DE19518323A1 - Heat exchange between process and cooling fluids - Google Patents

Heat exchange between process and cooling fluids

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DE19518323A1 DE1995118323 DE19518323A DE19518323A1 DE 19518323 A1 DE19518323 A1 DE 19518323A1 DE 1995118323 DE1995118323 DE 1995118323 DE 19518323 A DE19518323 A DE 19518323A DE 19518323 A1 DE19518323 A1 DE 19518323A1
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Abstract

Process to exchange heat between a process fluid (PF) and a cooling fluid (KF) uses sepn. walls which separate both liqs.. The cooling fluid and/or the process fluid are fed into at least two regions (3,3') which may be at least partly sepd. from each other. The sepn. walls (1) of at least one of these regions (3') have a higher temp. than the sepn. walls of the other region (3). The temp. of the sepn. walls of the regions (3') is above the solidification temp. of the process fluid or the components of the process fluid. Also claimed is a heat exchanger device to carry out the above process having at least two groups of lines (21,21') to feed the fluids. At least one group (21') is linked to the feed of cooling fluid via a control device (26') such that the flow of coolant through the group (21') of lines (8) is lowered or a warmer coolant flows through the group (21').

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum unter­ brechungsfreien Wärmetausch nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method and device for Refractive heat exchange according to the preamble of claim 1.

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Wärmetausch zwischen einem Prozeßfluid (PF) und einem Kühlfluid (KF) bekannt, bei dem das Kühlfluid durch direkten oder indirekten Kontakt mit dem Prozeßfluid dem Prozeßfluid Energie abgibt oder von diesem Energie aufnimmt. Das Prozeßfluid kann z. B. aus einem Gemisch aus feuchter Luft und Lösemitteldämpfen bestehen und das Kühlfluid aus kaltem gasförmigen Stickstoff.There are already processes and devices for heat exchange known between a process fluid (PF) and a cooling fluid (KF), in which the cooling fluid through direct or indirect contact with the process fluid delivers energy to or from the process fluid Absorbs energy. The process fluid can e.g. B. from a mixture humid air and solvent vapors exist and the cooling fluid cold gaseous nitrogen.

Beim Befüllen von Vorratstanks mit Lösemitteln werden die in den Tanks befindlichen Dämpfe verdrängt. Sie stellen ein Prozeßfluid dar, das sich in der Regel aus Luft oder gasförmigem Stickstoff sowie aus Lösemitteldämpfen und oft auch aus Wasserdampf zu­ sammensetzt. Damit die Lösemitteldämpfe einerseits nicht die Umwelt belasten und andererseits die Lösemittel zurückgewonnen werden können, wird das Prozeßfluid in einer Rückgewinnungsanlage soweit abgekühlt, daß ein großer Teil der Lösemitteldämpfe als Kondensat ausfällt und als Lösemittel erneut verwendet werden kann, während das gereinigte Prozeßfluid mit einer Restbeladung an Lösemitteldämpfen, die unterhalb der von den Umweltschutzricht­ linien festgelegten Grenzwert liegt, in die Atmosphäre abgegeben wird. Die bekannten Verfahren zum indirekten Austausch der Energie zwischen dem Prozeßfluid und dem Kühlfluid benötigen Vorrichtungen, in denen das Kühlfluid durch Leitungen mit großflächigen Wärmetauschflächen derart geführt wird, daß das Prozeßfluid diese Leitungen umströmt und dadurch abgekühlt wird. Dadurch verflüssigen sich die Lösemitteldämpfe oder andere Be­ standteile des Prozeßfluids, die zurückgewonnen werden sollen und fallen somit als Kondensat aus. Dieses Kondensat kann an geeigneten Stellen der Vorrichtung abgelassen und dadurch wieder rückgewonnen werden.When filling storage tanks with solvents, those in the Vapors in the tank are displaced. You provide a process fluid is usually made up of air or gaseous nitrogen as well as from solvent vapors and often also from water vapor composed. So that the solvent vapors not the one hand Pollute the environment and, on the other hand, recover the solvents process fluid in a recovery plant cooled so far that a large part of the solvent vapors as Condensate fails and can be used again as a solvent can, while the cleaned process fluid with a residual load Solvent vapors below that of the environmental protection directive lines set limit is released into the atmosphere becomes. The known methods for indirect  Exchange of energy between the process fluid and the cooling fluid need devices in which the cooling fluid through lines is carried out with large-area heat exchange surfaces such that the Process fluid flows around these lines and is thereby cooled. This liquefies the solvent vapors or other substances components of the process fluid to be recovered and thus precipitate out as condensate. This condensate can drained appropriate places of the device and thereby again be recovered.

