DE1444462B2 - Vorrichtung zum durchfuehren chemischer prozesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen von Gemischen aus Gasen und Flüssigkeiten bei erhöhten Drücken und erhöhten Temperaturen und insbesondere auf eine Vorrichtung, die aus einem dickwandigen Trennbehälter besteht, mit dem ein Wasserdampfmantel in Kontakt steht, der sich relativ zu dem Behälter oder Kessel infolge thermischer Spannungen frei expandieren oder zusammenziehen kann, ohne sich zu werfen. Weiter ist ein solcher Kessel mit Bohrungen versehen, die ein Stück weit in die Kesselwandung eingebohrt sind, um eine Bestimmung des Flüssigkeitsniveaus durch Strahlungsmessung zu ermöglichen. Die Strahlenquelle ist nahe bei oder in einer dieser Bohrungen angeordnet und die Strahlen werden zu einer oder durch eine andere Bohrung gerichtet, die auf der entgegengesetzten Seite in gleicher Höhe angeordnet ist.

Der Mantel ist mit Durchführungen oder Öffnungen an den den Bohrungen entsprechenden Stellen versehen.

Hochdrucktrennanlagen werden für viele chemische Großverfahren verwendet. Diese Anlagen werden auf verschiedene Weise hergestellt. Der Behälter kann die Form eines vertikalen Zylinders mit sehr dicken Wandungen besitzen. Das Gas-Flüssigkeits-Gemisch wird vorzugsweise dem Kessel von oben zugeführt und nach der Trennung wird das Gas über eine zu einem geeigneten Ventil führende Öffnung oben im Behälter und die Flüssigkeit über eine Öffnung unten im Behälter abgezogen. Eine Einrichtung, um das Flüssigkeitsniveau in dem Behälter zu bestimmen, mißt die Änderung der Strahlendurchlässigkeit an der Gas-Flüssigkeits-Grenze. Diese Strahlen werden von einer Seite des Behälters zu der anderen gerichtet und mit geeigneten Einrichtungen, wie z. B. einem Geigerzähler, abgetastet. Während des Betriebs ist es möglich, im Behälter die Flüssigkeit anzusammeln, d. h. die Flüssigkeit kann intermettierend oder kontinuierlich abgezogen werden.

Es kann erforderlich sein, daß die Trennung des Gemischs unter hohen Temperaturen und Drücken erfolgen muß. Beispielsweise wird ein bei der Äthylenpolymerisation entstehendes Gemisch, welches sowohl gasförmiges Äthylen als auch flüssiges Polymer enthält, bei Drucken von 280 bis 1050 at (4000 bis 15 000 psig) und bei Temperaturen von etwa 93^P C (200° F) bis etwa 302° C (575° F) getrennt. Der Reaktionsbehälter muß deshalb mit Einrichtungen versehen sein, um diese Temperatur aufrechtzuerhalten, d. h. es müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um den Wärmeverlust durch Abstrahlung zu verhindern.

Hierfür wurde schon ein Wasserdampf enthaltender Mantel vorgeschlagen, der direkt auf die äußere Kesselwand aufgeschweißt wurde. Dabei sind komplizierte balgförmige Einrichtungen, die die Expansion ermöglichten, vorgesehen. Die Bohrungen, die die Strahlungsmeßgeräte enthalten, sind durch aufgeschweißte Kappen verschlossen. Dabei tritt das Problem auf, eine wirksame Ummantelung zu schaffen, die sowohl die balgförmige Ausbildung nicht mehr erfordert, als auch einen leichten Zugang zu und eine genaue Bestimmung der Stelle der Bohrungen für die Strahlenmessung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Trennen eines Gas-Flüssigkeits-Gemischs bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, die einen dickwandigen Behälter mit Zuführungseinrichtungen und Gasabzugseinrichtungen nahe dem oberen Ende dieses Kessels und Flüssigkeitsabzugseinrichtungen nahe dem unteren Ende desselben sowie wenigstens zwei Paare von Bohrungen, die längs des Kessels verteilt sind, um eine Strahlenquelle und einen Strahlenfänger zur Feststellung des Flüssigkeitsniveaus in dem Kessel aufzunehmen, aufweist, gelöst, indem erfindungsgemäß ein Wärmemantel vorgesehen ist, der ständig in Berührung mit der äußeren Kesselwandung steht, der sich frei relativ zu dieser Kesselwandung

ίο unter dem Einfluß von Temperaturunterschieden zwischen Kessel und Mantel bewegen kann und der an seinem einen Ende mit der Kesselwandung fest verbunden und mit Öffnungen nahe jeder der Bohrungen in dem Behälter sowie mit Einlaß- und Auslaß einrichtungen für den Wärmeträger ausgerüstet ist. Vorzugsweise wird eine Vorrichtung verwendet, bei der die äußere Behälterwandung eine zylindrische Form besitzt und der Wasserdampfmantel ein Ringvolumen einschließt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist der Mantel aus einer Innenwandung und einer Außenwandung hergestellt, deren Enden an ringförmigen Abstandshaltern befestigt sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist in jeder Durchführung des Mantels eine Hülse eingesetzt, die durch eine Öffnung in der Außenwandung hindurchgeführt ist und auf der Innenwandung endigt. Die innere Wandöffnung ist etwas schmäler als die äußere Wandöffnung. Jedoch ist die innere Wandöffnung groß genug, um den Zugang zu der benachbarten oder angrenzenden Bohrung indem Behälter zu ermöglichen. Die Hülse ist mit jeder der Wandungen des Mantels an den entsprechenden Berührungsstellen verbunden.

Ein erfindungsgemäßer Behälter kann aus mehreren Schichten bestehen und mit wenigstens einer Wächteröffnung versehen sein. Der Mantel besitzt dann an jeder dieser Wächteröffnungen entsprechenden Stellen ebenfalls eine Öffnung.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Trennanlage mit einem erfindungsgemäßen Mantel;

F i g. 2 und 3 zeigen Schnittansichten durch die Bohrungen in den Behälterwandungen sowie durch die Öffnungen in dem Wärmeträgermantel.

In F i g. 1 ist eine Hochdrucktrennanlage 10 dargestellt, die einen dickwandigen Stahlbehälter 11 aufweist, der geschmiedet oder aus mehreren Schichten oder auf andere übliche Art hergestellt ist. Der Behälter ist mit einer Auskleidung 12 aus korrosionsbeständigem Material, wie z. B. korrosionsbeständigem Stahl, ausgekleidet. Ebenfalls ist der Behälter von einem Wärmeträgermantel 13 umgeben, dessen innere Wandung 14 an der Außenwand des Behälters 11 anliegt. Der Mantel besitzt ebenfalls eine äußere Wandung 15. Die Wandungen 14 und 15 werden voneinander durch Abstandsringe 16 am oberen und unteren Ende des Behälters gehalten. Die innere Mantelwandung 14 berührt die Kesselwandung 11, kann sich jedoch relativ zu dieser frei verschieben. Der obere Rand des Mantels ist mit dem Stahlbehälter 11 längs einer Schweißnaht 17 verschweißt. Der Mantel ist mit mehreren Durchführungen 18 versehen, die so angeordnet sind, daß die Bohrungen 20 und 20' in der Wand des Behälters 11 zugänglich sind. Die Bohrungen 20 und analoge Bohrungen sind

i 444 462

:um Einführen der Strahlen von einer üblichen radioiktiven Strahlenquelle, wie z. B. Kobalt 60, vorgeiehen und die Bohrungen 20' sowie analoge Bohrun- ;en dienen zum Anzeigen der daraus austretenden itrahlen.

Der Trennbehälter ist mit Einlaßeinrichtungen 21 zum Einführen des Gas-Flüssigkeits-Gemisches, Gasauslaßeinrichtungen 22, einer Bohrung 23, die zu inem Absperrventil führt, Führungseinrichtungen 24 md 24 a und Flüssigkeitsauslaßeinrichtungen 25 ausgerüstet. Der Mantel ist mit Einlaßeinrichtungen 26 ür den Wärmeträger und Auslaßeinrichtungen 27 lusgerüstet. Alle diese Einrichtungen sind mit entiprechenden Ventilen verbunden. Als Wärmeträger vird vorzugsweise Wasserdampf verwendet, jedoch cann auch ein anderer, geeigneter Wärmeträger vor- ;esehen sein.

Wenn der Behälter aus mehreren Schichten hergetellt ist, sind eine oder mehrere Wächteröfinungen !0 in üblicher Weise vorgesehen. Für jede dieser iYächteröffnungen ist eine Durchlaßöffnung 18 in lern Mantel vorgesehen.

In F i g. 2 ist eine Durchführung in dem Mantel 13 largestellt, die ein Rohr 19 aufweist, welches längs :iner Schweißnaht 19 α mit der inneren Wandung 14 md der äußeren Wandung 15 des Mantels verbunden :st. Die gleiche Darstellung ist in F i g. 3 zu sehen.

