DE102008004582B4 - Method and apparatus for relaxing a suspension received in a reactor - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Entspannung einer in einem Reaktor (1) aufgenommenen und unter einem ersten Druck stehenden Suspension auf einen zweiten Druck mit folgenden Schritten: Vorsehen einer Exzenterschneckenpumpe (4), welche mit ihrem ersten Anschluss (3) am Reaktor (1) angeschlossen ist und mit ihrem zweiten Anschluss (9) mit einer Umgebung in Verbindung steht, in welcher der zweite Druck herrscht, und Rotieren eines Rotors (5) der Exzenterschneckenpumpe (4) derart, dass die unter dem ersten Druck stehende Suspension in Richtung des zweiten Anschlusses (9) der Exzenterschneckenpumpe (4) befördert und damit auf den zweiten Druck entspannt wird, und Regeln einer Drehzahl des Rotors (5) in Abhängigkeit des ersten Drucks, so dass die Suspension im Reaktor (1) in einem vorgegebenen ersten Druckbereich gehalten wird.Method for expanding a suspension received in a reactor (1) and under a first pressure to a second pressure comprising the following steps: providing an eccentric screw pump (4) which is connected with its first connection (3) to the reactor (1) and with its second connection (9) communicates with an environment in which the second pressure prevails, and rotating a rotor (5) of the eccentric screw pump (4) such that the suspension under the first pressure in the direction of the second connection (9) the eccentric screw pump (4) is conveyed and thus relaxed to the second pressure, and regulating a rotational speed of the rotor (5) in dependence on the first pressure, so that the suspension in the reactor (1) is maintained in a predetermined first pressure range.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entspannung einer in einem Reaktor aufgenommenen Suspension.The invention relates to a method and a device for relaxing a suspension received in a reactor.

Bei einer Vielzahl technischer Prozesse ist es erforderlich, eine in einem Reaktor aufgenommene und unter einem hohen ersten Druck stehende Suspension aus dem Reaktor abzuziehen und dabei auf einen zweiten Druck zu entspannen, welcher kleiner als der erste Druck ist. Dazu kann am Reaktor z. B. ein Kugel- oder Schieberventil vorgesehen sein. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass derartige Ventile wegen der in der Suspension enthaltenen Feststoffe häufig verstopfen. Abgesehen davon ermöglichen solche Ventile u. U. lediglich eine intervallweise Entspannung der Suspension. Bei vielen technischen Prozessen wäre jedoch eine kontinuierliche Verfahrensweise und damit auch eine kontinuierliche Entspannung der Suspension auf den zweiten Druck wünschenswert.In a large number of industrial processes, it is necessary to withdraw a suspension which has been taken up in a reactor and is under a high first pressure from the reactor and thereby to relax to a second pressure which is less than the first pressure. For this purpose, z. B. a ball or slide valve may be provided. In practice it has been found that such valves often clog because of the solids contained in the suspension. Apart from such valves allow u. U. only an interval relaxation of the suspension. In many industrial processes, however, a continuous procedure and thus also a continuous relaxation of the suspension to the second pressure would be desirable.

Die JP 2006130370 A offenbart ein Verfahren zur Reinigung von Rohrleitungen. Durch Rückwärtsdrehen von Schraubenpumpen werden Schlamm- und Ölrückstände aus den Rohrleitungen in stromaufwärts vorgeschaltete Tanks gefördert.The JP 2006130370 A discloses a method for cleaning pipelines. By turning screw pumps backwards, sludge and oil residues from the pipelines are conveyed into upstream upstream tanks.

Die JP 2006110442 A offenbart ein Verfahren zur Zerstörung der Zellen von Mikroorganismen. Dabei wird ein aus den Mikroorganismen gebildeter Schlamm mittels einer exzentrischen Schraubenpumpe unter Druck gesetzt.The JP 2006110442 A discloses a method for destroying the cells of microorganisms. In this case, a mud formed from the microorganisms is pressurized by means of an eccentric screw pump.

Die JP 2003010890 A offenbart ein Verfahren zur Verflüssigung eines Schlamms. Dazu wird der Schlamm unter Druck gesetzt und durch eine Düse in einen Behandlungstank gespritzt. Zellen von den Schlamm bildenden Mikroorganismen werden dabei zerstört, wodurch der Schlamm verflüssigt wird.The JP 2003010890 A discloses a method for liquefying a sludge. For this purpose, the sludge is pressurized and injected through a nozzle into a treatment tank. Cells from the sludge-forming microorganisms are thereby destroyed, whereby the sludge is liquefied.