Nachteilig an der bisherigen Verfahrensweise ist der Sachverhalt, daß es bei der Abkühlung des Prozeßfluids auf beispielsweise etwa -100°C zur Verfestigung von solchen Lösemittelpartikeln bzw. anderen Bestandteilen des Prozeßfluids kommt, deren Verfestigungs­ temperatur über der Temperatur der zwischen dem Prozeßfluid und dem Kühlfluid befindlichen Wärmetauschfläche liegt. Diese Partikel setzen sich an den Wärmetauschflächen fest und beeinträchtigen da­ durch den Wärmetausch bzw. erhöhen den Druckverlust des Prozeß­ fluids. Mit fortschreitender Partikelbildung wird der Wärmetausch und damit die erreichte Abkühlung immer geringer und die Restbe­ ladung des freigesetzten gereinigten Prozeßfluids überschreitet schließlich den zulässigen Grenzwert. Außerdem kann der Durchsatz des Prozeßfluids möglicherweise blockiert werden. In beiden Fällen muß der Kondensationsprozeß entweder unterbrochen oder auf einen zweiten Anlagenzug umgeleitet werden, während der erste Anlagen­ zug samt Gehäuse aufgewärmt, abgetaut und dann wieder auf Be­ triebstemperatur abgekühlt wird.The disadvantage of the previous procedure is the fact that that it cools down the process fluid to, for example, about -100 ° C to solidify such solvent particles or other components of the process fluid comes, their solidification temperature above the temperature between the process fluid and the heat exchange surface located cooling fluid. These particles attach themselves to the heat exchange surfaces and impair them through the heat exchange or increase the pressure loss of the process fluids. As the particle formation progresses, the heat exchange and thus the cooling achieved less and the rest charge of the released purified process fluid exceeds finally the permissible limit. The throughput can also of the process fluid may be blocked. In both cases the condensation process must either be interrupted or on one second asset train will be redirected during the first asset train and housing warmed up, defrosted and then back on Be drive temperature is cooled.

Darüber hinaus sind Vorrichtungen zum Wärmetausch bekannt, die mit größerer Wärmeübertragungsfläche ausgestattet sind, damit ein Anlagenzug möglichst lange ohne Unterbrechung seine Funktion er­ füllen kann.In addition, devices for heat exchange are known which larger heat transfer area are equipped, so a System train as long as possible without interruption can fill.

Aus der DE-A 41 35 887 ist eine Vorrichtung zum Abtauen von Kälte­ trocknern unter 0°C bekannt, bei welcher zusätzlich zu einem Hauptgasführungssystem ein weiteres Gasführungssystem vorgesehen ist, das eine Enteisungseinrichtung aus drei Auseisern aufweist, welche parallel mit wärmeren Kältemittel aus dem Hauptgasführungs­ system beaufschlagt werden. Zwei der drei Auseiser werden jeweils zum Kühlen benutzt, während der dritte Auseiser abgetaut wird.DE-A 41 35 887 describes a device for defrosting cold drying below 0 ° C known, in addition to one  Main gas supply system provided another gas supply system which has a de-icing device consisting of three de-icers, which parallel with warmer refrigerant from the main gas duct system. Two of the three Auseiser are each used for cooling while the third de-icer is being defrosted.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin Maßnahmen aufzuzeigen, durch die die Verfestigungseffekte an Wärmetauschflächen beim Abkühlen eines Fluids, das zur Verfestigung neigt, derart ver­ ringert werden, daß ein kontinuierlicher Betrieb mit einem einzigen Anlagenzug möglich ist und durch die das Prozeßfluid auf eine Temperatur abgekühlt werden kann, bei welcher es soweit gereinigt wird, daß eine vorgeschriebene maximale Restbeladung mit umweltschädlichen Komponenten im Langzeitbetrieb nicht überschritten wird.The object of the invention is to show measures through which the solidification effects on heat exchange surfaces at Cooling of a fluid that tends to solidify, such as ver be reduced that a continuous operation with a single system train is possible and through which the process fluid a temperature can be cooled at which it is ready is cleaned that a prescribed maximum residual load with environmentally harmful components in long-term operation is exceeded.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 und 6 gekennzeichnet, und in Unteransprüchen sind weitere Verbesserungen des erfindungsgemäßen Prinzips beansprucht.The invention is characterized in claims 1 and 6, and in Subclaims are further improvements to the invention Principle claimed.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Gedanken das Prozeßfluid durch ein Kühlfluid mittels einer Vorrichtung abzukühlen, die das Kühlfluid und/oder das Prozeßfluid in von­ einander trennbaren Bereichen führt, wobei mindestens einer dieser Bereiche eine höhere Temperatur aufweist als die anderen Bereiche und dadurch das Prozeßfluid einerseits durch die kalten Bereiche ausreichend abgekühlt wird und andererseits die wärmeren Bereiche von festgesetzten Partikeln dadurch befreit werden, daß die Temperatur dieser wärmeren Bereiche über der Verfestigungs­ temperatur des Prozeßfluids bzw. der Komponenten des Prozeßfluids liegt.The method according to the invention is based on the idea that Process fluid through a cooling fluid by means of a device cool down, which the cooling fluid and / or the process fluid in from separable areas leads, at least one of these Areas has a higher temperature than the other areas and thereby the process fluid on the one hand through the cold areas is cooled sufficiently and on the other hand the warmer areas are freed from fixed particles in that the Temperature of these warmer areas above the solidification temperature of the process fluid or the components of the process fluid lies.

