DE4320027A1 - Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperaturanlage zur Gastrennung, Tieftemperaturanlage, Teileinheit und transportierbare Einheit zur Herstellung einer derartigen Tieftemperaturanlage - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperaturanlage zur Gastrennung, Tieftemperaturanlage, Teileinheit und transportierbare Einheit zur Herstellung einer derartigen TieftemperaturanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Tieftemperaturanlagen zur Gastrennung, typischerweise
Luftgas, mit mindestens einer Destillationskolonne und
weist die Schritte auf, die Kolonne mit beliebigen Lei
tungsstücken, beispielsweise Armaturenrohren, werkseitig
vorzumontieren, um eine vorbestückte Teileinheit zu er
halten, diese Teileinheit zu transportieren und sie am
Einsatzort aufzustellen.
Herkömmliche Tieftemperaturanlagen zur Gastrennung um
fassen mindestens eine Destillationskolonne, die in
einer Cold-Box genannten Isolation angeordnet ist, die
gewöhnlich im wesentlichen parallelepipedisch ausgebil
det ist, derart, daß um die Kolonne herum eine Isola
tionsschicht mit festgelegter Dicke angeordnet ist. Um
die Montagekosten niedrig zu halten und vor allem die
Qualität zu sichern, wird die Kolonne herstellerseitig
mit Leitungsstücken sowie einem Rahmen vormontiert, der
demjenigen der zukünftigen Cold-Box entspricht und einen
Querschnitt hat, der die zukünftigen Isolationsschichten
um die Kolonne umfaßt, bevor die "Cold-Box-Paket" ge
nannte Einheit transportiert und am Einsatzort aufge
stellt wird. Neben ihrem Gewicht, das die Transport
kosten beträchtlich erhöht, entstehen bei derartigen
vollständig vormontierten Einheiten, hauptsächlich auf
grund ihres beträchtlichen Volumens, große Transportpro
bleme (Höhe von Unterführungen, Kurven, . . . ), wie auf S.
25 des Jahresberichts 1989 des Unternehmens Linde ausge
führt ist, wenn die Abmessungen der Kolonne groß sind,
wie es heutzutage für die Produktion großer Gasmengen
der Fall ist.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben,
mit dem die Qualitätsmaßstäbe aufrechterhalten werden
können, die durch werkseitige Vormontage von Elementen
erzielt werden, welche eine verstärkte Qualitätskontrol
le erfordern (typischerweise der ganze Tieftemperatur
teil), jedoch die Schwierigkeiten und Kosten des Trans
ports zum Einsatzort beträchtlich verringert werden und
der Aufbau von Cold-Boxes am Verwendungsort vereinfacht
wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Herstellungs
verfahren nach der Erfindung die Schritte umfaßt, die
Untereinheit mit den vorbestückten Leitungsstücken zu
bilden, die derart angeordnet sind, daß sie in minde
stens einem, vorzugsweise nur einem einzigen, langge
streckten Bereich mit geringen Querschnitts seitlich an
der Kolonne Platz finden, wobei die Dicke der für den
Betrieb in situ der Kolonne notwendigen Isolations
schicht nicht berücksichtigt wird und der seitliche Be
reich typischerweise eine Maximalbreite hat, die den
Durchmesser der Kolonne nicht oder nur leicht über
steigt, die Teileinheit auf mindestens einem Transport
träger anzuordnen, vorteilhafterweise auf einem einzigen
Transportträger, dessen Innenquerschnitt so ausgebildet
ist, daß er zumindest eine der den Leitungsstücken ent
sprechenden seitlichen Bereiche aufnehmen kann, die
Teileinheit und ihren Träger zu transportieren und die
Teileinheit am Einsatzort in einer Cold-Box zu montie
ren, wobei dann die notwendige Isolationsschicht auf dem
ganzen Umfang der Teileinheit hergestellt wird.
Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung
- - umfaßt das Verfahren eine die Leitungsstücke schüt zende Abdeckung;
- - wird die vorbestückte Teileinheit teilweise in einem Transportträger angeordnet, der einen Innenraum mit geeignetem Querschnitt bildet, um zumindest einen der seitlichen Bereiche von Leitungsstücken aufzu nehmen;
- - werden die Leitungsstücke in einem seitlichen Be reich zusammengefaßt, wobei die Teileinheit in dem Träger derart angeordnet ist, daß die Kolonne auf dem oberen Teil des Trägers aufliegt;
- - umfaßt das Verfahren die Schritte, die Teileinheit am Einsatzort in einer Umhüllung anzubringen, wo auch zumindest ein Tieftemperaturflüssigkeitsbehäl ter angeordnet ist, und die Umhüllung mit einem ersten wärmeisolierenden Material zu füllen;
- - wird die Teileinheit in der Umhüllung angeordnet, wobei der seitliche Bereich neben einer Seitenwand der Umhüllung einen Abstand zu dieser hat, der so groß ist, daß die notwendige Isolationsdicke er reicht wird.
