DE2417918C3

DE2417918C3 - Scheider zum Entfernen von Dampf aus Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2417918C3
Application number: DE2417918A
Authority: DE
Inventors: Miguel Angel Texas City Tex. Salabarria
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1973-04-12
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1986-01-02
Also published as: BE813593A; FR2225190B1; DE2417918A1; NL180384C; SU505333A3; FR2225190A1; BR7402906D0; CA1019254A; IT1007864B; US3826064A; DE2417918B2; AU6783374A; NL180384B; JPS5714884B2; JPS5052669A; NL7404794A; GB1465356A

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheider zum Entfernen von Dampf aus Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Scheider, wie er etwa durch die US-PS 21 989 bekannt ist, wird beispielsweise zur Trennung der aus Erdölquellen geförderten Gemische aus Öl und Gas bzw. Gasen verwendet. Hierbei wird bei dem bekannten Scheider angestrebt, den Kontakt mit freigesetztem Gas und entgastem Erdöl möglichst zu verhindern.

Solche Scheider werden jedoch auch bei anderen technischen Verfahren in der Erdölindustrie und der chemischen Industrie eingesetzt; sie werden etwa zur Trennung der bei verschiedenen chemischen Verfahren erzeugten Dampf-Flüssigkeits-Gemischströme verwendet. Ferner werden Dampf-Flüssigkeits-Scheider auch in bestimmten Verfahrensschritten eingesetzt, bei denen ein flüssiger Strom in einen unter vermindertem Druck stehenden Behälter eingespeist wird, in dem ein Teil der Flüssigkeit verdampft und von der restlichen, nicht verdampften Flüssigkeit abgetrennt wird. Derartige Behälter, die üblicherweise als Entspannungsverdampfungstanks bezeichnet werden, sind so ausgelegt, daß eine möglichst scharfe Trennung der Flüssigkeit vom Dampf erzielt wird. Bei bestimmten chemischen Verfahren ist es außerordentlich wichtig, daß keinerlei ui.verdampfte

ίο Flüssigkeit mit der aus dem Dampf-Flüssigkeits-Scheider abgezogenen bzw. gewonnenen Dampfphase mit übergeht Beispielsweise ist es bei unter Verwendung homogener Katalysatoren durchgeführten chemischen Verfahren, bei denen die verwendeten Katalysatoren aus außerordentlich wertvollen bzw. kostspieligen Stoffen, wie Platin, Palladium und dergleichen, hergestellt sein können, wichtig, daß zusammen mit dem aus einem derartigen Entspannungsverdampfungstank gewonnenen Dampfprodukt von dem gelösten Katalysator nichts mit übergeht

In der Regel sind Dampf-Flüssigkeits-Scheider zylindrische Behälter, in die die Beschickung tangential eingeführt wird. Durch tangentiales Einspeisen der Beschickung in den Behälter tritt keine allzu starke Turbulenz und kein übermäßiges Spritzen auf wie bei einer Einspeisung des Flüssigkeitsstroms mit hoher Geschwindigkeit auf· eine Prallfläche. Der tangentiale Eintritt der Flüssigkeit in den Scheiderbehälter erzeugt eine Drallströmung, so daß die Flüssigkeit entlang der Innenwand um den Behälter kreist. Unverdampfte Flüssigkeit wird aus dem unteren Teil des Behälters abgezogen, während man den Dampf vom oberen Teil des Behälters abzieht
Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, um die Flüssigkeitsmenge so gering wie möglich zu halten, die von dem über Kopf abgezogenen Dampf mitgeführt wird. So wurde bereits versucht, die mitgerissene Flüssigkeitsmenge durch Verwendung gefüllter Entnebelungseinrichtungen und Anwendung verschiedener Prallwände und dergleichen zu verringern. Die bislang zur Lösung dieses Problems angewandten Mittel reichten zwar in der Regel aus, um die vom Dampfprodukt mitgeführte Flüssigkeitsmenge zu verringern, genügten jedoch nicht, um das Mitreißen von Flüssigkeit vollständig auszuschließen. Wie bereits erwähnt, ist es bei bestimmten Verfahren, z. B. bei chemischen Verfahren, bei denen ein sehr wertvoller homogener Katalysator in der Flüssigkeit gelöst ist, der im Kreislauf in einen Reaktor zurückgeführt werden muß, wesentlich, daß nichts von der die gelösten Katalysatorkomponenten enthaltenden Flüssigkeit mit dem Dampfprodukt abgeführt wird.

Bei Dampf-Flüssigkeits-Scheidem, in denen die Flüssigkeit die Wände des Scheiders schraubenförmig umläuft, wird ein besonderes Phänomen beobachtet, das sich am besten als »Kriecheffekt« beschreiben läßt, weil ein dünner Film der Flüssigkeit allmählich an den Wänden des Scheiderbehälters hochkriecht, bis er die Oberseite des Behälters erreicht und über diese dann weiter zu der am Kopf des Behälters austretenden Dampfab-

6Q zugsleitung wandert· An dieser kann die Flüssigkeit dann herunterfließen, bis sie in die Dampfabzugsleitung eintritt und von dort von dem austretenden Dampf mitgerissen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Dampf-Flüssigkeits-Scheider zu schaffen, bei dem eine Neueinleitung bereits abgeschiedener Flüssigkeit in den austretenden Dampf verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Hierbei wird die Flüssigkeit, die über die Benetzungswirkung an der Innenseite des Deckels des Behälters zu der sich nach unten in den Behälter hinein erstreckenden Dampfabzugsleitung kriecht, in der von der Außenwand der Dampfabzugsleitung und dem Fangkragen gebildeten Rinne aufgefangen und kann durch die Abflußleitung unter der Schwerkrafteinwirkung aus dieser Rinne zu einer Stelle im Behälter abfließen, die vom unteren Ende der Dampfabzugsleitung entfernt angeordnet ist Ein solches Merkmal ist, für sich alleine betrachtet, bereits weitgehend durch die US-PS 9 15 505 bekannt, doch ist das Merkmal dort nur im Zusammenhang mit einem Abscheider, insbesondere einem Kondenswasserabscheider für Dampfleitungen, bekannt, bei welchem grundsätzlich die anfallende Flüssigkeitsmenge verhältnismäßig klein ist, verglichen mit dem eingangs genannten, bekannten Scheider.

Ferner ist bei dem bekannten Abscheider die Auffangrinne am unteren Ende des Abdampfrohres angebracht, nicht aber, wie bei der Erfindung, oberhalb dieses unteren Endes.

Zusätzlich besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß unterhalb der vom Fangkragen gebildeten Rinne eine zusätzliche Tropfblende angeordnet ist, deren Durchmesser größer ist als jener des genannten Fangkragens.

Somit wird Flüssigkeit, die vom Fangkragen nicht aufgenommen werden konnte, auswärts in Bereiche abgeleitet, in welchen die Tropfen nicht mehr in die Dampfabzugsleitung fortgerissen werden können.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Dampf-Flüssigkeits-Scheiders, von dem der obere Teil des Scheiderbehälters weggeschnitten ist, so daß die im oberen Teil des Behälters angeordnete Dampfabzugsleitung und die zugehörigen Einrichtungen zu sehen sind,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des oberen Teils eines Dampf-Flüssigkeits-Scheiders, wobei ein Teil der Scheiderbehälterwand weggeschnitten ist, so daß die sich nach unten erstreckende Dampfabzugsleitung und die zugehörigen Einrichtungen freihegen (von einem Standpunkt aus gesehen, der etwas höher und etwas weiter rechts als der für die F i g. 1 gewählte Standpunkt liegt, um die in der Wand der Dampfabzugsleitung zum Abziehen der sich in der ringförmigen Rinne ansammelnden Flüssigkeit vorgesehene Mündungsöffnung zeigen zu können) und

F i g. 3 eine Querschnittsansicht des oberen Teils eines Dampf-Flüssigkeits-Scheiders, die die Querschnittsansicht des Kopfteils des Scheiderbehälters mit der sich nach unten in diesen hineinerstreckenden Dampfabzugsleitung und den dieser zugeordneten Einrichtungen wiedergibt.

Der in der Zeichnung wiedergegebene Dampf-Flüssigkcits-Scheider weist als Scheiderbehälter 1 (nachstehend kurz als »Behälter 1« bezeichnet) einen zylindrischen Behälter auf, in dessen unteren Teil eine Einlaßleitung 2 angeordnet ist. Der Deckel und der Boden des Behälters 1 sind in der Regel gewölbt bzw. schüsselförmig oder halbkugelig ausgebildet, jedoch können in einigen Fällen auch Behälter 1 mit flachem Deckel und/ oder Boden verwendet wurden. Der Behälter 1 ist so angeordnet, daß seine Längsachse senkrecht steht. Die Einlaßleitung 2 ist so angeordnet, daß durch sie in den Behälter 1 eingespeiste Flüssigkeit tangential zu den Wänden des Behälters eingeführt und dadurch eine Drallbewegung erzeugt wird, mit der die Flüssigkeit um die Innenwände des Behälters 1 fließt. Der tangential Eintritt der Beschickung erhöht die Wirkung der Dampf-Flüssigkeits-Trennung und führt auch zu einer Verringerung des Spritzens, Schäumens und extremer Turbulenz des Flüssigkeit. In der Zeichnung ist nur der Einfachheit halber eine Ausführungsform wiedergegeben, bei der die Einlaßleitung 2 im unteren Teil des Behälters 1 in diesen eintritt. Die Einlaßleitung 2 kann jedoch an fast jedem beliebigen Punkt der senkrechten Wände des Behälters 1 in diesen eintreten, wenn sie nur so geführt bzw. angeordnet wird, daß durch die Flüssigkeitseinspeisung ein Dralleffekt erzielt wird. Bei normalem Betrieb wird im Behälter 1 ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel 3 aufrechterhalten. Im unteren Teil des Behälters 1 ist zum Abziehen von flüssigem Produkt aus der Trennzone eine Flussigkeitsabzivr-sleitung 4 angeordnet Die Flüssigkeitsabzugsieifjng 4 kann an einer beliebigen Stelle im Behälter 1 angeordnet werden, sofern ihre öffnung unter dem Flüssigkeitsspiegel 3 im Behälter 1 liegt

Im oberen Teil des Behälters 1 ist eine Dampfabzugsleitung 5 angeordnet, die sich nach unten in den Innenraum des Behälters 1 hineinerstreckt. Die Dampfabzugsleitung 5 wird so angeordnet, daß sie sich senkrecht längs der Achse des Behälters 1 nach unren erstreckt. In einigen Fällen kann die Dampfabzugsleitung 5 auch an einer anderen Stelle als in der Achse des Behälters 1 angeordnet werden. Am unteren Ende der Dampfabzugsleitung 5 sind geeignete öffnungen vorgesehen, um aus dem Innenraum des Behälters 1 abzuziehenden Dampf eintreten zu lassen und über Kopf zu einer zweckentsprechenden Dampfwiedergewjnnungs- und -behandlungseinrichtung (nicht dargestellt) zu führen. In der Regel ist das untere Ende der Dampfabzugslätung 5, wie in F i g. 3 gezeigt, einfach offen. An der Außenseite der Dampfabzugsleitung 5 ist an einem unter der Oberseite des Behälters 1 und über dem unteren offenen Ende der Dampfabzugsleitung 5 liegenden Punkt ein sich nach oben trichterförmig öffnender bzw. erweiternder, ringförmiger Fangkragen 6 angeordnet. Der Fangkragen 6 bildet somit eine ringförmige Rinne, die um die Außenseite der Dampfabzugsleitung 5 im oberen Teil des Behälters 1 läuft. Es ist wichtig, daß die Verbindungsstelle zwischen dem unteren Rand des Fangkragens 6 und der Außenwand der Dampfabzugsleitung 5 flüssigkeitsdicht ausgebildet und gehalten wird, um die an der Außenwand der Dampfabzugsleitung 5 herunterlaufende Flüssigkeit vollständig aufzufangen.

Unt'vhalb des Fangkragens 6 ist an der Außenwand der Dampfabzugsleitung 5 eine nach unten offene, sich trichterförmig erweiternde ringförmige Tropfblende 7 angeordnet, deren größter Durchmesser größer als der größte Durchmesser des Fangkragens 6 ist.

Wie am besten in F i g. 3 zu erkennen ist, steht die von dem Fangkragen 6 und der Außenseite der Dampfabzugsleitung 5 gebildete ringförmige Rinne mit der Abflußleitung 8 über eine Mündungsöffnung 9 in Verbindung, die sich durch die Wand der Dampfabzugsleitung 5 erstreckt. Die Abflußleitung 8 erstreckt sich vorzugsweise nach oben durch die Innenseite der Dampfabzugsleitung 5, so daß durch die Abflußleitung 8 sich in der ringförmigen Rinne ansammelnde Flüssigkeit vollständig abfließen kann. Die Flüssigkeit aus der ringförmigen Rinne fließt dabei durch die in der Wand der

Dampfabzugsleitung 5 vorgesehene Mündungsöffnung 9. Das untere Ende der Abflußleitung 8 erstreckt sich bis zu einem wesentlich unterhalb des offenen Endes der Dampfabzugsleitung 5 gelegenen Punkt und ist so ausgebildet und angeordnet, daß die durch die Abflußleitung 8 ablaufende Flüssigkeit nach unten und vom offenen Ende der Dampfabzugsleitung 5 weggeführt wird, an dem während des normalen Betriebs des Dampf-Flüssigkeits-Scheiders die höchste Dampfgeschwindigkeit auftritt. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, daß das untere Ende der Abflußleitung 8 in die im unteren Teil des Behälters I befindliche Flüssigkeit eintaucht, d. h., daß sich die Abflußleitung 8 bis unter den normalen Flüssigkeitsspiegel 3 erstreckt. Diese Ausführungsform ist in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt.

Die bevorzugten Anordnungen der Abflußleitungen 8 sind in der Zeichnung wiedergegeben. In einigen Fällen können die Abflußleitungen 8 jedoch so angeordnet werden, daß sie nicht durch den Innenraum der Dampfabzugsleitung 5 nach oben geführt sind. In diesen Fällen stehen die Abflußleitungen 8 nur einfach mit dem Innenraum des Behälters 1 einerseits und der von dem Fangkragen 6 und der Außenwand der Dampfabzugsleitung 5 gebildeten ringförmigen Rinne durch eine öffnung im unteren Teil des Fangkragens 6 andererseits in Verbindung.

Bei dem Dampf-Flüssigkeits-Scheider können — müssen aber nicht — längs der Außenwand der Dampfabzugsleitung 5 an einer zwischen der Innenseite des Kopfteils des Behälters 1 und dem Fangkragen 6 gelegenen Stelle Leitwände 10 angeordnet werden. Durch die Leitwände 10 wird der Drall der um die Außenseite der Dampfabzugsleitung 5 fließenden Flüssigkeit vermindert, so daß die Flüssigkeit leichter in die zwischen der Wand der Dampfabzugsleitung 5 und dem Fangkragen 6 ausgebildete Rinne abfließen kann.

in der Praxis ist es wesentlich, daß mindestens eine Abflußleitung 8 vorgesehen ist. die eine offene Verbindung zwischen den durch den Fangkragen 6 und der Außenwand der Dampfabzugsleitung 5 gebildeten ringförmigen Rinne und einem Punkt des Innenraums des Behälters 1 gebildet, der wesentlich unterhalb des und entfernt von dem offenen Ende der Dampfabzugsleitung 5 liegt. Gewünschtenfalls können mehrere AbfluB-leitungen 8 vorgesehen werden, um die sich in der ringförmigen Rinne ansammelnde Flüssigkeit abzuführen. Vorzugsweise wird das untere bzw. Auslaßende der Abflußleitung 8 so angeordnet, daß es in der Nähe der Seitenwand des senkrechten Behälters 1 liegt, so daß es weiter von der vertikalen Achse des Behälters 1 wegliegt, als das obere bzw. Einlaßende der Abflußleitung 8.