Dafür wird eine Vorrichtung zum Wärmetausch verwendet, die inner­ halb des Gehäuses in Teilbereiche aufgeteilt ist und wobei jeweils für einen Teil davon vorübergehend und abwechselnd die Kühlmittel­ beaufschlagung vermindert wird oder durch eine Beaufschlagung mit einem gleichartigen jedoch deutlich weniger kalten Kühlfluid er­ setzt wird. Die betroffenen Wärmetauschflächen werden sich als Folge der verminderten Beaufschlagung durch das kalte Kühlfluid stärker der Temperatur des Prozeßfluids anpassen oder sich bei Beaufschlagung durch ein weniger kaltes Kühlfluid dessen Tempe­ ratur anpassen. Dadurch ist es möglich, einen Teil der Wärme­ tauschflächen vorübergehend auf eine Temperatur zu bringen, die über dem Festpunkt von im Prozeßfluid befindlichen Bestand­ teilen liegt.For this, a device for heat exchange is used, the inner half of the housing is divided into sections and each for some of them, the coolants temporarily and alternately  exposure is reduced or by exposure to a similar but significantly less cold cooling fluid is set. The affected heat exchange surfaces will turn out to be As a result of the reduced exposure to the cold cooling fluid adapt more closely to the temperature of the process fluid or at Actuation by a less cold cooling fluid whose temperature adjust ratur. This makes it possible for some of the heat temporarily bring exchange surfaces to a temperature that above the benchmark of inventory in the process fluid share lies.

Dadurch werden bereits vorhandene verfestigte Partikel wieder verflüssigt oder verdampft und die Wärmetauschfläche kann da­ durch von diesen Partikeln befreit werden, ohne daß der Durchsatz des abzukühlenden Fluids (Prozeßfluid) dazu unterbrochen werden muß.This will restore existing solidified particles liquefied or evaporated and the heat exchange surface can be there by getting rid of these particles without reducing the throughput of the fluid to be cooled (process fluid) are interrupted got to.

Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß die Beaufschlagung des Kühlfluids innerhalb der einzelnen Bereiche der Vorrichtung derart hoch ist, daß die Temperatur dieser Bereiche im Eingangsbereich des noch warmen Prozeßfluids über der Verfestigungstemperatur des Prozeßfluids bzw. der Komponenten des Prozeßfluids liegt, während die Kühlbereiche im Auslaßbereich des Prozeßfluids, die von einem bereits abgekühlten Prozeßfluid umströmt werden, kühl genug sind, um das Prozeßfluid ausreichend zu reinigen. Wechselt man nun alternierend den Einlaß bzw. den Auslaßbereich des Prozeßfluids und behält man gleichzeitig die Beaufschlagung der einzelnen Bereiche mit dem Kühlfluid konstant, so kann jeweils der eine bzw. der andere Bereich abwechselnd von den verfestigen Partikeln an den Wärmetauschflächen befreit werden.This can also be achieved by the fact that the Cooling fluids within the individual areas of the device is high that the temperature of these areas in the entrance area of the still warm process fluid above the solidification temperature of the Process fluid or the components of the process fluid is during the cooling areas in the outlet area of the process fluid by a flow around the already cooled process fluid, are cool enough, to clean the process fluid sufficiently. One changes now alternating the inlet or the outlet area of the process fluid and at the same time you keep the exposure to the individual Areas with the cooling fluid constant, the one or the other area alternately from the solidified particles the heat exchange surfaces are freed.

Indem das Verfahren nacheinander auf alle betroffenen Bereiche angewandt wird, kann die gesamte Anlage immer wieder in einen Zustand versetzt werden, der einen weitgehend störungsfreien Betrieb gewährleistet und einen zweiten Anlagenzug erübrigt. Da­ durch ergeben sich erhebliche Einsparungen an Anlagenaufwand und Kälteleistung, außerdem ergibt sich ein stabilerer Prozeßablauf.By following the procedure on all affected areas is used, the entire system can always be in one Condition can be set, which is largely trouble-free Operation guaranteed and a second system train superfluous. There  this results in considerable savings in plant expenditure and Cooling capacity, in addition, there is a more stable process flow.

Eine Temperaturerhöhung des Bereichs, der von den verfestigen Partikeln befreit werden soll, kann auch durch andere Maßnahmen vorgenommen werden, wie z. B. Heizwendel in den Leitungen oder die Verwendung von verschiedenartigen Kühlfluiden.A temperature increase in the area of the solidify Particles to be freed can also be taken by other measures be made such. B. heating coil in the lines or Use of different types of cooling fluids.

Auch sind unterschiedliche Ausführungsformen und Bereichseintei­ lungen innerhalb der Wärmetauschvorrichtung möglich, die jeweils eine unterschiedliche Zuordnung von Prozeßfluid und Kühlfluid bzw. deren Leitungen und Fließrichtungen ermöglichen. Sowohl das Prozeßfluid als auch das Kühlfluid kann in einzelnen Leitungen bzw. Rohren oder Kammern geführt werden, welche derart gestaltet sind, daß die Bereiche mit unterschiedlicher Temperatur dergestalt voneinander getrennt sind, daß etwaige Wärmedehnungen der Leitungen ausgeglichen werden können.There are also different embodiments and areas lungs possible within the heat exchange device, each a different assignment of process fluid and cooling fluid or their lines and flow directions enable. Both that Process fluid as well as the cooling fluid can be in individual lines or pipes or chambers, which are designed in this way are that the areas with different temperature are separated from each other that any thermal expansion of the Lines can be compensated.

Auch können die Leitungen, die entweder das Prozeßfluid oder das Kühlfluid leiten, durch das Kühlfluid bzw. das Prozeßfluid ver­ schiedenartig umströmt werden, so daß sich jeweils gewünschte Bereiche mit höherer und niedrigerer Temperatur bilden.Also, the lines that are either the process fluid or Conduct cooling fluid through the cooling fluid or the process fluid flow around in divisions, so that each desired Form areas with higher and lower temperatures.

