DE60128548T2 - Verwendung eines flüssigkeitdampfabscheiders und verfahren - Google Patents
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Dampf/Flüssigkeits-Separators.
- Das Konzept eines Durchflußzyklons zum Abscheiden von Feststoffen und Flüssigkeiten aus einem Trägergas ist in der Literatur bekannt, beispielsweise aus der
US-A-5,466,272 , die einen Separator zum Trennen von Dampf und Wasser in wassergekühlten Kernreaktoren beschreibt. - Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Dampf/Flüssigkeits-Separators zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltenden Gemisches, welcher Separator umfaßt:
ein Gefäß mit einem Einlaß zur Aufnahme eines Dampf/Flüssigkeits-Gemisches;
einen Ablenker, welcher im Gefäß an einer Stelle unterhalb des Einlasses angeordnet ist, wobei der Ablenker eine Vielzahl von Schaufelelementen an seinem nahen Ende zum Zentrifugieren des Gemisches aufweist, wenn das Gemisch das Gefäß durchströmt, wodurch die Wände des Dampf/Flüssigkeits-Separators vollständig mit der an den Wänden des Gefäßes nach unten strömenden Flüssigkeit benetzt bleiben;
einen Dampfauslaß, welcher am entfernten Ende des Ablenkers angeordnet ist, um die Dampfphase des Gemisches aus dem Gefäß zu entnehmen; und
einen Auslaß, welcher unterhalb des Dampfauslasses angeordnet ist, um die flüssige Phase des Gemisches aus dem Gefäß abzuziehen. - Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Auftrennung der Dampf- und der Flüssigphase eines Gemisches aus Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf, umfassend die Schritte von:
Fließenlassen des Gemisches durch den Einlaß eines Gefäßes;
Zentrifugieren des Gemisches mittels einer am Kopfende des Gefäßes angeordneten Zentrifuge;
Hinabfließenlassen der Flüssigphase entlang der Wände des Gefäßes;
Leiten der Dampfphase zu einem Auslaßrohr für die Dämpfe;
Leiten der Dampfphase aus dem Gefäß und zu Mitteln für eine weitere Verarbeitung; und
Leiten der Flüssigphase aus dem Gefäß und zu Mitteln für eine weitere Verarbeitung. - Der Dampf/Flüssigkeits-Separator, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die Dampfphase und flüssige Phase eines Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltenden Gemisches trennen, derart, daß nur der Dampfstrom weitergeleitet und stromabwärts weiterbehandelt wird. Die Ausbildung des Separators kann sicherstellen, daß alle teilweise benetzten Flächen des Separators, außer das Dampfauslaßrohr, gut benetzt sind und durch den nicht-verdampften Flüssigkeitsteil des Einsatzes gewaschen werden. Die Oberflächenbenetzung stellt sicher, daß keine Koksablagerung auftritt, die schließlich zu einem Verlegen des Separators führen könnte. Durch die Oberflächenbenetzung, die eine Koksbildung verhindert, kann die Verdampfungstemperatur des Separators über die typische Grenze hinaus (wegen der Gefahr einer Koksbildung begrenzt) erhöht werden, wodurch eine tiefere Trennung in dem Einsatz vorgenommen und ein größerer Teil des Einsatzes als Dampf für die Weiterbehandlung stromabwärts gewonnen werden kann.
- Eine mögliche Anwendung der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Verwendung des Dampf/Flüssigkeits-Separators ist die Vorverarbeitung eines schweren Olefinanlagen-Einsatzes (roh oder als Kondensat), spezieller einer Olefin-Gasöl-Dampf-Crackanlage, durch Beaufschlagen des Kohlenwasserstoffeinsatzes mit Dampf bei hoher Temperatur, sodann mechanisches Trennen der nicht-verdampften flüssigen Fraktion durch diesen Dampf/Flüssigkeits-Separator, so daß nur die verdampfbare Fraktion des Einsatzes weitergeleitet und stromabwärts in den Strahlungsrohren eines thermischen Pyrolyseofens behandelt wird. Der flüssige nicht-verdampfbare Teil enthält schwere Kohlenwasserstoffe, wie Pech, die abgetrennt und an einen Kokser, einen Katalysator-Cracker oder andere restverarbeitende Einheiten zur weiteren Verarbeitung, oder als Brennstoff, gesandt werden können.
