DE1065867B - Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage,· - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage,·

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DE1065867B
DE1065867B DE19581065867D DE1065867DA DE1065867B DE 1065867 B DE1065867 B DE 1065867B DE 19581065867 D DE19581065867 D DE 19581065867D DE 1065867D A DE1065867D A DE 1065867DA DE 1065867 B DE1065867 B DE 1065867B
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München-Solln Dipl.-Ing. Rudolf Becker
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Description

DEUTSCHES
Im .Patent. 1 046 640 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Durchführen von Wärmeaustauschvorgängen in einer mittels vorgeschalteter Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage, vorzugsweise Luftzerlegungsanlage, beschrieben, wonach mindestens ein zusätzlicher, zweckmäßig in den Umschaltbetrieb der Regeneratoranordnung eingefügter Regenerator verwendet wird. Es handelt sich dabei insbesondere darum, Gase oder Gasgemische, die in einer Entspannungsmaschine, insbesondere Entspannungsturbine, arbeitsleistend entspannt werden sollen, vor der Entspannung anzuwärmen, um in den Regeneratoren günstige Sublimationsverhältnisse zu schaffen und in der Turbine selbst eine Verflüssigung des Rohgases möglichst zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens nach dem Hauptpatent. Sie setzt sich die Aufgabe, den als Wärmequelle dienenden zusätzlichen Wärmeregenerator auch noch für andere Zwecke nutzbar zu machen, um statt der in der Turbine zu entspannenden Gase oder außer diesen auch andere Gase zu erwärmen.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren und eine Einrichtung zum Durchführen von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage, vorzugsweise Luftzerlegungsanlage, unter Verwendung mindestens eines zusätzlichen, in den Umschaltbetrieb der Regeneratoranordnung eingefügten und von einem nach Vorreinigung in der Regeneratoranordnung abgezweigten Teil des Rohgases durchströmten Regenerator, wobei das dem zusätzlichen Regenerator entströmende, von diesem angewärmteiGas^mindestens teilweise einem Rekuperator, z. B. Röhrenwäfmeaus-J tauscher, in Wärmeaustausch mit mindestens einem Teil des Rohgases, irtisbesondere Luft und/oder mindestens eines Zerlegungsproduktes, z. B. Stickstoff, gebracht wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Maßnahme noch vielseitiger verwendbar gemacht dadurch, daß das dem Wärmeaustausch mit dem aus dem zusätzlichen Regenerator kommenden Gas dienende Zerlegungsprodukt der Zerlegungsappäratur ganz oder in mehreren, Teilströmen entnommen und in der Rekuperatoranordnung auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt wird.
Dabei wird zweckmäßigerweise nur ein Teilstrom des im zusätzlichen Regenerator bzw. in den zusätzlichen Regeneratoren angewärmten Gasstromes, vorzugsweise nach noch weitergehender Anwärmung, zum Wärmeaustausch im Rekuperator mit dem einen, vorzugsweise reineren Teil des Zerlegungsproduktes gebracht, während der andere bzw. ein weiterer Teilstrom, insbesondere der Reststrom, zum Anwärmen
Verfahren und Einrichtung
zur Durchführung
von Wärmeaustauschvorgängen
in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage
Zusatz zum Patent 1 046 640
Anmelder:
Gesellschaft für Linde's Eismaschinen
Aktiengesellschaft,
Zweigniederlassung,
Höllriegelskreuth bei München
Dipl.-Ing. Rudolf Becker, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden
von der Entspannungsturbine zuströmenden Gasen dient.
Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens werden die beiden Teilströme der Zerlegungsapparatur an verschiedenen Stellen als reinstes und weniger reines Zerlegungsprodukt entnommeil, wobei die reinere Fraktion mittels der Rekuperatoren
.3*· angewärmt wird.
"■ Damit der durch den zusätzlichen Regenerator bzw. die zusätzlichen Regeneratoren bedingte, besondere Anwärmkreislauf ,von in erster Linie aus einem Teil des Rohgases bestehenden Gasen mit beliebigen Druckniveaus arbeiten kann, ist es unter Umständen zwec.kmäßig, in diesen Kreislauf, insbesondere in den Zu- und/oder Ableitunigsstrom, für den Rekuperator ein
Gebläse einzuschalten. ■
Gemäß einer weiteren. Ausbildung des Erfindungsgedankens ist es';unter Umständen auch möglich, ohne ein besonderes Gebläse auszukommen, wenn die gesamte, durch die zusätzliche Regeneratoranordnung geführte Gasmenge durch die Entspannungsturbine oder eine andere· Vorrichtung entspannt wird.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen
■50 der" Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise - dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Prinzipskizze einer Luftzerlegungsanlage mit einem zusätzlichen Regenerator, wobei durch die Pfeile und die entsprechend eingezeichneten
909 6291/58
Leitungen eine SchalfpKase .'3έέ:.Regeneratoren dargestellt ist;
Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung einer Luftzerlegungsanlage mit,. Insgesamt vier Regeneratoren, wobei -wiederum duxch idie Pfeile eine Sclialtphaseder Regeneratoren angedeutet ist"; in
