DE3501666C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ent­ spannen der in einem Hochdruck-Abscheidebehälter im Zuge eines mehrphasigen Hochdruckprozesses gesammelten flüssigen Phase über eine Ablaß- bzw. Entspannungsleitung mit Steuerventil. Erfindungs­ gemäß soll die flüssige Phase vorzugsweise auf Normaldruck ent­ spannt werden.

In mehrphasigen Hochdruckprozessen muß die flüssige Phase aus den zugehörigen Hochdruck-Abscheidebehältern auf Normaldruck entspannt werden. Hierbei soll möglichst wenig gasförmige Phase mit abgebla­ sen werden, da sonst mit einer Schädigung des den Hochdruckprozeß initiierenden Katalysatorbetts zu rechnen ist. Das Entspannen der Flüssigkeit kann entweder in vorgegebenen Zeitintervallen manuell oder über eine automatische Niveau-Regulierung im Hochdruck-Ab­ scheider erfolgen. Während das manuelle Entspannen sehr zeitauf­ wendig ist, kann ein automatisches Konstanthalten des Niveaus im Hochdruckbehälter nur mit hohem technischem Aufwand erreicht wer­ den und ist in kleineren Abscheidern häufig nicht praktikabel.

In der Zeitschrift Chemie - Ing. - Technik 56 (1984) Nr 5, Seiten 361 bis 369 ist eine Versuchsanlage zur Untersuchung thermohydrau­ lischer Vorgänge beschrieben, bei welcher einem Druckbehälter über eine Abblaseleitung gasförmige Phase entnommen und einem Auffang­ behälter zugeführt wird. In dieser Abblaseleitung sind Druckmeß­ einrichtungen und Lochblenden sowie ein Schnellschlußventil ange­ ordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum ein­ fachen und sicheren Entspannen von Flüssigkeiten unter hohem Druck zu schaffen, das unabhängig von der Art des Hochdruckprozesses sowie der Konstruktion des Hochdruckbehälters arbeitet.

Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Auf­ gabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Druck in der über das Steuerventil geöffneten Ablaßleitung des Hochdruck-Abscheide­ behälters während des Abfließens der flüssigen Phase nach Entspan­ nung über ein Entspannungsmittel abgetastet wird und daß das Steuerventil bei einem schnellen, vorgegebenen bzw. eventuelle Druckschwankungen beim Entspannen der flüssigen Phase deutlich übersteigenden Druckanstieg geschlossen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Erkenntnis ausge­ nutzt, daß hinter dem Entspannungsmittel in der Ablaßleitung des Hochdruckbehälters beim Entspannen ein deutlich unterschiedlicher Druckverlust in der Ablaßleitung bei Flüssigkeitsströmung einer­ seits und bei Gasströmung andererseits auftritt. Es wird daher hinter dem Entspannungsmittel der Druck in der über das Steuer­ ventil geöffneten Ablaßleitung während des Abfließens der flüs­ sigen Phase abgetastet und bei einem vom Phasenwechsel Flüssig­ keit/Gas verursachten Druckanstieg das Steuerventil geschlossen.

Das Signal für ein Schließen des Steuerventils ist vorzugsweise ein schneller, eventuelle Druckschwankungen beim Entspannen der flüssigen Phase deutlich übersteigender Druckanstieg. In dem er­ findungsgemäßen Verfahren wird zum Schalten des Steuerventils aus­ genutzt, daß beim Übergang von der Flüssigkeitsströmung auf eine zu vermeidende Gasströmung eine je nach Anlagendruck und Quer­ schnitt des Ableitrohrs zu einem nachgeschalteten Sammelbehälter wenige bar bis mehr als 50 bar betragende Druckdifferenz auftritt. Dieser Druckwechsel beim Übergang von der Flüssigkeitsströmung auf die Gasströmung erfolgt momentan und kann beispielsweise mit einem Kontaktmanometer erfaßt werden. Der Manometerausschlag kann zum Schalten des Steuerventils bzw. Abscheiderventils herangezogen werden. Wegen des schnellen Druckwechsels und der Möglichkeit, das Steuerventil sehr schnell zu schließen, kann der Gasverlust bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre sehr gering gehalten werden.

Bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird die Auf­ gabe gelöst durch ein der Ablaßleitung zugeordnetes und in Fließ­ richtung nach einem Entspannungsmittel angeordnetes Manometer mit Maximaldruckkontakt in Steuerverbindung mit einem bei Erreichen eines vorgegebenen Maximaldruckwertes das Steuerventil schließen­ den Steuergerät.

Zum Entspannen wird beispielsweise eine enge Blende in die Ablaß- bzw. Entspannungsleitung gesetzt. Das Steuerventil wird - im Hoch­ druckbereich - der Blende vor- oder nachgeschaltet. Der erfin­ dungsgemäß abzutastende Druckanstieg beim Übergang von flüssiger zu gasförmiger Phase wird im Anschluß an die Entspannungsblende abgetastet. Um den Druckanstieg in einem der Messung gut zugäng­ lichen Bereich zu halten, kann es zweckmäßig sein, im Anschluß an die Abtaststelle eine Drosselblende in die Ablaßleitung einzu­ bauen. Der Durchlaßquerschnitt der Drosselblende soll wesentlich größer als derjenige der Entspannungsblende sein. Als Manometer kommt auch ein Drucktransmitter, Druckaufnehmer nach dem Deh­ nungsmeßstreifenprinzip, ein piezoelektrischer Druckaufnehmer oder ähnliches in Betracht.

Die vorgenannten Blenden erlauben neben einem dosierten Entspannen und einem für die Messung ausreichenden Druckanstieg den Betrieb mit katalysatorhaltigen Abläufen, ohne zu verstopfen. Die Verwen­ dung von Nadelventilen und anderen Entspannungsmitteln bzw. Dros­ seln ist jedoch ebenfalls vorteilhaft, solange ein katalysatorab­ riebfreier Ablauf sichergestellt ist.

In Verbindung mit einer einfachen Zeitsteuerung kann der Abschei­ debehälter, aus dem die flüssige Phase entspannt werden soll, automatisch in vorgewählten Zeitabschntten vollständig entleert werden. Das Steuerventil kann vorzugsweise solange geöffnet gehal­ ten werden, bis an der Entspannungsblende ein Druckanstieg auf­ tritt, der das Erscheinen von Gas anzeigt und ein Verschließen des Steuerventils zur Folge hat. Wenn kein definiertes Entspannungs­ mittel und auch keine Drossel nachgeschaltet wird, tritt durch den hohen Gasverlust ein starker Druckabfall ein.

Anhand der schematischen Darstellung einer Prinzipskizze der Ent­ spannungseinrichtung einer Hochdruck-Hydrieranlage werden Einzel­ heiten der Erfindung erläutert.

In dem Ausführungsbeispiel wird der Hydrierablauf 1 in ein unter Druck stehendes Abscheidegefäß 2 geleitet. Von dem Abscheidegerät 2 aus, in dem der Druck beispielsweise 250 bar betragen kann, führt eine Wasserstoffleitung 3 zum H₂-Kreislauf. An das Abschei­ degefäß 2 schließt sich außerdem eine Ablaßleitung 4 an, in die im Hochdruckbereich ein Steuerventil 5 eingeschaltet wird.

Im Ausführungsbeispiel wird die über die Abscheideleitung 4 aus dem Abscheidegefäß 2 durch das geöffnete Ventil 5 gelangende flüs­ sige Phase über eine Blende 6 entspannt. Die Blende 6 kann mit einer Bohrung von 0,5 mm ausgestattet werden, um ein zu schnelles Entspannen und damit eine Druckschwankung in der Hydrieranlage zu verhindern.

In dem sich an die Blende 6 anschließenden Niederdruckbereich wird der Ablaßleitung 4 erfindungsgemäß ein Kontaktmanometer 7 zugeord­ net. Um im Bereich des Manometers 7 einen deutlichen Druckanstieg beim Übergang von der flüssigen zur gasförmigen Phase zu erhalten, wird dem Manometer eine Drosselblende 8 nachgeschaltet. Der Durch­ messer der Bohrung der Drosselblende 8 kann beispielsweise etwa 1 mm betragen, wenn derjenige der Entspannungsblende 6 etwa 0,5 mm beträgt. Solche Blenden 6, 8 erlauben ein dosiertes Entspannen und Drosseln, ohne hierbei zu verstopfen. Im Anschluß an die Drossel­ blende 8 gelangt die entspannte flüssige Phase in einen Sammelbe­ hälter 9 (1 bar), der belüftet sein kann. Der Sammelbehälter 9 kann eine Wasserstoffableitung 10 besitzen, durch die mit der flüssigen Phase mitgeführtes H₂-Gas sowie beim Übergang von der flüssigen zur gasförmigen Phase durchschlagendes H₂-Gas abgezogen werden kann.

In der Anlage gemäß gezeichnetem Ausführungsbeispiel wird das Ven­ til 5 mit Hilfe eines Zeitsteuergeräts 11 geschaltet. Hierzu wird eine Steuerverbindung 12 zwischen Zeitsteuergerät 11 und Steuer­ ventil 5 vorgesehen. Das Zeitsteuergerät 11 besitzt außerdem eine Steuerverbindung 13 zum Kontaktmanometer 7, über die das Steuer­ gerät 11 bei von dem Kontaktmanometer 7 abgetasteten plötzlichen Druckanstieg den Befehl erhält, das Steuerventil 5 zu schließen. Hierzu kann das Kontaktmanometer 7 beispielsweise mit einem Maxi­ malwert-Kontakt ausgestattet werden, der über das Zeitsteuergerät 11 ein fast augenblickliches Schließen des Steuerventils 5 veran­ lassen kann.

Vorzugsweise wird das Zeitsteuergerät 11 so ausgebildet, daß durch den vom Kontaktmanometer 7 kommenden Abschaltimpuls zugleich ein Zeitrelais auf Null gesetzt wird, so daß nach Ablauf eines vorge­ wählten Zeitintervalls das Entspannen automatisch wiederholt wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum Entspannen der in einem Hochdruck-Abscheidebehäl­ ter (2) im Zuge eines mehrphasigen Hochdruckprozesses gesammel­ ten flüssigen Phase über eine Ablaß- bzw. Entspannungsleitung (4) mit Steuerventil (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der über das Steuerventil (5) geöffneten Ab­ laßleitung (4) des Hochdruck-Abscheidebehälters (2) während des Abfließens der flüssigen Phase nach Entspannung über ein Ent­ spannungsmittel (6) abgetastet wird und daß das Steuerventil (5) bei einem schnellen, vorgegebenen bzw. eventuelle Druck­ schwankungen beim Entspannen der flüssigen Phase deutlich über­ steigenden Druckanstieg geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (5) jeweils nach einer bestimmten vorgege­ benen Zeit nach Schließen geöffnet und jeweils erst bei dem Druckanstieg wieder geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckanstieg durch eine dem Entspannungsmittel (6) und der Druckmeßstelle nachgeschaltete Drossel (8) verdeutlicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der Drossel (8) wesentlich größer als derjenige des Entspannungsmittels (6) ausgewählt wird.

5. Vorrichtung zum Entspannen der in einem Hochdruck-Abscheidebe­ hälter (2) im Zuge eines mehrphasigen Hochdruckprozesses gesam­ melten flüssigen Phase über eine Ablaß- bzw. Entspannungslei­ tung (4) mit Steuerventil (5), gekennzeichnet durch ein der Ablaßleitung (4) zugeordnetes und in Fließrichtung nach einem Entspannungsmittel (6) angeordnetes Manometer (7) mit Maximaldruckkontakt in Steuerverbindung (13) mit einem bei Er­ reichen eines vorgegebenen Maximaldruckwertes das Steuerventil (5) schließenden Steuergerät (11).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Manometer (7) einer Drossel (8) mit einem den Durch­ flußquerschnitt des Entspannungsmittels (6) übersteigenden Querschnitt vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsmittel und die Drossel als Blende (6, 8) oder Nadelventil ausgebildet ist.