- Die gleichmäßig benetzten Wände, die gemäß der Erfindung erzielbar sind, erhöhen außerdem die Lebensdauer des vorliegenden Dampf/Flüssigkeits-Separators. Die Ausbildung einer Mehrfacheinlaß-Schaufelausbildung gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist für die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Filmes von Bewässerungsflüssigkeit auf den Innenflächen des Dampf/Flüssigkeits-Separators gut geeignet.
- Der Schaufelteil des Dampf/Flüssigkeits-Separators, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, erzeugt eine sehr glatte aerodynamische Beschleunigung und einen ebensolchen Spin für das einströmende Gas/Flüssigkeits-Gemisch, die not wendig sind, um eine hohe Trennwirksamkeit und niedrige Druckverluste zu erreichen. Die Schaufelausbildung zeichnet sich ferner durch ihren Mangel an stagnierenden Zonen aus, die zu Bereichen von Koksablagerung führen würden. Zusätzlich besteht im Gegensatz zu konventionellen Tangential-Eintritt-Zyklonseparatoren, welche typischerweise einen einzigen asymmetrischen Einlaßschlitz oder eine Einlaßrohröffnung aufweisen, die Schaufel selbst aus einer Reihe von Schaufelelementen oder -blättern, die dafür verantwortlich sind, daß eine gleichmäßige Zentrifugalkraft auf das einströmende Gas/Flüssigkeits-Gemisch entlang des gesamten Umfanges des Einlaßabschnittes des Dampf/Flüssigkeits-Separators ausgeübt wird.
- Vorzugsweise weist der Separator, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ferner ein Randelement am entfernten Ende des Ablenkers auf, um jedwede flüssige Phase des Gemisches vom Ablenker weg in Richtung nach außen und zu den Wänden des Gefäßes hin zu leiten.
- Der Separator, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfaßt ferner Mittel, die in dem Gefäß zwischen dem Einlaß und dem Ende des Ablenkers angeordnet sind und die Rezirkulation sowie das Aufspritzen des Gemisches steuern, wenn das Gemisch durch den Einlaß eintritt und auf den Ablenker fällt.
- Der Separator kann ferner ein Sieb über dem entfernten Ende des Ablenkers umfassen, um jedweden Koks, welcher sich im Inneren des Ablenkers befindet, am Durchfallen durch diesen zu hindern.
- Ferner kann der Ablenker ein Randelement umfassen, welches am Eintritt des Dampfauslasses angeordnet ist, um jedwede Flüssigkeit in einer Auswärtsrichtung und vom Eintritt wegzuleiten.
- Vorzugsweise ist der Ablenker des Separators, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, axial in dem Gefäß angeordnet. Der Dampfauslaß ist vorzugsweise axial am entfernten Ende des Ablenkers vorgesehen. Das Dampf/Flüssigkeits-Gemisch, das in dem Ablenker und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist ein Gemisch, welches Kohlenwasserstoff und Dampf enthält.
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Flußdiagramms des Gesamtverfahrens in einem Pyrolyseofen, welches mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. -
2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Dampf/Flüssigkeits-Separators gemäß der Erfindung. -
3 ist eine Draufsicht zu2 . -
4 ist eine Perspektivansicht der Schaufelanordnung des Dampf/Flüssigkeits-Separators nach2 . - Die schweren Rückstände von Rohölen und schweren Erdgasflüssigkeiten können unter den typischen Bedingungen des Konvektionsabschnittes eines Ethylenofens nicht verdampft werden. Sie werden normalerweise durch Destillation entfernt, und nur die leichtere verdampfbare Fraktion der Destillation wird als Einsatz in Olefinanlagen verwendet. Der Schritt der Einsatzpräparierung zum Abdestillieren der schweren Rückstände aus dem Olefinanlagen-Einsatz erfordert zusätzliches Kapital und Betriebskosten. Die vorliegende Vorrichtung und das Verfahren gestatteten es, den Abscheideschritt für schweren Rückstand mit dem Einsatz-Vorerhitzerabschnitt des modifizierten Olefinofens zu integrieren, so daß nur die verdampfbare Fraktion des schweren Einsatzes in die Crackzone des Ofens eintritt. Außerdem ergibt die Möglichkeit, den Kohlenwasserstoff mit Verdün nungsdampf bei einer Temperatur höher als jene, die typischerweise in einer Vakuumsäule erzielbar ist (400°C), zu spülen, in einer höheren Fraktion von Rohöl, die als Olefinanlagen-Einsatz gewonnen werden kann, als jene, die durch atmosphärische/Vakuum-Destilliersäulen gewonnen wird, wodurch die Ausbeute an schwerem Pechrückstand von geringem Wert reduziert wird. Dies wird durch einen nicht-koksenden Dampf/Flüssigkeits-Separator gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht. Der Dampf/Flüssigkeits-Separator kann in einem weiten Bereich von Temperaturen betrieben werden, z.B. 260-482°C (500-900°F). Optimale Bedingungen werden durch eine akzeptable Koksbildung über einen erwünschten Temperaturbereich ermittelt.