Auch weist die Vorrichtung zum Wärmetausch verschiedene Stell­ einrichtungen auf, wie z. B. Ventile, Schieber oder Klappen, durch die jeweils der Durchsatz an Kühlfluid in den einzelnen Bereichen geregelt werden kann oder durch die andere Kühlfluide bzw. Kühl­ fluide mit anderer Temperatur eingeleitet werden können.The heat exchange device also has various positions facilities on such. B. valves, slides or flaps through each the throughput of cooling fluid in the individual areas can be regulated or by the other cooling fluids or cooling can be introduced fluid with a different temperature.

Jede dieser unterschiedlichen Vorrichtungen weist zusätzlich Ein- und Auslaßöffnungen (insb. Flansche) auf,die zum Ein- bzw. Auslaß des Kühlfluids bzw. des Prozeßfluids sowie des in den warmen Be­ reichen entstehenden Kondensats vorgesehen sind.Each of these different devices also has inputs and outlet openings (esp. Flanges) to the inlet and outlet the cooling fluid or the process fluid and in the warm Be rich condensate are provided.

Besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen in Folge näher beschrieben. Dabei zeigtParticular embodiments of the invention are based on the  Drawings described in more detail in sequence. It shows

Fig. 1 eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung für horizontalen Fluß des Kühlfluids, Fig. 1 shows an advantageous embodiment of the apparatus for the horizontal flow of the cooling fluid,

Fig. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung für den vertikalen Fluß des Kühlfluids, Fig. 2 shows an advantageous embodiment of the device for the vertical flow of the cooling fluid,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2, Fig. 3 shows a modified embodiment of the device according to Fig. 2,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2, Fig. 4 shows a modified embodiment of the device according to Fig. 2,

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform nach Fig. 1, Fig. 5 shows a modified embodiment according to Fig. 1,

Fig. 6 eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung für gegenläufig horizontalen Fluß des Prozeßfluids und des Kühlfluids, wobei das Prozeßfluid in Leitungen geführt wird. Fig. 6 shows an advantageous embodiment of the device for opposite horizontal flow of the process fluid and the cooling fluid, the process fluid being conducted in lines.

Fig. 1 zeigt den schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung für den Wärmetausch zwischen einem Prozeßfluid und einem Kühlfluid, wobei das Prozeßfluid vertikal von oben durch die Öffnung 16 ein­ geführt wird und unten durch die Öffnung 16 zusammen mit dem Kondensat 15 abfließt. Das Kühlfluid wird horizontal durch die Öffnung 17 eingeführt und über die Stelleinrichtungen 26, 26′ auf zwei Bereiche 3, 3′ aufgeteilt. Das Kühlfluid gelangt dabei in die Eintrittskammern 42, 42′ und fließt über die Eintrittsöffnun­ gen 41, 41′ durch die Leitungen 8, die in zwei Gruppen 21, 21′ aufgeteilt sind. Dabei findet ein Energieübertrag zwischen dem Prozeßfluid und dem Kühlfluid über die Trennwände 1 der Leitungen 8 statt. Das Kühlfluid gelangt über das Bündel von Leitungen 13 über die Austrittsöffnungen 43, 43′ in die Austrittskammern 44, 44′ um von dort über die Öffnung 17 die Vorrichtung wieder zu verlassen. Die beiden Bereiche 3, 3′ sind über ein Verbindungs­ element 6 derart voneinander getrennt, das Längenausdehnungen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen der Bündel 21, 21′ von Leitungen 8 ausgeglichen werden können. Sämtliche Teile der Vorrichtung sind in einem Gehäuse 14 untergebracht. Fig. 1 shows the schematic section through a device for the heat exchange between a process fluid and a cooling fluid, wherein the process fluid is guided vertically from above through the opening 16 and flows down through the opening 16 together with the condensate 15 . The cooling fluid is introduced horizontally through the opening 17 and divided into two areas 3 , 3 'via the actuating devices 26 , 26 '. The cooling fluid passes into the inlet chambers 42 , 42 'and flows through the inlet openings 41 , 41 ' through the lines 8 , which are divided into two groups 21 , 21 '. An energy transfer takes place between the process fluid and the cooling fluid via the partitions 1 of the lines 8 . The cooling fluid passes through the bundle of lines 13 through the outlet openings 43 , 43 'in the outlet chambers 44 , 44 ' to leave the device from there via the opening 17 . The two areas 3 , 3 'are separated from one another via a connecting element 6 in such a way that the linear expansions due to different temperatures of the bundles 21 , 21 ' of lines 8 can be compensated for. All parts of the device are housed in a housing 14 .

Durch die Stelleinrichtungen 26, 26′ kann der Zufluß des Kühlfluids KF derart geregelt werden, daß jeweils einer der Be­ reiche 3, 3′ eine höhere Temperatur aufweist, als der entsprechend andere Bereich, so daß etwaige Partikel, die sich aufgrund der Ab­ kühlung des Prozeßfluids an den Trennwänden 1 der Leitungen 8 ab­ gesetzt haben, flüssig bzw. gasförmig werden. Das dadurch entste­ hende Kondensat 15 fließt durch die Öffnung 16 nach unten ab. Sowohl das Prozeßfluid PF als auch das Kühlfluid KF können aus einem reinen Stoff oder einem Stoffgemisch bestehen. Sie können flüssig oder gasförmig sein oder aus einem Gemisch aus Flüssig­ keit und Gas bestehen. Das Prozeßfluid kann aus mehreren Kompo­ nenten bestehen, wovon wenigstens eine mindestens teilweise durch Kondensation in den flüssigen Zustand oder durch Sublimation in den festen Zustand übergeht. Dies ist zum Beispiel bei einem Gemisch aus feuchter Luft und Lösemitteldämpfen der Fall. Als Kühlfluid KF kommt z. B. kalter gasförmiger Stickstoff zur Anwendung.By the actuators 26 , 26 ', the inflow of the cooling fluid KF can be controlled such that each of the loading areas 3 , 3 ' has a higher temperature than the corresponding other area, so that any particles that are due to the cooling from Have process fluids set on the partitions 1 of the lines 8 , become liquid or gaseous. The resulting condensate 15 flows down through the opening 16 . Both the process fluid PF and the cooling fluid KF can consist of a pure substance or a mixture of substances. They can be liquid or gaseous or consist of a mixture of liquid and gas. The process fluid can consist of several components, at least one of which at least partially changes to the liquid state by condensation or to the solid state by sublimation. This is the case, for example, with a mixture of moist air and solvent vapors. As cooling fluid KF comes z. B. cold gaseous nitrogen for use.

Fig. 2 zeigt den schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Gattung, wobei hier der Fuß des Kühlfluids vertikal von unten nach oben mittels Stelleinrichtungen 26, 26′ derart geregelt werden kann, daß die Gruppen 21, 21′ von Leitungen 8 mehr oder weniger stark durchströmt werden. Auch hier gelangt das Kühlfluid über Eintrittskammern 31, 31′ durch Einlaßöffnungen 28, 28′ mittels U-förmig gebogener Rohre durch Austrittsöffnungen 35, 35′ in Austrittskammern 36, 36′. Anschließend verläßt das Kühlfluid über die Öffnung 17 die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei auch hier sämtliche Einrichtungen der Vorrichtung innerhalb des Gehäuses 14 eingebaut sind. Hier gewährleisten U-förmig gebogene Leitungen 8 die unterschiedliche Längenausdehnung auf­ grund unterschiedlicher Temperaturen der Gruppen 21, 21′ der Leitungen 8. Die U-förmig gebogenen Leitungen 8 können insb. aus runden, ovalen oder rechteckigen Rohren bestehen. Fig. 2 shows the schematic section through a device of the type according to the invention, here the foot of the cooling fluid can be regulated vertically from the bottom up by means of actuators 26 , 26 'such that the groups 21 , 21 ' of lines 8 more or less strong be flowed through. Again, the cooling fluid passes through inlet chambers 31 , 31 'through inlet openings 28 , 28 ' by means of U-shaped tubes through outlet openings 35 , 35 'in outlet chambers 36 , 36 '. The cooling fluid then leaves the device according to the invention via the opening 17 , all devices of the device also being installed inside the housing 14 here. Here, U-shaped curved lines 8 ensure the different linear expansion due to different temperatures of the groups 21 , 21 'of the lines 8 . The U-shaped lines 8 can in particular consist of round, oval or rectangular tubes.

Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2, wobei die Gruppen 21, 21′ von Leitungen 8 durch Umkehr­ kammern 33, 33′ mit Einlaßöffnungen 32, 32′ und Auslaßöffnungen 34, 34′ in Teilgruppen 29, 29′, 27, 27′ von Leitungen 8 unterteilt werden. Ein Verbindungselement 6 gewährleistet hier ebenfalls die Längenausdehnung der Teilgruppen 29, 29′ bzw. 27, 27′ der Leitungen 8. Fig. 3 shows a special embodiment of the device according to Fig. 2, the groups 21 , 21 'of lines 8 by reversing chambers 33 , 33 ' with inlet openings 32 , 32 'and outlet openings 34 , 34 ' in sub-groups 29 , 29 ', 27 , 27 'are divided by lines 8 . A connecting element 6 also ensures the linear expansion of the sub-groups 29 , 29 'and 27 , 27 ' of the lines 8 here .

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1, wobei das Prozeßfluid hier durch Schikanen 61 mäander­ förmig das Bündel von Leitungen 13 umströmt, wobei an den Umlenk­ bereichen 63 Verwirbelungsvorrichtungen 64 vorgesehen sind, die das strömende Prozeßfluid derart verwirbeln, daß unterschiedlich abgekühlte Strähnen des Prozeßfluids vermischt werden und dadurch das Prozeßfluid einheitlich abgekühlt wird. Auch ist bei dieser Ausführungsform eine externe Öffnung 16′ für das Kondensat 15 vorgesehen, wobei das Gehäuse 14 der Vorrichtung derart geneigt wird, daß das Kondensat an den Öffnungen 16, 16′ austreten kann. Fig. 4 shows a modified embodiment of the invention according to Fig. 1, wherein the process fluid flows here through baffles 61 meandering around the bundle of lines 13 , 63 at the deflecting areas 63 swirling devices 64 are provided which swirl the flowing process fluid so that different cooled strands of the process fluid are mixed and thereby the process fluid is cooled uniformly. Also in this embodiment, an external opening 16 'is provided for the condensate 15 , the housing 14 of the device being inclined such that the condensate can exit at the openings 16 , 16 '.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausbildungsform der Vorrichtung nach Fig. 4, wobei innerhalb der Leitungen 8 konzentrische Leitungen 46 angeordnet sind, die das Kühlfluid über die Stelleinrichtungen 26, 26′ zunächst durch die Eintrittskammern 42, 42′ und die Austrittskammern 44, 44′ in die Eintrittskammern 42, 42′ führt, wo sie dann anschließend über die Eintrittsöffnungen 41, 41′ in den Hohlraum 47 zwischen den Leitungen 46 und 8 und über die Aus­ trittsöffnungen 43, 43′ in die Austrittskammer 44, 44′ gelangen. Von dort aus wird das Kühlfluid über die Öffnung 17 aus der Vorrichtung geschleust. Diese Vorrichtung ist besonders vorteil­ haft, da das Kühlfluid über einen längeren Zeitraum innerhalb des Gehäuses 14 verbleibt und dadurch mehr Energie auf- bzw. abnehmen kann. Durch eine Stelleinrichtung 54 können die Eintrittskammern 42, 42′ verbunden werden, wodurch eine Feinjustierung des Durch­ satzes an Kühlfluid durch die Gruppen 21, 21′ eingestellt werden kann. Fig. 5 shows a further embodiment of the device of FIG. 4, wherein 8 concentric lines 46 are arranged within the lines, the cooling fluid via the actuating devices 26 , 26 'first through the inlet chambers 42 , 42 ' and the outlet chambers 44 , 44 ' leads into the inlet chambers 42 , 42 ', where they then pass through the inlet openings 41 , 41 ' into the cavity 47 between the lines 46 and 8 and via the outlet openings 43 , 43 'into the outlet chamber 44 , 44 '. From there, the cooling fluid is channeled out of the device via the opening 17 . This device is particularly advantageous because the cooling fluid remains within the housing 14 over a longer period of time and can therefore absorb or absorb more energy. By an actuator 54 , the inlet chambers 42 , 42 'can be connected, whereby a fine adjustment of the throughput of cooling fluid through the groups 21 , 21 ' can be set.

Fig. 6 zeigt den schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung, bei der das Prozeßfluid und das Kühlfluid gegenläufig vertikal fließen. Hierbei gelangt das Prozeßfluid durch die Öffnung 16 in die Eintrittskammer 20, und über das Leitungsbündel 71 in die Austrittskammer 30, von wo aus es über die Öffnung 16 die Vorrichtung verläßt. Das Kühlfluid umströmt hier das Leitungs­ bündel 71 mäanderförmig, wobei es über Schikanen 72 geleitet wird. Auch hier lassen sich durch Stelleinrichtungen 26, 26′, 26′′ die Durchsätze an Kühlfluid in den einzelnen Bereichen 3, 3′, 3′ individuell regulieren. Eine externe Öffnung 16′ ist für den Ablaß des Kondensats 15 vorgesehen. Hierbei ist es zweckmäßig, das Gehäuse 14 etwas gegen die Horizontale zu neigen, damit das in den Leitungen 8 des Leitungsbündel 71 entstehende Kondensat in die Austrittskammer 30 abfließen kann, um von dort über die Öffnung 16′ nach außen zu gelangen. Fig. 6 shows the schematic section through a device in which the process fluid and the cooling fluid flow in opposite directions vertically. Here, the process fluid passes through the opening 16 into the inlet chamber 20 and via the line bundle 71 into the outlet chamber 30 , from where it leaves the device via the opening 16 . The cooling fluid flows here around the line bundle 71 in a meandering manner, it being passed over baffles 72 . Here too, the throughputs of cooling fluid in the individual regions 3 , 3 ', 3 ' can be regulated individually by adjusting devices 26 , 26 ', 26 ''. An external opening 16 'is provided for the drainage of the condensate 15 . It is advisable to incline the housing 14 somewhat against the horizontal so that the condensate formed in the lines 8 of the line bundle 71 can flow into the outlet chamber 30 in order to get out from there via the opening 16 '.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch die in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtungen verwirklicht werden, wobei auch Kombinationen dieser Vorrichtungen bzw. Abarten denkbar sind.The method according to the invention can be implemented by the devices shown in FIGS. 1 to 6, combinations of these devices or variants also being conceivable.

Claims (21)