Bei Inbetriebnahme einer die Trennvorrichtung inthaltenden Anlage, beispielsweise zum Herstellen /on Polyäthylen aus Äthylen, wird die Trennvorrich- :ung auf die entsprechende Temperatur gebracht, indem Wasserdampf durch den Mantel geleitet wird. Dies kann mit großer Wirksamkeit gemäß der Erfindung ohne die Gefahr des Verwerfens oder die Gefahr, daß ähnliche'Schwierigkeiten auftreten, erfolgen, selbst wenn die balgförmigen Expansionseinrichtungen, die früher verwendet wurden, nicht mehr orhanden sind. Die rohrförmigen Wandungen des Ringmantels dehnen sich gemeinsam aus und die innere Wandung dieses Mantels kann sich frei längs der Behälterwandung ohne Einschränkung ausdehnen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Schwierigkeiten vermieden, die mit dem Verschweißen von Kappen oder Deckel über die radioaktiven Strahlungsquellen verbunden sind, welche aahe oder in den Öffnungen 20 angeordnet werden, wie es bei bekannten Anlagen der Fall ist. Dies erleichtert die Anordnung und die Verwendung von automatischen oder halbautomatischen Einrichtungen zum Einführen oder Zurückziehen der Strahlenquelle in oder aus jeder dieser Bohrungen. .

Das Reaktionsgemisch von Äthylen und Polyäthylen, welches in bekannter Weise hergestellt wird, kann in dem Reaktionsgefäß bei einem Druck von etwa 175 bis 1050 at (2500 bis 15 000 psig) und bei Temperaturen von etwa 93° C (200° F) bis etwa 302° C (575° F) getrennt werden.

Dieses Reaktionsgemisch kann auf eine Weise hergestellt werden, wie es in der USA.-Patentschrift 2 852 501 beschrieben wird. Das flüssige Polymer kann sich bis zu einem Niveau ansammeln, das durch ine der Bohrungsanordnungen oberhalb dem unteren Einlaß bestimmt wird. Bis zur Erreichung dieses Niveaus ist das Ventil geschlossen. Dieser Vorgang wird ständig wiederholt. Wenn die Zufuhrgeschwindigkeit zu dem Behälter annähernd eingestellt ist, cann der Flüssigkeitsabzug kontinuierlich erfolgen.

Das Flüssigkeitsniveau in dem Behälter oder Gefäß kann über den unteren Bohrungen, jedoch unter entsprechenden der anderen Bohrungen gehalten werden. Zwei oder mehrere Paare von Bohrungen können je nach Bedarf angeordnet sein. In F i g. 1 sind drei einander entsprechende Bohrungen über den das untere Niveau bestimmenden Bohrungen dargestellt. Obgleich ein zylinderförmiger Behälter bevorzugt wird, kann das Reaktionsgefäß, wenn erforderlich, ίο auch eine andere Form besitzen. Voraussetzung ist, daß die innere Mantelwandung im wesentlichen ständig im Kontakt mit der Außenwand des Behälters ist und sich bei Temperaturschwankungen frei gegenüber dem Behälter verschieben kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches bei erhöhten Temperaturen und Drücken mit einem starkwandigen Gefäß, das Zufuhreinrichtungen, Einrichtungen zum Abziehen des Gases am oberen Ende und Einrichtungen zum Abziehen der Flüssigkeit am unteren Ende aufweist und mit wenigstens zwei Paaren von Bohrungen, die längs der Behälterwandung angeordnet sind und durch die Strahlen zur Bestimmung des Flüssigkeitsniveaus in dem Behälter eintreten bzw. austreten können, gekennzeichnet durch einen von einem Wärmeträger durchströmten Mantel (13), der an der äußeren Behälterwandung (11) anliegt und sich unter dem Einfluß von Temperaturunterschieden frei gegenüber dieser Behälterwandung verschieben kann, und durch Durchführungen (20, 20') in dem Behälter (11) angeordnet sind, wobei der Mantel mit Einlaß- (26) und Auslaßeinrichtungen (27) für den Wärmeträger ausgerüstet und an seinem einen Ende (17) mit der Behälterwandung verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandung des Behälters oder Gefäßes (11) zylindrische und der Wärmemantel (13) Ringform besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (13) eine innere

(14) und eine äußere Wandung (15) aufweist, die jeweils mit ihren Enden mit ringförmigen Abstandshaltern (16) an den Enden des Mantels verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Durchführung (18) durch den Mantel (13) eine Hülse (19) aufweist, die durch eine Öffnung in der äußeren Mantelwandung (15) hindurchgeführt ist und auf der inneren Mantelwandung (14) aufsitzt, daß die öffnung in der äußeren Mantelwandung größer als die Öffnung in der inneren Mantelwandung ist, daß die Öffnung in der inneren Mantelwandung groß genug ist, um den freien Zutritt zu der entsprechenden Bohrung (20, 20') in der Behälterwandung (11) zu ermöglichen, und daß die Hülse (19) an den Kontaktstellen (19 0) mit den Mantelwandungen (14, 15) mit diesen verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) aus Schichten aufgebaut ist und mit wenigstens einer Wächteröffnung (20, 20') versehen ist, der eine entsprechende Öffnung (18) in dem Mantel (13) entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen