EP2693060A1 - Reaktionspumpe für die Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten - Google Patents

Reaktionspumpe für die Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten Download PDF

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EP2693060A1
EP2693060A1 EP12005651.0A EP12005651A EP2693060A1 EP 2693060 A1 EP2693060 A1 EP 2693060A1 EP 12005651 A EP12005651 A EP 12005651A EP 2693060 A1 EP2693060 A1 EP 2693060A1
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shaft
housing
outside
impeller
chamber
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Thomas Günther
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C7/00—Rotary-piston machines or pumps with fluid ring or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G15/00—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
    • C10G15/08—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs by electric means or by electromagnetic or mechanical vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0088—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/50—Bearings
    • F04C2240/52—Bearings for assemblies with supports on both sides

Definitions

  • the invention relates to a device for the splitting of hydrocarbon chains used in a thermo-catalytic conversion process in which from biomass and other hydrocarbonaceous materials gaseous or liquid fuels can be obtained.
  • carbonaceous materials By entering into a hot oil cycle, carbonaceous materials can be heated, freed of their water content and then, with the addition of a catalyst, decomposed in a housing by the action of a rotating impeller and split the hydrocarbon chains contained by mechanical action and the effect of the input catalyst.
  • hydrocarbon chains can be broken down and fuel extracted over a limited period of time, whether by an externally electric or flame heated reactor, or by a reactor in which heat is internally generated by mechanical movement of vanes or impellers Energy is registered.
  • Vacuum pumps and other devices constructed according to the basic principle of the liquid ring vacuum pump are suitable for showing in a test setup over a certain period of time that it is possible to carry out this conversion process in this way.
  • a big difference is that process-related moves in this new application of a well-known pumping principle instead of gas or air at room temperature, liquids, solids and abrasive catalysts at temperatures up to 350 ° C.
  • the process fluid mainly consists of oil
  • the entrained solid particles settling in the bearings lead to lubrication faults, but above all lead to the aluminum silicates carried along in the process fluid and necessary for the process.
  • lime used as an acidity regulator by high abrasiveness even with smaller quantities after a short time to severe damage to the shaft bearings.
  • the shaft bearings are now in operation, neither high temperatures, nor abrasive catalysts or acidity regulators, nor contamination exposed to the raw material input, run in a clean environment with proper lubrication and now, together with the high increase in shaft stability by the spaced apart with a double shaft bearing, despite the extension of the non-supported bearing area, a long service life.
  • stuffing box packing seals which must always be adjusted to a certain degree of leakage for proper operation, should not be the first choice for applications in the range above 300 ° C.
  • the packing materials are resistant to temperatures well above 500 ° C, but also heavier oils begin to evaporate from 280 ° C, with the effect that at lower temperatures otherwise tolerable leakage, does not drip outside and can be easily collected, but the Partly evaporated outlet and thereby forms toxic fumes that escape into the environment and even for people who work on such a system are intolerable.
  • the service temperature is not limited by the thermal loading capacity of the sealing slip rings (e.g., silicon carbide above 1000 ° C), but by the secondary seals necessary to compensate for axial shaft expansion.
  • the housing of the device described in the invention also has ever in the shaft passage on holes on which are connected to the outside of the housing lines through which oil in these oil chambers on or deployed, and from the outside oil quality and oil level in the oil chambers can be controlled.
  • the gap between the shaft and the throttle tube of this oil chamber is minimal and there is the same pressure on both sides of the throttle ring, no or only an extremely low fluid flow takes place, even only small particles of solid particles can pass the throttle tube.
  • the oil in these oil chambers can occasionally be checked for possible interference during operation, and replaced if necessary.
  • the required oil can be taken from the quota of purified oil, which, due to the process, is always fed into the process cycle anyway, which means that no additional expenses are incurred.
  • the device described in this invention unlike the conventional design of the two-chamber liquid ring vacuum pumps not on each side of an input and an output, but only one input on one side and an output on the opposite side.
  • the housing shape for the mounted on both sides version ( FIG. 1 ), on both sides in each case two, with a distance from one another positioned shaft bearing, in order to ensure sufficient stability under the strong load of the impeller and the shaft by viscous liquids and solids.
  • a larger diameter shaft is used compared to the double sided bearing version with the same impeller diameter, and the housing is designed so that the shaft bearings are positioned at a distance at least equal to but better than a multiple of the shaft diameter.
