DD157409A3

DD157409A3 - Verfahren zur notquenchung von reaktionsgasen

Info

Publication number: DD157409A3
Application number: DD22715581A
Authority: DD
Inventors: Horst Burkhardt; Lutz Groeschel; Joachim Heynisch; Peter Jaschke; Peter Krieg; Eckhardt Moench; Berthold Neumann; Gerhard Richter; Volker Schimmeier; Andrea Schmidt; Johannes Slabik; Roland Weber
Original assignee: Horst Burkhardt; Lutz Groeschel; Joachim Heynisch; Peter Jaschke; Peter Krieg; Eckhardt Moench; Berthold Neumann; Gerhard Richter; Volker Schimmeier; Andrea Schmidt; Johannes Slabik; Roland Weber
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1982-11-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Notquenchung von Reaktionsgasen aus Gaserzeugungsanlagen, die bei hoeherem als atmosphaerischem Druck arbeiten, und deren Reaktionsgase durch Direkteinspritzung von Wasser in den Gasstrom von einer Temperatur oberhalb des Saettigungspunktes auf annaehernd Saettigungstemperatur gekuehlt, das heisst gequencht werden. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, welches bei totalem Energieausfall waehrend der Druckentlastung des Reaktors eine sichere Versorgung mit Quenchwasser garantiert. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch einen Quenchwasserhochbehaelter geloest, welcher im Nebenschluss zum Quenchwasserversorgungssystem liegt. Der Druck im Quenchwasserhochbehaelter ist gleich dem Reaktorinnendruck. Der Quenchwasserzufluss aus dem Quenchwasserhochbehaelter zur Quenchduese erfolgt ueber eine Armatur, welche bei Energieausfall selbsttaetig oeffnet, und wird durch die geodaetische Hoehe des Quenchwasserhochbehaelters initiiert. Um einen staendigen Wasserfluss innerhalb des Quenchwasserhochbehaelters zu erzeugen, wird das Speisewasser des Reaktormantels durch diesen Behaelter geleitet.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Hotquenchung von .Reaktionsgasen

Anwendungsgebiet der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur· Hotquenchung von Reaktionsgasen aus Gaserzeugungsanlagen, die bei höherem als atmosphärischen Druck arbeiten, und deren Reaktionsgase durch Direkteinspritzung von Wasser in den Gasstrom von einer Temperatur oberhalb des Sättigungspunktes auf annähernd Sättigungstemperatur gekühlt, das heißt gequencht werden. Insbesondere . kommt das Verfahren bei Reaktoren mit wassergefülltem Doppelmantel zur Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Gaserzeugungsanlagen, deren heiße Reaktionsgase durch Quenchung gekühlt werden, bedürfen einer besonderen Sicherung der Quenchwasserzufuhr, da bei Ausfall des Quenchvsassers die nachgeschalteten Anlagenteile durch das ungekühlte Reaktionsgas beschädigt oder zerstört Ynerden. Dieser Zustand tritt insbesondere bei totalem Spannungsausfall ein, da in diesem Pail die Druckerhöhungspumpen für das Quenchvsasser ebenfalls ausfallen.

Um den Quenchwasserfluß ständig zu sichern, werden in bekannten Anlagen mehrere Kreisläufe parallel betrieben, deren Pumpen· von unterschiedlichen Spannungsnetzen versorgt werden· Eine solche Anordnung ist jedoch bei totalem-Energieausfall ebenfalls unwirksam· In einigen Anlagen wird zur Sicherung des Quenchv?asserflusses ein Notstromaggregat verwendet· Diese Lösung hat jedoch den Nachteil eines hohen Wartungs- und Instandhaltungsaufwandes*