- Der Konvektionsabschnitt eines typischen Olefin-Pyrolyseofens kann derart modifiziert werden, daß schwere Kohlenwasserstoffeinsätze direkt in den Crackofen gespeist werden können. Schwere Kohlenwasserstoffeinsätze umfassen entsalzte Rohöle, schwere Erdgasflüssigkeiten, lange und kurze Rückstände, die schwere Endreinigungs-Kohlenwasserstoffe enthalten, welche unter normalen Betriebsbedingungen in dem Konvektionsabschnitt eines Olefin-Pyrolyseofens nicht vollständig verdampft werden können.
- Unter Bezugnahme auf
1 ist in dieser eine schematische Ansicht eines Ethylenofens10 gezeigt, wobei der schwere Kohlenwasserstoffeinsatz11 durch einen Erststufen-Vorerhitzer12 des Konvektionsabschnittes A des Ethylenofens10 bei einer Temperatur von 140°C (285°F) und unter einem Druck von 21 bar (300 psig) eintritt. Eine kleine Menge von Verdünnungsdampf13 (gesättigter Dampf bei 8 bar (100 psig)) wird den Konvektionsabschnitt-Vorerhitzerrohren zugeführt, bis sie auf einen Temperaturbereich von 343-482°C (650-900°F) bei einem Druck von 6-7 bar (70-80 psig) erhitzt ist, an welchem Punkt das Kohlenwasserstoff/Dampfgemisch14 in einen Dampf/Flüssigkeits-Sepa rator gespeist wird. Der Dampf/Flüssigkeits-Separator20 entfernt den nicht-verdampften Teil15 des Kohlenwasserstoffeinsatzes und Dampfgemisches14 , wobei die nicht-verdampfte Flüssigkeit abgezogen und von dem vollständig verdampften Kohlenwasserstoff16 getrennt wird. Je nach dem schweren Kohlenwasserstoffeinsatz11 werden verschiedene Prozeßschemata angewendet. - Der verdampfte Teil
16 wird nachfolgend durch einen Verdampfer/Mischer17 geführt, in welchem der Kohlenwasserstoffdampf16 mit überhitztem Dampf18 gemischt wird, um das Gemisch19 auf eine Temperatur von 510-566°C (950-1050°F) zu erhitzen, außerhalb des Ofens10 . Das Gemisch19 wird dann in dem Zweitstufen-Vorerhitzerteil21 des Konvektionsabschnittes A des Olefin-Polyrolyseofens10 weitererhitzt und wird nachfolgend in den mit22 bezeichneten Strahlungsabschnitt B des Pyrolyseofens10 gespeist, wo das Kohlenwasserstoffgemisch19 thermisch gecrackt wird. - Die Zustände des Kohlenwasserstoff/Dampfgemisches
14 am Eingang des Dampf/Flüssigkeits-Separators20 hängen von den Eigenschaften des schweren Kohlenwasserstoffeinsatzes11 ab, wobei bevorzugt nicht-verdampfte Flüssigkeiten15 vorhanden sind (zwischen 2-40 Vol.-% des Einsatzes, vorzugsweise 2-5 Vol.-%), um die Innenflächen des Dampf/Flüssigkeits-Separators20 zu benetzen. Die benetzten Wände verhindern die Koksbildung und die Ablagerung an der Oberfläche des Separators20 . Das Ausmaß an Verdampfung (oder Vol.-% von nicht-verdampfter Flüssigkeit15 ) kann durch Einstellen des Verdünnungsdampf/Einsatzverhältnisses und der Verdampfungstemperatur des Kohlenwasserstoff/Dampfgemisches14 gesteuert werden. - Der beschriebene Dampf/Flüssigkeits-Separator
20 gestattet die Trennung der Flüssigkeitsphase15 und der Dampfphase16 des Verdampfungsgemisches derart, daß feste Koksteilchen den Separator20 oder die stromabwärtige Einrichtung (nicht gezeigt) nicht verlegen können. Wegen seiner relativ kompakten Konstruktion kann der Benetzungswand-Dampf/Flüssigkeits-Separator20 eine höhere Verdampfungstemperatur erreichen, als dies in einer typischen Vakuum-Rohsäule möglich wäre, wodurch eine höhere Verdampfungsfraktion16 des Einsatzes11 für die weitere Behandlung stromabwärts erzielt werden kann. Dies erhöht die Fraktion des Kohlenwasserstoffeinsatzes11 , der verwendet werden kann, um höherwertige Produkte23 zu erzeugen, und reduziert die Fraktion der schweren Kohlenwasserstoff-Flüssigkeitsfraktion15 von einem niedrigeren Wert. - Unter Bezugnahme auf die