Die JP 10113790 A offenbart ein Verfahren zur Beförderung eines Schlamms mittels einer Schraubenpumpe in einen Expansionsreaktor. Dort wird der Schlamm zur Verflüssigung schlagartig entspannt.The JP 10113790 A discloses a method of conveying a slurry by means of a screw pump into an expansion reactor. There the sludge is suddenly released for liquefaction.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein möglichst störunanfälliges Verfahren sowie eine störunanfällige Vorrichtung zum Entspannen einer Suspension angegeben werden. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Entspannung der Suspension möglichst kontinuierlich durchführbar sein.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a method which is as susceptible to interference as possible and a device for relaxing a suspension which is not susceptible to interference should be specified. According to a further object of the invention, the relaxation of the suspension should be carried out as continuously as possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12 und 14 bis 24.This object is solved by the features of claims 1 and 13. Expedient embodiments emerge from the features of claims 2 to 12 and 14 to 24.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Entspannung einer in einem Reaktor aufgenommenen und unter einem ersten Druck stehenden Suspension auf einen zweiten Druck mit folgenden Schritten vorgesehen: Vorsehen einer
Exzenterschneckenpumpe, welche mit ihrem ersten Anschluss am Reaktor angeschlossen ist und mit ihrem zweiten Anschluss mit einer Umgebung in Verbindung steht, in welcher der zweite Druck herrscht,
Rotieren eines Rotors der Exzenterschneckenpumpe derart, dass die unter dem ersten Druck stehende Suspension in Richtung des zweiten Anschlusses der Exzenterschneckenpumpe befördert und damit auf den zweiten Druck entspannt wird, und
Regeln einer Drehzahl des Rotors in Abhängigkeit des ersten Drucks, so dass die Suspension im Reaktor in einem vorgegebenen ersten Druckbereich gehalten wird.In accordance with the invention, there is provided a method for expanding a suspension received in a reactor and under a first pressure to a second pressure comprising the steps of: providing a
Eccentric screw pump which is connected with its first connection to the reactor and communicates with its second connection with an environment in which the second pressure prevails,
Rotating a rotor of the eccentric screw pump such that the suspension under the first pressure is conveyed in the direction of the second port of the eccentric screw pump and thus relaxed to the second pressure, and
Controlling a speed of the rotor as a function of the first pressure, so that the suspension is maintained in the reactor in a predetermined first pressure range.

Unter einer ”Exzenterschneckenpumpe” wird eine Pumpe verstanden, bei der sich ein angetriebener, schneckenförmiger Rotor um seine Achse dreht und dabei eine exzentrische Drehbewegung in einem geeignet geformten Gehäuse, dem Stator, ausführt. Der Rotor besteht üblicherweise aus einem hoch abriebfesten Material, wie z. B. Stahl. Der Stator hingegen besteht aus einem elastischen Material, z. B. Gummi. Durch die spezielle Formgebung von Rotor und Stator entstehen zwischen Rotor und Stator abgedichtete Hohlräume, die sich bei Drehung des Rotors axial fortbewegen und das Medium fördern.An "eccentric screw pump" is understood to mean a pump in which a driven, helical rotor rotates about its axis, thereby performing an eccentric rotational movement in a suitably shaped housing, the stator. The rotor is usually made of a highly abrasion resistant material such. Steel. The stator, however, consists of an elastic material, for. Gum. Due to the special shape of rotor and stator between the rotor and stator sealed cavities, which move axially upon rotation of the rotor and promote the medium.

Unter dem ”zweiten Druck” wird ein Druck verstanden, welcher niedriger als der im Reaktor herrschende erste Druck ist. Beim zweiten Druck kann es sich auch um den herrschenden Luftdruck handeln. Infolgedessen kann es sich bei der ”Umgebung” um einen Behälter oder dgl. handeln, welcher unter dem herrschenden Luftdruck steht. Bei der ”Umgebung” kann es sich aber auch um eine Leitung, ein Leitungssystem oder einen Behälter handeln, welche unter einem erhöhten zweiten Druck stehen.The term "second pressure" is understood to mean a pressure which is lower than the first pressure prevailing in the reactor. The second pressure may also be the prevailing air pressure. As a result, the "environment" may be a container or the like which is under the prevailing atmospheric pressure. However, the "environment" can also be a line, a line system or a container, which are under an increased second pressure.

Unter einem ”Reaktor” wird allgemein ein Behälter verstanden, in dem eine Suspension unter einer erhöhten Temperatur und/oder einem erhöhten Druck gehalten wird. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann der Reaktor jede geeignete Form haben. Beispielsweise kann der Reaktor eine kugelartige oder eine zylindrische Form haben oder es kann sich auch um einen Rohrreaktor handeln.By a "reactor" is generally meant a container in which a suspension is maintained at an elevated temperature and / or pressure. For the purposes of the present invention, the reactor may take any suitable form. For example, the reactor may have a spherical or a cylindrical shape or it may also be a tubular reactor.

Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders störunanfällig. Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ersatz herkömmlicher Ventile durch eine Exzenterschneckenpumpe kann sicher und zuverlässig eine unerwünschte Verstopfung vermieden werden. Abgesehen davon ermöglicht der erfindungsgemäß vorgeschlagene Einsatz einer Exzenterschneckenpumpe stets eine kontinuierliche Entspannung der Suspension auf den zweiten Druck.The proposed method is particularly susceptible to interference. By the present invention proposed replacement of conventional valves by a progressing cavity pump can safely and reliable unwanted constipation can be avoided. Apart from that, the use of an eccentric screw pump proposed according to the invention always allows a continuous relaxation of the suspension to the second pressure.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird auf eine herkömmliche Exzenterschneckenpumpe zurückgegriffen. In diesem Fall ist der erste Anschluss ein druckseitiger Ausgangsanschluss und der zweite Anschluss ein saugseitiger Eingangsanschluss der Exzenterschneckenpumpe mit im Wesentlichen herkömmlicher Gestaltung. Im Falle der Verwendung einer herkömmlichen Exzenterschneckenpumpe muss also im Wesentlichen lediglich dafür gesorgt werden, dass der Rotor ”rückwärts” rotiert wird, d. h. die Suspension vom druckseitigen Ausgangsanschluss zum saugseitigen Eingangsanschluss transportiert wird.According to an advantageous embodiment of the method, recourse is made to a conventional eccentric screw pump. In this case, the first port is a pressure-side output port and the second port is a suction-side input port of the eccentric screw pump of substantially conventional design. In the case of the use of a conventional eccentric screw pump, therefore, essentially only care must be taken that the rotor is rotated "backwards", ie. H. the suspension is transported from the pressure-side output port to the suction-side input port.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Anschluss unterhalb einer eine Rotationsachse des Rotors enthaltenden gedachten horizontalen Ebene am Gehäuse der Exzenterschneckenpumpe angebracht. Der zweite Anschluss ist also so angebracht, dass im Gehäuse enthaltene Suspension im Wesentlichen folgend der Schwerkraft durch den zweiten Anschluss selbstständig abfließen kann. Damit wird eine unerwünschte Ablagerung von Feststoffen im Bereich des Gehäuses vermieden.According to an advantageous embodiment of the second connection is mounted below an axis of rotation of the imaginary imaginary horizontal plane on the housing of the eccentric screw pump. The second connection is thus arranged so that the suspension contained in the housing can flow independently following the principle of gravity through the second connection. This avoids unwanted deposition of solids in the area of the housing.

