DE2756298A1

DE2756298A1 - Trenneinrichtung zu einer kondensations-trocknungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2756298A1
Application number: DE19772756298
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Dr Nabholz
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1977-10-10
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1979-04-19
Also published as: SE7810541L; CH626712A5; SE435135B; DE2756298C2

Description

MICAFIL AG ZÜHICH -s Mi 287/77-CH

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Trenneinrichtung zu einer Kondensationen Trocknungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Trenneinrichtung zu einer Trocknungsvorrichtung, in der das Trocknungsgut mittels Kondensationswärme einer leicht flüchtigen Flüssigkeit aufgeheizt wird, wobei im Verlaufe der Aufheizung diese Flüssigkeit mit einer schwerer flüchtigen Flüssigkeit vermischt wird, bestehend aus einem evakuierbaren Autoklaven, einem Verdampfer, einem Dampfkondensator, Steuereinrichtungen sowie Messgeräten und Vorratsbehälter, welche untereinander mittels eines Leitungssystems verbunden sind.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zur Behandlung von Transformatoren verwendet, um diese zu trocknen und gleichzeitig zu entgasen, bevor sie mit öl gefüllt werden. Bei vorimprägnierten oder zur Reparatur bestimmten Transformatoren enthält die Isolation Ul. Bei der Trocknung soll dann nicht nur das Wasser entzogen, sondern auch dieses öl aus der Isolation entfernt werden, öl ist bekanntlich in verschiedenen Kohlenstoffderivaten löslich, beispielsweise in Kerosin. Wird die von der ölkonzentration abhängige Dampfdrucksenkung zu gross, so muss das öl abgetrennt werden, da

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sonst der Trocknungs-Aufheizungsprozess beeinträchtigt wird.

Es sind Anordnungen bekannt, bei welchen ein Verfahren angewendet wird, wonach ein Teilstrom des anfallenden Kerosin/Öl-Gemisches über eine Trenneinrichtung als Dampf dem bei einem tiefen Druck betriebenen Dampfkondensator zugeleitet wird.

Ein Nachteil besteht hierbei darin, dass die für den Trennprozess verwendete thermische Energie verloren geht.

Es sind weiterhin Kondensations-Aufheizvorrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen nicht nur ein Teilstrom, sondern alles zu verdampfende Kerosin zusammen mit dem darin gelösten öl einem Verdampfer, beispielsweise gemäss DT-OS 25 52 746i einem Dünnschichtverdampfer mit ausreichend hoher Verdampferleistung zugeführt wird, wobei im Gegensatz zum vorhergehenden Verfahren, die zugeführte thermische Energie nicht verloren geht.

Von Nachteil ist aber die Tatsache, dass bei diesem Verfahren

recht hohe Temperaturen zur Anwendung kommen müssen, um auf einen kleinen Restgehalt an Kerosin im abgetrennten Ul zu kommen, wodurch jedoch die Qualität des abgetrennten Öls beeinträchtigt wird. Eine hohe Temperatur ist notwendig, weil der Druck hoch, nämlich einige

Torr über dem Druck im Autoklaven, sein muss.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Trenneinrichtung gross dimensioniert werden muss, da sie die gesamte Dampfmenge zu liefern hat.

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Es ist Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, die mit einem kleinen Värmeverlust und bei nicht zu hohen Temperaturen arbeitet.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Trenneinrichtung in zwei Stufen aufgeteilt ist, wobei eine Sampfableitung der ersten Stufe mit der Hauptdampfleitung und eine Dampfableitung der zweiten Stufe mit dem Dampfkondensator verbunden ist und aus der zweiten Stufe eine Abflussleitung vorgesehen ist.

Durch die erfindungsgemässe Trenneinrichtung wird die thermische Energie der .ersten Stufe voll ausgenützt, nur die wesentlich kleinere der zweiten Stufe geht verloren. Zudem liegen die Temperaturen nicht zu hoch, so dass eine gute Qualität des abgetrennten Öls gewährleistet bleibt.

Für kleinere Heizleistungen ist der Einsatz von kostengünstigen Fallrohrverdampfern vorteilhaft. Dünnschichtverdampfer sind angebracht bei grossen Verdampferleistungen. Für hohe Ansprüche an die Reinheit des abdestillierten Kerosins eignen sich Destillationskolonnen .

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Stufe der Trenneinrichtung als ein mit dem Hauptverdampfer kommunizierendes Gefäss ausgebildet ist.