2 und3 ist der Dampf/Flüssigkeits-Separator20 in einer vertikalen, teilweise geschnittenen Ansicht in2 und in einer Schnittansicht in3 gezeigt. Der Dampf/Flüssigkeits-Separator20 umfaßt ein Gefäß mit Wänden20a , einen Einlaß14a zur Aufnahme des einströmenden Kohlenwasserstoff/Dampfgemisches14 , einen Dampfauslaß16a zum Austragen der Dampfphase16 und einen Flüssigkeitsauslaß15a zum Austragen der flüssigen Phase15 . Nahe dem Einlaß14a ist ein Ablenker25 vorgesehen, der eine Vielzahl von Schaufeln25a hat, die um den Umfang des Ablenkers25 mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind, vorzugsweise nahe dem Ende, welches den Einlaß14a am nächsten liegt. Die Schaufelanordnung ist klarer in der Perspektivansicht nach4 gezeigt. Das einströmende Kohlenwasserstoff/Dampfgemisch14 wird zerstreut, indem es auf das nahe Ende des Ablenkers25 auftrifft, und insbesondere durch die Schaufeln25a , welche einen Teil der flüssigen Phase15 des Gemisches14 nach außen gegen die Wände20a des Dampf/Flüssigkeits-Separators20 drücken, wodurch die Wände20a vollständig mit Flüssigkeit benetzt werden und jede Koksbildung an der Innenseite der Wände20a verhindert wird. In ähnlicher Weise wird die Außenfläche des Ablenkers25 durch eine Flüssigkeitsschicht in vollständig benetztem Zustand gehalten, die an der Außenfläche des Ablenkers25 nach unten strömt, infolge der unzureichenden Kräfte, um die Flüssigkeit15 in Kontakt mit der Oberfläche des Ablenkers25 zum Inneren der Wände20a zu transportieren. Ein Randelement25b umgibt das entfernte Ende des Ablenkers25 und trägt dazu bei, jegliche nach unten getragene Flüssigkeit an der Außenfläche des Ablenkers25 zum Inneren der Wände20a zu leiten, indem die Flüssigkeit in dem wirbelnden Dampf abgelagert wird. Der obere Teil des Dampf/Flüssigkeits-Separators20 ist bei20b zwischen dem Einlaß14a und dem Ablenker25 gefüllt, um das Benetzen der Innenwände20a zu unterstützen, wenn das Dampf/Flüssigkeits-Gemisch14 in den Dampf/Flüssigkeits-Separator20 eintritt. Wenn die Flüssigkeit15 nach unten transportiert wird, hält sie die Wände20a und den Ablenker25 benetzt und verhindert an deren Oberflächen die Bildung von Koks. Die Flüssigkeit15 fällt weiter und tritt durch den Flüssigkeitsauslaß15a aus dem Dampf/Flüssigkeits-Separator20 aus. Ein Paar von Einlaßdüsen16a ist vorgesehen, um Abschrecköl zum Kühlen der gesammelten Flüssigkeit15 bereitzustellen und eine Koksbildung stromabwärts zu verhindern. Die Dampfphase16 tritt in die Dampfaustrittsleitung16a ein, u.zw. an deren höchsten Punkt16c , tritt am Auslaß16a aus und strömt weiter zur weiteren Behandlung zu einem Verdampfer17 , bevor sie in den Strahlungsabschnitt B22 des Pyrolyseofens10 eintritt, wie dies1 zeigt. Ein Randelement16b umgibt den Einlaß16c zu der Dampfleitung16 und trägt dazu bei, jegliche Flüssigkeit15 nach außen gegen die Separatorwände20a abzulenken. - BEISPIEL 1
