechenden Abschnitt abzuleiten. / ·
8· Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus einem Wärmetauscher, welcher heisse und kalte Abschnitte Seite an Seite aufweist, die zur thermischen Behandlung einer Flüssigkeit dienen, und wobei ein Reaktionsbehälter und ein mit Ventilen versehener Rohrleitungskreis in Verbindung mit den heissen und kalten Abschnitten vorgesehen ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeic.hnet ist, dass der Zustrom wahlweise durch den heissen Abschnitt und den kalten Abschnitt zum Reaktionsbehälter strömt, und eine wahlweise Abströmung aus dem Reaktionsbehälter zu dem kalten Abschnitt bzw. dem heissen Abschnitt

dass im Verhältnis zu dem Wärmetauscher geleitet wird, und/wahlweise der Abstrom aus dem entsprechenden Abschnitt ausgeführt wird. _709809/0397
9· Apparat zum Entfernen von Ablagerungen und zum thermischen Behandeln einer Flüssigkeit mit einem Wärmetauscher der 5§ite an Seite heisse und kalte Abschnitte aufweist, mit einem Zuführ- und einem Abführende für jeden Abschnitt und mit, mit Ventilen versehenen Rohrleitungsverbindungen von beiden Abschnitten zu einem Reaktionsbehälter, gekennzeichnet durch eine Anordnung, die wahlweise den Zustrom zum Eintritt an einem Ende eines der Abschnitte des Wärmetauschers führt, und diese Strömung in den Reaktionsbehälter von dem dem Zuführende gegenüber liegenden Ende des entsprechenden Abschnitts einführt, durch eine Anordnung um den Abstrom aus dem Reaktionsbehälter zum gegenüberliegenden Abschnitt wahlweise zu einem von dessen Enden führt, wobei der Abstrom aus diesem gegenüberliegenden Abschnitt von dem seinem Eingangsende gegenüberliegenden Ende abgeleitet wird.
10, Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus einem Wärmetauscher während der Behandlung einer Flüssigkeit, wobei der Wärmetauscher heisse und kalte Abschnitte Seite an Seite innerhalb eines Rohrleitungskreises mit einem Reaktionsbehälter aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte der Einleitung des Zustroms wahlweise zu einem Ende des heissen Abschnitts, durch den heissen Abschnitt und Ableiten der Strömung des Zuflusses vom

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gegenüberliegenden Ende des heissen Abschnitts in den Reaktionsbehälter und zum Überleiten des Abflusses aus dem Reaktionsbehälter wahlweise zu einem Ende des kalten Abschnitts und durch diesen kalten Abschnitt, wobei der Abstrom von dem dem Eintrittsende gegenüberliegenden Ende des kalten Abschnitts abströmt.
11· Vorrichtung zum Entfernen von Ablagerungen während der thermischen Behandlung einer Flüssigkeit in einem Apparat, der einen Reaktionsbehälter und wenigstens ein Paar von Wärmetauschern einschliesst, deren jeder einen heissen Abschnitt und einen kalten Abschnitt zusammen wirkend miteinander aufweist, gekennzeichnet durch Anordnungen zum Zuleiten des Zustroms in einen der heissen Abschnitte und Anordnungen zum Ableiten des Zustroms aus diesem heissen Abschnitt, ferner durch Anordnungen zum Überleiten der Strömung des Abstroms aus dem heissen Abschnitt in den Reaktionsbehälter und Anordnungen zum Führen des Abstroms aus dem Reaktionsbehälter zu der heissen Seite des anderen Wärmetauschers, durch Anordnungen um den Abfluss des Abstromes zu bewirken und durch ein drittes Wärmeträgermedium, mit Anordnungen zum leiten des Mediums in den ersten kalten Abschnitt, durch diesen kalten Abschnitt und aus diesem und dann in und durch den anderen kalten Abschnitt.
12. Apparat zur thermischen Behandlung von Flüssigkeiten,

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mit einem Reaktionsbehälter und einem Paar von Wärmetauschern, Anordnungen zum Aufnehmen eines Zustromes in jeden der Wärmetauscher, Auslassanordnungen für jeden - Wärmetauscher, welche zu dem Reaktionsbehälter führen und Anordnungen, die vom Reaktionsbehälter zu jedem der Wärmetauscher führen, wobei der eintretende Zustrom in einem Wärmetauscher aufgenommen wird, durch den Reaktionsbehälter und durch den zweiten Wärmetauscher strömt, bzw· wahlweise umgekehrt der Zufluss vom zweiten Wärmetauscher aufgenommen werden kann, durch diesen in den Reaktionsbehälter und durch den Reaktionsbehälter und durch den erstgenannten Wärmetauscher strömt.
13. Apparat nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch elin drittes Wärmeträgermedium für die Wärmetauscher·
14. Apparat nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Anordnung um das dritte Wärmeträgermedium getrennt von dem Zustrom und dem Abstrom zu halten.
15. Apparat nach einem der Ansprüche 12-14, d a d u r ch ge kennzeichnet, dass jeder der Wärmetauscher einen heissen Abschnitt und einen kalten Abschnitt Seite an Seite nebeneinanderliegend und Anordnungen aufweist, um den Zustrom und den Abstrom zu bzw. von den heissen Seiten und dem Reaktor abzugrenzen.

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16. Apparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung um das dritte Wärmetragermedium

die
^v auf/kalten Seiten abzugrenzen·

17· ^erfahren zum Entfernen von Ablagerungen .aus Wärmetauschern für die Flüssigkeitsbehandlung einschliesslich Wärmetauschern, Reaktionsbehältern usw., gekennzeichnet durch Einleiten des zufliessenden Zustromes zu einem Wärmetauscher, durch den Reaktionsbehälter und 'dann zu und durch den anderen Wärmetauscher und durch Umkehren der Strömung unter Verwendung eines umgekehrten Zuflusses und dessen Durchleiten durch den zweiten Wärmetauseher, durch den Reaktionsbehälter und dann zu und durch den erstgenannten Wärmetauscher.

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