Der erste Druck kann mittels einer Druckerzeugungsvorrichtung erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Pumpe verwendet werden, deren druckseitiger dritter Anschluss mit dem Reaktor und deren saugseitiger vierter Anschluss mit einem Behälter zum Vorlegen der Suspension verbunden ist. Bei der Pumpe kann es sich vorteilhafterweise um eine weitere Exzenterschneckenpumpe handeln. Die Förderleistung der weiteren Pumpe kann geregelt werden. D. h. die weitere Pumpe kann so geregelt werden, dass damit dem Reaktor ein vorgegebener konstanter Volumen- oder Massenstrom zugeführt wird.The first pressure may be generated by means of a pressure generating device. For this purpose, for example, a pump may be used whose pressure-side third port is connected to the reactor and whose suction-side fourth port is connected to a reservoir for introducing the suspension. The pump may advantageously be a further eccentric screw pump. The delivery rate of the other pump can be regulated. Ie. the additional pump can be controlled so that the reactor is supplied with a predetermined constant volume or mass flow.

Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich insbesondere zur Durchführung einer so genannten Temperatur-Druck-Hydrolyse zur Verwertung biogener Reststoffe, wie sie beispielsweise aus der DE 44 03 391 A1 oder der DE 197 23 510 C1 bekannt ist. Insbesondere in diesem Zusammenhang hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Suspension mit zumindest einem stromabwärts der Druckerzeugungsvorrichtung und stromaufwärts des Reaktors vorgesehenen ersten Wärmetauscher zu erwärmen. Ferner kann zum Abkühlen der Suspension zumindest ein stromabwärts des Reaktors und stromaufwärts der Exzenterschneckenpumpe vorgesehener zweiter Wärmetauscher vorgesehen sein. Vorteilhafterweise werden der erste und der zweite Wärmetauscher zum Wärmeaustausch in Kopplung betrieben. Damit kann die mit dem zweiten Wärmetauscher der Suspension entzogene Wärme zum Erhitzen des ersten Wärmetauschers verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere erste und zweite Wärmetauscher vorzusehen, und diese zum Wärmeaustausch miteinander zu koppeln. Abgesehen davon ist es auch möglich, zusätzlich zu den ersten Wärmetauschern einen weiteren Wärmetauscher vorzusehen, der mit einer extern erzeugten Wärme beaufschlagt wird, welche beispielsweise durch die Verbrennung von Biogas bereit gestellt werden kann.The proposed method is particularly suitable for carrying out a so-called temperature-pressure hydrolysis for the recovery of biogenic residues, as for example from the DE 44 03 391 A1 or the DE 197 23 510 C1 is known. In particular, in this context, it has proved expedient to heat the suspension with at least one first heat exchanger provided downstream of the pressure generating device and upstream of the reactor. Furthermore, at least one second heat exchanger provided downstream of the reactor and upstream of the eccentric screw pump may be provided for cooling the suspension. Advantageously, the first and the second heat exchanger are operated for heat exchange in coupling. Thus, the heat extracted with the second heat exchanger of the suspension can be used to heat the first heat exchanger. Of course, it is also possible to provide a plurality of first and second heat exchangers, and to couple these for heat exchange with each other. Apart from that, it is also possible to provide a further heat exchanger in addition to the first heat exchangers, which is acted upon by an externally generated heat, which can be provided for example by the combustion of biogas.

