DE19821811B4

DE19821811B4 - Einspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE19821811B4
Application number: DE1998121811
Authority: DE
Inventors: Richard Vitt
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2018-05-16
Also published as: DE19821811A1; WO1999060293A1; AU5148499A

Abstract

Einspritzvorrichtung für Kondensatwasser- oder Waschöleinspritzung in Turboverdichtern bestehend aus
– einem an eine entsprechende Öffnung im Gehäuse des Turboverdichters anflanschbaren inneren Kugelhahn (3a), der Führungsbuchsen (2) aufweist, durch die ein Düsenstockrohr (4) geführt ist
– einem Dichtungsgehäuse (5) mit daran angeordneten Winkelringpackungen (6) vorzugsweise aus einem fluorhaltigen Polyolefin und
– einem Düsenstockflansch (7) mit daran befestigtem Düsenstockrohr (4) und Abdichtung {8) zu einer äußeren Absperrarmatur.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einspritzvorrichtung für Kondensatwasser- oder Waschöleinspritzung in Turboverdichtern von Dampfcrackanlagen, in denen aus Naphtha oder anderen Erdölfraktionen Olefine hergestellt werden.
Dampfcrackanlagen werden heute hauptsächlich eingesetzt zur Herstellung von Olefinen, insbesondere Ethylen und Propylen aus entsprechenden Erdölfraktionen, beispielsweise der Erdölfraktion Naphtha, die hohe Anteile an Cycloalkanen enthält. Beim Dampfcrackverfahren erfolgt die Pyrolyse der langkettigen Kohlenwasserstoffe unter zusätzlichem Einsatz von Wasserdampf. Dadurch wird der Partialdruck der Kohlenwasserstoffe so stark erniedrigt, daß deren Polymerisations- und Kondensationsreaktionen unterdrückt und die Ausbeute an Olefinen erhöht wird. Das nach dem Cracken entstandene Rohgas wird nach dem Durchlaufen mehrerer Behandlungsstufen in den obengenannten Turboverdichtern auf etwa 3300 bis 3800 kPa verdichtet. Bei dieser Verdichtung ist es üblich entsprechende Waschöle als Spülöle einzudüsen, um die bei der Verdichtung und der damit einhergehenden Temperaturerhöhung sich bildenden Polymerablagerungen auszuwaschen. In neueren Anlagen wird im allgemeinen statt der Waschöleinspritzung Kondensatwasser eingedüst, um durch den Entzug der Verdampfungswärme die Temperatur des Rohgases bei der Verdichtung so niedrig zu halten, daß es nicht zu einer nennenswerten Polymerbildung kommt.
Die Verdichtung des Rohgases in den Turboverdichtern erfolgt üblicherweise in vier bis sechs Stufen, wobei entsprechende Kühlschritte zwischengeschaltet sind. Die Anzahl der Verdichtungsstufen ist in erster Linie von der Zusammensetzung des Rohgases und seiner Polymerisationstendenz abhängig. Es ist daher wichtig, das Rohgas möglichst unter 80°C zu halten, um eine entsprechende Olefinpolymerisation und die Ablagerung teerhaltiger Rückstände in der Anlage zu vermeiden.
Bei derartigen Einspritzvorrichtungen in Turboverdichtern tritt das Problem auf, daß die Einspritzdüsen aufgrund von Ablagerungen verstopfen können und deshalb von Zeit zu Zeit ausgewechselt oder auch gereinigt werden müssen. Dieser Vorgang muß möglichst während des Betriebs des Turboverdichters, also unter Betriebsdruck, erfolgen, da ansonsten die gesamte Anlage mit dem Turboverdichter während der Wartungsarbeiten stillgelegt werden muß. Die Einspritzdüsenstöcke müssen daher während des Verdichterbetriebes unter Betriebsdruck demontierbar sein, um ein Auswechseln der Einspritzdüsen zu ermöglichen. Dabei ist insbesondere sicherzustellen, daß kein Prozeßgas während der Demontage des Düsenstocks ins Freie gelangt.

Aus dem Stand der Technik ist eine entsprechende Einspritzvorrichtung der Fa. DEMAG bekannt, die in 2 dargestellt ist. Diese Einspritzvorrichtung weist jedoch erhebliche Nachteile auf. So wurde festgestellt, daß bei dieser Einspritzvorrichtung ein Auswechseln der Einspritzdüsen unter Betriebsbedingungen nicht möglich ist, weil eine ungenügende Düsenstockabdichtung und ungeeignete Absperrarmaturen vorhanden sind. Dies führt dazu, daß während der Demontage Prozeßgas in unkontrollierter Weise ins Freie gelangt. So wurde bei einem Versuch, verstopfte Einspritzdüsen auszuwechseln, festgestellt, daß schon bei der ersten Verdichterstufe und niedrigem Druck sowohl die Düsenstockabdichtungen als auch die Absperrarmaturen zum Teil erheblich undicht waren. Ein Versuch, die Düsenstöcke an der zweiten Verdichterstufe, an der noch höhere Drücke herrschen, zu demontieren, mußte wegen zu starkem Prozeßgasaustritt aufgegeben werden.

Zur Demontage des Düsenstocks der Einspritzvorrichtung gemäß dem Stand der Technik müssen die Verbindungsschrauben 19 zunächst gelöst werden. Dadurch wird die Flachdichtung zwischen Düsenstockflansch und Absperrarmatur 16 teilweise entlastet. Dabei treten erste Gasundichtigkeiten auf. Weiterhin nachteilig ist es, daß zum Herausziehen des Düsenstockes 11 mittels der Ausbauvorrichtung das Düsenstockrohr bis zu 400 mm durch die Weichpackungsringe 14 gezogen werden muß. Dabei kommt es zu weiteren zum Teil großen Gasundichtigkeiten, da eine Führung des Düsenstockrohres über die gesamte Ausbaulänge nicht vorhanden ist und das Düsenstockrohr darüber hinaus durch Ablagerungen aus dem Prozeßgas stark verschmutzt ist.

Es ist weiterhin nachteilig, daß die Dichtflächen der Absperrarmaturen 12, die aus einem Schieber und Schiebersitz bzw. Ventilkegel und Sitz besteht, während des Betriebes im geöffneten Zustand durch Ablagerungen aus dem Prozeßgas belegt werden. Sie ist daher im geschlossenen Zustand nicht ausreichend dicht. Gleiches gilt für Absperrarmatur 16, bei der Ablagerungen aus dem Einspritzmedium auftreten können.

Die Aufgabe der Erfindung war es daher, eine verbesserte Einspritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die Einspritzdüsen während des Verdichterbetriebs des Turboverdichters unter hohem Betriebsdruck ausgewechselt weren können, ohne daß Prozeßqase aus der Anlage entweichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einspritzvorrichtung für Kondensatwasser- oder Waschöleinspritzung in Turboverdichtern bestehend aus einem an eine entsprechende Öffnung im Gehäuse des Turboverdichters anflanschbaren inneren Kugelhahn, der Führungsbuchsen aufweist, durch die das Düsenstockrohr geführt ist, einem Dichtungsgehäuse mit darin angeordneten Winkelringpackungen, vorzugsweise aus einem fluorhaltigen Polyo lefin und einem Düsenstockflansch mit daran befestigtem Düsenstockrohr und Abdichtung zur äußeren Absperrarmatur.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß eine Auswechselung der Einspritzdüsen während des Betriebes des Turboverdichters möglich ist, ohne daß Prozeßgase entweichen. Der Einsatz von Kugelhähnen hat den Vorteil, daß sowohl die Kugel als auch die Kugeldichtungen in Betriebsstellung keinen Kontakt mit dem Prozeßgas bzw. dem Einspritzmedium haben und somit nicht verschmutzen können. Werden derartige Kugelhähne geschlossen, sind sie daher ausreichend dicht und lassen kein Prozeßgas durch. Die Führungsbuchsen am inneren Kugelhahn sorgen dafür, daß das Düsenstockrohr über die gesamte Ausbaulänge geführt wird und grobe Ablagerungen an den Buchsen beim Ausbau abgestreift werden.