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es_s ein Verfahren zu finden, welches bei totalem Energieausfall während der Druckentlastung des Reaktors eine sichere Versorgung mit Quenchwasser garantiert* Dabei müssen der gerätetechnische Aufvtand und der Aufwand an Wartung und Bedienung gering sein«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Yer~ fahren zu schaffen, welches die Notquenchung während der Druckentlastung bei totalem Energieausfall garantiert, ohne den zusätzlichen Aufwand beispielsweise eines Notstromaggregates zu erfordern? und das frei von den Nachteilen der praktizierten Lösung ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Quenchwasserhochbehälter gelöst, der im Nebenschluß zum Quenchvsasserversorgungssystem liegt. Dieser Quenchvsasserhochbehälter sollte in Abhängigkeit vom Druckverlust im Rohrleitungssystem, in entsprechender Höhe oberhalb der geodätischen Höhe des Quenchvsassereinspritzpunktes in den Rohgasstrom angeordnet sein. Der Quenchviasserhpchbehälter erhält eine Atmungsleitung zum Gasraum des Reaktors« Durch diese Anordnung vsird garan-

tiert, daß der Druck des Quenchwassers aus dem Quench-' wasserhochbehälter an der Einbindestelle ins Quenchwasserversorgungssystem, stets ca« 0,1 MPa über dem Druck im Quenchwasseryersorgungssystem liegt· Erfindungsgemäß wird die Y/asserzuführung aus dem Quenchwaaßerhochbehälter an dieser Stelle durch eine Armatur abgesperrt, welche bei Energieausfall selbsttätig öffnet« Um zu Verhindern, daß der Quenchwasserhochbehälter durch Ablagerungen im Ablaufstutzen unwirksam wird, muß eine ständige Strömung innerhalb des Behälters gewährleistet sein» Diese Strömung und damit gleichzeitig ein ständiger ¥/asserwechsel werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Speisewasser für "den Reaktormantel vor Eintritt in den Mantel durch den Quenchvsssserhochbehälter geleitet wird· Der Rauminhalt des Quenchwaseerhochbehälters ist so zu bemessen, daß die Wassermenge ausreicht, um das Reaktionsgas während des gesamten Druckentlastungsvorganges ausreichend zu kühlen.

Erfindungsgemäß besteht weiter die Möglichkeit, daß Quenchwasserhochbehälter und Hochdruckdampfsammler des Reaktormantels eine Punktionseinheit bilden. In diesem Fall müssen bei der Auslegung dieses Behälters die Belange der Kühlung der Reaktionsgase und der Kühlung des Reaktormantels berücksichtigt werden. Die Erfindung gewährleistet während einer infolge totalen Energieausfalls erfolgenden Druckentlastung der Reaktoranlage eine sichere Kühlung der heißen Reaktionsgase und damit den Schutz der nachgeschalteten Anlagenteile.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend anhand eines Reaktors zur autothermen, nichtkatalytischen Druckspaltung von Erdgas" erläutert werden· Die Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Verfahrensschema.

Der Reaktor 1 arbeitet unter einem Druck von 2,5 MPa. Die Reaktionsgase gelangen mit einer Temperatur von

.90 ca* 1*200 ⁰C in die Quenchdüse 2. An dieser Stelle wird das Quenchviasser in den Gasstrom eingespritzt. Die Reaktionsgase werden dadurch auf ca_e 180 ⁰C abgekühlt* Die bo gekühlten Reaktionsgase werden über die Löschkammer 3 der weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Quenchwasserversorgung erfolgt im normalen Betriebszustand über die Druckerhöhungspumpen 4 und die Quenchwasserleitung 5 zur Quenchdüse 2* Um bei Energieausfall während des in diesem Fall erfolgenden Druckentlastungsvorganges des Reaktors 1 eine Kühlung der Reaktionsgase zu gewährleisten, ist ein Quenchvsasserhochbehälter 6 ca. 15m oberhalb der Quenchdüse 2 angeordnet. Der Quenchwasserhocbbehälter 6 ist durch die Atmungsleitung 7 mit dem Hochdruckdampfsarmnler 8 des Reaktormatels und dieser wiederum über die Atmungsleitung 9 mit dem Gassystem verbunden« Im Quenchwasserhochbehälter 6 herrscht somit annähernd das gleiche Druckniveau, wie im Reaktorinnenraum'e Bei Energieausfall fallen die Druckerhöhungspumpen 4 aus. Die Armatur 10 öffnet bei Energieausfall durch Federkraft. Auf Grund der geodätischen Höhendif-

110 ferenz fließt jetzt das Notquenchwasser aus dem Quenchv?asserhochbehälter 6 über die Hotquenchvsasserleitung 11 und die Armatur 10 zur Quenchdüse 2.

Der Reaktor 1 ist mit einem wassergefüllten Doppelmantel 12 ausgerüstet, in welchem Dampf erzeugt wird. Der erzeugte Dampf wird über den Kochdruckdampfsammler 8 und die Atmungsleitung 9 abgeführt. Der Hochdruckdampfsammler 8 ist mit dem wassergefüllten Doppelmantel 12 durch die beiden Steigleitungen 13 und die Umlaufwasserleitung 14 verbunden. Die Aufspeisung des wassergefüllten Doppelmantels 12 mit Speisewasser erfolgt über das Regelventil 15, welches einen konstanten Wasserstand im Hochdruckdampfsammler 8 regelt. Das Speisewasser .fließt über die JFotquenchwasserleitung 11 in den Quenchwasserhochbehälter 6«, Ist der Quenchwasserhochbehälter 6 gefüllt, fließt das

Speisewasser über die im Oberteil des Quenchwasser-

• hochbehälters 6 eingebundene Überlaufleitung 16 weiter zum wassergefüllten Doppelmantel 12. Bei Hormalbetrieb der Anlage muß auf Grund der Dampferzeugung im wassergefüllten Doppelmantel 12 ständig Speisewasser nachgespeist werden· Dadurch ist ein ständiger Wasserfluß durch den Quenchwasserhochbehälter 6 gewährleistet, welcher ein Zusetzen der Hotquenchwasserleitung 11 verhindert» Desweiteren garantiert diese Anordnung, daß der Quenchwasserhochbehälter 6 stets bis zum Abgangsstutzen der Überlaufleitung 16 gefüllt ist·

Claims

Erfindungsanspruch.

1. Verfahren zur Ifotquenc.hung von Reaktionsgasen aus Gaserzeugungsanlagen, die bei höherem als dem atmosphärischen Druck arbeiten und die insbesondere mit einem wassergekühlten Doppelmantel ausgerüstet sind, bei totalem Ausfall des normalen Quenohvsasserversorgungssystems während der Druckentlastungsphase des Gaserzeugungsreaktors, gekennzeichnet dadurch, daß die Quenchvsasserversorgung über einen im Heben-

-j 45 echluß zum Quenchwasserversorgungssystem und in Abhängigkeit vom Druckverlust im Rohrleitungssystem in entsprechender Höhe oberhalb der geodätischen Höh'e des Quenchvsassereinspritzpunktes in den Rohgasstrom angeordneten Quenchwasserhochbehälters (6) erfolgt, in dem mindestens der gleiche Innendruck vfie im Reaktor (1) herrscht, und daß der Wasserfluß aus diesem Quenchwasserhochbehälter (6) zur Quenchdüse (2) durch die geodätische Höhe allein erfolgt»

2« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß , die Wasserzufuhr aus dem Quenchwasserhochbehälter (6) zur Quenchdüse (2) durch eine Armatur (10) abgesperrt wird, die nur bei Energieausfall selbständig öffnet«

3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Quenchwasserhochbehälter (6) so dimensioniert wird, daß die in ihm enthaltene Wassermenge zur Sicherung des gesamten Notquenchvorganges ausreicht.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Quenchwasserhochbehälter (6) durch Kopplung mit dem Aufspeisesystem des wassergefüllten Doppelmantels (12) ein ständiger Wasserfluß erzeugt wird, der Verunreinigungen aus der Uotquenchwasserleitung (11) entfernt« ·

5· Verfahren nach Punkt 1,.gekennzeichnet dadurch, daß der Quenchwasserhochbehälter (6) und der Hochdruckdampfsammler (8) des wassergefüllten Doppelt mantels (12) eine Baueinheit bilden können.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen