DE19939294A1 - Mehrstöckiger Umlaufkondensator - Google Patents
Mehrstöckiger UmlaufkondensatorInfo
- Publication number
- DE19939294A1 DE19939294A1 DE1999139294 DE19939294A DE19939294A1 DE 19939294 A1 DE19939294 A1 DE 19939294A1 DE 1999139294 DE1999139294 DE 1999139294 DE 19939294 A DE19939294 A DE 19939294A DE 19939294 A1 DE19939294 A1 DE 19939294A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- liquid
- circulation
- section
- circulation section
- passages
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
- F25J5/005—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/10—Boiler-condenser with superposed stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit einem Wärmeaustauscher, der Verdampfungspassagen (7, 10) für die Flüssigkeit und Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium besitzt und mindestens zwei übereinander angeordnete Umlaufabschnitte (a, b) aufweist. Die Verdampfungspassagen (7, 10) besitzen jeweils am unteren Ende eines Umlaufabschnittes (a, b) eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit und jeweils am oberen Ende eines Umlaufabschnittes eine Austrittsöffnung für die Flüssigkeit. Ferner sind Mittel zum Führen von Flüssigkeit von der Austrittsöffnung eines Umlaufabschnittes zu der Eintrittsöffnung des darunterliegenden Umlaufabschnittes vorgesehen. Mindestens zwei parallel geschaltete Wärmeaustauscher (4) sind so angeordnet, daß sich in dem Zwischenraum (13) zwischen den Wärmetauschern (4) mindestens eine Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit befindet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit einem
Wärmeaustauscher, der Verdampfungspassagen für die Flüssigkeit und
Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium besitzt und mindestens zwei
übereinander angeordneten Umlaufabschnitten aufweist, wobei die
Verdampfungspassagen jeweils am unteren Ende des Umlaufabschnittes eine
Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit und jeweils ab oberen Ende des Umlaufabschnittes
eine Austrittsöffnung für die Flüssigkeit besitzen und Mittel zum Führen von Flüssigkeit
von der Austrittsöffnung eines Umlaufabschnittes zu der Eintrittsöffnung des
darunterliegenden Umlaufabschnittes vorgesehen sind.
Bei einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage mit einer Drucksäule und einer
Niederdrucksäule wird flüssiger Sauerstoff aus der Niederdrucksäule gegen
gasförmigen Stickstoff aus der Drucksäule in indirektem Wärmeaustausch in einem
Wärmeaustauscher verdampft, wobei der Stickstoff kondensiert.
Der Wärmeaustauscher wird im wesentlichen in zwei verschiedenen Grundformen
realisiert. Bei einem Flüssigkeitsbadverdampfer oder Umlaufkondensator steht der
Kondensatorblock in dem Flüssigkeitsbad, aus dem Flüssigkeit verdampft werden soll.
Die Flüssigkeit tritt von unten in die Verdampfungspassagen des Kondensatorblockes
ein und wird teilweise gegen das durch die Verflüssigungspassagen strömende
Heizmedium verdampft. Das dabei entstehende Gas reißt eine beträchtliche Menge an
Flüssigkeit mit. Die Restflüssigkeit und das Gas treten oben aus den
Verdampfungspassagen aus und die Flüssigkeit läuft in das Flüssigkeitsbad zurück.
Bei einem Fallfilmverdampfer wird dagegen die zu verdampfende Flüssigkeit über ein
Verteilsystem, welches gleichzeitig einen Gasverschluß bildet, oben in die
Verdampfungspassagen eingeleitet. Die Flüssigkeit läuft als Flüssigkeitsfilm über die
Heizfläche nach unten, wobei sie teilweise verdampft. Das entstehende Gas und die
nicht verdampfte Restflüssigkeit treten unten aus dem Fallfilmverdampfer aus. Die
Flüssigkeit sammelt sich in dem unter dem Kondensator angeordneten Sammelraum,
während der Gasanteil weitergeleitet wird.
Aus der EP 0 795 349 A1 ist ein Wärmeaustauscher bekannt, bei dem ein
Fallfilmverdampfer mit einem Umlaufkondensator gekoppelt ist. Der untere Teil des
Fallfilmverdampfers, aus dem das Gasflüssigkeitsgemisch austritt, ist mit dem
Flüssigkeitseintritt eines darunter angeordneten Umlaufkondensators strömungsseitig
verbunden. Die Gasflüssigkeitsaustritte beider eine Einheit bildenden Kondensatoren
liegen in etwa auf gleicher Höhe.
Aus der US 5,775,129 ist ein kombinierter Fallfilm-Umlaufkondensator bekannt, bei
dem der Fallfilmverdampfer mit zwei darunter liegenden Umlaufkondensatoren
gekoppelt ist. Das Flüssigkeitsbad des oberen der beiden Umlaufkondensatoren wird
durch ein sich galerieartig um den gesamten Wärmeaustauscherblock erstreckendes
Sammelgefäß realisiert. Das um den Wärmetauscherblock umlaufende Sammelgefäß
erschwert jedoch die Herstellung des Wärmetauschers beträchtlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die preisgünstig und technisch einfach realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei
beabstandet angeordnete, parallel geschaltete Wärmeaustauscher vorgesehen sind
und daß sich in dem Zwischenraum zwischen den Wärmeaustauschern mindestens
eine Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit befindet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeit besteht aus
mindestens zwei Wärmeaustauschern, die mit einem bestimmten Abstand zueinander
angeordnet sind. Jeder Wärmeaustauscher kann dabei aus mehreren Untereinheiten
bestehen, die sowohl parallel als auch seriell zum Wärmeaustausch zwischen der zu
verdampfenden Flüssigkeit und dem Heizmedium beitragen.
Wesentlich ist, daß jeder Wärmetauscher mindestens zwei Umlaufabschnitte besitzt,
die übereinander angeordnet sind und die von der zu verdampfenden Flüssigkeit
nacheinander durchflossen werden. Unter dem Begriff "Umlaufabschnitt" wird im
folgenden ein Abschnitt eines Wärmeaustauschers verstanden, in dem die Funktioh
eines Umlaufverdampfers bzw. Flüssigkeitsbadverdampfers realisiert ist.
Wie bei jedem Umlaufverdampfer, steht auch jeder Umlaufabschnitt mit einem
Flüssigkeitsbad in Verbindung, aus dem der Umlaufabschnitt mit Flüssigkeit gespeist
wird. Erfindungsgemäß befindet sich in dem Raum zwischen den mindestens zwei
beabstandeten Wärmeaustauschern mindestens eine Aufnahmevorrichtung für
Flüssigkeit, mit der die Eintrittsöffnung zumindest eines Umlaufabschnitts verbunden
ist.
Vorzugsweise ist die Anzahl der in dem Zwischenraum zwischen den
Wärmeaustauschern befindlichen Aufnahmevorrichtungen für Flüssigkeit um eins
geringer als die Anzahl der übereinander angeordneten Umlaufabschnitte. Die
gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeit befindet sich
in der Regel in einem Flüssigkeitsbad, aus dem Flüssigkeit in den untersten
Umlaufabschnitt einströmen kann. Die Aufnahmevorrichtungen für Flüssigkeit in dem
Zwischenraum dienen als Flüssigkeitsspeicher für die übrigen Umlaufabschnitte und
sind entsprechend jeweils mit der Eintrittsöffnung oder den Eintrittsöffnungen eines
Umlaufabschnittes verbunden.
Von Vorteil sind die Wärmeaustauscher spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
Alle in dem Zwischenraum zwischen den Wärmeaustauschern vorgesehenen
Vorrichtungen, insbesondere die Aufnahmevorrichtungen für Flüssigkeit, können so
mit beiden oder allen Wärmeaustauschern verbunden sein. Eine Vorrichtung in dem
Zwischenraum kann somit eine bestimmte Funktion, z. B. Flüssigkeitsspeicherung oder
Weiterleitung von Flüssigkeit, gleichzeitig für mehrere Wärmeaustauscher
wahrnehmen.
Die Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit zwischen den Wärmeaustauschern wird
vorzugsweise dadurch realisiert, daß der Zwischenraum zwischen den
Wärmeaustauschern unten und seitlich geschlossen ist. Der Zwischenraum selbst
bildet so den Raum für die Speicherung von Flüssigkeit. Spezielle
Speichervorrichtungen in dem Zwischenraum sind somit nicht erforderlich. Bei zwei
übereinander angeordneten Umlaufabschnitten wird vorzugsweise der obere
Umlaufabschnitt mit Flüssigkeit aus dem Zwischenraum versorgt, während der untere
Umlaufabschnitt mit einem Flüssigkeitsbad in Verbindung steht, in dem die
Wärmeaustauscher stehen. Sind mehr als zwei Umlaufabschnitte vorhanden, so wird
der Zwischenraum bevorzugt durch weitere horizontale Unterteilungen in mehrere
Abschnitte unterteilt, die jeweils eine Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit bilden.
Die Heizfläche kann vorteilhaft dadurch vergrößert werden, daß jeder
Wärmeaustauscher aus zwei bis vier parallel geschalteten, nebeneinander
angeordneten Blöcken besteht, von denen jeder wiederum mindestens zwei
Umlaufabschnitte besitzt.
Die Aufnahmevorrichtungen für Flüssigkeit werden vorzugsweise so ausgebildet, daß
im Betrieb die Flüssigkeit in der Aufnahmevorrichtung bis zum oberen Ende des
Umlaufabschnittes steht, dessen Eintrittsöffnung mit der Aufnahmevorrichtung
flüssigkeitsseitig verbunden ist. Der Umlaufabschnitt taucht somit vollständig in das ihm
zugeordnete Flüssigkeitsbad ein.
Es hat sich aber auch bewährt, die Aufnahmevorrichtungen so auszuführen, daß sich
im Betrieb mindestens 10%, bevorzugt mindestens 25% der Höhe des
Umlaufabschnittes, dessen Eintrittsöffnung mit der Aufnahmevorrichtung
flüssigkeitsseitig verbunden ist, oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels in der
Aufnahmevorrichtung befinden.
Erfindungsgemäß ist es möglich, durch entsprechende Ausführung der
Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit die Eintauchtiefe des zugehörigen
Umlaufabschnittes in die Flüssigkeit zu verändern. Dies kann beispielsweise dadurch
erreicht werden, daß ein Überlauf vorgesehen wird, der den Füllstand der
Aufnahmevorrichtung auf eine bestimmte Höhe begrenzt. Je nachdem, wie hoch der
negative Einfluß großer Standhöhen von Flüssigkeit sein darf, werden die Höhe der
Umlaufabschnitte und/oder die Ausführung der zugehörigen Aufnahmevorrichtung
gewählt. Bewährt haben sich Eintauchtiefen von mehr als 75%, bevorzugt mehr als
90% der Höhe des Umlaufabschnittes.
Vorzugsweise verlaufen die Verflüssigungspassagen für das Heizmedium
durchgehend über die gesamte Höhe eines Wärmeaustauschers, d. h. durch alle
Umlaufabschnitte. Es kann aber günstig sein, die Dichte der Verflüssigungspassagen
über die Höhe des Wärmeaustauschers zu variieren.
Aus herstellungstechnischen Gründen ist es günstig, wenn sich die Eintrittsöffnung/en
in die Verdampfungspassagen eines Umlaufabschnittes und die Austrittsöffnung/en
aus den Verdampfungspassagen des darunterliegenden Umlaufabschnittes auf
entgegengesetzten Seiten des Wärmeaustauschers befinden. Werden bei einem
Plattenwärmetauscher die Verbindungen der Eintrittsöffnung bzw. der Austrittsöffnung
mit den jeweiligen Verdampfungspassagen durch schräg verlaufende Lamellen
realisiert, so kann ein Abschnitt des Plattenwärmetauschers diagonal in die
Übergangszone von der Eintrittsöffnung zu den Passagen des oberen
Umlaufabschnittes und in die Übergangszone von der Passagen zur Austrittsöffnung
des darunterliegenden Umlaufabschnittes geteilt werden. Auf diese Weise kann die
Bauhöhe des Wärmeaustauschers reduziert werden.
Besitzt der Wärmeaustauscher mehr als zwei Umlaufabschnitte, so ist es von Vorteil,
wenn sich bei dem oder den zwischen dem untersten und dem obersten
Umlaufabschnitt liegenden Umlaufabschnitt(en) die Eintrittsöffnung/en in die
Verdampfungspassagen und die Austrittsöffnungen aus den Verdampfungspassagen
auf derselben Seite des Wärmeaustauschers befinden. Die aus den Austrittsöffnungen
der Verdampfungspassagen austretende nicht verdampfte Restflüssigkeit kann dann
unmittelbar in die zu dem entsprechenden Umlaufabschnitt zugehörige
Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit eingeleitet werden. Leitungen zum Zurückführen
der Restflüssigkeit von der Austrittsöffnung zu der Aufnahmevorrichtung sind unnötig.
Die erfindungsgemäße Bauweise läßt sich in horizontaler Richtung durch Hinzufügen
weiterer parallel geschalteter Blöcke und/oder in vertikaler Richtung durch
Unterteilung in zusätzliche Umlaufabschnitte beliebig erweitern. So können auf
kleinstem Raum sehr große Wärmeaustauschervolumina und damit sehr große
Heizflächen realisiert werden. Die Zuleitung des zu kondensierenden Heizmediums
und die Ableitung der dabei entstehenden Flüssigkeit können über jeweils eine einzige
Leitung geschehen. Die Druckverluste des Heizmediums werden somit minimiert. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdampfen hat sich insbesondere als
Hauptkondensator in Tieftemperaturluftzerlegungsanlagen mit einer Doppelsäule
bewährt. Ebenso vorteilhaft ist deren Einsatz zum Verdampfen von Sumpfflüssigkeit in
einem Einsäulenapparat zur Tieftemperaturluftzerlegung. So kann Sumpfflüssigkeit mit
einem Sauerstoffanteil von 45 bis 50% aus einer bei etwa 3 bar betriebenen Säule
mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegen Druckstickstoff vom Kopf dieser
Säule verdampft werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden
anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden. Hierbei zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 dieselbe Vorrichtung im Querschnitt und
Fig. 3 den Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Doppelsäule einer Luftzerlegungsanlage.
Zwischen dem oberen Ende 1 der Druckkolonne und dem unteren Ende 2 der
Niederdruckkolonne befindet sich der Hauptkondensator 3. Der Hauptkondensator 3
besitzt zwei Wärmeaustauscher 4, die jeweils, wie in Fig. 2 zu sehen ist, aus drei
Blöcken 5 bestehen. Jeder Block 5 besitzt einen Querschnitt von 1,2 m × 1,2 m und
eine Höhe von 3,5 m.
Die einzelnen Blöcke 5 bestehen jeweils aus einem unteren Umlaufabschnitt a und
einem oberen Umlaufabschnitt b. In Fig. 1 sind die Verdampfungspassagen 7, 10 der
Wärmetauscher 4 dargestellt. Die Verflüssigungspassagen, durch die gasförmiger
Stickstoff als Heizmedium strömt, erstrecken sich jeweils über die gesamte Höhe der
Wärmetauscher 4. Die Verdampfungspassagen 7, 10 und die Verflüssigungspassagen
wechseln sich in der Richtung senkrecht zur Zeichenblattebene ab.
Die unteren Umlaufabschnitte a besitzen senkrecht verlaufende
Verdampfungspassagen 7, die nach unten geöffnet sind. Oberhalb der senkrechten
Verdampfungspassagen 7 schließen sich schräg angeordnete Lamellen 8 an, durch
die ein in den Verdampfungspassagen 7 strömendes Fluid zu der an der Außenseite
des Wärmetauschers 4 befindlichen Austrittsöffnung 9 geleitet wird. Die oberen
Umlaufabschnitte b bestehen aus senkrecht verlaufenden Verdampfungspassagen 10,
die nach oben geöffnet sind und aus einem Bereich 11, in dem die
Verdampfungspassagen 10 durch schräg verlaufende Lamellen zur Eintrittsöffnung 12
verlängert werden, die sich an der der Austrittsöffnung 9 entgegengesetzten Seite des
Wärmeaustauschers 4 befindet. Die Eintrittsöffnung 12 für die Flüssigkeit, die im
oberen Umlaufabschnitt b verdampft wird, liegt auf gleicher Höhe wie die
Austrittsöffnung 9 des unteren Umlaufabschnittes a.
Die beiden Wärmeaustauscher 4 werden mit einem Abstand von 0,5 m mit den
Eintrittsöffnungen 12 der oberen Umlaufabschnitt b gegeneinander zeigend aufgestellt.
Der Zwischenraum 13 zwischen den Wärmeaustauschern 4 wird unten und an den
Seiten mit ebenen Platten 14 verschlossen und dient als Flüssigkeitsbad für die oberen
Umlaufabschnitte b.
Der Abstand zwischen der Oberkante der seitlichen Platten 14 und der Oberkante der
Wärmeaustauscher 4 beträgt 150 mm. Die oberen Umlaufabschnitte b sind dadurch im
Betrieb etwa zu 90% in Flüssigkeit eingetaucht. Durch entsprechende Wahl der Höhe
der seitlichen Platten 14 kann die Eintauchtiefe des oberen Umlaufabschnittes b in die
Flüssigkeit vorgegeben werden.
Im Betrieb der Anlage läuft flüssiger Sauerstoff vom unteren Ende der
Niederdruckkolonne 2 über eine Öffnung 15 in den Zwischenraum 13, in dem sich der
flüssige Sauerstoff ansammelt. Die gesammelte Flüssigkeit tritt über die
Eintrittsöffnungen 12 in die oberen Umlaufabschnitte b ein und wird gegen gasförmigen
Stickstoff aus der Druckkolonne 1 teilweise verdampft. Der in den
Verdampfungspassagen 10 nicht verdampfte Flüssigkeitsanteil wird von dem
verdampften Gas mitgerissen und am oberen Ende des Umlaufabschnittes b durch
Leitbleche 16 zurück in den Zwischenraum 13 geleitet.
Der als Heizmedium dienende gasförmige Stickstoff aus der Druckkolonne 1 wird den
nicht dargestellten Verflüssigungspassagen an ihrem oberen Ende zugeführt. Der
Stickstoff durchströmt den gesamten Wärmeaustauscher 4 im Gegenstrom zu dem in
den Verdampfungspassagen 10, 7 aufsteigenden Sauerstoff, wird dabei verflüssigt und
als Rücklaufflüssigkeit zurück in die Druckkolonne 1 geführt.
Steigt der Flüssigkeitsstand in dem Zwischenraum 13 über die Höhe der Seitenwände
14 an, so läuft flüssiger Sauerstoff über die Seitenwände 14 in den Raum 17, in dem
sich die Wärmetauscher 4 befinden.
Der sich in dem Raum 17 ansammelnde flüssige Sauerstoff tritt von unten in die
unteren Umlaufabschnitte a ein und wird in indirektem Wärmeaustausch mit dem in
den Verflüssigungspassagen entgegenströmenden Stickstoff zumindest teilweise
verdampft. Das bei der Verdampfung entstehende Gas tritt mit der mitgerissenen
Flüssigkeit jeweils etwa in der Mitte der Wärmeaustauscher 4 durch die
Austrittsöffnung 9 aus. Die mitgerissene Flüssigkeit läuft in das untere Bad 17 zurück.
Der vom unteren Ende der Niederdruckkolonne 2 ablaufende flüssige Sauerstoff wird
somit zunächst in den oberen Umlaufabschnitten b der Wärmeaustauscher 4
verdampft. Da jeder Wärmeaustauscher 4 wiederum aus drei Blöcken 5 besteht, erfolgt
die Verdampfung gleichzeitig und parallel in sechs Blöcken b. Der aus diesen Blöcken
b austretende flüssige Sauerstoff sammelt sich in dem Zwischenraum 13 und wird,
nachdem er über die seitlichen Platten 14 in das untere Bad 17 geflossen ist, in einer
zweiten Verdampfungsstufe in den sechs unteren Umlaufabschnitten a verdampft.
In Fig. 3 ist ein Hauptkondensator gezeigt, der ebenfalls zwei Wärmeaustauscher 20
aufweist, von denen jeder wiederum aus drei parallel geschalteten, in der Zeichnung
nicht dargestellten Blöcken besteht. Die Blöcke sind jeweils aus 4 übereinander
angeordneten Umlaufabschnitten a, b, c, d aufgebaut. Jeder Block hat eine Größe von
etwa 1,2 m × 1,2 m × 6,0 m, woraus eine Gesamtheizfläche von etwa 20.000 m2
resultiert.
Die beiden Wärmeaustauscher 20 sind spiegelsymmetrisch zueinander mit einem
Abstand von 0,5 m im Sauerstoffhauptbad 22 angeordnet. Zwischen den beiden
Wärmeaustauschern 20 sind Seitenwände 23 angebracht, die sich über die Höhe der
drei oberen Umlaufabschnitte b, c, d erstrecken. Die Seitenwände 23 sind an ihrem
unteren Ende durch eine untere Wand 24b miteinander verbunden. Der durch die
Seitenwände 23 und die untere Wand 24b begrenzte Zwischenraum zwischen den
Wärmeaustauschern 20 ist zusätzlich jeweils am unteren Ende der beiden oberen
Umlaufabschnitte c und d durch horizontale Böden 24c und 24d unterteilt, wodurch in
dem Zwischenraum drei Flüssigkeitsspeicher 30b, 30c, 30d entstehen.
Jeder Flüssigkeitsspeicher 30b, 30c, 30d besitzt einen Überlauf 31b, 31c, 31d, durch
den Flüssigkeit ab einer bestimmten Pegelhöhe aus dem Speicher 30b, 30c, 30d in
den darunter liegenden Flüssigkeitsspeicher abfliesen kann. Der Überlauf ist durch ein
vom jeweiligen Boden 24b, 24c, 24d sich in den Flüssigkeitsspeicher 30b, 30c, 30d
erstreckendes senkrechtes Rohr 31b, 31c, 31d realisiert. Durch am unteren Ende des
Überlaufs 31 angeordnete Strömungsumlenkungen 32 wird gewährleistet, daß die aus
den Flüssigkeitsspeichern 30d, 30c abfliesende Flüssigkeit zunächst jeweils nur in den
darunter liegenden Flüssigkeitsspeicher 30c bzw. 30b eintritt. Anstelle der
Strömungsumlenkungen 32 kann auch auf andere Weise, beispielsweise durch
horizontal versetzt angeordnete Überläufe 31b, 31c, 31d, sichergestellt werden, daß
die überlaufende Flüssigkeit schrittweise von einem Flüssigkeitsspeicher zum nächsten
läuft.
Die Austrittsöffnungen 9 der mittleren Umlaufabschnitte b, c sind flüssigkeitsseitig
jeweils mit den entsprechenden Flüssigkeitsspeichern 30b, 30c verbunden. Dies kann,
wie in Fig. 3 gezeigt, durch eine umlaufende Galerie 33 und Öffnungen 34 in den
Seitenwänden 23 realisiert werden. Es ist aber auch möglich, Rohrverbindungen
zwischen den Austrittsöffnungen 9 und den entsprechenden Flüssigkeitsspeichern 30b,
30c vorzusehen.
Die einzelnen Umlaufabschnitte a, b, c, d sind in gleicher Weise wie die in den Fig.
1 und 2 gezeigte Vorrichtung aufgebaut. Die Verflüssigungspassagen erstrecken sich
ebenfalls über die gesamte Höhe der Wärmeaustauscher 20, d. h. über alle vier
Umlaufabschnitte a, b, c, d.
Der sich am Kopf der Druckkolonne 1 ansammelnde gasförmige Stickstoff wird der
Eintrittsöffnung 25 der Verflüssigungspassagen am oberen Ende des obersten
Umlaufabschnittes d zugeführt und strömt durch alle Umlaufabschnitte d, c, b, a, wobei
er Wärme an den in den Verdampfungspassagen 40a, 40b, 40c, 40d
entgegenströmenden flüssigen Sauerstoff abgibt und dabei zumindest teilweise
verflüssigt wird. Der flüssige Stickstoff verläßt die Wärmeaustauscher 20 durch die
Austrittsöffnung 26 und wird als Rücklaufflüssigkeit in der Druckkolonne 1 genutzt.
Im Betrieb läuft der vom untersten Boden bzw. vom unteren Ende 27 der
Niederdruckkolonne 2 abtropfende Sauerstoff in den Flüssigkeitsspeicher 30d des
obersten Umlaufabschnittes d. Der Sauerstoff tritt in die Verdampfungspassagen 40d
des Umlaufabschnittes d ein und wird teilweise gegen kondensierenden Stickstoff
verdampft. Am oberen Ende der Verdampfungspassagen 40d sind
Umlenkvorrichtungen 16 vorgesehen, die sicherstellen, daß der flüssige Sauerstoff in
die Flüssigkeitsspeicher 30d zurückgeleitet wird.
Steigt der Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitsspeicher 30d bis zur Höhe der
Eintrittsöffnung des Überlaufs 31d an, so fließt flüssiger Sauerstoff aus dem
Flüssigkeitsspeicher 30d in den darunterliegenden Flüssigkeitsspeicher 30c. Der
flüssige Sauerstoff tritt aus dem Flüssigkeitsspeicher 30c in die
Verdampfungspassagen 40c des Umlaufabschnittes c ein, wird wiederum teilweise
verdampft und tritt durch die Austrittsöffnung 9 aus dem Umlaufabschnitt c aus. Der
nichtverdampfte Flüssigkeitsanteil wird über die die beiden Wärmetauscher 20 sowie .
den Zwischenraum zwischen den beiden Wärmetauschern 20 umlaufende Galerie 33
und über die Öffnungen 34 in den Flüssigkeitsspeicher 30c zurückgeführt.
Steigt auch der Flüssigkeitspiegel im Speicher 30c über die Höhe der Eintrittsöffnung
des entsprechenden Überlaufs 31c an, so wird der flüssige Sauerstoff in den
darunterliegenden Flüssigkeitsspeicher 30b eingeleitet. Nach zumindest teilweiser
Verdampfung in dem Umlaufabschnitt b wird der verbleibende Flüssiganteil an
Sauerstoff über eine Galerie 33 und Öffnungen 34 in den Speicher 30b zurückgeführt
und bei Überschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsstandes über den Überlauf 31b in
das Sauerstoffhauptbad 22 geleitet.
Der im Sauerstoffhauptbad 22 befindliche flüssige Sauerstoff tritt schließlich von unten
in die Verdampfungspassagen 40a des untersten Umlaufabschnittes a ein und wird
teilweise verdampft. Der verbleibende flüssige Anteil an Sauerstoff wird in das
Sauerstoffhauptbad 22 zurückgeführt. Der in den einzelnen Umlaufabschnitten a, b, c,
d jeweils entstehende gasförmige Sauerstoff steigt in die Niederdruckkolonne 2 auf.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit einem Wärmeaustauscher, der
Verdampfungspassagen für die Flüssigkeit und Verflüssigungspassagen für ein
Heizmedium besitzt und mindestens zwei übereinander angeordnete
Umlaufabschnitte aufweist, wobei die Verdampfungspassagen jeweils am unteren
Ende eines Umlaufabschnittes eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit und jeweils
am oberen Ende eines Umlaufabschnittes eine Austrittsöffnung für die Flüssigkeit
besitzen und Mittel zum Führen von Flüssigkeit von der Austrittsöffnung eines
Umlaufabschnittes zu der Eintrittsöffnung des darunterliegenden
Umlaufabschnittes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
zwei beabstandet angeordnete, parallel geschaltete Wärmeaustauscher (4, 20)
vorgesehen sind und daß sich in dem Zwischenraum (13) zwischen den
Wärmeaustauschern (4, 20) mindestens eine Aufnahmevorrichtung (30b, 30c,
30d) für Flüssigkeit befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in dem
Zwischenraum (13) befindlichen Aufnahmevorrichtungen (30b, 30c, 30d) um eins
geringer als die Anzahl der übereinander angeordneten Umlaufabschnitte (a, b, c,
d) ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmeaustauscher (4, 20) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenraum (13) zwischen den Wärmeaustauschern (4, 20) unten und seitlich
geschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmeaustauscher (4, 20) jeweils aus zwei bis vier nebeneinander angeordneten
Blöcken (5) bestehen, wobei jeder Block (5) mindestens zwei Umlaufabschnitte (a,
b, c, d) besitzt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
bis vier Umlaufabschnitte (a, b, c, d) übereinander angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit (30b, 30c, 30d) so ausgebildet ist, daß im
Betrieb die Flüssigkeit in der Aufnahmevorrichtung (30b, 30c, 30d) bis zum oberen
Ende des Umlaufabschnittes (b, c, d) steht, dessen Eintrittsöffnung mit der
Aufnahmevorrichtung (30b, 30c, 30d) flüssigkeitsseitig verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmevorrichtung für Flüssigkeit (30b, 30c, 30d) so ausgebildet ist, daß sich im
Betrieb mindestens 10%, bevorzugt mindestens 25% der Höhe des
Umlaufabschnittes (b, c, d), dessen Eintrittsöffnung mit der Aufnahmevorrichtung
(30b, 30c, 30d) flüssigkeitsseitig verbunden ist, oberhalb des maximalen
Flüssigkeitsspiegels in der Aufnahmevorrichtung (30b, 30c, 30d) befinden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die Verflüssigungspassagen über die gesamte Höhe des Wärmeaustauschers (4,
20) erstrecken.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die Eintrittsöffnung in die Verdampfungspassagen (40b, 40c, 40d) eines
Umlaufabschnittes (b, c, d) und die Austrittsöffnung aus den
Verdampfungspassagen (40a, 40b, 40c) des darunterliegenden Umlaufabschnittes
(a, b, c) auf entgegengesetzten Seiten des Wärmeaustauschers (20) befinden.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem unteren, einem oberen
und mindestens einem dazwischenliegenden Umlaufabschnitt (b, c), dadurch
gekennzeichnet, daß sich bei dem dazwischenliegenden Umlaufabschnitt (b, c) die
Eintrittsöffnung in die Verdampfungspassagen (40b, 40c) und die Austrittsöffnung
aus den Verdampfungspassagen (40b, 40c) auf derselben Seite des
Wärmeaustauschers (20) befinden.
12. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem
Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Doppelsäulenapparat,
bei dem Flüssigkeit aus dem unteren Abschnitt der Niederdrucksäule (2) in
indirektem Wärmeaustausch mit kondensierendem Dampf aus dem oberen
Abschnitt der Drucksäule (1) verdampft wird.
13. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem
Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Einsäulenapparat, bei
dem Flüssigkeit aus dem unteren Abschnitt der Säule in indirektem
Wärmeaustausch mit kondensierendem Dampf aus dem oberen Abschnitt der
Säule verdampft wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999139294 DE19939294A1 (de) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | Mehrstöckiger Umlaufkondensator |
EP99117878A EP1077356A1 (de) | 1999-08-19 | 1999-09-10 | Mehrstöckiger Umlaufkondensator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999139294 DE19939294A1 (de) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | Mehrstöckiger Umlaufkondensator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19939294A1 true DE19939294A1 (de) | 2001-02-22 |
Family
ID=7918880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999139294 Withdrawn DE19939294A1 (de) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | Mehrstöckiger Umlaufkondensator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1077356A1 (de) |
DE (1) | DE19939294A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1160526A1 (de) | 2000-05-31 | 2001-12-05 | Linde Aktiengesellschaft | Mehrstöckiger Badkondensator |
EP1283401A1 (de) * | 2001-07-30 | 2003-02-12 | Linde Aktiengesellschaft | Mehrstöckiger Kondensator-Verdampfer |
EP3910274A1 (de) | 2020-05-13 | 2021-11-17 | Linde GmbH | Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungs anlage |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10443931B2 (en) | 2011-09-20 | 2019-10-15 | Linde Aktiengesellschaft | Method and device for the cryogenic decomposition of air |
DE102011113671A1 (de) | 2011-09-20 | 2013-03-21 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft |
DE102011113668A1 (de) | 2011-09-20 | 2013-03-21 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft |
DE102015009563A1 (de) | 2015-07-23 | 2017-01-26 | Linde Aktiengesellschaft | Luftzerlegungsanlage und Luftzerlegungsverfahren |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1949609C3 (de) * | 1969-10-01 | 1978-05-11 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Kondensatorverdampfer für einen Doppelsäulenrektifikator |
DE2534442A1 (de) * | 1975-08-01 | 1977-02-10 | Linde Ag | Waermeaustauscher in spiralblechbauart |
JPS60253782A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-12-14 | 日本酸素株式会社 | 大型空気分離装置用凝縮器 |
DE19605500C1 (de) * | 1996-02-14 | 1997-04-17 | Linde Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen einer Flüssigkeit |
-
1999
- 1999-08-19 DE DE1999139294 patent/DE19939294A1/de not_active Withdrawn
- 1999-09-10 EP EP99117878A patent/EP1077356A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1160526A1 (de) | 2000-05-31 | 2001-12-05 | Linde Aktiengesellschaft | Mehrstöckiger Badkondensator |
EP1283401A1 (de) * | 2001-07-30 | 2003-02-12 | Linde Aktiengesellschaft | Mehrstöckiger Kondensator-Verdampfer |
WO2003012352A2 (de) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Linde Aktiengesellschaft | Mehrstöckiger kondensator-verdampfer |
WO2003012352A3 (de) * | 2001-07-30 | 2003-04-17 | Linde Ag | Mehrstöckiger kondensator-verdampfer |
EP3910274A1 (de) | 2020-05-13 | 2021-11-17 | Linde GmbH | Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungs anlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1077356A1 (de) | 2001-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1287302B1 (de) | Mehrstöckiger badkondensator | |
DE69209994T2 (de) | Indirekter Plattenwärmetauscher | |
DE69516594T2 (de) | Verfahren und Wärmetauscher zum Verdampfen einer Flüssigkeit durch indirekten Wärmetausch mit einem Dampf hierfür | |
DE69203111T2 (de) | Siedeverfahren und Wärmetauscher zur Verwendung in diesem Verfahren. | |
DE19605500C1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen einer Flüssigkeit | |
EP1287303A2 (de) | Mehrstöckiger badkondensator | |
DE1152432B (de) | Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger | |
DE19904526B4 (de) | Luftdestillationsanlage und zugehörige Kältebox | |
DE1053469B (de) | Fraktionierkolonne | |
DE2222269C2 (de) | Rieselkolonne zum Rektifizieren von Flüssigkeiten | |
DE69302319T2 (de) | Rieselwärmetauscher und Lufttrennungseinrichtung mit einem solchen Wärmetauscher | |
DE1949609C3 (de) | Kondensatorverdampfer für einen Doppelsäulenrektifikator | |
DE69933202T2 (de) | Fallfilm-Verdampfer als Kondensationsverdampfer | |
DE19939294A1 (de) | Mehrstöckiger Umlaufkondensator | |
DE102007003437A1 (de) | Mehrstöckiger Badkondensator im Flüssigkeitsbad | |
DE19905060A1 (de) | Kondensator mit gelöteten Platten und dessen Anwendung bei Luftdestillationsdoppelsäulen | |
DE69605347T2 (de) | Wärmetauscher mit gelöteten Platten | |
EP0066790A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Kurzweg-Destillation | |
DE60006321T2 (de) | Verdampferkondensor mit hartgelöteten Platten und deren Verwendung in einer Luftdestillationsvorrichtung | |
EP3159648B1 (de) | Plattenwärmetauscher-kondensatorverdampfer und verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft | |
DE2302374C3 (de) | Wärmetauscheranlage zur Rückkühlung von Kühlwasser mit Hilfe von Umgebungsluft | |
DE2430836A1 (de) | Waermeaustauschermodell | |
DE10137103A1 (de) | Mehrstöckiger Kondensator-Verdampfer | |
DE2839896C2 (de) | Vorrichtung zum Destillieren von Wasser aus einer wässrigen Lösung | |
DE2339028A1 (de) | Destillationsapparat mit mehreren stufen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |