NL8005422A - Gasoverdrachtinrichting. - Google Patents

Description

£.· i ! -1- 70 1027

Gasoverdracht inricht ing.

De uitvinding heeft betrekking op de overdracht van een samendrukbaar fluïdum of gas, zoals zuurstof of waterstof, naar een verhoudingsgewijs onsamendrukbaar vloeiend materiaal of vloeistof, zoals water of een kolenslurry, en vormt een verbetering van de gas- 5.’ overdracht systemen, geopenbaard in de Amerikaanse octrooischriften 3,926.588 en U.087.262 ten name van aanvrager.

Volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.926.588 wordt gas in een vloeistof geïnjecteerd in een gasoverdrachtinrichting en de begaste vloeistof wordt verzameld in een afzonderlijke propstroom-10' kamer door recirculatie tussen de kamer en de gasoverdrachtinrichting totdat de vloeistof verzadigd is. De recirculatie geschiedt onder relatief hoge druk gedurende een beperkte tijdsduur in een gesloten lus. De in de propstroomkamer verzamelde verzadigde vloeistof wordt vervolgens daaruit verwijderd door het binnenstromen van de vloeistof 15 onder lage druk. Er worden twee kamers gebruikt, zodat de hoge cir-culatiedruk continu gehandhaafd kan worden, zelfs wanneer zij slechts met tussenpozen aan elke afzonderlijke kamer wordt toegevoerd. Teneinde bruisen te voorkomen, wordt in elke kamer verdunningsmiddel toegevoerd bij het aflaten van druk, volgens het Amerikaanse octrooi-20 schrift 4.087.262.

Tengevolge van het gebruik van een aparte gasoverdrachtinrichting in samenhang met de propstroomkamers, zoals geopenbaard in de genoemde Amerikaanse octrooischriften, treedt stromingsverlies op tengevolge van de noodzakelijke verbindingsleidingen. Ook is er 25 sprake van aanzienlijke apparatuurkosten. Het is bijgevolg een belangrijke doelstelling van de onderhavige uitvinding een verbeterd gasoverdracht systeem te verschaffen, dat de apparatuurkosten vermindert alsmede de stromingsverliezen, die inherent zijn aan de systemen volgens de eerder genoemde Amerikaanse octrooischriften.

30 Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt dezelfde drukkamer gebruikt voor het injecteren van het gas, het begassen van de vloeistof tot verzadiging, en, zonodig, het verdunnen van de begaste vloeistof om truisen te vermijden. Een afzonderlijke en dure begasser wordt daardoor vermeden en de energiebehoefte wordt verminderd. Er 35 komt ook een meer efficient systeem tot stand, vanwege de vermindering 8005422 -2- van de totale buislengte en de bijbehorende fluïdumverliezen.

Evenals bij de systemen volgens de genoemde .Amerikaanse oct'rooischriften kan de onderhavige uitvinding worden uit gevoerd door twee drukkamers te gebruiken, die zijn verbonden met een leiding, waar-5 door een vloeistof onder verhoudingsgewijs lage druk stroomt, waarbij een voorafbëpaalde hoeveelheid vloeistof in elke kamer kan worden verzameld en afwisselend van de ene kamer naar de andere worden verplaatst onder de lage druk. Het met gas verzadigen van de vloeistof wordt in elke kamer bewerkstelligd door het gas gedurende een beperkte tijdsduur 10 onder hoge druk te recirculeren. Daar de gasoverdracht volgens de onderhavige uitvinding in dezelfde kamer plaatsvindt, kan een afzonderlijke begasser achterwege blijven. Verdunning van de verzadigde vloeistof om bruisen te voorkomen, vindt eveneens plaats in dezelfde kamer. Daartoe wordt van elke drukkamer de druk afgelaten door een 15 selectief bestuurde uitlaatklep te openen ter verplaatsing van vloeistof uit de kamer onder invloed van het binnenstromen van lage druk vloeistof. Ha het sluiten van de uitlaatklep wordt de kamer onder druk gebracht en dan door andere klepmiddelen verbonden met een gesloten vloeistofcircuit voor recirculatie onder hoge druk.

20 Teneinde het gas effectief in de vloeistof te injecteren, is in het gesloten vloei stof circuit een stuwtank opgenomen tussen de hoge druk circulatiepomp en de kamer. Tijdens de recirculatiefase van elke cyclus wordt door het gas onder druk enige vloeistof in de stuwtank gebracht. De stuwtank laat afscheiding van vrij gas uit de vloei-25 stof toe ter recirculatie met aanvullend gas uit een bron voor aanvulling van het door de vloeistof in de kamer geabsorbeerde gas. De recirculatiefase van de cyclus wordt besloten voordat van de kamer de druk wordt afgelaten, teneinde ongedwongen fluïdumuitwisseling tussen de stuwtank en de kamer toe te laten, waarbij in de stuwtank 30 aanwezige vloeistof terugstroomt in de kamer. Zodra al het overtollige gas in de kamer is verwijderd en door uitwisseling is vervangen door vloeistof, wordt deze toestand gedetecteerd door een voeler en wordt de druk van de kamer afgelaten door de uitlaatklep te openen, hetgeen verplaatsing van de begaste vloeistof onder de lage vloeistofdruk tot 35 gevolg heeft. Tegelijkertijd wordt het gesloten recirculatiecircuit van de niet meer onder druk staande kamer af geschakeld en verbonden met de andere kamer van het systeem, welke gelijktijdig een begassingsfase 8005422 i * -3- ondergaat onder de hoge recirculatiedruk. In reaktie op het aflaten van de druk van een kamer om een verkfase aan te vangen, waarbij onder lage druk fluïdum wordt verplaatst, wordt een verdunningsmiddel in de kamer gebracht, teneinde bruisen te voorkomen.

5- Figuur 1 geeft schematisch een vloeistofstromingsschema weer, ' dat het systeem volgens de onderhavige uitvinding voorstelt.

Figuur 2 is een vereenvoudigd elektrisch schema, dat de met het in figuur 1 aangeduide systeem samenhangende regelorganen verduidelijkt .

10 Figuur 3 illustreert in een grafiek de werkingskarakteris- tieken van klep en pomp-van het systeem.

Thans wordt de uitvinding meer in detail beschreven aan de hand van de figuren. Figuur T geeft een gas over dracht s systeem weer, in het algemeen aangeduid met het verwijzingscijfer 10, gebaseerd 15 op de toepassing van twee langwerpige vertikaal opgestelde drukbe- stendige kamers 12 en 14, waarbinnen alle bewerkinsfasen van het systeem plaatsvinden, omvattende de injectie van gas uit een bron 16 in de verzamelde vloeistofmassa 18, begassing van de vloeistof en verdunning van de begaste vloeistof uit een verdunningsmi ddelbron 20.

20 Vloeistof, zoals water kan bijv. uit de bron 16 met zuurstof worden begast. De vloeistof wordt aan het systeem volgens de uitvinding toegevoerd door een inlaatbuisstuk 22 onder betrekkelijk lage druk. De begaste vloeistof wordt door het systeem afgeleverd aan een uitlaat-buisstuk 2b.

25 Haar elk van de drukkamers 12 en 1¾ wordt vloeistof geleld en daarvandaan weer weggeleid door middel van een stromingsregelsys-teem, dat een tweetal in een richting werkzame terugslagkleppen 26 en 28 omvat, die resp. het inlaatbuisstuk 22 in verbinding stellen met de ondereinden van elk der beide kamers 12 en 14. De boveneinden van 30 de kamers zijn resp. via de leidingen 30 en 32 met het uitlaatbuisstuk 2b verbonden door middel van een selectief bediende uitlaatklep 3^·.

In de in figuur 1 getoonde stand van de uitlaatklep 3^· is de kamer 1^ verbonden met het uitlaatbuisstuk 2b en bijgevolg is de druk ervan afgelaten, zodat de erin aanwezige vloeistof 18 kan worden weggevoerd 35 door instroming van vloeistof door de terugslagklep 28. Daar het uitstromen van vloeistof uit kamer 12 dan wordt verhinderd door de uitlaatklep 3^, zal kamer 12 onder druk staan en het binnenstromen van vloei- 8005422 -fc- stof door de terugslagklep 26 zal niet mogelijk zijn.

De drukgasbron 16 is met het systeem verbonden door een gesloten vloeistofcircuit, in het algemeen aangeduid met het verwij-zings cijfer 36, dat een stuwt ank 38 omvat alsmede een hoge drukrecir-5 culatiepomp ko. Met het' gesloten circuit 36 hangt ook een stromings-omschakelklep b2 samen, welke de stuwt ank 28 verbindt met de drukkamers 12 en 1U, alsmede een gasinjectieklep UU, welke de opbrengstzij de van de pomp UO verbindt met de ondereinden van de kamers 12 en 1^. Ver-dunningsmiddel uit de bron 20 wordt naar elk van de kamers 12 en 1¾ 10 geleid door slechts in een richting doorstroming toelatende terugslagkleppen b6 en b8 en wordt in de kamers geïnjecteerd door over de omtrek verdeelde openingen 50, zoals geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift ^.087.262 van aanvrager.

In de in'figuur 1 getoonde stand van de gasinjectieklep 15 Wl· wordt door de pomp U0 gas onder druk geleid van de stuwtank 38 naar de kamer 12 door de pomppersleiding 52, teneinde de vloeistof in de kamer 12 te begassen. De andere uitlaatleiding 5^ van de gasin-jectieklep bb naar kamer 1^ is afgesloten, zodat de recirculatiestroom beperkt wordt tot kamer 12, welke dan onder druk wordt gebracht door 20 afsluiting van de uitlaatleiding 30 door de uitlaatklep 3^. Uitwisseling van fluïdum tussen de kamers 12 of 1^ en de stuwtank 38 wordt geregeld door de klep b2,Xn de in figuur 1 getoonde stand van de klep b2 treedt uitwisseling van vloeistof op tussen de kamer 12 en de stuwtank, terwijl fluldumuitwisseling tussen de kamer lh en de stuwtank 25 is geblokkeerd. Bijgevolg kan uit de kamer 12 door de druk van het geïnjecteerde gas verdreven vloeistof binnentreden in de stuwtank, waarin vrij gas zich afscheidt van de vloeistof en in de gasruimte 56 terecht komt.Hieruit wordt gas verwijderd door de pomp kO via leiding 58» terwijl gas om het door de vloeistof geabsorbeerde gas aan 30 te vullen, wordt aangevoerd uit de bron 16 via leiding 60. Gedurende de begassingsfase zullen zich in kamer 12 gasbellen verzamelen. Dit gasoverschot wordt aan het einde van de begassingsfase uitgewisseld met de in de stuwtank opgeslagen vloeistof. De beëindiging van de begassingscyclus wordt dan ook gedetecteerd door gasvoelers 6b of 66 35 verbonden met de boveneinden van de kamers 12 en 1^. De voelers kunnen op deze wijze de werking van het systeem regelen, teneinde de gewenste graad van begassing of verzadiging te verkrijgen.

8005422 -5-

Bij wijze van voorbeeld is in figuur 2 een vereenvoudigde regelopstelling weergegeven met de voelers 6b en 66, welke werkt door gelijktijdig de kleppen 3^, b2 en UU in werking te stellen door middel van met solenoïden bekrachtigde klepbedieningsinrichtingen 68. De klep-5 -pen worden dienovereenkomstig in werking gesteld door het sluiten van de voelerschakelaar TO als de voeler 6b het einde van de begassings-fase in kamer 12 detecteert. Tegelijkertijd wordt de pomp Uo in werking gesteld door een tijdregelschakeling 72, welke de pompmotor Jh bekrachtigt. Door middel van de tijdregelschakeling k2 wordt de pomp Uo 10 in werking gesteld gedurende een beperkte tijdsduur, voldoende om verzadiging met gas te bewerkstelligen van de vloeistof aanwezig in de kamer, waarmee de pomp door middel van klep 1+h is verbonden. De werking van de paap wordt beëindigd door de pompmotor Tb af te schakelen voor het einde van de begassingsfase, teneinde via klep h2 geduren-15 de korte tijd ongedwongen vloeistofuitwisseling tussen de stuwt ank en de kamer mogelijk te maken. Gedurende dit korte tijdsinterval loopt vloeistof uit de stuwtank terug in de kamer ter verdringing en vervanging van het gasoverschot.

Het verband tussen het werken van de pomp en het bedienen 20 van een klep‘is grafisch weergegeven in figuur 3, welke laat zien, dat 'de klepbedieningsinrichtingen 68 gedurende de helft van elke cyclus worden bekrachtigd, zoals weergegeven door curve 76. Zoals curve 78 in figuur 3 laat zien, wordt ook de pompmotor gedurende elke halve cyclus bekrachtigd. De pompmotor wordt evenwel gedurende minder dan 25 de duur van elke halve cyclus bekrachtigd, teneinde een kort uitwisse-lingsinterval 80 te verkrijgen, zoals weergegeven in figuur 3, gedurende hetwelk de ongedwongen vloeistofuitwisseling tussen de stuwtank en de aangesloten kamer optreedt. Elke halve cyclus wordt gestart door het gelijktijdig verschuiven van alle kleppen 3^» b2 en bh, teneinde 30 de verbindingen tussen de kamers 12 en 1k en de stuwtank 38 en de pomp i+0 om te schakelen.

De werking van het systeem samenvattend: in de in figuur 1 weergegeven stand van de kleppen wordt door de terugslagklep 28 vloeistof geleid, teneinde tevoren begaste vloeistof uit de kamer 1U via 35 klep 3^ weg te leiden naar de uitlaatleiding 2b. Gedurende deze wer-kingsfase wordt tegelijkertijd in kamer 12 vloeistof begast door het gas, dat van pomp U0 onder relatief hoge druk via leiding 52 wordt 8005422 -6- aangevoerd. Kamer 12 communiceert dan met de stuwt ank via klep 1+2, zodat een deel van de vloeistof door gasdruk naar de stuwtank zal worden gedrongen. Voor het einde van de halve cyclus, bepaald door de tijdschakelaar 72, wordt pomp 1*0 uit geschakeld, zodat in de stuwtank 5 38 aanwezige vloeistof kan terugstromen in kamer 12, terwijl een gasoverschot in kamer 12 kan opstijgen en door de in de stuwtank eventueel achtergebleven vloeistof heen kan borrelen. Zodra het gasoverschot uit de kamer 12 is verwijderd, wordt deze toestand door de voeler 6b gedetecteerd en wordt een nieuwe halve cyclus gestart. De 10 voeler 6b sluit aldus de voelerschakelaar 70, zoals bij wijze van voorbeeld is getoond in figuur 2, teneinde de klepbedieningsinrichtingen te bekrachtigen, waardoor de kleppen 31*» 1*2 en 1*1* gelijktijdig in hun andere werkstand worden geschoven. Van kamer 12 zal dan de druk worden afgelaten door deze via leiding 30 en klep 3l* te verbinden met het 15 uitlaatbuisstuk 2l*, met als gevolg verdringing van de begaste vloeistof uit die kamer door het instromen van vloeistof door de terugslagklep 26. Tegelijkertijd wordt pompmotor 7l* door het tijdschakelnet-werk 72 be-krachtigd, zodat pomp 1*0 opnieuw in werking wordt gesteld om een nieuwe begassingsfase aan te vangen, doch nu met betrekking tot 20 kamer 11*. In kamer 1U vindt het begassingsproces op overeenkomstige wijze plaats als hiervoor is beschreven met betrekking tot kamer 12. Zoals hiervoor toegelicht, wordt pomp 1*0 door het tijdschakelnetwerk 72 afgeschakeld om vloeistofuitwisseling tussen kamer 1k en stuwtank 38 toe te laten tot het einde van de halve cyclus door voeler 66 wordt 25 gedetecteerd. Voeler 66 zal dan de bekrachtiging van de klepbedienings-inrichtingen onderbreken door de voelerschakelaar 76 te openen, teneinde een nieuwe werkcyclus te starten door alle kleppen terug te stellen naar de in figuur 1 getoonde standen. De terugslagkleppen 1*6 en 1+8 reageren op het aflaten van druk in de bijbehorende kamers 12 en 30 11*, teneinde toestroming van verdunningsmiddel uit de bron 20 te bewerkstelligen, om, indien nodig, bruisen te voorkomen.

8005422

Claims (8)

1. Inrichting voor het begassen van. vloeiend materiaal, gekenmerkt' door een aanvoerleiding voor vloeiend materiaal onder een eerste druk en een gasoverdrachtsinrichting, omvattende dmkhoudende 5 middelen, die een kamer vormen, waarin het vloeiende materiaal wordt verzameld, stromingsregelmiddelen, welke de drukhoudende middelen kunnen verbinden met de leiding voor het gedurende periodieke tijdsintervallen onder de eerste druk verdringen van het in de kamer verzamelde vloeiende materiaal, pompmiddelen om een gasstroom onder een tweede, JO van de eerste verschillende druk op te wekken, recirculeermiddelen, welke de pompmiddelen met de drukhoudende middelen verbinden om de door de pompmiddelen opgewekte stroom in de tijd tussen genoemde intervallen door de kamer te leiden, alsmede met de recirculeermiddelen verbonden stroomuitwisselmiddelen, om eventueel in de kamer aanwezig vrij gas 15 door vloeiend materiaal te vervangen, alvorens het verdringen van verzameld vloeiend materiaal onder de eerste druk plaatsvindt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde stroomuitwisselmiddelen omvatten een stuwt ank, waarin het vrije gas zich verzamelt, klepmiddelen» welke de stuwtank en de kamer 20 met elkaar verbinden om het vrije gas en het vloeiende materiaal in tegengestelde richtingen te geleiden, totdat het vrije gas in de kamer volledig is vervangen, alsmede voelermiddelen, verbonden met de drukhoudende middelen om de afwezigheid van gas in de kamer vast te stellen.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 25 de gasoverdrachtsinrichting werkzaam is voor het over dragen van het gas aan het vloeiende materiaal, waarbij het vloeiende materiaal in de kamer met het gas wordt verzadigd onder de tweede druk en de kamer geheel vult alvorens onder de eerste druk daaruit te worden verwijderd, en waarbij de recirculeermiddelen een gesloten circuit omvatten, dat 30 de pompmiddelen met de kamer verbindt, alsmede middelen voor het beperken van de recirculatiestroming tot de perioden tussen de genoemde tijdsintervallen. k. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de stroomuitwisselmiddelen een stuwtank omvatten, ingeschakeld tussen de 35 gasaanvoer en de pompmiddelen, alsmede regelklepmiddelen, welke de kamer verbinden met de stuwtank en de pompmiddelen om overtollig gas weg te leiden uit de kamer en te vervangen door vloeiend materiaal uit 8005422 -8- de stuwt ank. 5.Inrichting volgens conclusie U, met het kenmerk, dat de genoemde de recirculatie beperkende middelen met de kamer verbonden voelermiddelen omvatten, om de pompmiddelen te starten in reaktie op 5 het voltooien van de verplaatsing van overtollig ga» uit de kamer naar de stuwt ank, alsmede tijdschakelmiddelen voor het af schakelen van de pompmiddelen voor verplaatsing van het verzadigde vloeiende materiaal uit de kamer, teneinde ongedwongen uitwisseling van stromen tuaaen de stuwt ank en' de kamer, waarbij het overtollige gas wordt af gevoerd, 10 mogelijk te maken.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de drukhoudende middelen een tweede kamer omvatten, die verbonden is met de stromingsregelmiddelen en het gesloten circuit voor het re-' circuleren van gas daardoorheen gelijktijdig met de verwijdering van 15 verzadigd vloeiend materiaal uit de eerstgenoemde kamer en voor het verdringen van verzadigd vloeiend materiaal daaruit gelijktijdig met de recirculatie van gas door de eerstgenoemde kamer.

7. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de stromingsregelmiddelen stroming in een richting toelatende klep- 20 middelen omvatten voor het doorleiden van vloeiend materiaal van de aanvoerleiding in de kamer, als dé druk daarvan is afgelaten, alsmede selectief bediende uitlaatmiddelen om het verzadigde vloeiende materiaal uit de kamer te leiden en de druk daarin te verlagen.

8. Inrichting, gecombineerd met een leiding voor het 25 aanvoeren van vloeistof onder een betrekkelijk lage druk, gekenmerkt door drukhoudende middelen, welke een kamer begrenzen, waarin de overdracht van gas naar de vloeistof wordt bewerkstelligd, met de drukhoudende middelen verbonden stromingsregelmiddelen an & kamer te verbinden met de leiding om de vloeistof daaruit onder genoemde lage druk 30 te verplaatsen,pompmiddelen, welke een stroom van gas alleen naar die kamer bewerkstelligen onder een relatief hoge druk, gesloten circuit-middelen, welke de pompmiddelen verbinden met de drukhoudende middelen om het gas door de kamer onder de relatief hoge druk. te reclrculeren, met het gesloten circuit en met de stromingsregelmiddelen verbonden 35 bedieningsmiddelen om afwisselend de overdracht van gas onder hoge druk in de kamer en de verdringing van de vloeistof onder de lage druk. uit de kamer te bewerkstelligen, alsmede middelen om de werking van de 8005422 « -9- pompmiddelen te beperken, teneinde de recirculatie van het gas gedurende een kort interval te staken alvorens het verdringen van de vloeistof uit de kamer optreedt.

9. Werkwijze voor het begassen van een onder relatief ge-5 ringe druk stromende vloeistof met een gas onder relatief hoge druk, gekenmerkt door de volgende stappen: het verzamelen van een voorafbepaalde hoeveelheid van die vloeistof in een drukhoudende zone; injecteren van het gas in die zone ter absorptie door de vloeistof; recir-culeren van het gas door die zone onder de hoge druk gedurende een 10 beperkte tijdsperiode; het onder druk houden van die zone gedurende een kort tijdsinterval na het beëindigen van de recirculatie van het gas; het vervangen van eventueel aanwezig vrij gas in de zone door vloeistof gedurende het korte tijdsinterval; het aflaten van de druk in de zone; en tenslotte het verdringen van de begaste vloeistof uit 1.5 de zone, waarvan de druk is afgelaten, onder de.lage druk van de vloeistof.

10. Werkwijze volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat de stap van het vervangen van het vrije gas inhoudt, dat door het gas onder hoge druk verplaatste vloeistof uit genoemde zone wordt geleid 20 in een stuvkamer en dat de vloeistof uit die stuwkamer in genoemde zone terugstroomt gedurende het genoemde korte tijdsinterval. 8005422