., -Ifig- 2a sind/: die zur Anordnung gemäß Fig. 2 gehörigen'vier Regeneratoren nochmals dargestellt zusamnaerr .mit;, den ..den Nor.nTen 'entsprechend gezeichneten Schaltventilen. .,.,.-,- „.„:,·,. T,r ,
In Fig. 1 bedeuten 1 bis § Regeneratoren. In deren dargestellter Schaltphase; rströmt.. im - Kompressor 6 verdichtet^'Luft durch den Regene'rätör 1, kühlt sich in ihm ab und gelangt bei 7 in den.Sumpf,der Doppelsäule 8. Ein anderer Teil der verdichteten Luft strömt außerdem .durch den Regenerator 4 in den Sumpf der Säule 8. Der der Trennsäule 8 bei 9 entnommene Sauerstoff wird im Regenerator-5 wieder angewärmt und entweicht dort zum Verbrauch. 3 ist .der gemäß dem Hauptpatent vorgesehene zusätzliche Regenerator ztmi Anwärmen eines bei 10'dem Sumpf der Säule 8 wieder entnommenen Teilstromes ^der Luft, die über Leitung 11 der Entspannungsturbine 12 zugeführt und von dort arbeitsleistend in d'enoberenTeil der Säule 8 entspannt wird.
Erfindungsgemäß wird der Stickstoff der oberen Säule an zwei Stellen 13 und 14 in der Weise entnommen, daß der bei 13 entströmende, nicht völlig gereinigte Stickstoff durch den Regenerator 2 —· diesen abkühlend — abzieht,' während der am Kopf der Säule bei 14 entnommene Stickstoff in einem Wärmeaustauscher 15 in Wärmeaustausch mit einem bei 16 dem Regenerator 3 entströmenden Teil der angewärmten Luft gebracht wird. Diese wird durch das Gebläse 17 angesaugt und durch den Wärmeaustauscher 15 geleitet, um bei 7. in die Säule 8 zurückgeleitet zu werden. Bei 18 entströmt dem Austauscher 15 reiner Stickstoff, welcher durch keinerlei Ablagerungen aus den Regeneratoren mehr verunreinigt ist, weil er durch den Rekuperator 15; ohne "mit dem Rohgas oder dessen Ablagerungen in Berührung zu kommen, erwärmt und aus der Anlage herausgeführt wird. Bei 19 kann in an sich bekannter Weise flüssiger Sauerstoff abgenommen werden.
. Es liegt im Rahmen, der Erfindung, daß auf die gleiche Weise auch reiner gasförmiger Sauerstoff durch einen zusätzlichen Regenerator zur Sauerstoffregeneratoranoirdnung 4 und 5 und/oder mindestens einen entsprechenden Rekuperator geleitet wird, wobei unter Umständen die Sauerstoff regenerator en 4 und 5 ganz oder teilweise entfallen können.
In Fig. 2 sind diejenigen Teile, die mit der Anordnung gemäß Fig. 1 übereinstimmen, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Regeneratoraiiordnung ist im wesentlichen dieselbe wie bei dem vorangehenden Beispiel, nur· ist dem vom Zerlegungsprodukt zu kühlenden Regenerator 2 noch ein zweiter Generator 2' parallel geschaltet, damit die Anlage den gewünschten Durchsätzen \an reinem und weniger reinem Stickstoff angepaßt -ist. Der für den Wärmeregenerator 3 erforderliche Luftstrom wird bei 20 unmittelbar am Regenerator 1 abgezweigt und in den Regenerator 3 bei 21 eingeleitet. Die diesem Regenerator entströmenden beiden Teilströme gelangen durch die Leitungen 11 und 22 zu der Rekuperatoranordnung 15 und 15', deren zweiter -Teil 15' durch die bei 23 wieder zusammengeführten Teilströme gemeinsam durchströmt wird. 24 bedeutet einen Gel-Adsorber, der in den Anwärmstrohi zwischen beiden Rekuperatoren geschaltet ist. . r. .
Ein weiterer Unterschied gegenüber dem vorangehenden Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die beiden Auslässe für den Stickstoff in verschiedenen Säulen vorgesehen sind, nämlich einmal wie beim
• 5'. vorangehenden Äusführungsbeispiel im Kopf der oberen Säule der Doppelsäule 8 und andererseits in einer zwischen die Drucksäule und die obere Säule geschalteten Hilfssäule 25. Der aus dieser bei 26 entströmende Stickstoff wird in der bereits beim vorigen
ίο Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise durch die Rekuperatoren 15, und 15' angewärmt; gegebenenfalls kann durch einen noch weiterhin eingeschalteten Wärmeaustauscher 27 mittels eines besonderen Kreis-
laufes in. bekannter Weise Wärme hinzugefügt werden.
Der Druck der mittleren Hilfssäule 25 ist auf die Drücke in den beiden Säulen der Doppelsäule 8 so abgestimmt, · daß ;für den reinen Stickstoff aus der Säule 25 ein höherer Druckabfall für die Durchströmung der Rekuperatoren 15 und 15' zur Verfügung
steht. ;
: Ein weiterer Zweck der Hilfssäule besteht darin, in ihrem unteren Teil die Kohlensäure durch Bullerung zurückzuhalten, die in einem auswechselbaren Filter 32 abgeschieden wird. Diese Kohlensäureausscheidung kann gegebenenfalls auch in einem gesonderten Bullergefäß durchgeführt werden.
28 und 29 bedeuten Entspannungsventile, durch die Stickstoff aus der Drucksäule in die obere Säule bzw. die Hilfssäule 25 entspannt wird. Über Ventile 30 bzw. 31 wird das flüssige bzw. gasförmige Luft-Sauerstoff-Gemisch aus der Hilfssäule 25 in die obere Säule der Doppelsäule 8 eingespeist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, noch weitere Kombinationen zwischen Ausführungsformen der beschriebenen Art und weiteren Möglichkeiten vorzunehmen sowie noch andere Produkte durch den Anwärmkreislauf in Rekuperatoren anzuwärmen. Hierbei ist zu beachten, daß der untere Teil der Hilfssäule als Bullergefäß ausgebildet ist, dem zweckmäßigerweise ein Filter zum Ausscheiden der Verunreinigungen, insbesondere Kohlensäure, zugeordnet ist.