Die verwendeten Winkelringpackungen im Dichtungsgehäuse dichten bei der Demontage des Düsenstockes zuverlässig ab, so daß kein Prozeßgas nach außen dringen kann. Die Abdichtung zwischen Düsenstockflansch und äußerer Absperrarmatur kann weiterhin bei der Demontage des Düsenstockes nicht undicht werden, da das Flanschenpaar metallisch aufeinandergepreßt bleibt.

In einer besonderen Ausführungsform ist auch die äußere Absperrarmatur ein äußerer Kugelhahn.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform sind am inneren Kugelhahn mindestens zwei Führungsbuchsen angeordnet, die vorzugsweise als Schmutzabstreifbuchsen ausgestaltet sind. Es ist weiterhin bevorzugt, daß das Dichtungsgehäuse mindestens zwei Winkelringpackungen, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen, aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtungsgehäuse einen Entspannungsring für Deckgas auf. Diese Anordnung besteht vorzugsweise aus einem zwischen den beiden Packungen befindlichen Entspannungsring, der mit Bohrungen versehen ist, durch die Leckgas über die seitliche Öffnung im Dichtungsgehäuse abgeführt werden kann. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß mögliche kleine Undichtigkeiten der ersten Winkelringpackung über die Zwischenentspannung abgeleitet werden, entweder zur Saugseite der ersten Stufe des Turboverdichters oder über eine Schlauchleitung in geeignete Absorber.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß der Düsenstockflansch mit dem Düsenstockrohr verschraubt und verklebt ist und eine O-Ring Abdichtung, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen, zur äußeren Absperrarmatur aufweist.

Es wurde bereits ein Prototyp angefertigt und erprobt, wobei der Düsenstock mehrmals unter einem Stickstoffdruck von 4000 kPa demontiert und montiert wurde. Dabei wurden keinerlei Undichtigkeiten festgestellt. Es erfolgten auch bereits mit Erfolg Düsenwechsel unter Betriebsbedingungen.

Die Demontage der Einspritzdüsen erfolgt im wesentlichen in fünf Schritten. Im ersten Schritt wird der äußere Kugelhahn geschlossen und die Vorlaufleitung des Einspritzmediums entspannt und entleert. Danach wird die Absperrarmatur der Zwischenentspannung am Entspannungsring geöffnet. Im zweiten Schritt wird die Vorlaufleitung demontiert und die Düsenstock-Montagevorrichtung an das Dichtungsgehäuse und Kugelhahn montiert. In einem dritten Schritt werden die Verbindungsschrauben zwischen äußerem Kugelhahn und Dichtungsgehäuse demontiert. In einem vierten Schritt wird das Düsenstockrohr mit dem Düsenstockflansch und dem äußeren Kugelhahn mittels Montagevorrichtung soweit zurückgezogen, bis sich der innere Kugelhahn schließen läßt. Dabei wird die Markierung am Düsenstockrohr sichtbar. In einem fünften Schritt wird schließlich nach Schließung des inneren Kugelhahns der Düsenstock zum Auswechseln der Einspritzdüse gefahrlos demontiert.

Die Montage der Einspritzdüsen erfolgt ebenfalls nach fünf Schritten. Im ersten Schritt wird die Montagevorrichtung mit dem äußeren Kugelhahn, Düsenstockflansch und Düsenstockrohr am Dichtungsgehäuse montiert. In einem zweiten Schritt wird das Düsenstockrohr mittels Montagevorrichtung durch Dichtungsgehäuse und erster Führungsring im inneren Kugelhahn geschoben. Dabei schließt die Markierung des Düsenstockrohres mit der vorderen Kante des Dichtungsgehäuses ab. In einem dritten Schritt wird der innere Kugelhahn geöffnet und das Düsenstockrohr durchgeschoben bis der Düsenstockflansch am Dichtungsgehäuse anliegt. In einem vierten Schritt wird der innere Kugelhahn mit Dichtungsgehäuse verschraubt und die Entspannungsleitung am Entspannungsring abgesperrt. In einem fünften Schritt wird die Vorlaufleitung montiert und bespannt, der äußere Kugelhahn geöffnet und danach die Einspritzung in Betrieb genommen.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung werden die vorhandenen Installationen des Standes der Technik durch neue Düsenstockabdichtungen mit doppelter Winkelringpackung und Zwischenentspannung ersetzt. Statt üblichen am Gehäuse der Turboverdichter montierten Absperrarmaturen werden Kugelhähne mit integrierten Führungs- und Schmutzabstreifringen verwendet und die Abdichtung zwischen Düsenstockflansch und äußerer Absperrarmatur von einer Flachdichtung auf eine O-Ring Dichtung umgestellt. Durch diese Anordnung ist es erstmalig möglich, Einspritzdüsen von Turboverdichtern in allen fünf Verdichterstufen während des Betriebes der Anlage auszuwechseln, ohne daß Prozeßgas entweicht.

Hierdurch ist eine Stillegung des Turboverdichters während des Auswechselns der Düsen nicht mehr notwendig. Es wird somit eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt.

Die nachfolgenden Figuren sollen die Erfindung näher erläutern.
1 zeigt die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung in einer Ansicht im Querschnitt.
2 zeigt die Einspritzvorrichtung des Standes der Technik ebenfalls in einer Ansicht im Querschnitt.
In 1 bezeichnet die Ziffer 3a die am Gehäuse des Turboverdichters angeflanschte innere Kugelhahnabsperrarmatur, in der die Führungs- und Schmutzabstreifbuchsen 2 angeordnet sind. Die Ziffer 4 zeigt das Düsenstockrohr. Die Ziffer 1 bezeichnet die Kugelschale und die Ziffer 9 die Kugel des inneren Kugelhahns 3a. Während der Demontage der Einspritzdüsen wird dieser Kugelhahn geschlossen, so daß das Entweichen von Prozeßgas verhindert wird.
Die Ziffer 5 bezeichnet das Dichtungsgehäuse. In diesem Dichtungsgehäuse sind Winkelringpackungen 6 angeordnet und weiterhin ein Entspannungsring 10 für geringe Mengen entweichenden Leckgases. Die Winkelringpackungen 6 sind doppelt angeordnet und zwar auf jeder Seite des Entspannungsringes.
Die Ziffer 7 bezeichnet den Düsenstockflansch. Dieser enthält Abdichtungen, bevorzugt in Form von O-Ring Dichtungen aus PTFE, die den Düsenstockflansch gegenüber der äußeren Absperrarmatur abdichten. Die äußere Absperrarmatur ist ein äußerer Kugelhahn 3b, der ebenfalls bei der Demontage des Düsenstockrohres 4 geschlossen wird.
2 zeigt eine entsprechende Einspritzvorrichtung des Standes der Technik. Die Ziffer 11 bezeichnet das Düsenstockrohr mit dem Düsenstockflansch, die Ziffer 12 den Absperrschieber am Verdichtergehäuse und die Ziffer 13 die Stopfbuchsengehäuse. Die Ziffer 14 bezeichnet die Weichpackungsringe, durch die das Düsenstockrohr geführt und abgedichtet wird. Die Ziffer 15 zeigt die Verschweißung des Düsenstockrohres und des Düsenstockflansches. Die Ziffer 16 bezeichnet das Absperrventil, die Ziffer 17 die Verschraubung des Absperrventils, die mit 4 Inbusschrauben erfolgt. Die Ziffer 18 zeigt den Gewindedruckring zum Vorspannen der Packungsringe, die Ziffer 19 die Verbindungsschrauben zur Verbindung von Absperrventil 16, Stockbuchsengehäuse 13 und Düsenstockflansch 15. Die Ziffer 20 zeigt die Verschraubung der Einspritzvorrichtung und die Ziffer 21 die Einspritzdüse.
Diese Einspritzvorrichtung des Standes der Technik besitzt den Nachteil, daß bei der Demontage des Düsenstockes die Flachdichtung zwischen Düsenstockflansch 11 und Absperrarmatur 16 teilweise entlastet werden muß, da die Verbindungsschrauben 19 gelöst werden müssen. Während vor dem Lösen 8 Schrauben auf diese Flachdichtung Pressung ausüben, werden bei der Demontage 4 Schrauben gelöst, so daß die Pressung nur noch von 4 Schrauben erfolgt. Hierbei treten bereits erste Gasundichtigkeiten auf. In einem weiteren Demontageschritt muß dann das Düsenstockrohr bis zu 400 mm durch die 4 Weichpackungsringe 14 gezogen werden. Dabei kommt es teilweise auch zum Verkanten des Düsenstockrohres und damit zu weiteren Gasundichtigkeiten. Neben der fehlenden Führung des Düsenstockrohres über die gesamte Länge ist ein weiterer Grund für Gasundichtigkeiten, daß das Düsenstockrohr durch Ablagerungen aus dem Prozeßgas stark verschmutzt ist und daher eine saubere Führung des Düsenstockrohres beim Herausziehen aus dem Düsenstock nicht möglich ist.
Auch die Absperrarmaturen 12 und 16 werden während des Betriebes durch Ablagerungen aus dem Prozeßgas bzw. aus der Einspritzflüssigkeit belegt und sind daher im geschlossenen Zustand nicht mehr dicht.
Diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung vermieden, bei der ein Wechsel der Einspritzdüsen während des Betriebes der Turboverdichter möglich ist.

1: Kugelschale
2: Führungs-/Schmutzabstreifbuchsen
3a: innerer Kugelhahn
3b: äußerer Kugelhahn
4: Düsenstockrohr
5: Dichtungsgehäuse
6: Winkelringpackungen
7: Düsenstockflansch
8: Abdichtung
9: Kugel
10: Entspannungsring
11: Düsenstockrohr mit Düsenstockflansch
12: Absperrschieber am Verdichtungsgehäuse montiert
13: Stopfbuchsengehäuse
14: 4 Weichpackungsringe
15: Verschweißung Düsenstockrohr, Düsenstockflansch
16: Absperrventil
17: Verschraubung Absperrventil (4 Inbusschrauben)
18: Gewindedruckring zum Vorspannen der Packungsringe
19: Verbindungsschrauben zur Verbindung vom Absperrven
: til 16, Stopfbuchsengehäuse 13 und Düsenstock
: flansch 15
20: Verschraubung
21: Einspritzdüse

Claims

Einspritzvorrichtung für Kondensatwasser- oder Waschöleinspritzung in Turboverdichtern bestehend aus – einem an eine entsprechende Öffnung im Gehäuse des Turboverdichters anflanschbaren inneren Kugelhahn (3a), der Führungsbuchsen (2) aufweist, durch die ein Düsenstockrohr (4) geführt ist – einem Dichtungsgehäuse (5) mit daran angeordneten Winkelringpackungen (6) vorzugsweise aus einem fluorhaltigen Polyolefin und – einem Düsenstockflansch (7) mit daran befestigtem Düsenstockrohr (4) und Abdichtung {8) zu einer äußeren Absperrarmatur.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Absperrarmatur ein äußerer Kugelhahn (3b) ist.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Kugelhahn (3a) mindestens zwei Führungsbuchsen (2) angeordnet sind, die vorzugsweise als Schmutzabstreifbuchsen ausgestaltet sind.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (5) mindestens zwei Winkelringpackungen (6) vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen aufweist.
Einspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (5) einen Entspannungsring für Leckgas (10) aufweist.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenstockflansch (7) mit dem Düsenstockrohr (4) schlußfest verbunden, vorzugsweise verschraubt und verklebt ist.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzdüse an der Spitze des Düsenstockrohres (4) schlußfest mit diesem verbunden, vorzugsweise verschraubt und verklebt ist.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (8) eine O-Ring-Abdichtung ist, wobei der O-Ring vorzugsweise aus PTFE besteht.