DE2946759A1 - Verfahren und anordnung zur kontinuierlichen probenahme von rohgasen - Google Patents

Description

a) 'libel der Erfindung

Verfahren und Anordnung zur kontinuierlichen Probenahme von Hobgasen,,

b) AnwendünKSftebiet der LrI* indunp;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren üov.'ie eine Anordnung zur kontinuierlichen Abführung von einem 'i'eilstrom eines Rohgases zum tiinsatz als laeB^as für die ?rozeßkontrolle oder Prozeßsteuerung.

In der Gaserzeugung, z.B. bei der Sauerntoffdruckvergasung, fallen unter Hochdruck stehende, neue, wasserdaaipfgesättigte Rohgase an. Derartige Gase können den für ein optimales Betriebsregime notwendigen Gasanalysengeräten sowie den diesen vorgeschalteten Präzisionsdr ucknindervei.it ilen nicht unmittelbar zugeführt werden, sondern müssen für solche Analysenzwecke gesondert aufbereitet werden, dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren sowie die zu dessen Realisierung notwendige Anordnung.
Die Erfindung kann zweckiaäßigerweise auch zur kontinuierliehen Probenahme an ßrdgassonden zur ünwendung kommen, aurch die heißes und unter hohem Druck stehendes .erdgas gefördert wird, das ebenfalls wasserdaiapfgesättigt ist und feste Bestandteile sowie bei Abkühlung kondensierte Kohlenwasserstoffe enthält.

Darüber hinaus sind das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung an weiteren rohgasführenden Anlagen, insbesondere in der chemischen Industrie, dann vorteilhaft anwendbar, wenn ähnlich schwierige Probenahiaebedingungen vorliegen.

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c) Charakteristik der bekannten technischen Losungen

^s ist bereits bekannt, itohgas aus dem Gasstrom über einen Umgang abzuführen, über ein Ventil dessen iijQtspannung vorzunehmen und uen Gasdruck über eine lauchung zu regeln.

Die Durchführung dieses Verfahrens gewährleistet keine ausreichenae Reinigung des Rohgases, oie birgt dagegen Gefahren in sicherheitstechnischer Hinsicht in sich und widerspricht den sicherheitstechnischen Vorschriften, da durch die im itohgas enthaltenen x'eere und Stäube ein unkontrollierter DrucKaufbau im Probenahmesysteia auftreten Kann, ^uch eine nachtragliche Reinigung des jueigases mit-LeIs Keramikfiltern oder anderen Filterraaterialien ergibt in diesem Fall keinen ausreichenden lieinheitsgrad zur Gewährleistung eines konstanten störungsfreien Betriebes der '.nalysengeräte.

j'iin solcher angestrebter störungsfreier Betrieb Konnte auch durch den Einsatz von Filtern auf der Hochdruckseite nicht realisiert werden.

Unabhängig davon ob diese filter aus keramischen, faserigen oder porösen organischen Materialien bestehen, kommt es uereits nach relativ kurzen Betriebszeiten zu Ve..stopfungen und damit zu Ausfällen in der ..le-wertanzeige. Zur Beseitigung dieser Verstopfungen ist eine Reinigung oder ein Austausch der Filter erforderlich, womit hohe Arbeitszeit auf v.end ungen verbunden sind.

Die Verwendung von ^lektrofiltern, insbesondere zur Abscheidung von rlüssigkeitsnebeln, z.B. Teeren und Feststoffen, verbietet sich bei der Möglichkeit des Auftretens explosiver Gasgemische, die bei der Sauerstoffdruckvergasung von festen Brennstoffen nicht auszuschließen sind. Der für diesen Fall notwendige Einbau von Sicherheitseinrichtungen, wie Flammenrückschlagventilen und dergleichen, ist mit einei^ unvertretbar hohen materiellen Aufwand verbunden.

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Bei dieser Veri'&hrenslösung ist darüber hinaus eine Vollständigkeit der Abscheidung der Verunreinigungen nicht gewährleistet. Der Austrag der abgeschiedenen, in mehreren Phasen (flüssig, pastös und fest) vorliegenden Produkte führt zu weiteren Schwierigkeiten und Aufwendungen.