- Ein Kaltströmungsmodell im Maßstab 70 % aus klarem Kunststoff und Metall wurde unter Verwendung von Wasser und Luft getestet und im Laboratorium verfeinert. In dem Kaltströmungs-Testmodell war die Wasser/Dampf-Trennung so wirksam, daß keine flüssige Phase am Dampfauslaß festgestellt werden konnte, und eine visuelle Beobachtung zeigt, daß die Innenflächen des Modell-Dampf/Flüssigkeits-Separators durch den aktiven Strom der einströmenden flüssigen Phase über diese Oberflächen gut benetzt waren. Eine solche Flüssigkeitsbedeckung ist erforderlich, um eine beeinträchtigende Koksbildung während des Betriebes zu verhindern.
- Die wichtigen Daten für die Erfassung umfassen die Dampfrate, die Dichte und die Viskosität. Die Flüssigkeitsrate, die Dichte und die Oberflächenspannung wurden ebenfalls im Vergleich zur Leistung des Luft/Wassermodells geprüft und um die Tropfengrößen des Separators abzuschätzen.
- Die Einlaßrohrgröße, die empfohlen wurde (20 cm Durchmesser), wurde gewählt, um eine kalkulierte Flüssigkeitstropfengröße zu schaffen.
- Die Schaufelanordnungsgröße wurde bestimmt und für eine gegebene Geschwindigkeit von 24-30 m/s durch die Schaufeln hindurch abgestellt. Bei der derzeitigen Ausbildung, die zwölf Schaufeln enthält, die an einem Rohr von 25 cm Durchmesser befestigt sind, beträgt die geschätzte Temperatur 27 m/s durch den 30° flachen Abschnitt der Schaufeln. Diese Schaufelanordnung ist in
4 gezeigt. - Die Position der Schaufelanordnung
25a relativ zum Eingang14a und das „Füllen" im Kopfbereich20b des Separators20 wurde durch ein computererrechnetes Fluiddynamik-Modell geführt. Die Absicht bestand darin, Zonen von potentieller Rezirkulation zu verhindern, um die Koksbildungstendenz zu reduzieren. Die Innengestalt des Kopfes20b wurde geformt, um den Strömungslinien von Gas zu folgen, so daß die Wände20a durch die Flüssigkeit benetzt blieben, die in den Hauptkörper des Separators20 hineingedrückt wurde. - Der Abstand der Verlängerung des Ablenkers
25 unterhalb der Schaufeln25a wurde auf eine Annahme der Flüssigkeitstropfengröße abgestellt, die aufgefangen würde, bevor sich der Tropfen über mehr als die Hälfte des Weges an dem Ablenker25 vorbeibewegt hatte. Ein signifikante Flüssigkeit15 wird an dem Ablenker25 hinunterströmen (auf der Annahme des Luft/Wasser-Modells), und das Vorhandensein des „Randelementes"25b an dem Ablenker24 wird Flüssigkeitströpfchen in die Dampfphase unterhalb der Schaufeln25a leiten, und das Sammeln wird unterhalb des Randelementes25b des Ablenkers25 infolge der fortgesetzten Verwirbelung des Dampfes16 fortgesetzt, wenn dieser sich zum Auslaßrohr16a bewegt. - Das Ablenker-Randelement
25b wurde so bemessen, daß die Flüssigkeit von dem Ablenker25 so nah wie möglich an der Außenwand20a bewegt wird, ohne die Zone für die Strömung des Dampfes16 unter jenem Bereich zu reduzieren, der in den Schaufeln25a vorhanden ist. In praktischer Hinsicht wurde etwas mehr als 20 % Strömungsfläche bereitgestellt, als in den Schaufeln25a vorhanden ist. - Der Abstand zwischen dem Boden des Ablenkers
25 und dem höchsten Punkt16c des Dampfauslaßrohres16a wurde so bemessen, daß er das Vierfache des Durchmessers des Dampfauslaßrohres16a beträgt. Dies war mit dem Luft/Wasser-Modell konsistent. Die Absicht bestand darin, eine Zone für den Dampf zu bilden, der zum Auslaß16a wandert, ohne extrem hohe Radialgeschwindigkeiten bereitzustellen. - Der Abstand vom Eingang
16c des Dampfauslaßrohres16a zur Mittellinie des horizontalen Abschnittes des Dampfauslaßrohres16a wurde so gewählt, daß er etwa das Dreifache des Rohrdurchmessers beträgt. Die Absicht bestand darin, einen Abstand zu wählen, der einen vertikalen Wirbel oberhalb des Auslaßrohres16a aufrechterhält, der durch die Nähe des horizontalen Strömungspfades des Dampfes16 nicht gestört wurde, welcher das Auslaßrohr16a verläßt. Die Position und Größe des Anti-Kriechringes16b des Dampfauslaßrohres16a wurde etwas willkürlich gewählt. Es ist nahe, aber unterhalb der Lippe positioniert und relativ schmal, damit Raum für Koks besteht, der zwischen der Außenwand20a und dem Ring16b durchfallen kann. - Details des Separators
20 unterhalb des Auslaßrohres16a wurden durch Forderungen außerhalb der Grenzen des Separators diktiert. Solange nichts mehr getan wird, damit Flüssigkeit oberhalb des Einlasses16c zum Auslaßrohr16a als Strahl verläuft, sollte dies keinen Einfluß auf die Abtrennwirksamkeit haben. - Die Hauptzonen der Koksbildung umfassen Abschnitte mit Dampfrezirkulation oder Metall, das mit Flüssigkeit nicht gut benetzt ist. Die Zone
20b innerhalb des Kopfes kann so geformt oder mit Material gefüllt werden, daß sie sich der erwarteten Zirkulationszone annähert. Die Innenseite des Ablenkers25 ist ein anderer potentieller Schwachpunkt. Wenn Koks wachsen ge lassen würde und über den Einlaß16c zum Dampfauslaßrohr16a fällt, könnte eine signifikante Strömungsbehinderung auftreten (wie ein geschlossenes Rückschlagventil). Aus diesem Grund kann ein Käfig oder ein Sieb25c aus Stäben oder eine Rohrkappe verwendet werden. Dies würde den Koks nicht am Wachsen hindern, würde aber das Meiste davon an Ort und Stelle halten, so daß ein großer Brocken nicht leicht abfallen kann. Zonen unterhalb der Schaufel-Randelemente und die Randelemente16b des Dampfauslaßrohres16a werden ebenfalls „nicht abgewaschen", und ein Kokswachstum ist in diesen Zonen möglich. - Das Laboratoriumsmodell, an welchem diese Designregeln versucht wurden, wurde über einen weiten Bereich von Strömungsbedingungen getestet, wie dies die nachfolgende TABELLE 1 zeigt. Die Luftraten lagen im Bereich von 15-45 m/s am Einlaß, und das Wasser wurde bei 0,06-0,28 l/s getestet. Über all diese Bedingungen lagen die Verluste unterhalb des meßbaren Bereiches. Bei einer Wasserströmung von weniger als 0,06 l/s (angenommen bei 0,03-0,05 l/s) war ein Benetzen der Separator-Außenwand
20a weniger vollständig. Ströme von Wasser mit „trockenen" Zonen dazwischen liefen das Plexiglas hinunter. Hinsichtlich l/s Wasser pro cm des Umfanges wurden bei 0,06 l/s Wasser die Separatorwände20a mit einer Rate von 0,0008 l/cm·s gewaschen. Die Designraten hinsichtlich der Ölrate, 519 g/s bei 0,2 bar oder 0,8 l/s, würden eine Waschrate von 0,006 l/cm·s ergeben. TABELLE 1Niedrigluft/Hochwasser Hochluft/Niedrigwasser Anlage Designfall Dampfeinlaß Geschwindigkeit, m/s 15 45 25 Dampfschaufel Geschwindigkeit, ms 18 45 27 Dampfrate, g/s 183 550 5780 Dampfrate, m3/s 0,14 0,42 0,82 Flüssigkeitsrate, g/s 283 63 519 Flüssigkeitsrate, l/s 0,28 0,06 0,79 g Flüssigkeit/g Dampf 1,55 0,11 0,090 dm3/s Flüssigkeit/m3/s Dampf 2 0,14 0,96 l/s Flüssigkeit/cm Separator Umfang 0,003 0,0008 0,006 - Wenn die Tendenz zur Koksbildung an den Separatorwänden
20a durch die Waschrate gesteuert wird (volumetrische Flüssigkeitsströmungsrate pro Zoll Umfang), sollten die Anlage-Designbedingungen ein besseres Waschen als im Laboratoriumsmodell ergeben. Unter der Annahme, daß die Anlage-Wascheigenschaften jenen des Laboratoriums folgen, besteht die Möglichkeit, mit Einsätzen zu arbeiten, die niedrige Flüssigkeitsvolumina haben. Die Designdaten zeigen an, daß eine Flüssigkeitsströmung, die auf Gewichtsbasis „niedrig" ist und auf Volumensbasis „hoch" ist, im Vergleich zu dem Laboratorium vorhanden war. Das Laboratoriumsmodell zeigt jedoch keine visuellen Probleme mit der Trennung bei Flüssigkeitsraten unterhalb 0,06 l/s oder oberhalb 0,28 l/s, wo die Daten genommen wurden.
Claims (7)
- Verwendung eines Dampf/Flüssigkeits-Separators zur Auftrennung eines Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltenden Gemisches, welcher Separator umfaßt: ein Gefäß mit einem Einlaß (
14a ) zur Aufnahme eines Dampf/Flüssigkeits-Gemisches; einen Ablenker (25 ), welcher im Gefäß an einer Stelle unterhalb des Einlasses angeordnet ist, wobei der Ablenker eine Vielzahl von Schaufelelementen (25a ) an seinem nahen Ende zum Zentrifugieren des Gemisches aufweist, wenn das Gemisch das Gefäß durchströmt, wodurch die Wände (20a ) des Dampf/Flüssigkeits-Separators vollständig mit der an den Wänden des Gefäßes nach unten strömenden Flüssigkeit benetzt bleiben; einen Dampfauslaß (16a ), welcher am entfernten Ende des Ablenkers angeordnet ist, um die Dampfphase (16 ) des Gemisches aus dem Gefäß zu entnehmen; und einen Auslaß (15a ), welcher unterhalb des Dampfauslasses (16a ) angeordnet ist, um die flüssige Phase des Gemisches aus dem Gefäß abzuziehen. - Verwendung eines Separators nach Anspruch 1, welcher ferner ein Randelement am entfernten Ende des Ablenkers umfaßt, um jedwede flüssige Phase des Gemisches in einer Auswärtsrichtung vom Ablenker weg und hin zu den Wänden des Gefäßes zu leiten.
- Verwendung eines Separators nach Anspruch 1 oder 2, welcher ferner ein Sieb über dem entfernten Ende des Ablenkers umfaßt, um jedweden Koks, welcher sich im Inneren des Ablenkers befindet, am Durchfallen durch diesen zu hindern.
- Verwendung eines Separators nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welcher ferner ein Randelement umfaßt, welches am Eintritt des Dampfauslasses angeordnet ist, um jedwede Flüssigkeit in einer Auswärtsrichtung und vom Eintritt weg zu leiten.
- Verwendung eines Separators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Ablenker im Gefäß axial angeordnet ist.
- Verwendung eines Separators nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Dampfauslaß am entfernten Ende des Ablenkers axial angeordnet ist.
- Verfahren zur Auftrennung der Dampf- und der Flüssigphase eines Gemisches aus Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf, umfassend die Schritte von: Fließenlassen des Gemisches durch den Einlaß eines Gefäßes; Zentrifugieren des Gemisches mittels einer am Kopfende des Gefäßes angeordneten Zentrifuge; Hinabfließenlassen der Flüssigphase entlang der Wände des Gefäßes; Leiten der Dampfphase zu einem Auslaßrohr für die Dämpfe; Leiten der Dampfphase aus dem Gefäß und zu Mitteln für eine weitere Verarbeitung; und Leiten der Flüssigphase aus dem Gefäß und zu Mitteln für eine weitere Verarbeitung.
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