  • both inventions described versions of the device both the version with both sides of the impeller mounted shaft ( FIG. 1 ) as well as the version with unilaterally mounted shaft ( FIG. 2 ), can now by the integrated oil chambers with throttle tube protect the seal chamber, be equipped with, designed for industrial applications, virtually leak-free mechanical seals, and have the housing shape with arranged outside the process fluid range shaft bearings over the previously extreme service life by contamination of the shaft bearings ,
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device with passing through the housing (2) shaft and on both sides of the housing two each outside the process fluid area arranged shaft bearing (1) and also on both sides of each oil chamber (7) with a throttle tube surrounding the shaft (8) for sealing off the sealing area from the process fluid area.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the device with cantilevered shaft having on one side of the housing two, outside the process fluid area arranged shaft bearing (1), and in the sealing region of the oil chamber (7) with a surrounding the shaft throttle tube (8) for sealing the sealing area opposite the process fluid area.

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Abstract

Vorrichtung für ein Verfahren bei dem unter Ausnutzung des Prinzips der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe mit einem, in einem Gehäuse rotierenden Impeller, die thermo-katalytische Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten erreicht wird, welche, um hohe Standzeiten erreichen zu können, eine Gehäuseform, mit außerhalb des Prozessflüssigkeitsbereiches angeordneten Wellenlagern aufweist, sowie im Inneren des Gehäuses spezielle Öl-Kammern, die an den Wellendurchführungen den Dichtungsbereich gegenüber dem Prozessflüssigkeitsbereich abschotten, und dadurch den Einbau von für industrielle Anwendungen geeignete Dichtungen ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten einsetzbar in einem thermo-katalytischen Umwandlungs-Verfahren bei dem aus Biomasse und anderen kohlenwasserstoffhaltigen Materialien gasförmige oder flüssige Kraftstoffe gewonnen werden können.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Durch Eingabe in einen heißen Ölkreiskreislauf können kohlenstoffhaltige Materialien erhitzt, von ihrem Wassergehalt befreit und danach, unter Zugabe eines Katalysators, in einem Gehäuse durch die Einwirkung eines rotierenden Impellers zersetzt und die enthaltenen Kohlenwasserstoffketten durch mechanische Einwirkung und die Wirkung des eingegebenen Katalysators aufgespalten werden.
  • Die durch die Spaltung entstandenen kurzkettigeren Kohlenwasserstoffverbindungen deren Verdampfungstemperaturen niedriger als die Temperaturen der Prozessflüssigkeit sind, separieren sich im Weiterverlauf des Prozessflüssigkeitskreislaufes durch Verdampfen aus der Prozessflüssigkeit heraus und werden durch eine Destillation zu flüssigem Kraftstoff, vorwiegend Mitteldestillat, kondensiert.
  • Es sind verschiedene Verfahren bekannt bei denen wie bei dem hier beschriebenen Verfahren die Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten unter geringem Druck und Temperaturen von nur 250°C - 400°C durch den Einsatz von Katalysatoren erreicht wird.
  • Die meisten dieser Verfahren, die sich von der Pyrolyse durch das deutlich geringe Temperatur- und Druckniveau unterscheiden, bauen in Bezug auf die maßgebliche chemische Reaktion, auf das Grundprinzip des von Prof. Dr. Ernst Bayer 1980 in der Universität Tübingen entwickelte sogenannte Niederdruck-Thermo-Konvertierungs-Verfahren (Euro Patent Offenlegung 1982 unter der Nummer EP0052334 ) auf, nähern sich dem Vorhaben dasselbe in eine wirtschaftlich verwertbare Anlage umzuformen aber mit sehr verschiedenen Ansätzen bei der technischen Umsetzung.
  • Nicht nur unter dem Aspekt eines geringeren Energieaufwandes, auch unter Aspekten der Umweltverträglichkeit sind Niedertemperatur Verfahren der Pyrolyse vorzuziehen, weil keine Dioxine mehr in die Umwelt gelangen können, da diese bei den niedrigen Temperaturen nicht entstehen.
  • Seit vielen Jahren können bereits durch Nutzung dieser chemischen Reaktion über einen begrenzten Zeitraum hinweg Kohlenwasserstoffketten aufgespalten und Kraftstoff daraus gewonnen werden, sei es durch einen von außen elektrisch oder mit Flammen beheizten Reaktor oder durch einen Reaktor bei dem durch mechanische Bewegung von Flügelrädern oder Impellern innerlich Wärme-Energie eingetragen wird.