Zudem können in einer bevorzugten Ausführungsform die beiden Stufen der Trenneinrichtung im Hauptverdampfer axial so angeordnet

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sein, dass die zweite Stufe von der ersten Stufe umgeben ist und beide Stufen vom Hauptverdampfer umschlossen sind. Dabei ist es zweckmässig, dass die zweite Stufe der Trenneinrichtung als Fallrohrverdampfer ausgebildet und zwischen den Mantelflächen der beiden Stufen eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.

Ferner ist es zweckmässig, dass zur Regelung des Zuflusses des Öl/Kerosin-Gemisches zur zweiten Stufe der Trenneinrichtung in der ersten Stufe eine Heizvorrichtung mit konstanter Wärmeleistung sowie ein Temperaturfühler und in der Zuleitung zur zweiten Stufe ein Durchflussregler vorgesehen sind.

Der Vorteil besteht darin, dass der Durchflussregler erst dann öffnet, wenn die Temperatur in der ersten Stufe einen vorbestimmten Vert erreicht hat, wodurch gewährleistet ist, dass in die zweite Stufe nur vorkonzentriertes Öl/Kerosin-Gemisch fliessen kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfidungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt

Fig.1 ein Prinzipschema einer Kondensations-Trocknungs-

vorrichtung mit einer erfindungsgemässen Trenneinrichtung,

Fig.2 eine erste beispielsweise Anordnung der Trenneinrichtung, deren erste Stufe mit dem Hauptverdampfer ein kommunizierendes Gefäss bildet und Fig.3 eine zweite beispielsweise Anordnung der Trennein-

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richtung, deren beide Stufen vom Hauptverdampfer umschlossen sind.

Gemäss Fig1 ist ein Autoklav mit der Bezugszahl 1 und ein Hauptverdampfer mi'- 3 bezeichnet, die durch eine Hauptdampfleitung a und eine Kondensatableitung b verbunden sind. Eine Dampfableitung c aus dem Autoklaven 1 zum Dampfkondensator 9 enthält eine Drosselblende 14, wobei der Dampfkondensator 9 durch eine Kondensatableitang d über die Kondensatableitung b ebenfalls mit dem Hauptverdampfer 3 verbunden ist. Der Autoklav 1, in welchem das

Trocknungsgut 2, beispielsweise ein Transformator, eingebracht

wird, ist über eine Vakuumleitung k mit einer Hauptvakuumeinrichtung 161 verbunden. Eine Hebenvakuumeinrichtung 162 ist beim Dampfkondensator 9 vorgesehen. Mit dem Hauptverdampfer 3t der als Röhrenverdampfer mit senkrecht und/oder waagerecht angeordneten Heizelementen 8 ausgebildet sein kann, ist durch Zuleitungen g,h mit einer zweistufigen 41*42 Trenneinrichtung 4 verbunden. Ein Vorratsbehälter 15 für Kerosin ist durch eine Verbindungsleitung 1 über die Kondensatableitung b mit dem Hauptverdampfer 3 verbunden. Eine Dampfableitung e der ersten Stufe 41 ist mit der Hauptdampfleitung a und eine Dampfableitung f der zweiten Stufe 42 mit dem Dampfkondensator 9 verbunden. In den Kondensatableitungen b,d ist je eine Förderpumpe 10, beispielsweise Zeintrifugalpumpen, vorgesehen. Aus der zweiten Stufe 42 der Trenneinrichtung 4 ist eine in die Vorratsbehälter führende Abflussleitung i vorgesehen.

Die erste Stufe 41 der Trenneinrichtung 4 kann beispielsweise als Fallrohrverdampfer, Dünnschichtverdampfer, Destillationskolonne oder als Röhrenverdampfer mit senkrecht und/oder waagerecht ange-

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ordneten Heizelementen und die zweite Stufe 42 als Fallrohrverdampfer, Dünnschichtverdampfer oder Destillationskolonne ausgebildet sein.

Fig.2 zeigt eine Trenneinrichtung 4» deren erste Stufe 41 mit dem Hauptverdampfer 3 ei*¹ durch eine Zuleitung g-j verbundenes kommunizierendes Gefäss bildet, wobei sowohl der Hauptverdampfer 3 als auch die erste Stufe 41 als ein Röhrenverdampfer 32 bzw. 415 mit waagerecht angeordneten Heizelementen 8 ausgebildet sind.

Zwischen der ersten 41 und zweiten Stufe 42 der Trenneinrichtung 4 ist eine mit einem Durchflussregler 11 versehene Zuleitung h vorgesehen.

Gemääs Fig.3 ist der Hauptverdampfer 3 als ein Röhrenverdampfer 31 mit senkrecht angeordneten Heizelementen 8 und die beiden Stufen 41» 42 der Trenneinrichtung 4 im Hauptverdampfer 31 axial so angeordnet, dass die als Fallrohrverdampfer 421 ausgebildete zweite Stufe 42 von der als Röhrenverdampfer 414 ausgebildeten ersten Stufe 41 umgeben ist und beide Stufen 41»42 vom Hauptverdampfer 31 umschlossen sind. Ein Schwimmer 7 zur Regelung des Flüssigkeitsstandes regelt über die Kondensatableitung b den Zufluss von Kero- sin in den Hauptverdampfer 31 · Die zweite Stufe 42 könnte auch als Dünnschichtverdampfer ausgebildet sein. Im doppelwandigen Rohr des Fallrohrverdampfers 421 ist eine Heizvorrichcung 50 die in oberen 51 und unteren 52 Abschnitt unterteilt ist, angeordnet. Innerhalb des Fallrohrverdampfers 421 sind Leitbleche 6 angebracht. Im Verdampfungsraum der ersten Stufe 4I ist ein in die Flüssigkeit

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getauchter Temperaturfühler 12 und zwischen der ersten 41 und zweiten Stufe 42 ist ein Durchflussregler 11, beispielsweise 1...6 parallelgeschaltete Magnetventile 112, vorgesehen. Der Zufluss von der ersten 414 zur zweiten Stufe 421 erfolgt über beispielsweise sechs durch Magnetventile gesteuerte Rohre h (h^...hg). Aus einem Sumpf 13 mit einer nicht gezeigten Heizung wird das Sumpfprodukt über die Abflussleitung i abgeführt. Der Hauptverdampfer 51 hat eine Heizöl-Zuleitung m^ und -Ableitung I^ in Pfeilrichtung von und zur nicht gezeigten Heizquelle.

Gleiche Teile sind in Fig.2 und Fig.3 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig.1 .

Die erfindungegemässe Trenneinrichtung 4 wirkt in bezug auf die Abtrennung des Öls aus dem anfallenden Kerosin/Öl-Gemischee M«j gemäss Fig.1 wie folgt:

Das vorerst reine Kerosin wird im Hauptverdampfer 3 verdampft. Es kondensiert im Autoklaven 1 am Trocknungsgut 2, beispielsweise Transformator. Die Flüssigkeit, die über die Kondensatableitung b vom Autoklaven 1 zurück in den Hauptverdampfer 3 gepumpt wird, enthält öl. Die Abtrennung des Öls erfolgt erfindungsgemäss in zwei Stufen 41 und 42 der Trenneinrichtung 4* Ein Teilstrom Mqx_a-\ des Kerosin/Ol-Gemisches wird durch die Zuleitung g vom Hauptverdampfer 3 zur ersten Stufe 41 zugeführt. Da in der ersten Stufe 41 nur eine Vorkonzentration des öle angestrebt wird, kann der in der ersten Stufe 41 erzeugte Dampf, ohne dass die Temperatur T^₁ in dieser Stufe sehr hoch sein muss, als Dampfstrom Mj)*-j__a ^durcn

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die Dampfableitung e aus der ersten Stufe 41 in die Dampfleitung a dem Hauptdampfstrom fL, zugemischt werden. Die Verdampfungsenergie der Stufe 41 geht somit nicht verloren. Vom sich in der Stufe 41 ansammelden Kerosin/Öl-Gemisch wird die Menge Mq^^a2 durch die Zuleitung h aus der ersten 41 der bei einem tieferen Druck arbeitenden zweiten Stufe 42 zugeführt. Die Verdampfungsenergie der zweiten Stufe 42 geht dabei für den eigentlichen Trocknungsprozess verloren. Die Ölkonzentration im Hauptverdampfer 3 darf anfänglich recht hoch sein; sie muss erst klein werden, wenn sich die Temperatur des Trocknungsgutes 2 der maximal zulässigen Temperatur Τ_η_ nähert. Nützt man diese Erkenntnis aus, so kann der Durchsatz in der ersten Stufe 41 in vorteilhafter Weise auf etwa 1 / 10 der Gesamtdampfmenge reduziert werden.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig.2 und Fig.3 können die notwendigen Regeleinrichtungen verhältnismässig einfach gehalten werden.

Gemäss Fig.2 bilden der Hauptverdampfer 32 und die erste Stufe der Trenneinrichtung 4 kommunizierende Gefässe, so dass der Zufluss Mq32-41 durch die kommunizierende Zuleitung g-j aus dem Hauptverdampfer 32 in die erste Stufe 415 gegeben ist. Wird der Dampf strom M_D^-,^__a durch die Dampfableitung e aus der ersten Stufe 415 entsprechend der erfindungsgemässen Anordnung gemäss Fig.2 relativ zum Flüssigkeitsvolumen der ersten Stufe 41 ausreichend gross gewählt, so steigt die ölkonzentration in der ersten Stufe 41 schneller als im Hauptverdampfer 32. Erfindungsgemäse wird die Heizleistung des Röhrenverdampfers 415 in der

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ersten Stufe 4I konstant gehalten. Nähert sich die Temperatur T₀₄₁ des Öl/Kerosin-Gemisches in der ersten Stufe 415 dem max. zulässigen Vert TQ41max ' ^{80 öffnet} sich allmählich der durch den Temperaturfühler 12 gesteuerte Durchflussregler 11, beispielsweise ein regelbarer Absperrhahn 111, wodurch der Zufluss 1^.. ,„ über die Zuleitung h τοη der ersten 41 zur zweiten Stufe 42 gesteuert wird. Der Dampfstrom M^-j^ über die Dampfableitung e aus der ersten Stufe 41 ia die Hauptdampfleitung a ist wegen der fest gegebenen Heizleistung in der ersten Stufe 4I praktisch konstant. Dagegen steigt mit zunehmender ölkonzentration die Temperatur der ersten Stufe Τ,.. , die durch den Temperaturfühler 12 erfasst wird. Nähert sich diese Temperatur T^₁ der vorgewählten Maximaltemperatur T^_1ffls^ so öffnet sich allmählich der Absperrhahn 111 zur zweiten Stufe 42. So ist gewährleistet, dass nur ein genügend Torkonzentriertes

Öl/K^rosin-Gemisch der zweiten Stufe 42 zugeführt wird.

Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig.3 wird erfindungsgemäss dem oberen Abschnitt 51 der Heizung in der Trennwand zwischen der ersten 414 und zweiten Stufe 421 eine konstante Heizleistung zugeführt. Mit der durch den Temperaturfühler 12 erfassten Temperatur T₄₁ in der ersten Stufe 414 wird wiederum der Zufluss zur zweiten Stufe 421 geregelt.

Eine spezielle Lösung gemäss Fig.3 besteht darin, dass oben um die zweite Stufe 42 herum als Durchflussregler 11 sechs unter sich parallelgeschaltete Magnetventile 122/1...6 angeordnet sind, wobei die Anzahl der offenen Ventile durch die Temperaturdifferenz

^T41max~ ^T41 ««steuert wird.

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Gegenüber der bekannten mit dem Dampfkondensator verbundenen einstufigen Trennvorrichtung, wird der Energieverlust der erfindungsgemässen zweistufigen Trenneinrichtung etwa 4m*l kleiner.

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Claims

Patentansprüche

1y Trenneinrichtung zu einer Trocknungevorrichtung, in der das Trocknungsgut mittels Sondensation8wärme einer leicht flüchtigen Flüssigkeit aufgeheizt wird, wobei im Verlaufe der Aufheizung diese Flüssigkeit mit einer schwerer flüchtigen Flüssigkeit vermischt wird, bestehend aus einem evakuierbaren Autoklaven, einem Verdampfer, einem Dampfkondensator, Steuereinrichtungen sowie Messgeräten und Vorratsbehältern, welche untereinander mittels eines Leitungssystems verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (4) in zwei Stufen (41, 42) aufgeteilt ist, wobei eine Dampfableitung (e) der ersten Stufe (41) mit der Hauptdampfleitung (a) und eine Dampfableitung (f) der zweiten Stufe (42) mit dem Dampfkondensator (9) verbunden ist und aus der zweiten Stufe (42) eine Abflussleitung (i) vorgesehen ist.
2. Trenneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (4*1) der Trenneinrichtung (4) als ein mit dem Hauptverdampfer (3) kommunizierendes Gefäss ausgebildet ist.
3· Trenneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stufen (4I, 42) der Trenneinrichtung (4) im Hauptverdampfer (3) axial so angeordnet sind, dass die zweite Stufe (42) von der ersten Stufe (4I) umgeben und beide Stufen (4I» 42) vom Hauptverdampfer (3) umschlossen sind.

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4. Trenneinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stufe (42) der Trenneinrichtung (4) als Fallrohrverdampfer (42l) ausgebildet und zwischen den Mantelflächen der beiden Stufen (4I» 42) eine Heizvorrichtung (50)vorgesehen ist.
5. Trenneinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Zuflusses des Oel/Kerosin-Gemisches zur zweiten Stufe (42) der Trenneinrichtung (4) in der ersten Stufe (41) eine Heizvorrichtung (5) mit konstanter Wärmeleistung sowie ein Temperaturfühler (l2) und in der Zuleitung (h) zur zweiten Stufe (42) ein Durchflussregler (ll) vorgesehen sind.

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