WO1980001937A1 - Process for transferring under high pressure liquid containing solid materials - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for delivering liquids containing solids to elevated pressure from at least one delivery container.
- the invention has for its object to develop a method of the type mentioned, which is easy to carry out, works with low wear and guarantees longer operating times.
- This object is achieved in that the power transmission to the liquid to be conveyed takes place by means of a pumpable auxiliary liquid and that as soon as the liquid in the delivery container has reached a predetermined lower level, the auxiliary liquid is drawn off and this again up to a predetermined filling level to be conveyed Liquid is filled.
- auxiliary fluids which are inexpensive to buy and which have long proven themselves.
- Any little compressible liquid is suitable as an auxiliary liquid which does not mix or only mixes slightly with the liquid to be conveyed which contains solids.
- water is particularly suitable as an auxiliary liquid for conveying a coal suspension.
- the density of the auxiliary liquid should be lower than that of the medium.
- the auxiliary liquid must be drawn off and this must be filled again with liquid to be conveyed to a predetermined upper fill level.
- this is achieved on the one hand by withdrawing the auxiliary liquid under reduced pressure and in the process sucking the liquid to be conveyed from a suitable storage container into the conveying container.
- it is also possible to convey into the delivery container either due to a sufficient static pressure difference between the storage container and the delivery container or by a pressure that is somewhat greater than the static pressure of the auxiliary liquid in the delivery container and to push the auxiliary liquid out of it.
- a pump used for such purposes is still relatively low-wear because the pressure differences to be managed are only slight.
- the method according to the invention is characterized by a high degree of efficiency.
- It can also be used to pump both cold and hot liquids containing solids at high pressure.
- a storage container 1 is designated for a liquid containing solids to be pumped at high pressure, which is connected via a feed pump 2 and via valves 3, 4 to the lower parts of two feed containers 5, 6. Also with the conveying containers 5, 6 two valves 7, 8 are connected, which lead to a pipe outlet 9, which is connected, for example, to a reactor plant of a coal hydrogenation plant, not shown. Fern he is a hel liquid tank 10 is provided, which via a high pressure pump 11 and. Flow meter 12 and via valves 13, 14 is connected to the upper part of the delivery container 5, 6. Valves 15, 16 lead from the upper part of the two storage tanks 5, 6 to a drain pipe 17 which opens into the auxiliary liquid tank 10.
- Measuring probes 19 and 18 are provided in the upper and lower part of the two storage containers 5, 6, which emit measuring signals when the separating layer 20 between auxiliary liquid 21 and liquid 22 containing solids comes into contact with them. All valves 3, 4, 7, 8, 13, 14, 15, 16, have actuators (not shown) which, like the measuring probes 18, 19, are connected to a control unit 23 via dashed lines.
- the flow meter 12 is connected to a combined controller-actuator device 24, which influences the pumping capacity of the high-pressure pump 11.
- a delivery container 5 has been filled with auxiliary liquid 21, for example water, from the auxiliary liquid container 10 prior to start-up.
- the valves 4 and 15 on the delivery container 5 are then opened via the control unit 23 and the delivery pump 2 is switched on. This conveys the solid-containing liquid 22, for example coal pulp, from the storage container 1 from unteo into the delivery container 5.
- the control unit 23 switches over in such a way that the valves 4 and 15 are closed and valves 3 and 16 are opened so that the liquid 22 flows from the feed pump 2 into the second feed container 6 and displaces the auxiliary liquid 21.
- valves 7 and 14 on the conveying container 5 are opened and the high-pressure pump 11 is switched on, which conveys the auxiliary liquid 21 from above into the conveying container 5 under high pressure, for example 200 bar, and presses the liquid 22 into the outlet 9.
- the conveyed auxiliary liquid 21 corresponds to the amount of the displaced liquid 22, so that the flow rate for the liquid 22 can be set with the flow meter 12 in conjunction with the combined regulator / actuator 24.
- valves 7 and 14, 3 and 16 are closed and the valves 4 and 15 and 8 and 13 opened, the delivery container 5 being filled again with liquid 22 and auxiliary liquid 21 in the delivery container 6 for displacing the liquid 22 through the outlet 9 arrives.
- the valves are switched again and the delivery process in the outlet 9 is repeated periodically by alternately filling and emptying the two delivery containers 5, 6 with liquid 22 and auxiliary liquid 21 .
- any other suitable fluid such as inert gas, is conceivable, which is alternately entered and drawn off into the two delivery containers 5, 6 using a suitable pump.
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Abstract
The process applies to the high pressure transfer of liquid containing solid materials, for example a coal suspension in oil under the pressure of a hydrous reactor by at least a transfer tank (5, 6). The transmission power (4) is exerted by means of an auxiliary liquid (21) adapted to be readily pumped, for example water. As soon as the liquid (22) reaches a predetermined lower level (18) in the transfer tank (5, 6), the auxiliary liquid is removed from the tank (5, 6). The tank is refilled up to the point where the liquid to be transferred (22) has reached a predetermined upper level (19). With such process, the liquid containing solid materials is not brought into contact with moving parts of a pump which would result in considerable wear of the equipment.
Description
Verfahren zum Fördern von feststoffhaltigen Flüssigkeiten auf erhöhten Druck Process for pumping liquids containing solids at elevated pressure
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fördern von feststoffhaltigen Flüssigkeiten auf erhöhten Druck aus mindestens einem Förderbehälter.The invention relates to a method for delivering liquids containing solids to elevated pressure from at least one delivery container.
Es ist bekannt, festeto ffhaltige Flüssigkeiten mittels langsam laufender Kolbenpumpen auf hohen Druck zu pumpen. Beispielsweise wird bei der Hydrierung von Kohle die zu hydrierende Kohle mit 01 verrührt und die entstehende Suspension mittels solcher Kolbenpumpen auf den Druck des Hydrierreaktors, der in der Regel zwischen etwa 100 und 500 bar liegt, gefördert.Infolge der abrasiv und aggressiv wirkenden Feststoffteilchen in der zu fördernden Flüssigkeit sind die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Pumpenteile trotz besonderer Werkstoffauswahl und Hilfsschmierung einem sehr hohen Verschleiß unterworfen. Dies zwingt zu einem häufigen Auswechseln solcher Pumpenteile, was mit unerwünschten Stillstandzeiten und erheblichen Kosten verbunden ist.It is known to pump liquids containing solids at high pressure by means of slowly running piston pumps. For example, in the hydrogenation of coal, the coal to be hydrogenated is stirred with 01 and the resulting suspension is conveyed to the pressure of the hydrogenation reactor, which is generally between about 100 and 500 bar, by means of such piston pumps, as a result of the abrasive and aggressive solid particles in the The pump parts coming into contact with the liquid are subject to very high wear despite the special choice of materials and auxiliary lubrication. This forces such pump parts to be replaced frequently, which is associated with undesirable downtimes and considerable costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches einfach durchführbar ist,
verschleißarm arbeitet und längere Betriebszeiten gewährleistet.The invention has for its object to develop a method of the type mentioned, which is easy to carry out, works with low wear and guarantees longer operating times.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftübertragung auf die zu fördernde Flüssigkeit mittels einer pumpbaren Hilfsflüssigkeit erfolgt und daß, sobald die Flüssigkeit im Förderbehälter ein vorgegebenes unteres Füllstandsniveau erreicht hat, die Hilfsflüssigkeit abgezogen und dieser erneut bis zu einem vorgegeben Fülls taπdsniveau mit zu fördernder Flüssigkeit gefüllt wird.This object is achieved in that the power transmission to the liquid to be conveyed takes place by means of a pumpable auxiliary liquid and that as soon as the liquid in the delivery container has reached a predetermined lower level, the auxiliary liquid is drawn off and this again up to a predetermined filling level to be conveyed Liquid is filled.
Dadurch , daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kraftübertragung auf die auf Druck zu fördernde Flüssigkeit nicht direkt mittels bewegter Teile in einer Pumpe, sondern indirekt über eine Hilfsflüssigkeit erfolgt, sind keine förderungsbedingte Verschleißerscheinungen zu verzeichnen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit schwierig. pumpbare feststoffhaltige Flüssigkeiten über lange Förderzeiten auf beliebig .hohe Drücke gefördert werden. Das Pumpen der Hilfsflüssigkeit auf Druck bereitet keine Schwierigkeiten, wenn gut pumpbare feststofffreie Flüssigkeiten verwendet wurden.Due to the fact that, according to the method according to the invention, the power transmission to the liquid to be conveyed under pressure does not take place directly by means of moving parts in a pump, but indirectly via an auxiliary liquid, there are no wear-related signs of wear. According to the inventive method can thus be difficult. Pumpable solids-containing liquids can be pumped to any high pressure over long delivery times. Pumping the auxiliary liquid to pressure is not a problem if well-pumpable solid-free liquids have been used.
Zum Pumpen der Hilfsflüssigkeiten können schnell laufende Kreiselpumpen eingesetzt werden, die billig zu beschaffen sind und die sich seit langem gut bewährt haben.
Als Hilfsflüssigkeit eignet sich jede beliebige wenig kompressble Flüssigkeit, die sich mit der zu fördernden feststoffhaltigen Flüssigkeit gar nicht oder nur wenig vermischt. So eignet sich zum Fördern einer Kohlesuspension besonders gut Wasser als Hilfsflüssigkeit. Die Dichte der Hilfsflüssigkeit sollte geringer als die des Fördermediums sein.High-speed centrifugal pumps can be used to pump the auxiliary fluids, which are inexpensive to buy and which have long proven themselves. Any little compressible liquid is suitable as an auxiliary liquid which does not mix or only mixes slightly with the liquid to be conveyed which contains solids. For example, water is particularly suitable as an auxiliary liquid for conveying a coal suspension. The density of the auxiliary liquid should be lower than that of the medium.
Sobald der Förderbehälter bis zu einem vorgegebenen unteren Füllstandsπiveau geleert ist, muß die Hilfsflüssigkeit abgezogen und dieser erneut bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstandsniveau mit zu fördernder feststoffhaltiger Flüssigkeit gefüllt werden.As soon as the delivery container has been emptied to a predetermined lower fill level, the auxiliary liquid must be drawn off and this must be filled again with liquid to be conveyed to a predetermined upper fill level.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung wird dies zum einen erreicht, in dem die Hilfsflüssigkeit unter Unterdruck abgezogen und dabei die zu fördernde Flüssigkeit aus einem geeigneten Vorτatsbehälter in den Förderbehälter gesaugt wird. Zum anderen ist jedoch a^ich möglich, entweder aufgrund einer ausreichenden statischen Druckdifferenz zwischen Vorrats- und Förderbehälter oder durch einen Druck, der etwas größer ist als der statische Druck der Hilfsflüssigkeit im Förderbehälter in diesen zu fördern und dabei die Hilfsflüssigkeit aus diesem auszuschieben. Eine für solche Zwecke verwendete Pumpe arbeitet immer noch relativ verschleißarm, da die zu bewältigenden Druckdifferenzen nur gering sind.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwei Förderbehälter zum Einsatz gelangen, wobei während der Entleerungsphase des einen, der andere erneut mit zu fördernder Flüssigkeit gefüllt wird. Diese Weiterbildung der Erfindung ermöglicht einen kontinuierlichen Pumpbetrieb über beliebig lange Laufzeiten. Dabei kann es sich als zweckmäßig erweisen, die beim erneuten Füllen eines Förderbehälters mit feststoffhaltiger Flüssigkeit abzuziehende Hilfsflüssigkeit auf Druck zu pumpen und unmittelbar dem anderen zu dessen Entleerung zuzuführen.According to further features of the invention, this is achieved on the one hand by withdrawing the auxiliary liquid under reduced pressure and in the process sucking the liquid to be conveyed from a suitable storage container into the conveying container. On the other hand, however, it is also possible to convey into the delivery container either due to a sufficient static pressure difference between the storage container and the delivery container or by a pressure that is somewhat greater than the static pressure of the auxiliary liquid in the delivery container and to push the auxiliary liquid out of it. A pump used for such purposes is still relatively low-wear because the pressure differences to be managed are only slight. It proves to be particularly advantageous if, according to a further feature of the invention, two delivery containers are used, one of which is filled again with the liquid to be delivered during the emptying phase. This development of the invention enables a continuous pump operation over any run times. It may prove expedient to pump the auxiliary liquid to be drawn off when a conveyor container is filled again with liquid containing solids, and to feed it directly to the other for emptying it.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus.The method according to the invention is characterized by a high degree of efficiency.
Darüberhinaus kann es zum Fördern sowohl kalter als auch heißer feststoffhaltigen Flüssigkeiten auf hohen Druck verwendet werden.It can also be used to pump both cold and hot liquids containing solids at high pressure.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the figure.
In der Figur ist ein Vorratsbehälter 1 für eine auf hohen Druck zu fördernde feststoffhaltige Flüssigkeit bezeichnet, der über eine Förderpumpe 2 und über Ventile 3,4 mit den unteren Teilen von zwei Förderbehältern 5,6 verbunden ist. Ebenfalls mit den Förderbehältern 5 , 6
verbunden sind zwei Ventile 7,8, die zu einem Rohrausgang 9 führen, der z.B. mit einer nicht gezeigten Reaktoranlage eines Kohlehydrierwerkes v erb unden is t . Fern er is t ein H il fs flüssigkeitsbehälter 10 vorgesehen, der über eine Hochdruckpumpe 11 und ein. Durchfluß-Meßgerät 12 sowie über Ventile 13, 14 mit dem oberen Teil der Förderbehälter 5 , 6 verbunden ist. Vom oberen Teil der beiden Speicherbehälter 5,6 führen Ventile 15,16 zu einem Abflußrohr 17, das in den Hilfsflüssigkeitsbehälter 10 mündet. Im oberen und unteren Teil der beiden Speicherbehälter 5,6 sind Meßsonden 19 und 18 vorgesehen, die Meßsignale abgeben, wenn die Trennschicht 20 zwischen Hilfsflüssigkeit 21 und feststoffhaltiger Flüssigkeit 22 mit diesen in Berührung kommt. Alle Ventile 3 , 4, 7 , 8 , 13 , 14 , 15 , 16 , weisen nicht gezeigte Stellorgane auf, die, ebenso wie die Meßsonden 18,19, über gestrichelte eingezeichnete Leitungen mit einem Steuergerät 23 verbunden sind. Das Durchfluß-Meßgerät 12 ist mit einem kombinierten Regler-Stellglied-Gerät 24 verbunden, welches die Pumpleistung der Hochdruckpumpe 11 beeinflußt.In the figure, a storage container 1 is designated for a liquid containing solids to be pumped at high pressure, which is connected via a feed pump 2 and via valves 3, 4 to the lower parts of two feed containers 5, 6. Also with the conveying containers 5, 6 two valves 7, 8 are connected, which lead to a pipe outlet 9, which is connected, for example, to a reactor plant of a coal hydrogenation plant, not shown. Fern he is a hel liquid tank 10 is provided, which via a high pressure pump 11 and. Flow meter 12 and via valves 13, 14 is connected to the upper part of the delivery container 5, 6. Valves 15, 16 lead from the upper part of the two storage tanks 5, 6 to a drain pipe 17 which opens into the auxiliary liquid tank 10. Measuring probes 19 and 18 are provided in the upper and lower part of the two storage containers 5, 6, which emit measuring signals when the separating layer 20 between auxiliary liquid 21 and liquid 22 containing solids comes into contact with them. All valves 3, 4, 7, 8, 13, 14, 15, 16, have actuators (not shown) which, like the measuring probes 18, 19, are connected to a control unit 23 via dashed lines. The flow meter 12 is connected to a combined controller-actuator device 24, which influences the pumping capacity of the high-pressure pump 11.
Die Anordnung arbeitet wie folgt:The arrangement works as follows:
Ein Förderbehälter 5 ist vor der Inbetriebnahme mit Hilfsflüssigkeit 21, z.B. Wasser, aus dem Hilfsflüssigkeitsbehälter 10 gefüllt worden.
Dann werden am Förderbehälter 5 die Ventile 4 und 15 über das Steuergerät 23 geöffnet und die Förderpumpe 2 eingeschaltet. Diese fördert die feststoffhaltige Flüssigkeit 22, zum Beispiel Kohlebrei, aus dem Vorratsbehälter 1 von unteo in den Förderbehälter 5. Sobald die Flüssigkeit 22 im Förderbehälter 5 die Meßsonde 19 erreicht, erfolgt eine Umschaltung über das Steuergerät 23. in der Weise, daß die Ventile 4 und 15 geschlossen werden und Ventil 3 und 16 geöffaet werden, so daß die Flüssigkeit 22 aus der Förderpumpe 2 in den zweiten Förderbehälter 6 fließt und die Hilfsflüssigkeit 21 verdrängt. Zugleich werden die Ventile 7 und 14 am Fördsrbehälter 5 geöffnet und die Hochdruckpumpe 11 eingeschaltet, welche die Hilfsflüssigkeit 21 unter hohem Druck, beispielsweise 200 bar, von oben in den Förderbehälter 5 fördert und die Flüssigkeit 22 in den Auslaß 9 drückt.A delivery container 5 has been filled with auxiliary liquid 21, for example water, from the auxiliary liquid container 10 prior to start-up. The valves 4 and 15 on the delivery container 5 are then opened via the control unit 23 and the delivery pump 2 is switched on. This conveys the solid-containing liquid 22, for example coal pulp, from the storage container 1 from unteo into the delivery container 5. As soon as the liquid 22 in the delivery container 5 reaches the measuring probe 19, the control unit 23 switches over in such a way that the valves 4 and 15 are closed and valves 3 and 16 are opened so that the liquid 22 flows from the feed pump 2 into the second feed container 6 and displaces the auxiliary liquid 21. At the same time, the valves 7 and 14 on the conveying container 5 are opened and the high-pressure pump 11 is switched on, which conveys the auxiliary liquid 21 from above into the conveying container 5 under high pressure, for example 200 bar, and presses the liquid 22 into the outlet 9.
Die geförderte Hilfsflüssigkeit 21 entspricht der Menge der verdrängten Flüssigkeit 22, so daß mit dem Durchfluß-Meßgerät 12 in Verbindung mit dem kombinierten Regler-Stellglied 24 die Förderleistung für die Flüssigkeit 22 eingestellt werden kann.The conveyed auxiliary liquid 21 corresponds to the amount of the displaced liquid 22, so that the flow rate for the liquid 22 can be set with the flow meter 12 in conjunction with the combined regulator / actuator 24.
Sobald die Trennfläche 20 im Förderbehälter 5 die Meßsonde 19 erreicht hat, ist die erste Halbperiαde des Pumpvorgangs abgelaufen und
es erfolgt eine erneute Umschaltuπg. Die Ventile 7 und 14, 3 und 16, werden geschlossen und die Ventile 4 und 15 sowie 8 und 13 geöffnet, wobei der Förderbehälter 5 aufs Neue mit Flüssigkeit 22 gefüllt wird und Hilfstflüssigkeit 21 in den Förderbehälter 6 zur Verdrängung der Flüssigkeit 22 durch den Auslaß 9 gelangt.As soon as the separating surface 20 in the conveying container 5 has reached the measuring probe 19, the first half period of the pumping process has ended and there is another switchover. The valves 7 and 14, 3 and 16 are closed and the valves 4 and 15 and 8 and 13 opened, the delivery container 5 being filled again with liquid 22 and auxiliary liquid 21 in the delivery container 6 for displacing the liquid 22 through the outlet 9 arrives.
Sobald der Förderbehälter 5 wieder mit Flüssigkeit gefüllt und der Förderbehältεr 5 mit Hilfsflüssigkeit 22 gefüllt ist, werden die Ventile wieder umgeschaltet und der Fördervorgang in den Auslaß 9 wiederholt sich periodisch durch abwechselndes Füllen und Leeren der beiden Förderbehälter 5,6 mit Flüssigkeit 22 und Hilfsflüssigkeit 21.As soon as the delivery container 5 is filled with liquid again and the delivery container 5 is filled with auxiliary liquid 22, the valves are switched again and the delivery process in the outlet 9 is repeated periodically by alternately filling and emptying the two delivery containers 5, 6 with liquid 22 and auxiliary liquid 21 .
Anstelle von Wasser als Hilfsflüssigkeit ist jedes andere geeignete Fluid, wie inertes Gas vorstellbar, das mit einer geeigneten Pumpe abwechselnd in die beiden Förderbehälter 5,6 eingegeben und abgezogen wird.
Instead of water as auxiliary liquid, any other suitable fluid, such as inert gas, is conceivable, which is alternately entered and drawn off into the two delivery containers 5, 6 using a suitable pump.
Claims
1.) Verfahren zum Fördern von feststoffhaltigen Flüssigkeiten auf erhöhten Druck aus mindestens einem Förderbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung auf die zu fördernde Flüssigkeit mittels einer pumpbaren Hilfsflüssigkeit im Förderbehälter ein vorgegebenes unteres Füllstandsniveau erreicht hat, die Hilfsflüssigkeit abgezogen und dieser erneut bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstandsniveau mit zu fördernder Flüssigkeit gefüllt wird.1.) Method for conveying liquids containing solids at elevated pressure from at least one delivery container, characterized in that the power transmission to the liquid to be conveyed has reached a predetermined lower fill level by means of a pumpable auxiliary liquid in the delivery container, the auxiliary liquid is withdrawn and this again up to one predetermined upper level is filled with liquid to be pumped.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflüssigkeit aus dem Förderbehälter unter Unterdruck abgezogen und dabei die zu fördernde Flüssigkeit in den Förderbehälter gesaugt wird,2.) Method according to claim 1, characterized in that the auxiliary liquid is withdrawn from the delivery container under negative pressure and the liquid to be delivered is sucked into the delivery container,
3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu fördernde Flüssigkeit unter geringem Überdruck in den Förderbehälter gefördert und dabei die Hilfsflüssigkeit aus diesem ausgeschoben wird.3.) Method according to claim 1, characterized in that the liquid to be conveyed is conveyed into the delivery container under a slight excess pressure and the auxiliary liquid is pushed out of the latter.
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Förderbehälter verwendet werden, wobei während der Entleerungsphase des einen der andere erneut mit zu fördernder Flüssigkeit gefüllt w ir d .4.) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that two conveying containers are used, during which Emptying phase of the other is again filled with liquid to be pumped.
5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Füllen eines Förderbehälters mit zu fördernder Flüssigkeit aus diesem abzuziehende Hilfsflüssigkeit auf Druck gebracht und dem zu entleerenden anderen Förderbehälter zugeführt wird. 5.) Method according to claim 4, characterized in that the auxiliary liquid to be drawn off when filling a delivery container with liquid to be delivered is brought to pressure and fed to the other delivery container to be emptied.
Applications Claiming Priority (2)
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Legal Events
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| AK | Designated states |
Designated state(s): GB JP US |
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| AL | Designated countries for regional patents |
Designated state(s): FR |