1. Verfahren zum Wärmetausch zwischen einem Prozeßfluid (PF) und einem Kühlfluid (KF) mittels beide Medien trennende Trennwände, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlfluid (KF) und/oder das Prozeßfluid (PF) in mindestens zwei voneinander wenigstens teilweise trennbaren Bereichen (3, 3′) geführt wird,
die Trennwände (1) mindestens einer dieser Bereiche (3′) eine höhere Temperatur aufweisen als die Trennwände (1) der anderen Bereiche (3) und
die Temperatur der Trennwände (1) der Bereiche (3′) über der Verfestigungstemperatur des Prozeßfluids (PF) bzw. der Komponenten des Prozeßfluids (PF) liegt.1. A method for heat exchange between a process fluid (PF) and a cooling fluid (KF) by means of partitions separating both media, characterized in that
the cooling fluid (KF) and / or the process fluid (PF) is conducted in at least two areas ( 3 , 3 ') which are at least partially separable from one another,
the partitions ( 1 ) at least one of these areas ( 3 ') have a higher temperature than the partitions ( 1 ) of the other areas ( 3 ) and
the temperature of the partition walls ( 1 ) of the areas ( 3 ') is above the solidification temperature of the process fluid (PF) or the components of the process fluid (PF). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (3) tieferer Temperatur sukzessive vorüber­ gehend auf die höhere Temperatur der Bereiche (3′) und die Bereiche (3′) auf die tiefere Temperatur der Bereiche (3) gebracht werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the areas ( 3 ) lower temperature successively passing temporarily to the higher temperature of the areas ( 3 ') and the areas ( 3 ') are brought to the lower temperature of the areas ( 3 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Bereiche (3′) durch eine verminderte Zuführung des Kühlfluids (KF) und/oder durch Zuführung eines wärmeren Kühlfluids (KF) erhöht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the areas ( 3 ') is increased by a reduced supply of the cooling fluid (KF) and / or by supplying a warmer cooling fluid (KF). 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Bereiche (3′) durch eine stärkere Beaufschlagung des Prozeßfluids (PF) und/oder durch die Beaufschlagung des noch nicht abgekühlten bzw. wärmeren Prozeßfluids (PF) erhöht wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the areas ( 3 ') is increased by a stronger application of the process fluid (PF) and / or by the application of the not yet cooled or warmer process fluid (PF). 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne der vorübergehenden sukzessiven Erwärmung des Bereichs (3′) ausreicht, daß Partikel, die sich aus dem Prozeßfluid (PF) abgesondert und wegen Unterschreitung ihrer Verfestigungstemperatur an der Oberfläche der Trenn­ wände (1) festgesetzt haben, wieder verflüssigt oder ver­ dampft werden und die Oberfläche verlassen.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time period of the temporary successive heating of the area ( 3 ') is sufficient that particles which are secreted from the process fluid (PF) and because of falling below their solidification temperature on the surface of the partition walls ( 1 ) have been fixed, liquefied or evaporated again and leaving the surface. 6. Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen einem Prozeßfluid (PF) und einem Kühlfluid (KF) mittels beide Medien trennende Trenn­ wände insbesondere für ein Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlfluid (KF) und/oder das Prozeßfluid (PF) durch mindestens zwei Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) geführt werden und
mindestens eine Gruppe (21′) durch eine Stelleinrichtung (26′) derart mit dem Zufluß des Kühlfluids (KF) verbunden ist, daß der Durchsatz des Kühlfluids (KF) durch die Gruppe (21′) der Leitungen (8) vermindert ist bzw. ein wärmeres Kühlfluid (KF) die Gruppe (21′) von Leitungen (8) durch­ strömt.6. Device for heat exchange between a process fluid (PF) and a cooling fluid (KF) by means of partition walls separating both media, in particular for a method according to claim 1, characterized in that
that the cooling fluid (KF) and / or the process fluid (PF) through at least two groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) and
at least one group ( 21 ') is connected by an actuating device ( 26 ') to the inflow of the cooling fluid (KF) in such a way that the throughput of the cooling fluid (KF) through the group ( 21 ') of the lines ( 8 ) is reduced or a warmer cooling fluid (KF) flows through the group ( 21 ') of lines ( 8 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (1) aus Leitungen bzw. Rohren (8) mit vorzugsweise rundem, ovalem oder rechteckigem Querschnitt bestehen.7. The device according to claim 6, characterized in that the partitions ( 1 ) consist of lines or pipes ( 8 ) with a preferably round, oval or rectangular cross section. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen bzw. Rohre (8) an ihrer Außenseite (11) zur Vergrößerung der Wärmetauschfläche mit Rippen (12) aus­ gestattet sind.8. The device according to claim 7, characterized in that the lines or tubes ( 8 ) on their outside ( 11 ) to enlarge the heat exchange surface with ribs ( 12 ) are permitted. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) Eintrittskammern (31, 31′, 42, 42′) mit Austrittskammern (36, 36′, 44, 44′) derart verbinden, daß das Kühlfluid (KF) über Eintritts­ öffnungen (28, 28′, 41, 41′) und durch Austrittsöffnungen (35, 35′, 43, 43′) die Leitungen (8) durchströmt.9. Device according to one of claims 6-8, characterized in that the groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) inlet chambers ( 31 , 31 ', 42 , 42 ') with outlet chambers ( 36 , 36 ', 44 , 44 ') connect such that the cooling fluid (KF) through inlet openings ( 28 , 28 ', 41 , 41 ') and through outlet openings ( 35 , 35 ', 43 , 43 ') flows through the lines ( 8 ). 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß des Kühlfluids (KF) durch die Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) individuell durch Stellein­ richtungen (26, 26′, 54) reguliert ist.10. Device according to one of claims 6-9, characterized in that the flow of the cooling fluid (KF) through the groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) is individually regulated by Stellin devices ( 26 , 26 ', 54 ) . 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Leitungen (8) in einem insbesondere einteiligen Gehäuse (14) befinden,
