DD256657A1 - Einrichtung zum ein- und austrag von feststoff und/oder gas enthaltenden fluessigprodukten in und aus druckanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ein- und Austrag von Feststoff und/oder Gas enthaltenden Fluessigprodukten in und aus Druckanlagen vorwiegend der chemischen Industrie. Ziel der Erfindung ist es, bei Entspannungssystemen mit Energierueckgewinnung das Leistungs-/Masseverhaeltnis zu erhoehen sowie auftretende Dichtungs- und Erosionsprobleme zu minimieren, insbesondere auch bei Fluessigkeiten mit erodierend wirkenden Feststoffanteilen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe mit einer Einrichtung dadurch geloest, dass zwei Arbeitszylinder mit Kolben zur Anwendung kommen, deren Kolbenstangen mechanisch oder hydraulisch mit Stossdaempfern ausgeruestet gekoppelt werden und die kolbenstangenseitig ueber eine Kurzschlussleitung schliessbar sind. Damit wird erreicht, dass diese Einrichtung drucktransmittierend sowie weitgehend prozessabhaengig selbstregelnd arbeitet, was hoehere Frequenzen ermoeglicht, und dass auch bei gashaltigen Produkten niedere Ausflussgeschwindigkeiten realisierbar sind. Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ermoeglicht die Nutzung der Druckentlastungsenergie der freiwerdenden Gase und Daempfe.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ein- und Austrag von Flüssigprodukten, welche Feststoffe und/oder Gase enthalten können, in Druckanlagen vorzugsweise der chemischen Industrie. Sie ist insbesondere zur Entspannung von unter hohem Druck in Reaktionssystemen behandelten oder erzeugten Flüssigkeitsprodukten oder Suspensionen geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In vielen Anlagen der chemischen Industrie werden Verarbeitungsprozesse unter hohem Druck durchgeführt. Zu diesem Zweck müssen die flüssigen oder aus einem Feststoff-Flüssigkeitsgemisch bestehenden Einsatzstoffe durch eine geeignete Pumpe dem unter Druck stehenden Reaktionssystem zugeführt werden. Nach Ablauf der vorgesehenen Reaktionen muß das behandelte bzw. erzeugte Produkt wieder aus dem Reaktionssystem ausgebracht und auf Umgebungsdruck entspannt werden. Dies geschieht im allgemeinen über spezielle Entspannungsarmaturen evtl. in mehreren Stufen.

Stets, jedoch insbesondere dann, wenn die Reaktionsprodukte noch feste Teilchen enthalten, wie es z: B. beim Ausbringen und Entspannen von in einem Kohleverflüssigungs- bzw. Hydrierungsprozeß reagiertem Medium der Fall ist, treten an den Entspannungsarmaturen erhebliche Erosionserscheinungen auf, die die Standzeiten dieser Armaturen sehr verkürzen. Beim ein- und mehrstufigen Entspannen auf Umgebungsdruck wird in jedem Falle die dem zu entspannenden Medium innewohnende Energie an die Umgebung ohne deren Nutzung abgegeben.

Zur Ausnutzung und Verwertung der Entspannungsenergiemengen sind für bestimmte Anwendungsfälle bereits Entspannungssysteme entwickelt und betrieben worden.

Beispielsweise sind Entspannungssysteme bekannt, die im Verfahrensprozeß einer sog. Kupferlaugewäsche zur CO-Entfernung aus Gasen eingesetzt werden. Hierbei erfolgt die Ausschleusung der beladenen Kupferlauge mit Hilfe eines sich im Zylinder bewegenden Kolbens, der eine Kolbenstange aufweist, welche über eine Stopfbuchse aus dem Zylinder ins Freie geführt wird. Diese Kolbenstange hat nur die Funktion, die Querschnittsfläche auf der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders zu verringern und wird nicht zur Erbringung einer Arbeitsleistung genutzt. Der Querschnitt der Kolbenstange wird so gewählt, daß in einer ersten Arbeitsphase bei niederem Druck in den Zylinder auf der Kolbenstangenseite eingebrachte frische Einsatzlauge in einer zweiten Arbeitsphase durch bei hohem Druck auf der gegenüberliegenden Kolbenseite zufließende beladene Kupferlauge auf einen Druck gebracht wird, der für die Rückführung in den Waschturm ausreichend ist. Damit kann ein großer Teil der Einsatzlauge in den Waschturm zurückgeführt werden. Der Fehlbetrag wird mit einer gesonderten Hochdruckpumpe gefördert. Die Entspannungssysteme bestehen aus je zwei separaten Arbeitszylindern, wobei die zwei Arbeitsphasen im Wechsel phasenverschoben in diesen Zylindern ablaufen. Die hierzu erforderlichen Rohrleitungsumschaltungen erfolgen automatisch über ein spezielles Umsteuerungssystem.

Bekannt ist ebenfalls eine im Prinzip gleiche Anordnung, die zur Energierückgewinnung bei der Entspannung einer definierten Waschölfraktion aus einem Hochdruckwascher für Kreislaufgas, wie sie z. B. in der Kohlehydrierung eingesetzt ist, angewendet wird. Hierbei handelt es sich um eine zu entspannende und zu fördernde Flüssigkeit ohne Feststoffanteil.

Das ökonomische Einsatzgebiet derartiger Entspannungssysteme, wie sie für die Kupferlauge- bzw. Waschölentspannung eingesetzt wurden, wird wesentlich dadurch eingeschränkt, daß diesen eine Betriebstechnologie mit zugehöriger hydraulischer bzw. mechanischer Umsteuerungsautomatik zugrunde liegt, welche nur eine geringe Frequenz zuläßt und zu großen erforderlichen Hubräumen und damit großen Baugrößen führt. Insbesondere hinderlich für eine Erhöhung der Frequenz ist der Umstand, daß beide Arbeitsphasen in den zwei Zylindern steuerungsmäßig unabhängig voneinander ablaufen, wobei der Umsteuerungsvorgang automatisch nach Abschluß des Füllvorganges bei niederem Druck im jeweiligen Zylinder eingeleitet wird. Damit müssen Füll- und Fördervorgang abhängig von den Fahrparametern per Hand zum Erreichen einer optimalen und betriebssicheren Fahrweise eingestellt und evtl. während des Betriebes korrigiert werden.

Eine Kopplung der Kolbenstangen zur Synchronisation des Füll- und Fördervorganges derart, daß die Kolben der beiden Arbeitszylinder über eine gemeinsame Kolbenstange starr verbunden werden, wie dies z. B. gemäß DE-OS 2539892 für eine verbesserte Niederdruckflüssigkeitskolbenpumpe vorgeschlagen wird, ist zur Nutzung von Hochdruckflüssigkeiten, insbesondere, wenn diese noch gashaltig sind, nicht ökonomisch anwendbar. Da in diesem Fall auch mit hohem Automatisierungsaufwand nicht ausgeschlossen werden kann, daß beide Kolben, z. B. während der Umschaltphasen bzw. bei Störungen, mit hohem Druck beaufschlagt werden, müßten die Kolbenstangen aus Sicherheitsgründen für diese im Extremfall möglichen Druckbelastungen dimensioniert werden. Der daraus resultierende Druckgewinn über die Kolben müßte laufend über Drosselarmaturen wieder aufgebaut werden, wodurch der energetische Wirkungsgrad und die spezifische Förderleistung entscheidend absinkt. Eine Nutzung des Zulaufdruckes im Förderprodukt ist damit ebenfalls nicht möglich. Der Einsatz derartiger Flüssigkeitspumpen in Druckanlagen ist daher nicht bekannt geworden.

Beim Einsatz derartiger Entspannungssysteme mit Energierückgewinnung treten unzulässige Erosionserscheinungen an Ein- und Auslaßarmaturen zumindest auf der Förderseite nicht auf, da ein fast kontinuierlicher Förderstrom mit normalen Produktgeschwindigkeiten erreicht werden kann, wobei über diese Armaturen Drücke nicht abgebaut werden müssen. Dies trifft ebenfalls auf die Entspannungsseite zu, wenn weitgehend gasfreie Flüssigkeiten entspannt werden müssen. In der Regel werden aber in Hochdruckprozeßanalgen diese Flüssigprodukte stark gashaltig sein, wobei in vielen Fällen bei der Druckentlastung zusätzlich eine Teilverdampfung von Flüssigprodukt erfolgt. Diese Gase und Dämpfe werden beim Umschalten der bei hohem Druck mit zu entspannendem Produkt gefüllten Arbeitszylinder auf einen niederen Druck mit großer Intensität frei und strömen mit hohen Geschwindigkeiten aus den Arbeitszylindern über die Auslaßarmaturen aus. Dabei werden auch beträchtliche Mengen an Flüssigkeit mit ausgetragen. Wenn auch die daraus resultierenden Erosionserscheinungen gegenüber der alternativen Entspannung über Drosselarmaturen geringer sind, treten bei der Entspannung von feststoffhaltigen Flüssigkeiten doch Verschleißerscheinungen an den Auslaßarmaturen und -einrichtungen in einem oft nicht vertretbaren Ausmaß auf. Mit dem Patent 12g/2/02 (Nr. 701864) existiert ein Vorschlag für die Verminderung derartiger Schädigungen. Danach wird auf der Eingangsleitung für Förderprodukt mit niederem Druck vor dem Rückschlagventil als Einlaßarmatur auf der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders eine Pufferflasche angeordnet und dieses Rückschlagventil mit einer Umfahrungsleitung, in welche eine steuerbare Armatur eingebaut ist, versehen. Die Einrichtung wird nun so betrieben, daß nach Abschaltung des Zulaufes von zu entspannender Flüssigkeit mit hohem Druck in den Arbeitszylinder die gegenüberliegende Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders über die steuerbare Armatur mit der Pufferflasche verbunden wird. Damit verschiebt sich der Kolben weiter, bis bei genügend langem Kolbenhub Druckausgleich zwischen Arbeitszylinder und Pufferflasche erreicht ist. Mit der damit verbundenen Druckentlastung im Arbeitszylinder tritt die Entgasung und evtl. Teilverdampfung der zu entspannenden Flüssigkeit ein, welche anschließend problemlos aus dem Arbeitszylinder bei niederem Druck durch auf der Kolbenstangenseite zulaufende Förderflüssigkeit ausgestoßen werden kann. Diese Verfahrensweise, bei der die bei der Druckentlastung freiwerdende Energie nicht genutzt wird, erfordert, daß jedem Arbeitszylinder eine Pufferflasche zugeordnet wird, wobei für die Realisierung eines kontinuierlichen Produktflusses zwei oder besser mehrere Arbeitszylinderpaare parallel geschaltet werden müssen. Dabei müssen je Pufferflasche rhythmisch größere Mengen an Flüssigprodukt gespeichert und wieder abgegeben werden, was zur Vermeidung unzulässiger bzw. unzweckmäßiger Druckschwankungen in der Pufferflasche entsprechend groß gewählte Druckgefäße erfordert. Weiterhin ist nach Patent DE-OS 2623022 eine Entspannungsmaschine beschrieben, welche nach dem Prinzip einer doppelt wirkenden Kolbenmaschine arbeitet. Dabei wird ein in einem Zylinder angeordneter Kolben mit Kolbenstange wechselseitig mit zu entspannendem Produkt beaufschlagt, wobei das dabei jeweils auf der anderen Seite des Kolbens anstehende Produkt zu einem Raum mit niederem Druck ausgestoßeawird. Die dabei hin-und herlaufende Kolbenstange wird aus dem Zylinder über eine Stopfbuchse ins Freie geführt und kann außerhalb des Zylinders zur Arbeitsleistung genutzt werden. Ein gravierender Nachteil dieser Lösung ist, daß hier beiderseits des Kolbens sehr hohe Druckdifferenzen auftreten mit den dadurch bedingten Abdichtungsproblemen. Diese werden noch dadurch vergrößert, daßfür das Erreichen größerer Durchsätze Zylinder und damit auch Kolben mit großem Durchmesser zum Einsatz kommen müssen. Weiterhin müssen bei dieser Lösung große Kräfte über die Kolbenstange übertragen werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei Entspannungssystem mit Energierückgewinnung das LeistungsVWasserverhältnis und die Betriebssicherheit zu erhöhen sowie auftretende Dichtungs- und Erosionsprobieme zu minimieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, in Druckanlagen eine Einrichtung zum Aus- und Eintrag von feststoff- und/oder gasbeladenen Flüssigprodukten zu schaffen, die prozeßabhängig selbstregelnd und drucktransmittierend arbeitet, unzulässige Stoßbelastungen kompensiert, Ausströmgeschwindigkeiten verringert sowie ohne zusätzliche Druckerhöhungsstation auskommt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Einrichtung zum Aus- und Eintrag von Prozeßmedien in Druckanlagen dadurch gelöst, daß die Kolben zweier Zylinder über an sich bekannte Kolbenstangen außerhalb dieser Zylinder mechanisch oder hydraulisch mit Stoßdämpfern ausgerüstet gekoppelt werden, diese Zylinder auf der Kolbenstangenseite am Zylinderboden oder in dessen Nähe jeweils eine Saugleitung und eine Druckleitung mit selbsttätigen Ein- und Auslaßarmaturen aufweisen und an