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Durchführung von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage, vorzugsweise Luftzerlegungsanlage, unter Verwendung mindestens eines zusätzlichen, in den Umschaltbetrieb der Regeneratoranordnung eingefügten und von einem nach Vorreinigung in der Regeneratoranordnung abgezweigten Teil des Rohgases durchströmten Regenerators, wobei das dem zusätzlichen Regenerator entströmende, von diesem angewärmte Gas mindestens teilweise in Rekuperatoren mit mindestens einem Teil mindestens eines reinen Zerlegungsproduktes, z. B. Stickstoff und/oder Luft, in Wärmeaustausch gebracht wird, nach Patent 1 046 640, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wärmeaustausch mit dem aus dem zusätzlichen Regenerator kommenden Gas dienende Zerlegungsprodukt der Zerlegungsapparatur ganz oder in mehreren Teilströmen entnommen und in der Rekuperatoranordnung auf nahezu Umgebungstemperatur angewärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilströme der Zerlegungsapparatur an verschiedenen Stellen als reinstes und weniger reines Zerlegungsprodukt
entnommen werden, wobei die reinere Fraktion in den Rekuperatoren angewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teilstrom des im zusätzlichen Regenerator angewärmten Gasstromes, vorzugsweise nach noch weitergehender Anwärmung, zum Wärmeaustausch im Rekuperator mit dem reinen Teil des Zerlegungsproduktes gebracht wird, während der andere Teilstrom, insbesondere der Reststrom, zum Anwärmen des der Entspannungsturbine zuströmenden Gases dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Anwärmkreislauf vor Eintritt des Anwärmgasstromes in die Zerlegungsapparatur die etwa aus der Regeneratoranordnung mitgeführten Verunreinigungen, z. B. Kohlensäure, mittels Bullerung durch verflüssigtes Gas entfernt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zerlegungsprodukt, insbesondere Sauerstoff bei Luft als Ausgangsprodukt, als Gas unter Wegfall der entsprechenden Regeneratoren nur mittels der Rekuperatoranordnung auf nahezu Umgebungstemperatur angewärmt wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anwärmung der reineren Fraktion ein Rekuperator vorgesehen ist, in dessen Zu- und/oder Ableitung für das dem zusätzlichen Regenerator entströmende Gas ein Gebläse geschaltet ist.
7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme der reineren Fraktion zwischen die Drucksäule und die obere Säule der Trennapparatur eine Hilfssäule mittleren Drucks geschaltet ist, der auch mindestens ein Teil des in der Turbine arbeitsleistend entspannten Gases zuströmt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der- untere Teil der Hilfssäule als Bullergefäß ausgebildet ist, dem ein Filter zum Ausscheiden der Verunreinigungen, insbesondere Kohlensäure, zugeordnet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder zur Durchführung in 'der Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer kombinierten Gas-Luft-Zerlegungsanlage brennbare Gase mit sauerstoffarmen oder sauerstofffreien Gasen und Luft mit unbrennbaren Gasen in Regeneratoren, dagegen sauerstoffhaltige Gase mit reinen Zerlegungsprodukten und auch gegebenenfalls brennbaren in Rekuperatoren zum Wärmeaustausch gebracht werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
©, 909 629/58 9.
DE19581065867D 1957-07-04 1958-06-11 Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage,· Pending DE1065867B (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DEG22464A DE1046640B (de) 1957-07-04 1957-07-04 Verfahren und Einrichtung zur Kaelteerzeugung durch arbeitsleistende Entspannung
DEG0024728 1958-06-11

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Publication Number Publication Date
DE1065867B true DE1065867B (de) 1960-03-31

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DE (1) DE1065867B (de)
FR (1) FR1230718A (de)
GB (1) GB900438A (de)

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