der Wärmetausch zwischen dem Prozeßfluid (PF) und dem Kühl­ fluid (KF) innerhalb dieses Gehäuses (14) stattfindet und
das Prozeßfluid (PF), das Kühlfluid (KF) sowie ein von den wärmeren Bereichen (3′) herrührendes Kondensat (15) durch Öffnungen (16, 16′, 17) in das Gehäuse hinein- bzw. heraus geführt werden.11. Device according to one of claims 6-10, characterized in that
that the lines ( 8 ) are in a one-piece housing ( 14 ),
the heat exchange between the process fluid (PF) and the cooling fluid (KF) takes place within this housing ( 14 ) and
the process fluid (PF), the cooling fluid (KF) and a condensate ( 15 ) originating from the warmer areas ( 3 ') through openings ( 16 , 16 ', 17 ) into and out of the housing. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungselement (6) zwischen benachbarten Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) die Längenänderungen der Leitungen (8) aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen der Gruppen (21, 21′) ermöglicht.12. Device according to one of claims 6-11, characterized in that a connecting element ( 6 ) between adjacent groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) the changes in length of the lines ( 8 ) due to the different temperatures of the groups ( 21 , 21 ′) allows. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) durch Umkehr­ kammern (33, 33′) mit Einlaßöffnungen (32, 32′) und Aus­ laßöffnungen (34, 34′) in Teilgruppen (29, 29′, 27, 27′) von Leitungen (8) zerlegt werden.13. Device according to one of claims 6-12, characterized in that the groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) by reversing chambers ( 33 , 33 ') with inlet openings ( 32 , 32 ') and from outlet openings ( 34 , 34 ') can be broken down into sub-groups ( 29 , 29 ', 27 , 27 ') of lines ( 8 ). 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrkammern (33, 33′) durch ein Verbindungs­ element (6) derart getrennt werden, daß sich die Teil­ gruppen (29, 29′, 27, 27′) von Leitungen (8) aufgrund von Temperaturunterschieden entsprechend dehnen oder ver­ kürzen können.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the reversing chambers ( 33 , 33 ') are separated by a connecting element ( 6 ) such that the part groups ( 29 , 29 ', 27 , 27 ') of lines ( 8th ) stretch or shorten accordingly due to temperature differences. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßfluid (PF) mittels Schikanen (61) so geleitet wird, daß es das Bündel von Leitungen (13) mäanderförmig umströmt.15. Device according to one of claims 6-14, characterized in that the process fluid (PF) by means of baffles ( 61 ) is passed so that it flows around the bundle of lines ( 13 ) in a meandering shape. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Verwirbelungsvorrichtungen (64) im Umlenkbereich (63) der Schikanen (61) das Prozeßfluid derart verwirbeln bzw. verdrehen, daß unterschiedlich stark abgekühlte Strähnen des Prozeßfluids (PF) vermischt werden.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that swirling devices ( 64 ) in the deflection area ( 63 ) of the baffles ( 61 ) swirl or twist the process fluid such that differently cooled strands of the process fluid (PF) are mixed. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-16, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) konzentrisch Leitungen (46) eingebaut sind, durch die das Kühlfluid (KF) zunächst die Austrittskammern (44, 44′) passiert, um dann über die Eintrittskammern (42, 42′) und den Eintrittsöffnungen (41, 41′) über den Zwischenraum (47) zwischen den Leitungen (46) und den Leitungen (8) in die Austrittskammern (44, 44′) gelangt.17. Device according to one of claims 6-16, characterized in that within the groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) concentrically lines ( 46 ) are installed, through which the cooling fluid (KF) first the outlet chambers ( 44 , 44 ') happens to then via the inlet chambers ( 42 , 42 ') and the inlet openings ( 41 , 41 ') via the intermediate space ( 47 ) between the lines ( 46 ) and the lines ( 8 ) into the outlet chambers ( 44 , 44 ') Arrives. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-17, dadurch gekennzeichnet, daß das in den wärmeren Bereichen (3′) anfallende Kondensat (15) durch Öffnungen (16, 16′) entweicht.18. Device according to one of claims 6-17, characterized in that in the warmer areas ( 3 ') accumulating condensate ( 15 ) escapes through openings ( 16 , 16 '). 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-18, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßfluid (PF) durch ein Bündel (71) von Leitungen (8) strömt und das Kühlfluid (KF) das Bündel (71) von Leitungen (8) mittels Schikanen (72) mäanderförmig um­ strömt.19. Device according to one of claims 6-18, characterized in that the process fluid (PF) flows through a bundle ( 71 ) of lines ( 8 ) and the cooling fluid (KF) the bundle ( 71 ) of lines ( 8 ) by means of baffles ( 72 ) flows around in a meandering shape. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-19, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatursensoren den Temperaturunterschied des Kühl­ fluids (KF) zwischen dem Eintritt und dem Austritt in bzw. aus den Gruppen (21, 21′) von Leitungen (8) messen.20. Device according to one of claims 6-19, characterized in that temperature sensors measure the temperature difference of the cooling fluid (KF) between the entry and the exit into or from the groups ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ). 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten eines Minimums des Temperaturunter­ schieds der Durchfluß des Kühlfluids (KF) durch die ent­ sprechende Gruppe (21, 21′) von Leitungen (8) vermindert wird bzw. ein wärmeres Kühlfluid (KF) in diese Gruppe (21, 21′) von Leitungen (8) eingeleitet wird.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that when the temperature drops below a minimum the flow of the cooling fluid (KF) through the ent speaking group ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ) is reduced or a warmer cooling fluid (KF ) is introduced into this group ( 21 , 21 ') of lines ( 8 ).
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