den gegenüberliegenden Zylinderböden oder in deren Nähe jeweils eine Hochdruck- und eine Niederdruckleitüng mit einer Steuereinrichtung bzw. mit steuerbaren Ein- und Auslaßarmaturen besitzen. Die Steuereinrichtung bzw. die steuerbaren Armaturen sind wiederum mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektronisch oder in Kombinationen heraus mit zweckmäßig an den Zylindern oder Kolbenstangen angeordneten Endlagenschaltelementen für die Kolben verbunden. Die Wirkungsweise der Einrichtung besteht darin, daß zu entspannendes Produkt aus der Druckanlage mit hohem Druck über die Steuereinrichtung bzw. die steuerbare Einlaßarmatur einem der Zylinder zufließt und dabei das auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens, der Kolbenstangenseite, anstehende in der vorhergehenden Arbeitsphase bei niederem Druck eingebrachte Einsatzprodukt auf Prozeßdruck bringt und zur Druckanlage ausstößt. Gleichzeitig wird durch die Kopplung der Kolbenstangen in einem zweiten Zylinder, der in dieser Arbeitsphase über die Steuereinrichtung bzw: die steuerbare Auslaßarmatur zu einem Raum mit niederem Druck verbunden ist, bewirkt, daß in der vorhergehenden Arbeitsphase bei hohem Druck eingebrachtes und entspanntes Produkt in diesen Raum mit niederem Druck ausgestoßen und frisches Einsatzprodukt, z. B. aus einem unter niederem Druck stehenden Vorratsbehälter, auf der Kolbenstangenseite angesaugt wird. Die Kopplung der Kolbenstangen bewirkt ebenfalls, daß bei Erreichen des einen Totpunktes des Kolbens in einem Zylinder der andere Kolben im zweiten Zylinder den anderen Totpunkt erreicht hat und umgekehrt, d. h. beide Arbeitsphasen, der Fördervorgang bei hohem Druck in einem Zylinder und der Füllvorgang bei niederem Druck im anderen Zylinder bezogen auf das Einsatzprodukt laufen zeitlich synchron ab und sind zum gleichen Zeitpunkt beendet. Beim Erreichen der gegenüberliegenden Totpunkte durch die beiden Kolben wird immer durch einen der Kolben ein Schaltimpuls über das Endlagenschaltelement ausgelöst und die Zylinder durch den Steuerschieber bzw. die steuerbaren Ein- und Auslaßarmaturen funktionell, d. h. von der Hochdruck- auf die Niederdruckphase und umgekehrt umgeschaltet.

Pulsationen bei der Förderung des Einsatzproduktes können weitgehend dadurch ausgeschaltet werden, indem zwei oder mehr Entspannungseinrichtungen parallel geschaltet und zeitlich phasenversetzt umgeschaltet werden. Durch diese erfindungsgemäß angewandten Maßnahmen, der Kopplung der Kolbenstangen sowie der Anwendung einer schnell und gleichzeitig wirkenden Umsteuerungseinrichtung, wird erreicht, daß das Entspannungssystem sich selbsttätig regelt und eine betriebssichere Fahrweise unabhängig von Änderung der äußeren Betriebsbedingungen (z. B. Durchsatz, Druckverhältnisse) in einem größeren Bereich gewährleistet ist. Insbesondere wird damit die Erhöhung der Frequenz des Entspannungssystems ermöglicht, was bei gleichem Mengendurchsatz zu kleineren erforderlichen Hubräumen der Arbeitszylinder und damit zur Erhöhung des Leistungs-/Masseverhältnisses, d. h. zu kleineren Baugrößen, führt. Dabei müssen trotz der Kopplung der Kolbenstangen durch diese größere Kraft nicht übertragen werden, was die Realisierung großer Mengendurchsätze je Arbeitszylinder zuläßt. Unzulässig hohe Kraftübertragungen über die Kolbenstangen werden vermieden, indem deren Kopplung an sich bekannte Stoßdämpfer beinhaltet. Die Dichtungsprobleme werden dadurch verringert, daß im Arbeitszylinder beiderseits des Kolbens nur Druckdifferenzen auftreten, welche zur Überwindung der hydraulischen Druckverluste im Reaktionssystem erforderlich sind und vor allem dadurch, daß sich bedingt durch die kleineren Baugrößen auch wesentlich kleinere Kolben- und Kolbenstangeridurchmesser ergeben. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß frisches Einsatzprodukt selbsttätig angesaugt wird und dadurch die sonst notwendigen Zubringerpumpeii entfallen. . Eine weitergehende Ausführung der Erfindung besteht nun darin, daß Abgänge auf der Förderseite der Arbeitszylinder vorgesehen wurden, welche entweder über eine steuerbare Kurzschlußarmatur miteinander gekoppelt sind oder über je eine steuerbare Armatur eine Rohrleitungsverbindung zum Niederdruckteil für das Förderprodukt aufweisen, in welche die Zu- und Abführung von Antriebsmedium einer bekannten hydraulischen Arbeitsmaschine zweckmäßig eingebunden ist. Die Wirkungsweise der Einrichtung wird damit dahingehend verändert, daß vor Beendigung des möglichen Kolbenhubes beim Hochdruckfördervorgang die gesteuerte Armatur in der Eingangsleitung für zu entspannendes Produkt geschlossen und die gesteuerte Kurzschlußarmatur geöffnet wird. Damit kann in einer anschließenden zweiten Arbeitsphase Förderprodukt aus dem noch unter hohem Druck befindlichen Arbeitszylinder über die Kurzschlußarmatur auf die Förderproduktseite des sich zu diesem Zeitpunkt unter niederem Druck befindlichen anderen Arbeitszylinders überströmen, wodurch bewirkt wird, daß sich der Kolben weiter verschiebt bis zum Hubende bzw. bis zum Druckausgleich auf der Förderproduktseite der beiden Arbeitszylinder. Hierbei erfolgt die Entspannung mit Volumenausdehnung des im Arbeitszylinder befindlichen zu entspannenden Produktes, wobei Gase und Dämpfe frei werden und sich weitgehend in eine flüssige und eine gasförmige Phase trennen. Während dieser zwei Arbeitsphasen in dem einen Arbeitszylinder war der andere Arbeitszylinder des Entspannungssystem über eine gesteuerte Armatur zu einem Behälter für entspanntes Produkt geöffnet, wobei in diesem Arbeitszylinder bei niederem Druck die dritte Arbeitsphase ablief. Die synchrone Kolbenverschiebung, bedingt durch die Kopplung der Kolbenstangen, bewirkt hier, daß in den vorangegangenen zwei Arbeitsphasen bei hohem Druck eingebrachtes und anschließend druckentlastetes zu entspannendes Produkt zu einem Sammelbehälter bei niederem Druck ausgestoßen wird. Dabei wird gleichzeitig auf der anderen Kolbenseite frisches Förderprodukt aus der Einsatzproduktrohrleitung, nach Öffnen der Kurzschlußarmatur aus dem Raum für Förderprodukt des anderen Arbeitszylinders, angesaugt. Unzulässige Erosionen an Auslaßarmaturen treten damit auch bei feststoffhaltigem Produkt nicht mehr auf, da dieses bei Niederdruck ausgeschoben wird, wobei in der ersten evtl. noch kristischen Phase vorteilhafterweise zuerst Gas aus dem Arbeitszylinder ausströmt.

Die drei Arbeitsphasen laufen hintereinander in Folge in den Arbeitszylindern ab, wobei durch eine zweckmäßige Steuerung der steuerbaren Armaturen jeweils synchron die erste und anschließend zweite Arbeitsphase in einem und die dritte Arbeitsphase im anderen Arbeitszylinder vollzogen werden.

Eine zumindest teilweise Nutzung der in der zweiten Arbeitsphase freiwerdenden Energie bei der Druckentlastung des zu entspannenden Produktes, d.h. der Entspannungsenergie der aus der Flüssigkeit austretenden Gase und Dämpfe, ist möglich, wenn die während dieser Arbeitsphase auf der Förderproduktseite verdrängte Flüssigkeit über eine während dieser Zeit geöffnete gesteuerte Armatur als Antriebsmedium einer hydraulischen Arbeitsmaschine zugeführt und erst nach Arbeitsleistung auf die Niederdruckseite für das Förderprodukt an geeigneter Stelle abgeleitet wird.

Die Vorteile dieser weitergehenden Ausführung der Erfindung sind, daß durch ejne unkomplizierte Nachrüstung bei der Entspannung von in der Regel gashaltigen Flüssigprodukten mit erosiv wirkenden festen Bestandteilen ansonsten eintretende unzulässige Erosionsschädigungen insbesondere an Armaturen vermieden werden. Gegenüber anderen diesbezüglichen Vorschlägen ergeben sich geringere Aufwendungen für zusätzliche Ausrüstungen und das Betreiben der Einrichtung. Dabei besteht prinzipiell die Möglichkeit, zumindest teilweise die Entspannungsenergie der freiwerdenden Gase und Dämpfe zu nutzen.

Die Erfindung soll nachfolgend an drei Beispielen erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit hydraulisch stoßdämpfend gekoppelten Kolbenstangen, stehend angeordneten Zylindern mit zugehörigen selbsttätigen Ein- und Auslaßarmaturen und einer

hydraulischen Steuereinrichtung. ·

Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit mechanisch über Stoßdämpfer gekoppelten Kolbenstangen, liegend angeordneten Zylindern mit zugehörigen steuerbaren und selbsttätigen Ein- und Auslaßarmaturen sowie Einrichtungen zum kolbenstangenseitigen Kurzschluß der Zylinder bzw. der Nutzung der Druckentlastungsenergie.

Beispiel 1 (gem. Fig. 1)

In eine Kohlehydrieranlage 7 soll Kohlebrei mittels in dieser Anlage anfallender zu entspannender feststofffreier Hochdruckflüssigkeit gefördert werden. Die Einrichtung besteht aus zwei stehend angeordneten Zylindern 1 und 2, deren Kolben 3 und 4 über die Kolbenstangen 5 und die Hydraulikleitung 6 mit Stoßdämpfer 26 hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Der Kohlebrei wird den Zylindern 1 und 2 unterhalb der Kolben 3 und 4 zugeführt, damit Feststoffabsetzungen auf den Kolben vermieden werden.

Das gasbeladene, fest stofffreie Flüssigprodukt aus der Kohlehydrieranlage 7, welches unter einem Druck von 28MPa steht, wird auf Umgebungsdruck entspannt, wobei gleichzeitig Kohlebrei in die Kohlehydrieranlage 7 mit einem Druck von 30 MPa gefördert wird. Die Flächendifferenz zwischen den beiden Kolbenboden jedes Kolbens ist so gehalten, daß der Vordruck von 30 MPa erreicht sowie die Leitungsverluste, Saug- und Schaltarbeit kompensiert werden. Der Entspannungs- und. Fördervorgang läuft nacheinander in zwei Arbeitsphasen ab, wobei sich wahrend dieser Zeit der ersten Arbeitsphase im Zylinder 1 die zweite Arbeitsphase im Zylinder 2 und umgekehrt vollzieht.

ZylindeM istzur Ableistung der ersten Arbeitsphase über Rohrleitung 18, Steuereinrichtung 11 und Rohrleitung 17mitder Kohlehydrieranlage 7 und Zylinder 2 zur gleichzeitigen Ableistung der zweiten Arbeitsphase über Rohrleitung 19, Steuereinrichtung 11 und Rohrleitung 20 mit dem Niederdruckbehälter 8 verbunden. Das Flüssigprodukt aus der Kohlehydrieranlage 7 läuft über Rohrleitung 17, Steuereinrichtung 11 und Rohrleitung 18 dem Zylinder 1 oberhalb des Kolbens 3 mit 28 MPa zu und fördert dabei auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 3 anstehenden Kohlebrei über Rohrleitung 15 mit 30 MPa in die Kohlehydrieranlage 7. Durch die in diesem Falle hydraulische Kopplung der beiden Kolbenstangen 5 über die Hydraulikleitung 6 wird erreicht, daß der Kolben 4 im Zylinder 2 nach oben gedrückt wird. Dies bewirkt, daß hier oberhalb des Kolbens 4 anstehendes entspanntes Flüssigprodukt aus der Hydrieranlage 7 über Rohrleitung 19, die Steuereinrichtung 11 und Rohrleitung 20 zum Niederdruckbehälter 8 ausgestoßen wird, wobei das Produkt ausgast und das freigewordene Gas über Gasleitung 21 abgegeben wird. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang unterhalb des Kolbens aus dem Vorratsbehälter 9 über Rohrleitung 14 angesaugt. Hat der Kolben 4 den oberen Totpunkt erreicht, wird durch den hydraulischen Endlagenschalter 10 der Vorsteuerschieber 12 betätigt und von diesem über Hydrauliksteuerleitung 22 der Hauptsteuerschieber 11 umgeschaltet. Dabei erfolgt schnell und gleichzeitig der Funktionswechsel des Zylinders 1 von hohem Druck auf niederen Druck und des Zylinders 2 von niederem Druck auf hohen Druck und die erste Arbeitsphase kann nunmehr im Zylinder 2 und die zweite Arbeitsphase im Zylinder 1 ablaufen.

Da die in der Kohlehydrieranlage 7 anfallende Flüssigproduktmenge nicht ausreicht, um die gesamte Kohlebreimenge zu fördern, wird zweckmäßig der diesbezügliche Mengenausgleich zwischen Niederdruckbehälter 8 und Rohrleitung 17 mittels Hochdruckpumpe 13 über Rohrleitung 16 durchgeführt. Hochdruckpumpen für Kohlebrei sind damit nicht erforderlich.

Beispiel 2 (gem. Fig. 2)

In eine Kohlehydrieranlage 7 soll eine feststofffreie Flüssigkeit mittels einer in dieser Anlage anfallenden zu entspannenden gas- und feststoffhaltigen Hochdruckflüssigkeit gefördert werden. Die Einrichtung besteht aus zwei liegend angeordneten Zylindern 1 und 2, deren Kolben 3 und 4 über die Kolbenstangen 5 mechanisch über Stoßdämpfer 26 miteinander gekoppelt sind. Die Zylinder besitzen eine kolbenstangenseitige Kurzschlußverbindung mittels Kurzschlußleitung 36 und steuerbarer Armatur 34.

Das zu entspannende Produkt fällt mit einem Druck von ca. 27 MPa in der Druckanlage 7 an. Das flüssige Einsatzprodukt muß mit 30 MPa in die Druckanlage 7 gefördert werden.

Der Vorgang weist drei Arbeitsphasen auf, die in beiden Zylindern 1 und 2 hintereinander in Folge ablaufen, wobei jeweils in einem der Zylinder 1 oder 2 die erste und folgend die zweite sowie parallel hierzu im anderen Zylinder 2 oder 1 die dritte Arbeitsphase vollzogen wird. Dabei erfolgt der Ausschleus-und Fördervorgang in folgender Weise:

1. Arbeitsphase

Zu entspannende gas- und feststoffhaitige Flüssigkeit aus der Druckanlage 7 fließt über Rohrleitung 17 und Einlaßarmatur 30 dem Zylinder 1 bei geschlossener Auslaßarmatur 32 und geschlossener Auslaßarmatur 34 zu und verdrängt auf der anderen Seite des Kolbens 3, der Kolbenstangenseite, anstehendes, in der vorhergehenden 3. Arbeitsphase bei Niederdruck eingebrachtes Förderprodukt über die Rohrleitung 15 mit Rückschlagarmatur 24 zur Druckanlage 7. Die erforderliche Druckerhöhung zwischen zu entspannendem und zu förderndem Produkt von 27 MPa auf 30 MPa wird durch geeignete Wahl des Kolben- und Kolbenstangendurchmessers erreicht.

2. Arbeitsphase

Noch bevor der Kolben 3 im Zylinder 1 die Endstellung erreicht hat, wird die Einlaßarmatur 30 geschlossen und die Auslaßarmatur 34 geöffnet. Damit kann Förderprodukt aus dem noch unter Druck stehenden Zylinder 1 über die Kurzschlußleitung 36 mit Auslaßarmatur 34 auf die Kolbenstangenseite des Zylinders 2 überströmen, der zu diesem Zeitpunkt unter niederem Druck steht. Die damit verbundene weitere Kolbenverschiebung bewirkt die Druckentlastung mit Volumenausdehnung des zu entspannenden Produktes im Zylinder 1, wobei Gase und Dämpfe aus der zu entspannenden Flüssigkeit austreten. Die Kolbenhübe für die erste und zweite Arbeitsphase werden aus ökonomischen Gründen so bemessen, daß die Druckentlastung bis auf einen Druckerfolgt, bei dem unzulässige Erosionserscheinungen bei der folgenden dritten Arbeitsphase an den Auslaßarmaturen nicht auftreten.

3. Arbeitsphase

Zeitlich parallel zur 1. und 2. Arbeitphase im Zylinder 2 die 3. Arbeitsphase ab. Bei geöffneter Auslaßarmatur 33 und geschlossener Einlaßarmatur 31 wird durch die synchrone Kolbenverschiebung in diesem Zylinder 2 bewirkt, daß in den vorhergehenden 1. und 2. Arbeitsphasen bei hohem Druck eingebrachtes und anschließend druckentlastetes zu entspannendes Produkt bei niederem Druck aus dem Zylinder 2 über die Rohrleitung 20 mit Auslaßarmatur 33 zum Sammelbehälter für entspanntes Produkt 8 ausgestoßen wird, der wiederum über Rohrleitung 21 an ein Niederdruckgasnetz zur Gasabgabe angeschlossen ist. Gleichzeitig wird auf der Kolbenstangenseite aus dem Vorratsbehälter 9 mittels Niederdruckpumpe 37 über Rohrleitung 14 und 15 und Rückschlagarmatur 25 bzw. nach Öffnen der Auslaßarmatur 34 von der Kolbenstangenseite des Zylinders 1 über Kurzschlußleitung 36 Förderprodukt bei niederem Druck zugeführt.

Haben die Kolben ihre Endstellung erreicht, erfolgt durch übliche Steuerung der Armaturen 30,31,32,33,34 die Einleitung der 1. und anschließend 2. Arbeitsphase im Zylinder 2 sowie der 3. Arbeitsphase im Zylinder 1.

Beispiel 3 (gem. Fig. 2)

Die Einrichtung gem. Beispiel 2 wird um eine Zusatzeinrichtung zur Nutzung derf reiwerdenden Energie bei der Druckentlastung während der 2. Arbeitsphase ergänzt. Hierzu werden die Kolbenstangenseite der Zylinder 1 und 2 über je eine steuerbare Armatur 35 und Verbindungsleitung 27 mit dem Antriebsteil einer hydraulischen Arbeitsmaschine 29 in geeigneter Weise verbunden. Bei nunmehr ständig geschlossener Auslaßarmatur 34 in der Kurzschlußleitung 36 wird für die Durchführung der 2. Arbeitsphase in den Zylinder 1 und 2 die zugehörige steuerbare Armatur 35 geöffnet und das nunmehr überströmende Förderprodukt über Verbindungsleitung 27 der hydraulischen Arbeitsmaschine 29 als Antriebsmedium zur Arbeitsleistung zugeleitet. Das nach Arbeitsleistung in der hydraulischen Arbeitsmaschine 29 anfallende Förderprodukt wird in diesem Fall gesammelt und über Rücklaufleitung 28 zum Vorratsbehälter 9 über frisches Förderprodukt zurückgeleitet.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Ein- und Austrag von Feststoff und/oder Gas enthaltenden Flüssigprodukten in und aus Druckanlagen unter Verwendung von Zylindern mit Kolben und nach außen geführten Kolbenstangen, Zu- und Abführungsleitungen sowie Absperrarmaturen, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolben (3,4) zweier Zylinder (1, 2) über Kolbenstangen (5) außerhalb dieser Zylinder (1,2) mechanisch oder hydraulisch (6), mit Stoßdämpfern (26) ausgerüstet, gekoppelt sind, daß die Ein- und Auslaßarmaturen (24, 25) auf der Kolbenstangenseite der Zylinder (1,2) Rückschlagarmaturen und die Ein- und Auslaßarmaturen auf der anderen Seite der Zylinder (1,2) Steuerschieber (11) bzw. gesteuerte Armaturen (30,31,32,33) sind, welche mit vorzugsweise an den Zylinderböden bzw. Kolbenstangen angeordneten Endlagenschaltern (10) für die Kolben (3,4) direkt oder über Hilfseinrichtungen (12) hydraulisch, mechanisch, elektrisch, elektronisch, pneumatisch oder in Kombinationen daraus gekoppelt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Kolbenstangenseiten der Zylinder (1,2) eine Kurzschlußleitung (36) mit steuerbarer Armatur (34) angeordnet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolbenstangenseiten der Zylinder (1,2) über je eine steuerbare Armatur (35) und Verbindungsleitungen (27) mit dem Antriebsteil einer bekannten hydraulischen Arbeitsmaschine (29) zweckmäßig gekoppelt sind.