Es ist weiter bereits vorgeschlagen worden, die Abscheidungen der flüssigen und festen Verunreinigungen mit Hilfe von Zentrifugalabscheidern vorzunehmen.

dieser Verfahrensvorsohlag hat den Kachteil, da3 unter den vorliegenden Bedingungen an den iingangsdüsen und Zyklonwandungen Ausstrahlungen auftreten.

Angesichts des hohen Gasdruckes sind dann aus sicherheitstechnischen Gründen nach relativ kurzen Zeiträumen periodische V.'anddickenmessungen vorzunehmen.

Außerdem ist auch in diesem Pail die Ableitung der abgeschiedenen Produkte mit Schwierigkeiten verbunden.

i^esweiteren wux-de in der DD - PS 94 909 ein Verfahren zur kontinuierlichen iüntnahme von Proben eines verunreinigten Gases von hohen Temperaturen, besonders eines Rohgases aus einem Braunkohlen-uruckgasgenerator sowie eine Einrichtung zu dessen Durchführung beschriebene

Bei dieser Verfahrenslösung kommt es jedoch durch das Fehlen von Voraussetzungen für eine erneute Aufheizung der abgeschiedenen Produkte vor dem Abfördern aus dem Probenahmesystem, durch die Verwendung waagerechter Leitungsabschnitte und das fehlen anisokinetischer Abführungen zu Verstopfungen und zum Ausfall der Einrichtung.

In der DD - PS 110 34-5 sind ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Entnahme von mit Staub und Kondensat beladenen unter Druck stehendem Gas, insbesondere von fiohgas für Analysenmessungen dargestellt, bei denen in einem abgezweigten Peilstrom ein Gasfluß mittels einer in der Hauptleitung angeordneten Blende erzeugt wird.

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^iese Blende bietet jedoch insbesondere bei der Förderung von Gasen, die mit großen Anteilen von Ctaüb und Teer
belastet sind, eine akute Gefahr hinsichtlich der .ablagerung dieser Produkte in der Hauptleitung,

Umfangreiche Befcriebsuntersuchungen zeigten, daß nur eine einmalige üoxührung ues rrobegaaes entgegen der otrömungsrichtung, insbesondere beim Fehlen eines Zwangsumlaufes
im Probekreislauf, sehr schnell zur Verstopfung des Probenahme syst ems und immer zur Verschmutzung des laeugassysteuis führt.

Innerhalb des technischen üuchxeldes zum be-crachteten

ist es bereits bekannt, daß es mit Hilfe einer z.E. !»umpfstrahlpumpe, Injektor möglich ist, einen i'eilgasstroai in den hauptgasstrom zurückzufordern.

Lie Schaltung der Pumpe an das Ende des Jt'robenahinesystems gewährleistet, daß die Gaszusamiiiensetaung innerhalb des

Systems nicht verändert wird.

Ils ist weiterbin bekannt, daß es möglich ist, die im Rohgjaskreislauf abgeschiedenen i-rodukte mit iiilfe einer

solchen j^umpe Kontinuierlich in das Gaserzeugungssystem

wieder zurückzuführen.

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren sov.'ie eine entsprechende Anordnung zu schaffen, mit denen ausgehend von einem sehr stark verunreinigten Kohgas und unter Ausschaltung sicherheitstechnischer Risiken den eingesetzten Gas-

ZQ analysengerüten kontinuierlich und praktisch ohne Bedie-

nungs- und Wartung saufwand mit minimaler 'i'otzeit ein kaltes vleßgas zugeführt werden kann, das frei von Verunreinigungen ist und dessen Grundzusanimensetzung durch das Verfahren
der i-robenahme nicht verändert wird.

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e) Darlegung des wesens der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend ausführlich dargelegten Lachteile und !.!angel beicannter Verfahren und Vorrichtungen zur ^ohgasprobenahme umfassend zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus der üohgashauptleitung sowie einem aufzubauenden Rohgasprobekreislauf, ein Meßgas doppelt anisokinetisch abgeführt, hochdruckseitig gefiltert, entspannt, geschützt durch Kondensatabscheider und niederdruckseitig gefiltert, der Meßgeräteanordnung zugeführt ».ird.

Das zu untersuchende xtohgas wird aus der Hauptleitung anisokinetisch mittels einer im Zentrum derselben in bt rohling srichtung angeordneten oonde entnommen. Die ^leitung des Rohgases zu einem senkrecht angeordneten Kühler erfolgt über vorzugsweise steigend oder geneigt geführten Leitungseleiüente. i*"ach dem Kühler oefindet sich ein jjauipfinjektor, der die Förderung des zu untersuchenden Rohgases sowie die .Viedoreinsueisung des nicht x'ür das Meß- ^assystem entnomiaenen Rohgases und der aDgeschiedenen festen und flüssigen Gasverunreinigungen in die lioh^ashauutleitung in Strömung srichtung vornimiut.

Abführung des nleiigases aus dem Rohgaskreislauf erfolgt wiederum anisokinetisch über eine im Zentrum der ßohgasprobeleitung im otrömungcricntung angeoranete Sonde. Die Rohrleitung zwischen Kühlerausgang und Dampfinjektoreingang ist vorzugsweise so lang sowie der Abstand der Meßgasabführung zwischen Kuhlerauagang und Dampfinjektorausgang ist vorzugsweise so groß, daß eine Aufheizung des Rohrleitungsabschnittes durch Wärme leitung gewährleistet v.ird. Die ileßgasleitung ist zur senkrechten itohgasprobeleitung steigend angeordnet und führt über ein mit Glasv-atte gefiltertes Hochdruckfilter mit selbstdichtendem Verschluß, ein

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druckminderventil, einen Kondensatabscheider und ein Polyurethanfilter zu den «Meßgeräten,

der Rohgasabführung aus der Hauptleitung ist ein mittels Ventil im Kormall'all verschlossener stutzen angeordnet, über aen die Zuspeisung eines Fremdgases in den liohgascrobekreislauf und somit eine Kontrolle des Totzeitverhaltens der Probenahineanordnung möglich ist,

^Schließlich sind im xtohgasprobekreislauf Ventile und Ausblasesüutzen derartig angeordnet, daß das gesamte System vor der Inbetriebnahme bzw, zu xieinigungszwecken mit Dampf gegen die Atmosphäre g-spült werden kann. Durch das Spülen gegen die Atmosphäre ist das gesamte DrucKgefälle vom °^üldampf wirksam und eine Kontrolle des Spülvorganges möglich.

Gegenüber dem bekannten otand der Technik beruht die Erfindung auf der Nutzung einer doppelten anisokinetischen Abiührung des iiohgases aus der Hauptleitung und aus dem Kohgaskreislauf. Durch diese Verfahrensweise ist es möglich, tuch aus Rohgasen mit sehr hohen Gehalten an festen und flüssigen Anteilen diese Verunreinigungen aus dem Probenahmesystem von vornherein nahezu vollständig auszuhalten,

Die Rohgaszuführung in das Probenahmesystem ist so gestaltet, daß unmittelbar nach der Abführung aus der Hauptleitung ausfallende Verunreinigungen entweder zurück oder in den senkrecht abgeordneten Kühler abfliegen können. Diese Anordnung schließt eine plötzliche lenkung der Konsistenz der abgeschiedenen stoffe am Eingang zum Kühler aus.

Die Anordnung des als Fördermittel eingesetzten Dampfinjektors in dem Probenahmesystem und die Festlegung der Rohrleitungsquerschnitte sov/ie der Abstände zwischen Kühlerausgang ι Abgang der Meßgasleitung und Eingang Injektor gestattet eine nochmalige Aufheizung der im Kühler abgeschiedenen otaub-'reer-.,asser-.5uspension, wodurch eine Verstopfung des

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Apparateteiles zwischen Kühler und Injektor vermieden uird. i>iese i.ia-inahme hat zur KoIt;;e

- ein ausreichendes Fließverraögen der im Kühler abgeschiedenen ...toffe und die Vei'^eidung von Verstopfungen - eine erneute Degrenzte Aufheizung des ivießgases, wodurch die Fließfähigkeit und ein liucliflisßen möglicherweise in die i.»eßgasleiiiung mitge^ühi'ter una sich uort aüscheidender geringer Anteile von flüssigen und festen Anteilen suspendierter Verunreinigungen gewährleistet jleibt - durch die begrenzte Aufheizung die weitgehende Verhinderung eines erneuten Verdampfens von im Kühler auskondensierten flüssigen Ci-.sverunreinigungen.

Jie ^.üfüiirung der LieugasieiOung aus dem iiohgas-iix'eislauf ist so gestaltet, daß sich im keßgassystem aoscheidende Teerölnebel auf Grund der Tempereturve_teilung XlUs^i₀ bleiben und auf Grund des gewählten winkeis der ueßgasleitung zur senkrechten Leitung des RohL-askreislaufes zurückfließen Können. Durch die Schaffung der Möglichkeit zur Zuspeisung von einem kontrollgas οία eingang der irrobenahiüevorrichtung v;ird die ilöglichkeit zur Kontrolle der -irksamkeit der ^vorrichtung und der "Einhaltung der vorgegebenen Totzeit geschaffen.

Die technische Ausführung und die .',irkungs\eise des 7er-2^? f hrens ist gegenüuer aen herköiouilichen Verfahren zur Probenahme von itohgasen gekennzeichnet durch

- einen einfachen und übersichtlichen Aufbau

- die üusscnaltung aes KontaKtes des Bedienungspersonals mit Kondensaten und Gasen

JO - die Vermeidung von iSpülgasen im Leßgassystem und die dadurch nicht notwendige Kückiührung von Gasen unter 1.iederdruck in das Hochdrucksystem

- ein günstigeres Tot^eitverhalten.

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BAD ORIGINAL

ί") /iUSxiihrun^u bei spiel

Die ^rfindurr»¹ soll nachstehend an einem «utäxünrungsoeispiel näher erläutert '..erden.

-de zugenijrige zeichnung zeigt das i-rinzip der ex'i'inüu^jj⁰"

p ^ Anordnung.

In einer Hauptleitung 1 ..ira das zu untersuchende L?oh/;as alt aen rarame Lern

Ga sdr u ck: 2,ρ ..u. a

'"r.stempeiv^ui·: 4pO uis 47i?°K

.<asserdampfgehalt: gesättigt unter den vorbücnen-

den Leaindungen

.'■'oststoff gehalt: 1üü bis >ÜÜ g/rcr'

ülig-teerige einteile: 100 z/^iv·^

jjexührt. ;.iit .eis einer ia Zentrum uieser ueitung in ütrömun^cricl.bung ai^eoruneüen oonde 2 wird ein Probe^as anico- ::inetiäch entnoiamen und über eine stei^'.ade Leitung ρ einem senkrecht angeordneten I'iühler ^ιί zu_ueiüiirtj. :..m Ausgang des i.üi-lers liegt ein Gas mit einer L'eiaperatur von ca. >ÜO bis y2ü°K vor. trouuk:te mit υ in em siedepunkt unter dieser Temperatur kondensieren aus.

Das konoensofci'reie .aüu^as wird mittels einer weiteren -üonde j, die im Zentrum der vom Kühler nb^eiioi.Jeii Leitung 6 angeordnet ist, Viieder'.u.i anisoliin^ti^ch cnüriomiaen und über eine steinende ...eii_oatoleituiig 7 einem Hochdruc^filter 9 zu-2p _üeiüiirt. iviit einem diesem u'ilter vor^escualoeben v^rentil ö v,irü eine Trennung ζν/i^..-hen Koondruck- und i.iederdruckteil der erfindun^sge.iiciuen Anordnung vorgenommen, lies Ventil 6 '.,ird erst geöi'inet, wenn die Betriebsbeain^ungen ue^üglich ^ruck und Temperatur vorliegen.
Jas i.ieß^as v.ird dann über einen uruckminderer 10 entspannt.

Im vorliegenuen .iUsi'ührunjEbeispiel hat das angeordnete üicherheitoventil 11 die -aif_oabe, die ^instjelluntj eines üekundärdruckes des Crucbninaerers von 0,14 LlPa zu sichern.

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BAD ORiGlNAL

Lfber aus sicherheitstechnischen i.rwägungen vorgeschalteten "ondensatabscheider 12 und i'ilter 13 wird das ^eiSgas schließlich dem Analysengerät 14 mit folgenden Parametern zugeleitet:
Gasdruck: 3 ull-a

Gastemperatur: 3OÜ bis ^20°k (umgebungstemperatur) wasserdampfgehalt: untersättigt, en&bprecLend dem

Ent spannungsveriiul uni

Feststoff gehalt: Keine nachweisbaren Spuren an dera und ölig-teerige vor dem Analysengerät angeordneten Rückstände: uontrollfilter_e

üei 200 l/h L.eß^asbelaatung ergibt sich eine Totzeit von 3 bis 4 Minuten, einschließlich Analysengeratbchai't. Die erfinduiigsgeiaäüe uteuiperaturführung nach der üoh^askühlung gewährleistet, daß alle iconuensierbaren Produkte als Flüssigkeiten vorliegen, die zugleich zur ^Lfüiirung von i^ileststoi'xen dienen; und eine a.'starrung vor allem teeriger ±rodukte nicht erfolgt.

Das unterhalb der Leibung 6 anfallende Kondensat wird. iüit Daujjf, der über eine -ueifcan_o 'Vj zvi^crührt v.-ird, erneut voruampft und rait dem nicht benötigten itohgas aus der steinenden Leitung 3 mibtels eines Injektors 16 in die Haupb-1-iüUng 1 zurüdcgespeist.

Iu der steinenden Probegasleitung 3 sowie in der Rohgas— rückfürirung sind ^u sperr organe und Ausolaseieibungen I7 atijuordnet, die technologische "rennst:;Iien, Inbetriebiiuhiiie- und LiciniuUn^shilfsmittel darstellen.

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BAD ORIGINAL

Claims (2)

Erfindungsansuruch

1. Verfahren zur kontinuierlichen Abführung von einem 'reust rom eines äohgsses zum einsatz als Meßgas für die

^ c ze ..kontrolle oder Iro ze ß steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer -tohgashauptleitung (1) sowie ρ einem aufzubauenden Hohgas^robekroislauf (o) ein .."eßgas ajpfült anisokinotisch abgeführt und danach bocharuck-L-eiuig _üej-'iltert, entspannt, geschützt vor evt. Kondensaten sowie niederdruckseiiji_o gefiltert, tiner i,ie lz^e~ r^teanOrdnung (14) zugeführt wird. 10

2. -incrdnung zur Durchführung des Verfahrens nach χ unkt 1, uaaurch gekennzeichnet;, daß zur ersten anisokinetischen jiintiianu.t ues P.oh^ases im Zentrum der hauytleitung (1) in Stromungsi-ichtung eine j.i.oh₀a,iciitnahmebonüe (2) und

1^ zur z-..iiten anisokinetischen entnahme im Zentrum der vom i>.üi;ler abgehenden zeitung (6) eine ...e^^asentnahmesonde (^) aixgeordnet werden.

J-. anordnung nach Puruib 2, dadurch gekennzeichnet, daß der iohrleibUii^sabschnitt zwischen Kühler (4) und Injektor (1S) Vorzugs.,eise so lang gestaltet und die «.ei^aseiitnahuie^onde Vorzugs*,eioe in einem solchen Abstand, vom i^ühler angeordnet wird, acii α ine erneute Aufheizung de;!¹ abgeschiedeiieii Guspension durch ',.'-'imieleitung _öe- 2'j vjaijx'ieistct wird.

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ORIGINAL INSPECTED