  • Keins der bisher bekannten Verfahren ist aber bislang unter Berücksichtigung der Standzeit aller Baukomponenten und der daraus resultierenden Kosten-Nutzen Rechnung für einen Dauerbetrieb im industriellen Maßstab geeignet.
  • Das von Dr. Christian Koch angemeldete Verfahren - DE 10 2009 012 486 A1 2010.10.14 bei dem die in das System einzubringende Wärme durch mechanische Wirkung innerhalb eines nach dem Grundprinzip der Flüssigkeitsring-Vakuum-Pumpe rotierenden Flügelrades erwirkt wird, stellt gegenüber vorherigen Versionen mit Beheizung von außen eine deutliche Verbesserung dar, weil das wartungsintensive verkoksen an den Innenseiten der von außen beheizten Behälterwände dadurch vermieden wird, und das Aufheizverfahren gleichzeitig mit einem für den Prozess vorteilhaften intensiven Mischverfahren gekoppelt wird.
  • Zum Einsatz in derartigen Verfahren benutzte Flüssigkeitsring Vakuum-Pumpen und andere nach dem Grundprinzips der Flüssigkeitsring Vakuum-Pumpen erstellte Vorrichtungen sind dazu geeignet, in einem Versuchsaufbau über einen gewissen Zeitraum hinweg zu zeigen das die Durchführung dieses Umwandlungsverfahrens auf diese Weise möglich ist.
  • Bei Versuchen hat sich aber gezeigt, das alle bisherigen technischen Ausführungen einem Dauerbetrieb im industriellen Maßstab noch nicht standhalten.
  • Durch sehr kurze Standzeiten der Wellenlager von den in den in Reaktorgehäusen rotierenden Impellern ist ein industrieller Einsatz bisher nicht möglich, sowie auch die Wellen-Dichtungsverfahren noch nicht ausreichend sind, da an der Welle austretendes Öl bei Temperaturen über 300°C teilweise nicht mehr abtropft sondern verdampft.
  • Ein großer Unterschied ist, das prozessbedingt bei dieser neuen Anwendung eines altbekannten Pumpenprinzips anstatt Gas oder Luft bei Raumtemperatur, Flüssigkeiten, Feststoffe und abrasive Katalysatoren bei Temperaturen bis zu 350°C bewegt werden.
  • Die Annahme, das der hohe Öl-Gehalt der Prozessflüssigkeit, für die, im Prozessflüssigkeitsbereich angeordneten Wellenlager, eine gute oder zumindest ausreichende Schmierung gewährleistet, hat sich in Tests nicht bestätigt.
  • Die Standzeit der Wellenlager erreichte bei Tests entsprechender Vorrichtungen mit Wellenlagern in dem von der Prozessflüssigkeit durchflossenen Bereich teilweise nur 30 Stunden im besten Fall 250 Stunden, wo hingegen ein Prototyp der erfindungsgemäß beschriebenen Vorrichtung mit außenliegenden, doppelten, und nach Herstellervorgabe sachgerecht geschmierten Wellenlagern, sich bereits seit Dezember 2011 in einer Versuchsanlage im ständigen Dauereinsatz unter Betriebsbedingungen befindet ohne das sich bisher auch nur das geringste Problem mit den Lagern gezeigt hätte.
  • Bedingt durch hohen Aufwand bei der Inbetriebnahme einer Anlage und hohem Aufwand nach Abschaltung einer Anlage, sowie der zentralen Einbauposition der hier beschriebenen Vorrichtung kann eine wirtschaftlich sinnvolle Nutzung nur mit einer Vorrichtung erfolgen, die Anforderungen für einen industriellen Dauereinsatz erfüllt.
  • Bei Gehäuseform und Bauweise dies bezüglich erstellter Vorrichtungen wird bisher davon ausgegangen das der hohe Öl-Anteil in der Prozessflüssigkeit die innenliegenden Lager schmiert oder es wird versucht die Wellenlager lediglich mit hydraulischen Dichtungen von dem Prozessflüssigkeitsbereich zu isolieren. Da hydraulische Dichtungen kontaktfreie, keine physisch abschließenden Dichtungen sind, kann damit nur die Menge an Prozessflüssigkeit welche in die Lager fließt eingeschränkt werden, ein grundsätzliches Eintreten aber nicht verhindert werden.
  • Bei Anordnung der Wellenlager innerhalb des von Prozessflüssigkeit durchflossenen Bereiches führen, obwohl die Prozessflüssigkeit zum größten Teil aus Öl besteht, die mitgeführten Feststoffpartikel die sich in den Lagern absetzen zu Schmierstörungen, vor allem aber führen die in der Prozessflüssigkeit mitgeführten und für den Prozess notwendigen Aluminiumsilikate, sowie als Säureregulator eingesetzter Kalk durch hohe Abrasivität selbst bei geringeren Mengen schon nach kurzer Zeit zu starken Schädigungen der Wellenlager.
  • Mit den Mengen an Rohmaterialien die in den Prozess eingebracht werden, werden unvermeidlich auch ständig, für den Prozess ansonsten unbedenkliche Mengen an Schmutz, Sand und teilweise kleineren Steinchen etc. in die Prozessflüssigkeit eingebracht, was einen weiteren wichtigen Grund für ein Gehäusedesign mit von Prozessflüssigkeit nicht erreichbaren Wellenlagern darstellt.
  • Damit eine Vorrichtung bei welcher hochbelastete Wellenlager eine zentrale Funktion haben, industrielle Ansprüche erfüllen kann, ist eine verschmutzungssichere Einbauposition und Schmierung dieser Lager mit herstellerseitig empfohlenen Schmierstoffen notwendig.
    • Lösung des Problems
  • Durch die bei der efindungsgemäß beschriebenen Vorrichtung vorgenommene Verlängerung der Welle und der außerhalb des Prozessflüssigkeitsbereiches angeordneten, jeweils mit einem bestimmten Abstand zueinander positionierten, zwei Wellenlagern pro Seite, sind die Wellenlager nun im Betrieb weder hohen Temperaturen, noch abrasiven Katalysatoren oder Säureregulatoren, noch Verschmutzungen aus der Rohstoffeingabe ausgesetzt, laufen in sauberer Ambiente mit sachgerechter Schmierung und ermöglichen nun zusammen mit der hohen Steigerung der Wellenstabilität durch die mit einem Abstand zueinander doppelt ausgelegten Wellenlager, trotz der Verlängerung des nicht durch Lager gestützten Bereiches, eine hohe Standzeit.
    • Hintergrund der Verbesserung des Wellendichtungssystems
  • Unter Berücksichtigung des Standes heutiger Technik sollten Stopfbuchspackungsdichtungen, dadurch das sie für eine einwandfreie Funktion immer auf eine gewisse Leckage eingestellt sein müssen, für Anwendungen in Bereichen von über 300 °C nicht die erste Wahl sein.
  • Zwar sind die Packungsmaterialien resistent gegen Temperaturen von weit über 500°C, aber auch schwerere Öle beginnen bereits ab 280°C zu verdampfen, mit dem Effekt das die bei geringeren Temperaturen ansonsten tolerierbare Leckage, außen nicht abtropft und einfach aufgefangen werden kann, sondern beim Austritt teilweise verdampft und dadurch giftige Dämpfe bildet, die in die Umwelt gelangen und auch für Personen die an einer solchen Anlage arbeiten nicht tolerierbar sind.
  • Bei Gleitringdichtungen ist die Einsatztemperatur nicht durch die thermische Belastbarkeit der dichtenden Gleitringe (z.B. Silicium-Carbid über 1000°C) begrenzt, jedoch durch die zum Ausgleich axialer Wellenausdehnung notwendigen Nebendichtungen.
  • Nach derzeitigem Stand der Technik ist für die hier beschriebene Vorrichtung und Prozesstemperaturen bis zu 350°C, unter dem Aspekt einer industriellen Anwendung, der Einsatz einer Hoch-Temperatur Gleitringdichtung mit Metallbalg als Nebendichtung eine zuverlässige Lösung, da O-Ring Nebendichtungen auf Elastomer-Basis bei Temperaturen über 270°C nicht mehr einsetzbar sind.
  • Um die einwandfreie Funktion des Metallbalgs einer Gleitringdichtung zu gewährleisten, muss allerdings sichergestellt sein, das dieser im Innenraum des abzudichtenden Gehäuses befindliche Metallbalg, nicht mit Flüssigkeiten sehr hoher Viskosität konfrontiert wird, und das sich keine Feststoffpartikel aus der Prozessflüssigkeit in den Falten des Metallbalges absetzen können.
  • Da bei bisherigen Vorrichtungen im Innenbereich der Gehäuse nach den Wellendurchführungen immer gleich der von Prozessflüssigkeit durchflossene Bereich beginnt, konnten aufgrund der teilweise sehr hohen Viskosität und in der Prozessflüssigkeit mitgeführten Feststoffpartikel Gleitringdichtungen nicht angewendet werden.
    • Lösung des Problems
  • Für die in der Erfindung beschriebene Vorrichtung wurden deshalb, auf den Innenseiten der Wellendurchführungen gelegene spezielle Öl-Kammern mit einem die Welle umgebenden Drosselrohr entwickelt, durch welche die prozessbedingt teilweise hoch viskose Prozessflüssigkeit sowie Feststoffpartikel aus der Prozessflüssigkeit von dem Dichtungsbereich ferngehalten werden.
  • Durch die bei der efindungsgemäß beschriebenen Gehäuseausführung integrierten Öl-Kammern mit Drosselrohr, können für die Wellenabdichtungen, dem heutigen Stand der Technik entsprechende, Hochtemperatur-Gleitringdichtungen mit Metallbalg eingesetzt werden.
  • Das Gehäuse der in der Erfindung beschriebenen Vorrichtung weist zudem je im Bereich der Wellendurchführung Bohrungen auf, an welche auf der Gehäuse-Außenseite Leitungen angeschlossen werden, durch welche Öl in diese Öl-Kammern ein- oder ausgebracht, sowie von außen Öl-Qualität und Ölstand in den Öl-Kammern kontrolliert werden können.
  • Da die Öl-Kammern durch die Gleitringdichtungen nach außen geschlossen sind und über den minimalen Spalt des Drosselrohres entlang der Welle Verbindung zur Prozessflüssigkeit besteht, herrscht bei geschlossenen Außenleitungen in den Öl-Kammern der gleiche Druck wie in der Reaktionskammer.
  • Dadurch das der Spalt zwischen der Welle und dem Drosselrohr dieser Öl-Kammer minimal ist und auf beiden Seiten des Drosselrings der gleiche Druck herrscht, findet kein oder nur ein äußerst geringer Flüssigkeitsfluss statt, auch können nur Feststoffpartikel geringster Größe das Drosselrohr passieren.
  • Geringe Mengen an Prozessflüssigkeit die, aufgrund plötzlicher Druckänderungen trotz des minimalen Spaltes durch das Drosselrohr in die Öl-Kammer gelangen können, vermischen sich problemlos mit der viel größeren Menge an vor Prozessbeginn in die Öl-Kammer eingebrachten Öles und stellen dadurch ebenfalls keine Beeinträchtigung für die Metallbälge der Gleitringdichtungen dar.
  • Über die nach außen führenden Leitungen kann das in diesen Öl-Kammern befindliche Öl bei laufendem Betrieb gelegentlich auf etwaige Einmischungen hin untersucht, und bei Bedarf ausgetauscht werden.
  • Über die nach außen führenden Leitungen und ein Dosierventil kann in diesen Öl-Kammen auch ein minimaler Überdruck gegenüber dem Prozessflüssigkeitsbereich, und damit ein Öl-Fluss in Richtung Innenraum erzeugt werden, wodurch eine langsame Bewegung von Öl in Richtung Gehäuse-Innenraum die Möglichkeit des Eindringens von Prozessflüssigkeit in die Öl-Kammer gänzlich ausschließt.
  • Bei dieser unter normal Betriebsbedingungen nicht notwendigen Anwendung kann das benötigte Öl aus dem Kontingent an gereinigtem Öl genommen werden, welches prozessbedingt sowieso immer in den Prozesskreislauf eingespeist wird, wodurch keine zusätzlichen Aufwendungen entstehen.
  • Eingänge und Ausgänge der Vorrichtung
  • Die erfindungsgemäß beschriebene Vorrichtung weist in Abweichung von der üblichen Bauweise der Zwei-Kammer Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen nicht auf jeder Seite einen Eingang und einen Ausgang auf, sondern nur einen Eingang auf einer Seite und einen Ausgang auf der gegenüberliegenden Seite.
  • Dadurch wird erreicht das die eingebrachten Materialien die Vorrichtung nicht, wie normalerweise bei einer 2-Kammer Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe auf der gleichen Kammer-Seite wieder verlassen, sondern auf ihrem Weg zum Ausgang zwangsläufig den gesamten Impeller-Raum also beide Kammern und eine Engstelle in der Mitte passieren müssen, was zu einer gewünschten Verlängerung der Verweilzeit des Materiales in der Vorrichtung und zu einer gewünschten Erhöhung des Ausgangsdruckes führt, aber auch zu einer Reduzierung der Fördermenge.
  • Versuche haben gezeigt, das unter dem Aspekt bestmöglicher Prozessbedingungen, die vorteilhafte Auswirkung längerer Verweilzeit bei geringerer Fördermenge, gegenüber größerer Fördermenge mit geringerer Verweilzeit, überwiegt.
    • Hintergrund der Verbesserung durch Erhöhung der Wellen belastbarkeit
  • Die bei der ursprünglichen Verwendung von Flüssigkeitsring Vakuumpumpen durch Luft- oder Gasförderung entstehenden physischen Belastungen des Impellers und der Welle werden bei Vorrichtungen zum Fördern von Flüssigkeiten und Feststoffpartikeln durch hohe Reibung und starke Turbulenzen um ein Vielfaches übertroffen.
  • Da der frei überbrückte, nicht durch Lager gestützte Teil der Impeller-Welle, durch die erfindungsgemäß beschriebene Gehäuseform der Vorrichtung mit außerhalb des Prozessflüssigkeitsbereiches liegenden Wellenlagern, länger ist als bei bisherigen Ausführungen, weist die Gehäuseform für die beidseitig gelagerte Version (Figur 1), auf beiden Seiten jeweils zwei, mit einem Abstand zueinander positionierte Wellenlager auf, um bei der starken Belastung des Impellers und der Welle durch viskose Flüssigkeiten und Feststoffe ausreichende Stabilität zu gewährleisten.
  • Bei der Gehäuse-Version der Vorrichtung mit nur einseitiger Wellenlagerung (Figur 2) wird, im Vergleich zu der Version mit beidseitiger Lagerung bei gleichem Impeller-Durchmesser eine Welle mit stärkerem Durchmesser verwendet und das Gehäuse ist so gestaltet das die Wellenlager in einem Abstand zueinander positioniert sind der mindestens dem Wellendurchmesser entspricht, besser aber einem vielfachen desselben.
  • Beide erfindungsgemäß beschriebene Versionen der Vorrichtung, sowohl die Version mit beidseitig des Impellers gelagerter Welle (Figur 1) als auch die Version mit einseitig gelagerter Welle (Figur 2), können nun durch die integrierten Öl-Kammern mit Drosselrohr die den Dichtungsraum schützen, mit, für industrielle Anwendungen konzipierten, praktisch leckagefreien Gleitringdichtungen ausgestattet werden, und haben durch die Gehäuseform mit außerhalb des Prozessflüssigkeitsbereiches angeordneten Wellenlager die bisher extreme Standzeitlimitierung durch Verunreinigung der Wellenlager überwunden.
  • Die Abbildung Figur 1 zeigt eine Ausführung der Vorrichtung mit durch das Gehäuse (2) hindurchgehender Welle und auf beiden Gehäuseseiten je zwei außerhalb des Prozessflüssigkeitsbereiches angeordneten Wellenlager (1) sowie auch auf beiden Seiten je einer Öl-Kammer (7) mit einem die Welle umgebenden Drosselrohr (8) zur Abschottung des Dichtungsbereiches gegenüber dem Prozessflüssigkeitsbereich.
  • Die Abbildung Figur 2 zeigt eine Ausführung der Vorrichtung mit einseitig gelagerter Welle, welche auf einer Gehäuseseite zwei, außerhalb des Prozessflüssigkeitsbereiches angeordnete Wellenlager (1) aufweist, sowie im Dichtungsbereich die Öl-kammer (7) mit einem die Welle umgebenden Drosselrohr (8) zur Abschottung des Dichtungsbereiches gegenüber dem Prozessflüssigkeitsbereich.
    • Bezugszeichenliste für die Abbildungen Figur 1 und Figur 2
    • 1
    Wellenlager
    2
    Reaktorgehäuse
    3
    Impeller
    4
    Gleitringdichtung
    5
    Prozessflüssigkeits-Eingang
    6
    Prozessflüssigkeits-Ausgang
    7
    Öl-Kammer
    8
    Drosselrohr
    9
    Reaktionskammer 1
    10
    Reaktionskammer 2
    11
    Gleitringdichtungs-Kühlmittelzulauf
    12
    Gleitringdichtungs-Kühlmittelablauf
    13
    Öl-Kammer-Öl-Zulauf
    14
    Öl-Kammer-Öl-Ablauf

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur thermo-katalytischen Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten, basierend auf dem Grundprinzip der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe mit einem, in einem Gehäuse rotierenden Impeller, und beidseitig des Impellers gelagerter Welle, gekennzeichnet durch eine Gehäuseform bei der auf beiden Seiten je zwei mit Abstand zueinander positionierte Wellenlager außerhalb des von Prozessflüssigkeit erreichbaren Bereiches angeordnet sind, und, sich im Innenbereich des Gehäuses, direkt nach den beiden Wellendurchführungen, jeweils eine durch Trennwände und ein die Welle umgebendes Drosselrohr geformte Öl-Kammer befindet.
  2. Vorrichtung zur thermo-katalytischen Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten, basierend auf dem Grundprinzip der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe, gekennzeichnet durch einen Aufbau mit nur einseitig, auf der Antriebsseite des in einem Gehäuse rotierenden Impellers doppelt gelagerter Welle, eine Gehäuseform bei der die Wellenlagerung außerhalb des von Prozessflüssigkeit erreichbaren Bereiches angeordnet ist, und, sich im Innenbereich des Gehäuses direkt nach der Wellendurchführung eine durch Trennwände und ein die Welle umgebendes Drosselrohr geformte Öl-Kammer befindet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, das
    sich zur Lagerung der durch das Gehäuse hindurchgehenden Welle, auf beiden Seiten des Gehäuses, außerhalb des von der Prozessflüssigkeit erreichbaren Gehäusebereiches jeweils zwei Wellenlager mit Abstand zueinander oder mehrere Wellenlager, befinden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, das
    sich zur Lagerung der im Inneren des Gehäuses endenden Welle, auf der Impeller - Antrieb-Seite der Vorrichtung, außerhalb des von der Prozessflüssigkeit erreichbaren Gehäusebereiches, zwei Wellenlager mit Abstand zueinander, oder mehrere Wellenlager, befinden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das
    die, sich im Inneren des Gehäuses, nach den Wellendurchführungen befindlichen, jeweils durch Trennwände und einem die Welle umgebenden Drosselrohr geformten Öl-Kammern, von außen befüll- und entleerbar sind .
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, das
    nur eine Wellendurchführung und nur eine Dichtung eingebaut ist, und die, sich im Inneren des Gehäuses, nach der Wellendurchführung befindliche, durch Trennwände und einem die Welle umgebenden Drosselrohr geformte Öl-Kammer, von außen befüll- und entleerbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, das
    die durch Trennwände und die Welle umgebende Drosselrohre geformten Öl-Kammern, Bohrungen durch die Gehäusewand nach außen aufweisen, an denen außen Leitungen angebracht werden können.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, das
    die, durch Trennwände und einem die Welle umgebenden Drosselrohr geformte Öl-Kammer, Bohrungen durch die Gehäusewand nach außen aufweist, an denen außen Leitungen angebracht werden können.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, das bei einer Vorrichtung mit zwei, durch die Bauform des Impellers und des Gehäuses gebildete Reaktions-Kammem, nur ein Prozessflüssigkeitseingang für eine Kammer-Seite vorhanden ist oder benutzt wird und nur ein Prozessflüssigkeitsausgang für die gegenüberliegenden Kammer-Seite vorhanden ist oder benutzt wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, das bei einer Vorrichtung bei der nicht durch die Impeller- und die Gehäuse-Form eine Kammerteilung im Gehäuse geschaffen wird, der Prozessflüssigkeitseingang und der Prozessflüssigkeitsausgang beide an der einen vorhandenen Kammer angebracht sind.
EP12005651.0A 2012-08-03 2012-08-03 Reaktionspumpe für die Aufspaltung von Kohlenwasserstoffketten Withdrawn EP2693060A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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