Mit einem derartigen Verfahren, das das für die Kolonne
nötige Isolationsvolumen für die Vormontage und den
Transport nicht mehr miteinbezieht, können die Trans
portmöglichkeiten einer Tieftemperaturanlagen-Teilein
heit, z. B. auch in ihrer Funktionsreihenfolge und ggf.
unter Einschluß der Kontroll-, Steuer- und Sicherheits
elemente verbessert werden, wobei sich die Gesamtabmes
sungen sowie die Anzahl der Strukturelemente des Trans
portträgers verringern, insbesondere bei Anlagen mit
großem Fassungsvermögen mit Kolonnendurchmessern von 2
bis 5,5 Metern.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Teileinheit für
die Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekenn
zeichnet ist, daß die Kolonne mit. Leitungsstücken vor
montiert ist, die derart angeordnet sind, daß sie in
mindestens einem langgestreckten Bereich mit geringem
Querschnitt, typischerweise einem einzigen seitlichen
Bereich, seitlich der Kolonne angeordnet sind, der
wiederum im Transport- und/oder Montageträger aufgenom
men werden kann.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine transportierba
re Einheit mit einer derartigen Teileinheit, welche auf
einen Transportträger montiert ist, wobei die Teilein
heit vorteilhafterweise teilweise in einem Träger ange
ordnet ist, der den seitlichen Bereich der Leitungs
stücke abdeckt und die Kolonne längs Mantellinien der
selben abstützt.
Die Erfindung betrifft des weiteren einen neuen Aufbau
einer Tieftemperaturanlage zur Gas-, insbesondere zur
Lufttrennung, mit einer vorstehend genannten Teilein
heit, die in der Nähe einer Seitenwand einer typischer
weise zylindrischen oder wahlweise auch prismatischen
Umhüllung angeordnet ist, in der auch mindestens ein
Behälter für verflüssigtes Gas angeordnet ist, wobei die
Umhüllung mit mindestens einem Isolator, insbesondere
aus faserigem oder körnigen Material gefüllt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus
der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele
hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht
einer transportierbaren Einheit einer vor
bestückten Kolonnenteileinheit und eines
Transportträgers gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt der Einheit nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Tieftemperaturanlage
mit einer vorbestückten Kolonnenteileinheit
gemäß den Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer
weiteren Ausführungsform der transportier
baren Einheit.
In Fig. 1 ist eine Destillationskolonne 1 für Luftgas
gezeigt, deren Durchmesser 5,5 Meter und deren Höhe
50 Meter erreichen kann. Wie in Fig. 2 besser zu erken
nen ist, ist die Kolonne 1 derart angeordnet und vor
montiert, daß die verschiedenen Rohranschlüsse, Armatu
ren, Rohre usw., kurz alle Leitungsstücke 2, die dort
vorhanden sind, so an einer Seite der Kolonne angeordnet
sind, daß sie in einem langgestreckten seitlichen Be
reich 3 aufgenommen werden können, dessen Maximalbreite
den Maximaldurchmesser der Kolonne nicht oder nur ge
ringfügig überschreitet und dessen Höhe h unabhängig von
der für den Betrieb in situ der Kolonne 1 in ihrer Cold-
Box zusätzlich notwendigen Isolationsschicht ist. Erfin
dungsgemäß werden die Kolonne 1 und ihre Leitungsstücke
2, nachdem sie getestet wurden, in einen Träger 4 mit im
allgemeinen prismatischer Gestalt und typischerweise
trapezförmigem Querschnitt montiert, um eine vergrößerte
Basisfläche zu erhalten, wobei der Träger 4 zwei Seiten
schenkel 5a, 5b umfaßt, die einen Innenraum begrenzen,
der für die Aufnahme des seitlichen Bereichs 3 der Lei
tungsstücke 2 bemessen ist, wobei die Kolonne auf Man
tellinien im wesentlichen unterhalb oder in Höhe ihres
horizontalen Durchmessers auf den parallelen Rändern 6a,
6b der Schenkel 5a, 5b aufliegt und beispielsweise durch
Spannbänder 7 auf dem Träger festgehalten wird. Der Trä
ger 4 hat einen Rahmen aus einem Profilgitter oder aus
Rohren. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
Träger 4 massive Seitenschenkel 5a, 5b aus Metallplat
ten, wobei zumindest ein Teil der Basis 8 des Trägers 4
aus Metallplatten 9 besteht.
Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Platzbedarf der
vorgeschlagenen transportierbaren Einheit im Gegensatz
zu herkömmlichen transportierbaren Einheiten auf denje
nigen des Trägers 4 und des oberen zylindrischen Teils
der Kolonne 1 beschränkt ist.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, wird die Kolonne 1 gemäß
einem weiteren Aspekt der Erfindung, anstatt in einer
quaderförmigen Cold-Box im Abstand von unabhängigen
isolierten Behältern für verflüssigtes Gas angeordnet zu
werden, vertikal in einem freien Innenraum einer zylin
drischen oder polygonalen Umhüllung 10 aus Metall oder
Beton angeordnet, in der mehrere nicht isolierte oder
einzeln isolierte vertikale Tieftemperaturflüssigkeits
speicher-Behälter 11, 12 für typischerweise von der Ko
lonne 1 erzeugten flüssigen Stickstoff oder flüssigen
Sauerstoffangeordnet sind. Diese Kolonne 1 ist mit
ihrem Träger 4 in einer Umhüllung 10 in einer derartigen
Stellung gegenüber der Seitenwand der Umhüllung 10 und
den Behältern 11, 12 angeordnet, daß die für ihren ein
wandfreien Betrieb notwendige Isolationsschicht ange
bracht werden kann. Sie wird dann auf dem Sockel der
Umhüllung 10 ausgerichtet, und die Leitungsstücke 2 wer
den mit Fluidkreisen verbunden, die innerhalb und außer
halb der Umhüllung 10 verlaufen, insbesondere für die
Verbindung mit Wärmetauschern. Der Träger 4 kann demon
tiert und wieder verwendet werden. Vor dem Verschließen
der Umhüllung 10 (mit einem Deckel) wird deren Innenraum
mit einem Feststoffwärmeisolationsmittel 13, typischer
weise Perlit, gefüllt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbleibt der
Träger 4 in der Umhüllung 10, und in der Ausführungs
form, bei der seine Seitenschenkel 5a, 5b massiv sind,
wird der Innenraum des Trägers mit einem zweiten Fest
stoffwärmeisolationsmittel 14, beispielsweise Glasfa
sern, gefüllt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die von
außen angesetzten Leitungsstücke 2, insbesondere bei
hohen Kolonnen, deren Durchmesser jedoch 4,5 Meter nicht
überschreitet, in zwei Gruppen angeordnet werden, die in
zwei seitlichen Bereichen aufgenommen werden, deren
Querschnitt, insbesondere in der Dicke, auf ein Minimum
reduziert ist. In Fig. 4 ist eine Teileinheit darge
stellt, bei der die Leitungsstücke, einschließlich der
Armaturenrohre, in zwei unsymmetrischen Gruppen 2, 2
beidseits einer (zur Fig. 4) vertikalen Ebene zusammen
gefaßt sind. Die seitlichen Bereiche, in denen die Lei
tungsstücke angeordnet sind, werden hier durch Schutzab
deckungen 31 und 32 aus beispielsweise Metallblechen
gebildet, die auf die Kolonne montiert sind und die Lei
tungsstücke beim Transport und beim Aufstellen der Teil
einheit am Montageort schützen. Nach dem Aufstellen wer
den die Abdeckungen demontiert. Eine dieser Abdeckungen
kann verstärkt werden, um einen Transportträger zu bil
den, wie vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2
beschrieben. Da einer der kritischen Parameter für den
Transport die Gesamthöhe (insbesondere beim Transport
unter Brücken, Unterführungen oder elektrischen Leitun
gen) ist, wird die vorbestückte und geschützte Teilein
heit 1, 2 1, 22, 31, 32 vorteilhafterweise auf einem Trä
ger 4′ mit einer auf ein Minimum reduzierten Höhe und
geeigneter Form angeordnet, wie es in Fig. 4 gezeigt
ist.
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperatur-
Gastrenneinheit mit mindestens einer Destillations
kolonne (1), das die Schritte umfaßt, die Kolonne
(1) mit ihren externen Leitungsstücken (2 i) werk
seitig vorzumontieren, um eine vorbestückte Teilein
heit zu erhalten, und die Teileinheit an den Ein
satzort zu transportieren und sie dort aufzubauen,
gekennzeichnet durch die Schritte, die vorbestückte
Teileinheit mit den Leitungsstücken so auszubilden,
daß letztere in mindestens einem langgestreckten
Volumen (3; 31, 32) mit geringem Querschnitt seit
lich an der Kolonne (1) untergebracht werden können,
die Teileinheit (1, 2) auf mindestens einem Trans
portträger (4, 4′) anzuordnen, die Teileinheit und
ihren Träger zu transportieren und die Teileinheit
am Einsatzort in eine Cold-Box (10) zu montieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine die Leitungsstücke (2 i) schützende Abdeckung
(4; 31, 32).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorbestückte Teileinheit (1, 2) teilweise in
einem Transportträger (4) angeordnet wird, der einen
Innenraum mit geeignetem Querschnitt bildet, um zu
mindest einen der seitlichen Bereiche (3) von Lei
tungsstücken (2 i) aufzunehmen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitungsstücke (2 i) in einem seitlichen Be
reich (3) zusammengefaßt werden, wobei die Teilein
heit (1, 2) in dem Träger (4) derart angeordnet ist,
daß die Kolonne (1) auf dem oberen Teil des
Trägers (4) aufliegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch die Schritte, die Teileinheit (1, 2)
am Einsatzort in einer Umhüllung (10) anzubringen,
wo auch mindestens ein Tieftemperaturflüssigkeitsbe
hälter (11; 12) angeordnet ist, und die Umhüllung
(10) mit einem ersten wärmeisolierenden Material
(13) zu füllen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teileinheit (1, 2) in der Umhüllung (10) an
geordnet wird, wobei der seitliche Bereich (3) neben
einer Seitenwand der Umhüllung (10) einen Abstand zu
dieser hat, der so groß ist, daß die notwendige Iso
lationsdicke erreicht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Teileinheit (1, 2) mit ihrem Trä
ger (4) in der Umhüllung (10) montiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger (4) im wesentlichen massive Seiten
schenkel (5a, 5b) umfaßt, und daß der Innenraum des
Trägers (4) in der Umhüllung (10) mit einem zweiten
wärmeisolierenden Material (14) gefüllt ist.
9. Teileinheit zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Destilla
tionskolonne (1) und außen liegenden Leitungsstücken
(2), dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstücke
(2) derart angeordnet sind, daß sie in einem langge
streckten Bereich (3) mit geringem Querschnitt seit
lich an der Kolonne (1) Platz finden.
10. Teileinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mindestens eine Abdeckung (4; 31, 32) zum
Schutz der auf die Kolonne (1) montierten Leitungs
stücke (2; 2 1, 22) umfaßt.
11. Teileinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Leitungsstücke (2) in einem einzi
gen seitlichen langgestreckten Bereich (3) zusammen
gefaßt sind, der in einem Transportträger (4) auf
nehmbar ist.
12. Teileinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Kolonne (1) einen
maximalen Durchmesser zwischen 2 und 5,5 Metern hat.
13. Transportierbare Einheit mit einer Teileinheit (1,
2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die auf einem
Transportträger (4; 4′) montiert ist.
14. Transportierbare Einheit mit einer Teilheit (1, 2)
nach Anspruch 11 oder 12, welche teilweise in einem
Träger (4) angeordnet ist, der den seitlichen Be
reich (3) abdeckt und die Kolonne (1) an Mantel
linien derselben abstützt.
15. Tieftemperaturanlage zur Herstellung von Luftgas,
mit mindestens einer in einer Cold-Box (10) angeord
neten Destillationskolonne (1) und mindestens einem
Behälter (11; 12) für verflüssigtes Gas, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie eine Teileinheit (1, 2) nach
einem der Ansprüche 9 bis 12 enthält, die in der
Nähe einer Seitenwand einer Umhüllung (10) in einem
für die benötigte Isolierungsdicke ausreichenden
Abstand angeordnet ist, in welcher Umhüllung (10)
auch der Behälter (11; 12) angeordnet ist, wobei die
Umhüllung (10) mit mindestens einem wärmeisolieren
den Material (13) gefüllt ist.
16. Tieftemperaturanlage nach Anspruch 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Umhüllung (10) metallisch ist.
17. Tieftemperaturanlage nach Anspruch 15 oder 16, da
durch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (10) im we
sentlichen zylindrisch ist und aufrecht steht.
18. Tieftemperaturanlage nach einem der Ansprüche 15 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende
Material (13) aus faserigem oder körnigem Material
besteht.
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