Neben der Durchführung der Temperatur-Druck-Hydrolyse eignet sich das vorgeschlagene Verfahren insbesondere auch bei der hydrothermalen Carbonisierung. Dabei handelt es sich um ein chemisches Verfahren zur einfachen und hoch effizienten Herstellung von Braunkohle, Synthesegas, flüssigen Erdöl-Vorstufen und Humus aus Biomasse unter Freisetzung von Energie.In addition to carrying out the temperature-pressure hydrolysis, the proposed method is particularly suitable for hydrothermal carbonization. This is a chemical process for the simple and highly efficient production of lignite, synthesis gas, liquid petroleum precursors and humus from biomass with the release of energy.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rotor gegenüber dem Gehäuse mit einer mit einer Sperrflüssigkeit beaufschlagten Gleitringdichtung abgedichtet. Als Sperrflüssigkeit wird zweckmäßigerweise Wasser verwendet. Die vorgeschlagene Abdichtung des Rotors gegenüber dem Gehäuse gewährleistet auch dann eine sichere Dichtwirkung, wenn die Exzenterschneckenpumpe einmal trocken laufen sollte. Als besonders zweckmäßig hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, als Gleitringdichtung eine Patronen-Gleitringdichtung zu verwenden. Dabei ist die Dichtungsfläche außerhalb des Gehäuses vorgesehen und kommt infolgedessen nicht mit der Suspension in Kontakt. Eine mit der vorgeschlagenen Patronen-Gleitringdichtung ausgestattete Exzenterschneckenpumpe ist beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einsatz zur Druckentspannung besonders langlebig und störunanfällig.According to a further advantageous embodiment, the rotor is sealed relative to the housing with a mechanical seal acted upon by a sealing liquid. As barrier liquid water is suitably used. The proposed sealing of the rotor relative to the housing ensures a secure sealing effect even if the eccentric screw pump should run dry once. It has proven to be particularly useful in this context to use a cartridge mechanical seal as a mechanical seal. In this case, the sealing surface is provided outside the housing and as a result does not come into contact with the suspension. An eccentric screw pump equipped with the proposed cartridge mechanical seal is particularly durable and prone to failure in the use according to the invention for pressure release.

Abgesehen davon hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den am Sauggehäuse einer herkömmlichen Exzenterschneckenpumpe vorgesehenen Sauganschluss zu verlegen, und zwar derart, dass dessen Eingang nicht oberhalb einer die Rotationsachse enthaltenden horizontalen Ebene, sondern unterhalb der vorgenannten horizontalen Ebene sich befindet. Im Sauggehäuse befindliche Suspension kann damit folgend der Schwerkraft selbsttätig auslaufen.Apart from that, it has proved to be advantageous to lay the suction port provided on a conventional eccentric screw pump suction port, in such a way that its input is not above a horizontal axis containing the axis of rotation, but below the aforementioned horizontal plane. Suspension located in the suction housing can thus automatically leak according to gravity.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Entspannung einer in einem Reaktor aufgenommenen und unter einem ersten Druck stehenden Suspension auf einen zweiten Druck vorgesehen, umfassend
einen Reaktor zur Aufnahme der Suspension,
eine mit dem Reaktor verbundene Druckerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung des ersten Drucks,
eine Exzenterschneckenpumpe, welche mit ihrem ersten Anschluss am Reaktor angeschlossen ist und mit ihrem zweiten Anschluss mit einer Umgebung in Verbindung steht, in welcher der zweite Druck herrscht, wobei ein Rotor der Exzenterschneckenpumpe derart rotierbar ist, dass die unter dem ersten Druck stehende Suspension aus dem Reaktor in Richtung des zweiten Anschlusses befördert und damit auf den zweiten Druck entspannt wird, und
eine erste Regeleinrichtung zur Regelung einer Drehzahl des Rotors in Abhängigkeit des ersten Drucks.According to another aspect of the invention, a device for relaxing a received in a reactor and under a first pressure suspension to a second pressure is provided, comprising
a reactor for receiving the suspension,
a pressure generating device connected to the reactor for generating the first pressure,
an eccentric screw pump, which is connected with its first port to the reactor and communicates with its second port with an environment in which the second pressure prevails, wherein a rotor of the eccentric screw pump is rotatable so that the suspension under the first pressure of the Promoted reactor in the direction of the second port and thus relaxed to the second pressure, and
a first control device for controlling a rotational speed of the rotor as a function of the first pressure.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht eine störunanfällige und kontinuierliche Entspannung einer Suspension.The proposed device allows störunanfällige and continuous relaxation of a suspension.

Bei der vorgeschlagenen Exzenterschneckenpumpe ist eine Ansteuervorrichtung des Motors so ausgestaltet, dass damit der Rotor zur Förderung von Suspension vom ersten zum zweiten Anschluss rotiert wird. An Stelle einer geeigneten Ansteuervorrichtung ist es selbstverständlich auch möglich, die gewünschte Antriebsrichtung des Rotors durch Verwendung eines geeigneten Getriebes zu erzeugen.In the proposed eccentric screw pump, a drive device of the motor is designed so that the rotor is rotated to promote suspension from the first to the second port. Of course, instead of a suitable drive device, it is also possible to generate the desired drive direction of the rotor by using a suitable gear.

Wegen der weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorangegangenen Ausführungen zum Verfahren verwiesen. Die dort erläuterten Merkmale können im übertragenen Sinn Ausgestaltungen der Vorrichtung sein.Because of the further advantageous embodiments of the device, reference is made to the preceding comments on the method. The features explained there may be embodiments of the device in a figurative sense.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Vorrichtung und 1 a schematic view of a first device and

2 ein Blockschaltbild einer zweiten Vorrichtung. 2 a block diagram of a second device.

Bei der in 1 gezeigten ersten Vorrichtung ist ein Reaktor 1 über eine Ablaufleitung 2 mit einem ersten Druckanschluss 3 einer allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichneten ersten Exzenterschneckenpumpe verbunden. Ein erster Rotor 5 ist antriebsmäßig mit einem ersten Motor 6 verbunden. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein erster Stator bezeichnet, in welchem der erste Rotor 5 drehbar aufgenommen ist. Ein Ablaufgehäuse 8 ist mit einem vertikal nach unten weisenden Ablauf 9 versehen. Ein in die Ablaufleitung 2 eingeschalteter Drucksensor 10 ist mit einer ersten Regeleinrichtung 11 verbunden, welche widerum zu Regelungszwecken mit dem ersten Motor 6 verbunden ist.At the in 1 The first device shown is a reactor 1 via a drain line 2 with a first pressure connection 3 one generally with the reference numeral 4 designated first eccentric screw connected. A first rotor 5 is driving with a first motor 6 connected. With the reference number 7 is designated a first stator, in which the first rotor 5 is received rotatably. A drain housing 8th is with a vertical downward flow 9 Mistake. One in the drain line 2 switched on pressure sensor 10 is with a first control device 11 connected, which in turn for regulatory purposes with the first engine 6 connected is.

Der Reaktor 1 ist ferner über eine Zulaufleitung 12 mit einem zweiten Druckanschluss 13 einer allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichneten zweiten Exzenterschneckenpumpe verbunden. Die zweite Exzenterschneckenpumpe 14 weist einen in einem zweiten Stator 15 rotierbar aufgenommenen Rotor 16 auf. Der zweite Rotor 16 ist antriebsmäßig mit einem zweiten Motor 17 verbunden. Ein mit einem vertikal nach oben weisenden Zulauf 18 verbundenes Zulaufgehäuse ist mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet. Im Reaktor 1 ist ein Drucksensor 20 vorgesehen, der mit einer zweiten Regeleinrichtung 21 verbunden ist. Die zweite Regeleinrichtung 21 ist zu Regelungszwecken widerum mit dem zweiten Motor 17 verbunden.The reactor 1 is also via a supply line 12 with a second pressure connection 13 one generally with the reference numeral 14 designated second eccentric screw connected. The second eccentric screw pump 14 has one in a second stator 15 rotatably received rotor 16 on. The second rotor 16 is driving with a second motor 17 connected. One with a vertical upward feed 18 connected inlet housing is denoted by the reference numeral 19 designated. In the reactor 1 is a pressure sensor 20 provided with a second control device 21 connected is. The second control device 21 is for control purposes again with the second engine 17 connected.

Die Funktion der ersten Vorrichtung ist Folgende:
Suspension wird von einem (hier nicht gezeigten) Vorlagebehälter über den Zulauf 18 dem Zulaufgehäuse 19 zugeführt. Mit dem zweiten Motor 17 wird der zweite Rotor 16 derart rotiert, dass damit vom Zulaufgehäuse 19 Suspension durch den zweiten Druckanschluss 13 und die Zulaufleitung 12 dem Reaktor 1 unter Druck zugeführt wird.The function of the first device is the following:
Suspension is from a (not shown here) storage tank via the inlet 18 the inlet housing 19 fed. With the second engine 17 becomes the second rotor 16 rotated so that from the inlet housing 19 Suspension through the second pressure port 13 and the supply line 12 the reactor 1 is supplied under pressure.

Solange der erste Rotor der ersten Exzenterschneckenpumpe 4 nicht rotiert, baut sich im Reaktor 1 ein zunehmender Druck auf. Sobald der mit dem Drucksensor 10 gemessene Druck einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, wird mittels der ersten Regeleinrichtung 11 der erste Motor 6 angesteuert und der erste Rotor 5 derart rotiert, dass damit Suspension vom ersten Druckanschluss 3 in Richtung des Ablaufgehäuses 8 transportiert wird. Infolgedessen wird der Druck im Reaktor abgebaut, bis er unter den vorgegebenen Schwellwert fällt.As long as the first rotor of the first eccentric screw pump 4 does not rotate, builds in the reactor 1 an increasing pressure on. Once the with the pressure sensor 10 measured pressure exceeds a predetermined threshold, is by means of the first control device 11 the first engine 6 controlled and the first rotor 5 rotates so that suspension from the first pressure port 3 in the direction of the drain housing 8th is transported. As a result, the pressure in the reactor is reduced until it falls below the predetermined threshold.

Mit dem Durchflusssensor 20 ist es zusätzlich möglich, einen Durchfluss, beispielsweise einen Masse- oder Volumenstrom, zu messen. Damit kann durch entsprechend geeignete Ansteuerung des zweiten Motors 17 mittels der zweiten Regeleinrichtung 21 ein Durchfluss durch den Reaktor 1 geregelt werden. Die erste 11 und die zweite Regeleinrichtung 21 können unabhängig voneinander betrieben werden. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, den Druckschwellwert auf einen vorgegebenen Durchflusswert anzupassen.With the flow sensor 20 In addition, it is possible to measure a flow, for example a mass or volume flow. This can be done by appropriately suitable control of the second motor 17 by means of the second control device 21 a flow through the reactor 1 be managed. The first 11 and the second control device 21 can be operated independently of each other. In this case it is only necessary to adjust the pressure threshold to a given flow value.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Vorrichtung, bei der stromabwärts der in 1 beschriebenen Exzenterschneckenpumpe 14 der Reaktor 1 und stromabwärts des Reaktors 1 die erste Exzenterschneckenpumpe 4 vorgesehen sind. Die zweite Vorrichtung eignet sich beispielsweise zur Durchführung der Temperatur-Druck-Hydrolyse. An Stelle der zweiten Exzenterschneckenpumpe 14 kann auch eine andere Druckerzeugungsvorrichtung, beispielsweise eine Kolbenpumpe oder dgl. verwendet werden. 2 shows a block diagram of a second device, downstream of the in 1 described eccentric screw pump 14 the reactor 1 and downstream of the reactor 1 the first eccentric screw pump 4 are provided. The second device is suitable, for example, for carrying out the temperature-pressure hydrolysis. Instead of the second eccentric screw pump 14 can also be another pressure generating device, such as a piston pump or the like. Be used.

In die von der zweiten Exzenterschneckenpumpe 14 zum Reaktor 1 führende Zulaufleitung 12 sind hintereinander zwei erste Wärmetauscher 22 eingeschaltet, die mit zwei zweiten Wärmetauschern 23 zum Wärmeaustausch gekoppelt sind. Die zweiten Wärmetauscher 23 sind stromaufwärts der ersten Exzenterschneckenpumpe 4 in die Ablaufleitung 2 eingeschaltet. Stromaufwärts des Reaktors 1 und stromabwärts der zweiten Exzenterschneckenpumpe 14 ist in die Zulaufleitung ferner ein dritter Wärmetauscher 24 eingeschaltet, der zum Wärmeaustausch mit einer externen Heizvorrichtung 25 in Verbindung steht.Into the second eccentric screw pump 14 to the reactor 1 leading supply line 12 are consecutively two first heat exchangers 22 switched on, with two second heat exchangers 23 coupled to heat exchange. The second heat exchangers 23 are upstream of the first eccentric screw pump 4 in the drain line 2 switched on. Upstream of the reactor 1 and downstream of the second eccentric screw pump 14 is in the supply line also a third heat exchanger 24 turned on, for heat exchange with an external heater 25 communicates.

Die Funktion der Vorrichtung ist Folgende:
Aus einem (hier nicht gezeigten) Vorlagebehälter zugeführte Suspension wird mittels der zweiten Exzenterschneckenpumpe 14 unter Druck dem Reaktor 1 zugeführt. Dabei wird die Suspension durch die ersten Wärmetauscher 22 vorgewärmt und schließlich durch den dritten Wärmetauscher 24 auf die für die Temperatur-Druck-Hydrolyse erforderliche Temperatur im Bereich von 130–250° aufgeheizt. Der Druck im Reaktor 1 wird beispielsweise auf einen Dampfdruck eingestellt, der zu den vorgenannten Temperaturen korrespondiert. Nach dem Verlassen des Reaktors 1 wird die hydrolisierte Suspension durch den zweiten Wärmetauscher 23 geführt. Dabei wird der Suspension Wärme entzogen, welche zum Aufheizen der ersten Wärmetauscher 22 verwendet wird. Schließlich wird die Suspension durch die erste Exzenterschneckenpumpe 4 auf einen Druck entspannt, welcher unterhalb des vorgenannten Druckbereichs liegt.The function of the device is the following:
From a (not shown here) storage tank supplied suspension is by means of the second eccentric screw pump 14 under pressure to the reactor 1 fed. The suspension is through the first heat exchanger 22 preheated and finally through the third heat exchanger 24 heated to the temperature required for the temperature-pressure hydrolysis in the range of 130-250 °. The pressure in the reactor 1 For example, it is set to a vapor pressure corresponding to the aforementioned temperatures. After leaving the reactor 1 the hydrolyzed suspension is passed through the second heat exchanger 23 guided. In this case, the suspension heat is removed, which for heating the first heat exchanger 22 is used. Finally, the suspension through the first eccentric screw pump 4 relaxed to a pressure which is below the aforementioned pressure range.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer Exzenterschneckenpumpe zur Druckentspannung kann allgemein auf jegliche Flüssigkeit angewendet werden. Sie eignet sich insbesondere zur Druckentspannung zweiphasiger Flüssigkeiten, beispielsweise Emulsionen oder Suspensionen. Es kann auf eine herkömmliche Exzenterschneckenpumpe zurückgegriffen werden, bei der lediglich die Rotationsrichtung des Rotors umzukehren ist. Weitere vorteilhafte, jedoch nicht unbedingt notwendige, Modifikationen bestehen darin, einen Ablauf am Sauggehäuse so zu verlegen, dass die Flüssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft selbsttätig aus dem Ablaufgehäuse ablaufen kann sowie in der Verwendung einer Patronen-Gleitringdichtung zur Abdichtung des Rotors.The use according to the invention of an eccentric screw pump for pressure relief can generally be applied to any liquid. It is particularly suitable for the pressure release of two-phase liquids, for example emulsions or suspensions. It can be resorted to a conventional eccentric screw pump in which only the direction of rotation of the rotor is to be reversed. Further advantageous, but not absolutely necessary, modifications are to lay a drain on the suction housing so that the liquid can automatically drain under the action of gravity from the drain body and in the use of a cartridge mechanical seal to seal the rotor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Reaktorreactor

22

Ablaufleitungdrain line

33

erster Druckanschlussfirst pressure connection

44

erste Exzenterschneckenpumpefirst eccentric screw pump

55

erster Rotorfirst rotor

66

erster Motorfirst engine

77

erster Statorfirst stator

88th

Ablaufgehäusedrain body

99

Ablaufprocedure

1010

Drucksensorpressure sensor

1111

erste Regeleinrichtungfirst control device

1212

Zulaufleitungsupply line

1313

zweiter Druckanschlusssecond pressure connection

1414

zweite Exzenterschneckenpumpesecond eccentric screw pump

1515

zweites Gehäusesecond housing

1616

zweiter Rotorsecond rotor

1717

zweiter Motorsecond engine

1818

ZulaufIntake

1919

Zulaufgehäusesupply housing

2020

DurchflusssensorFlow Sensor

2121

zweite Regeleinrichtungsecond control device

2222

erster Wärmetauscherfirst heat exchanger

2323

zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger

2424

dritter Wärmetauscherthird heat exchanger

2525

externe Heizungexternal heating

Claims (24)

Verfahren zur Entspannung einer in einem Reaktor (1) aufgenommenen und unter einem ersten Druck stehenden Suspension auf einen zweiten Druck mit folgenden Schritten: Vorsehen einer Exzenterschneckenpumpe (4), welche mit ihrem ersten Anschluss (3) am Reaktor (1) angeschlossen ist und mit ihrem zweiten Anschluss (9) mit einer Umgebung in Verbindung steht, in welcher der zweite Druck herrscht, und Rotieren eines Rotors (5) der Exzenterschneckenpumpe (4) derart, dass die unter dem ersten Druck stehende Suspension in Richtung des zweiten Anschlusses (9) der Exzenterschneckenpumpe (4) befördert und damit auf den zweiten Druck entspannt wird, und Regeln einer Drehzahl des Rotors (5) in Abhängigkeit des ersten Drucks, so dass die Suspension im Reaktor (1) in einem vorgegebenen ersten Druckbereich gehalten wird.Method for relaxing a reactor in a reactor ( 1 ) and under a first pressure suspension to a second pressure with the following steps: Provision of an eccentric screw pump ( 4 ), which with their first connection ( 3 ) at the reactor ( 1 ) and with its second connection ( 9 ) is in communication with an environment in which the second pressure prevails, and rotating a rotor ( 5 ) of the eccentric screw pump ( 4 ) such that the suspension under the first pressure in the direction of the second port ( 9 ) of the eccentric screw pump ( 4 ) and thus relaxed to the second pressure, and controlling a speed of the rotor ( 5 ) as a function of the first pressure, so that the suspension in the reactor ( 1 ) is held in a predetermined first pressure range. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Anschluss (3) ein druckseitiger Ausgangsanschluss und der zweite Anschluss (9) ein saugseitiger Eingangsanschluss einer Exzenterschneckenpumpe (4) mit herkömmlicher Gestaltung ist.The method of claim 1, wherein the first port ( 3 ) a pressure-side output terminal and the second terminal ( 9 ) a suction-side inlet connection of an eccentric screw pump ( 4 ) is of conventional design. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Anschluss (9) unterhalb einer eine Rotationsachse des Rotors (5) enthaltenden gedachten horizontalen Ebene am Gehäuse (8) der Exzenterschneckenpumpe (4) angebracht ist, so dass die Suspension durch Schwerkraft aus dem Gehäuse (8) ausläuft.Method according to one of the preceding claims, wherein the second connection ( 9 ) below an axis of rotation of the rotor ( 5 ) containing imaginary horizontal plane on the housing ( 8th ) of the eccentric screw pump ( 4 ) is attached so that the suspension by gravity from the housing ( 8th ) expires. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Druck mittels einer Druckerzeugungsvorrichtung erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the first pressure is generated by means of a pressure generating device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Druckerzeugungsvorrichtung eine Pumpe (14) verwendet wird, deren druckseitiger dritter Anschluss (13) mit dem Reaktor (1) und deren saugseitiger vierter Anschluss (18) mit einem. Behälter zum Vorlegen der Suspension verbunden ist.Method according to one of the preceding claims, wherein as a pressure generating device a pump ( 14 ) whose pressure-side third connection ( 13 ) with the reactor ( 1 ) and their suction-side fourth connection ( 18 ) with a. Container is connected to submit the suspension. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Pumpe eine weitere Exzenterschneckenpumpe (14) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a further eccentric screw pump ( 14 ) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Förderleistung der Pumpe (14) geregelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a delivery rate of the pump ( 14 ) is regulated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Suspension mit zumindest einem stromabwärts der Druckerzeugungsvorrichtung (14) und stromaufwärts des Reaktors (1) vorgesehenen ersten Wärmetauscher (22) erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the suspension with at least one downstream of the pressure generating device ( 14 ) and upstream of the reactor ( 1 ) provided first heat exchanger ( 22 ) is heated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Suspension mit zumindest einem stromaufwärts der Exzenterschneckenpumpe (4) und stromabwärts des Reaktors (1) vorgesehenen zweiten Wärmetauscher abgekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the suspension with at least one upstream of the eccentric screw pump ( 4 ) and downstream of the reactor ( 1 ) is cooled second heat exchanger provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste (22) und der zweite Wärmetauscher (23) zum Wärmeaustausch in Kopplung betrieben werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the first ( 22 ) and the second heat exchanger ( 23 ) are operated for heat exchange in coupling. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wobei der Rotor (5) gegenüber dem Gehäuse (8) mittels einer mit einer Sperrflüssigkeit beaufschlagten Gleitringdichtung abgedichtet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the rotor ( 5 ) opposite the housing ( 8th ) is sealed by means of a pressurized with a barrier fluid seal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Gleitringdichtung eine Patronen-Gleitringdichtung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a cartridge mechanical seal is used as the mechanical seal. Vorrichtung zur Entspannung einer in einem Reaktor (1) aufgenommenen und unter einem ersten Druck stehenden Suspension auf einen zweiten Druck, umfassend einen Reaktor (1) zur Aufnahme der Suspension, eine mit dem Reaktor (1) verbundene Druckerzeugungsvorrichtung (14) zur Erzeugung des ersten Drucks, eine Exzenterschneckenpumpe (4), welche mit ihrem ersten Anschluss (3) am Reaktor (1) angeschlossen ist und mit ihrem zweiten Anschluss (9) mit einer Umgebung in Verbindung steht, in welcher der zweite Druck herrscht, wobei ein Rotor (5) der Exzenterschneckenpumpe (4) derart rotierbar ist, dass die unter dem ersten Druck stehende Suspension aus dem Reaktor (1) in Richtung des zweiten Anschlusses (9) befördert und damit auf den zweiten Druck entspannt wird, und eine erste Regeleinrichtung (11) zur Regelung einer Drehzahl des Rotors (5) in Abhängigkeit des ersten Drucks.Device for relaxing a reactor in a reactor ( 1 ) and under a first pressure suspension to a second pressure, comprising a reactor ( 1 ) for receiving the suspension, one with the reactor ( 1 ) connected pressure generating device ( 14 ) for generating the first pressure, an eccentric screw pump ( 4 ), which with their first connection ( 3 ) at the reactor ( 1 ) and with its second connection ( 9 ) is in communication with an environment in which the second pressure prevails, wherein a rotor ( 5 ) of the eccentric screw pump ( 4 ) is rotatable such that the suspension under the first pressure from the reactor ( 1 ) in the direction of the second terminal ( 9 ) and thus relaxed to the second pressure, and a first control device ( 11 ) for controlling a rotational speed of the rotor ( 5 ) depending on the first pressure. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste Anschluss (3) ein druckseitiger Ausgangsanschluss und der zweite Anschluss (9) ein saugseitiger Eingangsanschluss einer Exzenterschneckenpumpe (4) mit herkömmlicher Gestaltung ist.Device according to claim 13, wherein the first connection ( 3 ) a pressure-side output terminal and the second terminal ( 9 ) a suction-side inlet connection of an eccentric screw pump ( 4 ) is of conventional design. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der zweite Anschluss (9) unterhalb einer eine Rotationsachse des Rotors (5) enthaltenden gedachten horizontalen Ebene am Gehäuse (8) der Exzenterschneckenpumpe (4) angebracht ist.Device according to claim 13 or 14, wherein the second connection ( 9 ) below an axis of rotation of the rotor ( 5 ) containing imaginary horizontal plane on the housing ( 8th ) of the eccentric screw pump ( 4 ) is attached. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei eine Druckerzeugungsvorrichtung (14) zur Erzeugung des ersten Drucks mit dem Reaktor (1) verbunden ist.Device according to one of claims 13 to 15, wherein a pressure generating device ( 14 ) for generating the first pressure with the reactor ( 1 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Druckerzeugungsvorrichtung eine Pumpe (14) ist, deren druckseitiger dritter Anschluss (13) mit dem Reaktor (1) und deren saugseitiger vierter Anschluss (18) mit einem Behälter zum Vorlegen der Suspension verbunden ist.Device according to one of claims 13 to 16, wherein the pressure generating device comprises a pump ( 14 ) whose pressure-side third connection ( 13 ) with the reactor ( 1 ) and its suction-side fourth connection ( 18 ) is connected to a container for presenting the suspension. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Pumpe eine weitere Exzenterschneckenpumpe (14) ist.Device according to one of claims 13 to 17, wherein the pump is a further eccentric screw pump ( 14 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei eine zweite Regeleinrichtung (21) zur Regelung einer Förderleistung der weiteren Pumpe (14) vorgesehen ist.Device according to one of claims 13 to 18, wherein a second control device ( 21 ) for controlling a delivery rate of the further pump ( 14 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei stromabwärts der Druckerzeugungsvorrichtung (14) und stromaufwärts des Reaktors (1) ein erster Wärmetauscher (22) zur Erwärmung der Suspension vorgesehen ist.Apparatus according to any one of claims 13 to 19, wherein downstream of the pressure generating device (10). 14 ) and upstream of the reactor ( 1 ) a first heat exchanger ( 22 ) is provided for heating the suspension. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei stromabwärts des Reaktors (1) und stromaufwärts der Exzenterschneckenpumpe (4) ein zweiter Wärmetauscher (23) zum Abkühlen der Suspension vorgesehen ist.Device according to one of claims 13 to 20, wherein downstream of the reactor ( 1 ) and upstream of the eccentric screw pump ( 4 ) a second heat exchanger ( 23 ) is provided for cooling the suspension. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei der erste (22) und der zweite Wärmetauscher (23) zum Wärmeaustausch miteinander gekoppelt sind.Device according to one of claims 13 to 21, wherein the first ( 22 ) and the second heat exchanger ( 23 ) are coupled to each other for heat exchange. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei der Rotor (5) gegenüber dem Gehäuse (8) mit einer mit einer Sperrflüssigkeit beaufschlagten Gleitringdichtung abgedichtet ist.Device according to one of claims 13 to 22, wherein the rotor ( 5 ) opposite the housing ( 8th ) is sealed with a pressurized with a barrier fluid mechanical seal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei die Gleitringdichtung eine Patronen-Gleitringdichtung ist.Apparatus according to any one of claims 13 to 23, wherein the mechanical seal is a cartridge mechanical seal.

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