DE626551C - Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung von schwer siedenden Fluessigkeiten, insbesondere von schweren Kohlenwasserstoffoelen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung von schwer siedenden Flüssigkeiten, insbesondere von schweren Kohlenwasserstoffölen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung von schwer siedenden Flüssigkeiten, insbesondere von schweren Kohlenwasserstoffölen, beispielsweise zum Raffinieren, Destillieren oder Spalten durch hochgespannten, überhitzten Wasserdampf. Es besteht darin, daß die zu beheizende Flüssigkeit durch den schmalen Ringraum hindurchgepumpt wird, der zwischen den von Wasserdampf durchströmten Rohren und einem konzentrisch diese Rohre umschließenden Rohr gebildet wird. Die zwangsläufige Führung entlang den Heizflächen, die hohe Geschwindigkeit und die Wirbelung, die der Flüssigkeit durch das vorliegende Verfahren erteilt werden, ergeben in Verbindung mit der zwangsläufigen Führung auch des Dampfes derart gute, kontrollierbare Wärmeübergangsverhältnisse und Ausnutzung der verfügbaren Temperaturdifferenzen, daß die bisher ohne ausreichenden Erfolg versuchte Verwendung von Dampf als Wärmeträger für die vorliegenden Zwecke möglich wird. Ferner ermöglicht das Verfahren. eine augenblicklich wirkende und in einfachster Weise durchführbare Regelung der Heizwirkung, so daß sehr kleine Temperaturtoleranzen in der Heizflüssigkeit. eingehalten werden können. Dadurch wird die Ausbeute derartiger Anlagen bei kleinen Durchsatzzeiten sowohl mengen- wie gütemäßig wesentlich verbessert und der Betrieb bedeutend vereinfacht.
• `Die Zeichnung erläutert das neue Verfahren in Fig. i an dem Beispiel einer Ölraffinerie. Diese Anlage ist als reine Heizanlage ausgebildet, d. h. ohne Kupplung mit anderen Wärme- oder Kraftverbrauchern. Das Heizsystem ist dort deshalb als geschlossener Hochdruckkreislauf mit ebenfalls durch eine Pumpe erzeugter Zwangsströmung des Dampfes ausgebildet.
• Fig. a zeigt in größerem Maßstabe die Ausbildung der Wärmeaustauscher.
• Der Heizdampf wird aus dem von Feuergasen nicht beheizten Behälter i von der Pumpe z als Sattdampf angesaugt. Die Pumpe z drückt ihn durch den überhitzer 3, je zwei hintereinandergeschaltete Wärmeaustauscher 4 und 41 bzw. 5 und 51 zweier paralleler Heizanlagen, worauf der Dampf in den Wasserraum des Behälters i zurückgedrückt wird. Das öl wird den Heizanlagen 4, 4' bzw. 5, 51 bei a bzw. c von einer Hauptförderpumpe zugeführt und im Gegenstrom zu dem Heizdampf hindurchgefördert.
• Die Feinregulierung der Beheizungsintensitäterfolgt durchVeränderung derölgeschwindigkeit an den Heizflächen bzw. einem Teil derselben bei gleichbleibendem öldurchsatz. Bei der Anlage q., 41 kann hierzu eine regelbare Ölmenge mittels der in die Hauptleitungaeingeschalteten Zahnradpumpeg in einem dem Hauptstrom überlagerten Kreislauf durch den Wärmeaustauscher q.1, welcher noch gar keine oder nur geringe Verdampfung aufweist, bewegt werden. Diese Ölmenge wird zwischen den beiden, auch im Ölstrom hintereinandergeschalteten Wärmeaustauschern q. und ¢1 bei b 'oberhalb der Hauptflüssigkeitsleitung derart entnommen, daß die schwersten Bestandteile der Flüssigkeit nicht in den Kreislauf gelangen, und mit der frisch zuströmenden Flüssigkeit des Hauptstromes vor der Zusatzpumpe p gemischt. Bei dieser Schaltung kann die Zahnradpumpe p auch als Hauptpumpe dienen.
• Beider Anlage 5, 51 sind die beiden Wärmeaustauscher hierzu parallel an die Hauptflüssigkeitsleitung über Dreiwegehähne 6 und 61 o. dgl. angeschlossen, welche .durch eine Zwischenleitung von der Ableitung des Wärmeaustauschers 51 zur Zuleitung des Wärmeaustauschers 5 verbunden sind. Die Flüssigkeitsströmung durch die beiden Wärmeaustauscher kann dadurch von reiner Parallelströmung bis reiner Serienströmung unter Aufrechterhaltung des Zwangslaufs. stetig verändert werden. Die beiden Dreiweghähne 6 und 61 werden vorteilhaft miteinander gekuppelt. Entsprechend können zwei oder mehrere Gruppen, bestehend je aus mehreren Wärmeaustauschern, geschaltet werden.
• Die Grobregelung der Beheizungsintensität wird durch Regelung der Dampfgeschwiii.-digkeit in den Wärmeaustauschern bz-w. der Heizdampfmengen bewirkt. Hierzu ist hinter der Anlage q., q:1, welche z. B. die geringere Heizfläche und dadurch: den geringeren Widerstand: für den Dampf besitzt, ein Reguli;erdrosselorgan 7 vorgesehen. Dabei wird die gesamte Beheizung beider Anlagen durch Regelung der Drehzahl der Pumpe aerogestellt. Diese Anordnung des Organs 7 hinter den Wärmeaustauschern q.,. q:1- hat den Vorteil, daß eine Kondensatbildimg erschwert wird. An Stelle des Drosselorgans 7 kann auch ein. Dreiweghahn in der Gabelung der Heißdampfzuleitung zu den beiden Anlagen treten.
• Zur Sicherung und Regelung der Anlage kann ferner noch die Umgehungsleitung für den Dampf mit Regelorgan zur Umgehung der Wärmeaustauscher nutzbar gemacht werden. Die Wärmeaustauscher bestehen, wie Fig. 2 zeigt, in ähnlicher Weise, wie sie aus anderen Industrien und zu anderen Zwecken bekannt ist, aus drei .konzentrisch ineinandergesteckten, geraden, vorzugsweise stehend angeordneten Rohren 8, 9 und io. Der Hochdruckdampf tritt bei d durch das Führungsrohr 8, welches noch isoliert werden kann, mit geringer Geschwindigkeit ein und strömt nach Umlenkung an dementsprechend geformten Boden des Rohres q in dem Ringraum zwischen den Rohren 8 und 9 mit höherer Geschwindigkeit zurück. Die Ableitung des Dampfes erfolgt dann bei e an demselben Ende des Wärmeaustauschers wie die Zuleitung d. Das Innenrohr 8 ist an dieser Stelle derart eingezogen, daß für den austretenden Dampf zum Übergang von der gleichmäßig verteilten Strömung im Ringraum 8, 9 in den seitlich liegenden Auslaß e ein. breiter Ringraum entsteht. In seinem konischen Erweiterungsteil sind Löcher i z derart angebracht, daß von dem eintretenden Dampf mitgeführtes Kondensat unmittelbar in. die Austrittsleitung e gelangen kann.
• Das öl tritt bei f ein, durchströmt den schmalen Ringraum, der durch das Rohr 9 und das übergeschobene Rohr io gebildet wird, und tritt bei g oben aus. In diesen Ringraum können noch Führungsspiralen o. dgl.eingelegt werden, um die Geschwindigkeit des öls in dem Ringraum noch weiter zu steigern. Der Querschnitt desselben kann bei Wärmeaustauschern mit starker Verdampfung auch nach oben zunehmend ausgebildetwerden.
• Das Rohr i o ist durch eine Flanschverschraubung T i o. dgl. an den Teil des Wärmeaustauschers, welcher die Dampfzu- und -ableitungen d und e enthält, befestigt. Durch Lösen dieser Schraubverbindungen i i kann das Rohr i o abgenommen werden, worauf die äußere Heizfläche des Rohres 9 leicht gereinigt werden kann, ohne daß an den Hochdruckrohrverbindungen lösbare Flanschverbindungen nötig werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Baheizung von schwer siedenden Flüssigkeiten, insbesondere von schweren Kohlenwasserstoffölen, durch hochgespannten, überhitzten Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beheizende Flüssigkeit durch den schmalen Ringraum hindurchgepumpt wird, der zwischen den von Wasserdampf durchströmten Rohren und einem konzentrisch diese Rohre umschließenden Rohr gebildet wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobregelung der B.eheizung durch Regelung der Dampfgeschwindigkeit in den Wärmeaustauschern und die Feinregulierung durch Veränderung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit längs der Heizfläche mittels regelbarer Umgehungsleitungen zu den Wärmeaustauschern für den Dampf wie für die Flüssigkeit o. dgl. bewirkt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von der durch die Hauptförderpumpe zwangsläufig durch die Wärmeaustauscher_ geförderten Flüssigkeitsmenge zur Regelung ihrer Strömungsgeschwindigkeit längs der Heizflächen ein regelbarer Teil der Flüssigkeit mittels einer Zusatzpumpe in einem dem Hauptstrom überlagerten Kreislauf durch einen oder mehrere Wärmeaustauscher bewegt werden kann, vorzugsweise durch jene Wärmeaustauscher, die gar keine oder nur geringe Verdampfung aufweisen. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme der im Kreislauf zu führenden Flüssigkeitsmenge hinter den Wärmeaustauschern oberhalb der Hauptflüssigkeitsleitung derart erfolgt, daß die schwersten Bestandteile der Flüssigkeit nicht in $en Kreislauf gelangen. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch zuströmende Flüssigkeit des Hauptstromes mit der im Kreislauf geführten Flüssigkeitsmenge vor der Zusatzpumpe gemischt wird. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizungsintensität mittels Anschlusses mehrerer Wärmeaustauscher parallel an die Hauptflüssigkeitsleitung über Schaltorgane, welche durch Zwischenleitungen von der Ableitung des einen Wärmeaustauschers zur Zuleitung des nächsten miteinander verbunden sind, durch Veränderung der Flüssigkeitsströmung durch die Wärmeaustauscher von reiner Parallelströmung bis reiner Serienströmung unter Aufrechterhaltung des Zwangslaufs stetig regelbar ist. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei oder mehreren parallel geschalteten Gruppen von Wärmeaüstauschern der Dampfeintritt in die einzelnen Wärmeaustauschgruppen durch einstellbare Widerstände drosselbar ist. B. Vorrichtung zur Durchprüfung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (4 bzw. 5) aus drei konzentrisch ineinandergesteckten, geraden, vorzugsweise stehend angeordneten Rohren, (8, 9, io) derart besteht, daß das innerste Rohr (8) für die Zuführung des Heizdampfes mit geringer Geschwindigkeit dient und Eintritt (d) und Austritt (e) des Dampfes an demselben Ende des Wärmeaustauschers (4 bzw. 5) erfolgen, und das den Ringraum für die Flüssigkeit bildende Außenrohr (io) oberhalb der Dampfanschlüsse (d und e) durch eine lösbare Verbindung (i i) befestigt ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zuführung für den Dampf dienende Innenrohr (8) an der Stelle des Dampfaustritts (e) aus dem Wärmeaustauscher (4 bzw. 5) derart eingezogen ist, daß für den austretenden Dampf zum Übergang von der gleichmäßig verteilten Strömung im Ringraum (8, 9) in den seitlich liegenden Auslaß (e) ein breiter Ringraten entsteht. i o. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, da.ß in dem konischen Erweiterungsteil im Zuführungsrohr (8) Löcher (12) derart angebracht sind, daß von dem eintretenden Dampf mitgeführtes Kondensat unmittelbar in die Austrittsleitung (e) gelangen kann.