Die schräge Wand des Fangkragens 6 soll vorzugsweise um nicht mehr als 60° gegen die Vertikale geneigt sein. Die genaue Neigung im Einzelfall ist jedoch eine Sache der Wahl und kann in Abhängigkeit von der Stärke des Dralleffekts im Scheider variieren. Normalerweise ist es in der Praxis nicht erforderlich, daß der obere Rand des Fangkragens 6 mehr als etwa 5 bis 7,5 cm von der Außenseite der Dampfabzugsleitung 5 absteht Es ist jedoch sehr wichtig, daß die einzige(n) Öffnungen) in der Wand der Dampfabzugsleitung 5 innerhalb des Behälters 1 und über der Tropfblende 7 die Mündungsöffnung(en) 9 ist bzw. sind, an die die die Abflußle';tung(en) 8 angeschlossen ist bzw. sind.

Die ringförmige Tropfblende 7 sollte in einem Winkel von mindestens 30° gegen die Horizontale nach unten geneigt sein, um flüssiges Material wirksam nach unten und aus dem Bereich der Dampfgeschwindigkeit wegzuleiten, die am offenen Ende der Dampfiibzugsleitung 5 im oberen Teil des Behälters 1 auftritt.

Für normale Betriebsbedingungen ist es erwünscht, daß der größte Durchmesser der Tropfblende 7 mindestens zweimal so groß ist wie der Durchmesser der Dampfabzugsleitung 5.

Die verschiedenen Teile des Dampf-Flüssigkeits-Scheiders können aus jedem beliebigen Material hergestellt sein, das entsprechende physikalische und chemische Eigenschaften besitzt, um den Umgebungsbedingungen standhalten zu können, denen die betreffenden Teile beim Dampf-Flüssigkeits-Trennvorgang ausgesetzt sind. So können in bestimmten Fällen bzw. für bestimmte Trennungen hochlegierte Materialien erforderlich sein, wenn die Flüssigkeit und/oder der Dampf korrosive Stoffe enthalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

'.Scheider zum Entfernen von Dampf aus Flüssigkeiten mit einem senkrecht angeordneten zylindrischen Scheiderbehälter, einer zum Einspeisen von Flüssigkeit tangential in den Behälter mündenden Einlaßleitung, einer mit dem Innenraum des Behälters verbundenen, an dem unteren Teil des Behälters unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeschlossenen Flüssigkeitsabzugsleitung und einer an den oberen Teil des Behälters koaxial zu letzterem angeschlossenen und nach unten in den Behälter hineinragenden Dampfabzugsleitung, die oberhalb der Flüssigkeitsabzugsleitung endet, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß an der Außenseite der Dampfabzugsleitung (5) zwischen dem oberen Ende des Behälters (1) und dem unteren Ende der Dampfabzugsleitung (5) ein unter Ausbildung einer nach oben offenen Rinne sich trichterartig erweiternd ausgebildeter Fangkragen (6) in Form einer flüssigkeitsdicht mit der Dampfabzugsleitung verbundenen schrägen Wand befestigt ist, daß in die Rinne mindestens eine Abflußleitung (8) mündet, deren anderes Ende an einer Stelle des Innenraums des Behälters (1) mündet, welche tiefer als die Mündung der Dampfabzugsleitung (5) und in der Nähe der Innenwand des Behälters (1) liegt, und daß an der Außenseite der Dampfabzugsleitung zwischen deren unterem Ende und dem Fangkragen eine sich nach unun trichterförmig erweiternde, ringförmige Tropfblende (7) befestigt ^lst, deren größter Durchmesser größer als der Durchmesser des Fangkragens (6) ist.
2. Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (S) innerhalb der Dampfabzugsleitung (5) angeordnet und ihr in die Rinne mündendes Ende flüssigkeitsdicht über eine in der Wand der Dampfabzugsleitung (5) in der Nähe des unteren Teils der Rinne ausgebildete Mündungsöffnung (9) an die Rinne angeschlossen ist.
3. Scheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß an der Dampfabzugsleitung (5) zwischen der Innenseite der Deckelwand des Behälters (1) und dem Fangkragen (6) senkrechte, radial von der Dampfabzugsleitung (5) abragende Leitwände (10) angeordnet sind.