Kühlmechanismus

Heißer Dampf strömt ein und kommt über Sprühdüsen oder ein Flüssigkeitsbad mit der kalten Kühlflüssigkeit in Kontakt. Durch den direkten Kontakt wird Wärme schneller übertragen als bei Rohrbündelwärmetauschern. Je nach Prozessanforderungen dienen Wasser, Öl oder das wiederaufbereitete Produkt als Kühlmedium. Der Dampf kühlt ab, die schweren Anteile kondensieren, und das abgekühlte Gas tritt oben aus, während die Flüssigkeit zur Rückführung oder Weiterverarbeitung abfließt.

Schiffskonstruktion

Vertikaler Turm mit Heißgaseinlass am Boden oder an der Seite, Sprühbereich mit mehreren Düsenebenen zur Verteilung der Kühlflüssigkeit, Gas-Flüssigkeits-Kontaktzone, Tropfenabscheider zur Entfernung mitgeführter Tröpfchen, gekühlter Gasauslass am oberen Ende und Flüssigkeitssumpf mit Pumpenumwälzung. Höhe und Durchmesser hängen vom Gasdurchsatz, dem erforderlichen Kühlbedarf und dem Flüssigkeits-Gas-Verhältnis ab.

Anwendungen

Kühlsysteme für Ethylen-Cracker zur Kühlung von Pyrolysegas, zur Schutzkühlung des Fraktionierers bei der Coker-Dampfkühlung, zur Kühlung von Dämpfen im katalytischen Cracker, zur Kühlung von Synthesegas im Vergaser sowie für alle Hochtemperaturprozesse, die eine schnelle Kühlung erfordern. Diese Systeme kommen häufig in petrochemischen Anlagen, Raffinerien und Vergasungsanlagen zum Einsatz.

Abschreckmedium

Wasserkühlsysteme verwenden aufbereitetes Wasser oder Kondensat. Bei der Ölkühlung wird schweres Produktöl oder Slurry-Öl im Kreislauf geführt. Die Wahl hängt von den Anforderungen an die nachgeschaltete Trennung, dem Verschmutzungsrisiko und den thermischen Eigenschaften ab. Wasser sorgt für maximale Kühlung, führt jedoch zur Bildung von zwei Phasen. Bei der Ölkühlung bleiben die Kohlenwasserstoffe einphasig.

Temperaturregelung

Die Durchflussmenge der Abschreckflüssigkeit regelt die Temperatur des Austrittsgases. Ein höherer Flüssigkeitsdurchfluss verstärkt die Kühlung. Die automatische Ventilmodulation reagiert auf Temperaturänderungen und hält so den Sollwert aufrecht. Ein Rückführkreislauf mit Wärmetauscher leitet die aufgenommene Wärme ab und hält die Abschreckflüssigkeit kühl.

Materialauswahl

Im Einlassbereich kommen legierter Stahl oder feuerfeste Auskleidungen zum Einsatz, um eine hohe Temperaturbeständigkeit zu gewährleisten. In den unteren Abschnitten wird Kohlenstoffstahl verwendet, da die Temperaturen dort sinken. Thermische Dehnungsfugen gleichen Temperaturunterschiede aus. Die Sprühdüsen sind widerstandsfähig gegen Erosion und Verstopfung durch Feststoffe.

Bewuchsmanagement

Schwere Bestandteile und Kokspartikel lagern sich an den Innenteilen ab. Eine regelmäßige Reinigung mit Hochdruckwasser gewährleistet die Leistungsfähigkeit. Einige Ausführungen verfügen über Rußblasvorrichtungen oder Zugänge für die Reinigung mit Stangen. Eine ordnungsgemäße Flüssigkeitsverteilung minimiert Trockenstellen, an denen sich Ablagerungen schneller bilden.

Leistungsvorteile

Die schnelle Kühlung schützt die Werkstoffe der nachgeschalteten Anlagen vor hohen Temperaturen. Der direkte Kontakt ist kostengünstiger als befeuerte Heizgeräte oder große Wärmetauscher. Geeignet für verschmutzte Ströme mit Feststoffen, die Rohrwärmetauscher verstopfen würden. Einfacher, robuster Aufbau mit weniger Ausfallstellen.

Steuerungsintegration

Temperaturmessumformer am Ein- und Auslass überwachen die Kühlleistung. Durchflussregler passen die Durchflussmenge der Abschreckflüssigkeit an. Die Füllstandsregelung im Auffangbehälter sorgt für eine optimale Bestandsführung. Hochtemperaturalarmsysteme schützen vor einer Unterbrechung der Abschreckflüssigkeitszufuhr, die zu Schäden am Behälter und an nachgeschalteten Anlagen führen könnte.

Baunormen

Auslegung gemäß ASME Abschnitt VIII mit Werkstoffen, die für Temperaturwechselbeanspruchungen und die Prozesschemie geeignet sind. Eine Ausdehnungsanalyse verhindert Versagen durch thermische Spannungen. Bei der Dimensionierung der Sicherheitsventile werden Szenarien der Verdampfung der Abschreckflüssigkeit berücksichtigt. Vollständige Dokumentation mit thermischen Berechnungen und Werkstoffspezifikationen.

ERGIL-Kühltrommeln schützen nachgeschaltete Anlagen durch schnelle Direktkontaktkühlung in Hochtemperaturprozessen der Petrochemie und Raffinerie.