EP1287303A2 - Multistoreyed bath condenser - Google Patents

Multistoreyed bath condenser

Info

Publication number
EP1287303A2
EP1287303A2 EP01957815A EP01957815A EP1287303A2 EP 1287303 A2 EP1287303 A2 EP 1287303A2 EP 01957815 A EP01957815 A EP 01957815A EP 01957815 A EP01957815 A EP 01957815A EP 1287303 A2 EP1287303 A2 EP 1287303A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
condenser
liquid
inlet
block
bath
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Withdrawn
Application number
EP01957815A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred Wanner
Horst Corduan
Dietrich Rottmann
Karl Heinrich Schweigert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to EP01957815A priority Critical patent/EP1287303A2/en
Publication of EP1287303A2 publication Critical patent/EP1287303A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • 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
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    • 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
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    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/10—Boiler-condenser with superposed stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • 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
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    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/903—Heat exchange structure

Definitions

  • the invention relates to a bath condenser with a condenser block, which has evaporation passages for a liquid and liquefaction passages for a heating medium and at least two vertically arranged one above the other
  • Circulation sections wherein the evaporation passages each have at least one inlet opening for the liquid at the lower end of a circulation section and at least one outlet opening in each case at the upper end of a circulation section, wherein a liquid storage container is provided for each circulation section, which is in flow connection with the inlet opening and the outlet opening of the circulation section stands and has a gas discharge.
  • liquid oxygen from the low pressure column is vaporized against gaseous nitrogen from the pressure column in indirect heat exchange in a heat exchanger, the nitrogen condensing.
  • the heat exchanger is essentially realized in two different basic forms.
  • the liquid to be evaporated is fed into the top via a distribution system which also forms a gas seal
  • Evaporation passages initiated.
  • the liquid runs down as a film of liquid over the heating surface, partially evaporating.
  • the resulting gas and the unevaporated residual liquid emerge from the bottom of the falling film evaporator.
  • the liquid collects in the collecting space located under the condenser, while the gas portion is passed on.
  • the condenser block is located in the liquid bath from which liquid is to be evaporated.
  • the liquid enters the evaporation passages of the condenser block from below and is partially evaporated against the heating medium flowing through the liquefaction passages.
  • the density of the medium evaporating in the evaporation passages is less than the density of the surrounding liquid bath, which creates a siphon effect, so that liquid from the liquid bath into the evaporation passages nachströmt.
  • the greater the immersion depth of the condenser block in the liquid bath the higher the mean hydrostatic pressure in the evaporation passages and the worse the liquid evaporates, since the boiling point of the liquid increases in accordance with the vapor pressure curve.
  • the efficiency of a bath condenser can therefore be increased by dividing the condenser block into several sections arranged one above the other, hereinafter referred to as circulation sections.
  • the advantage of such an arrangement lies in the fact that the immersion depth is smaller in the case of several circulation sections than in the case of a single high capacitor block. This reduces the hydrostatic pressure in the evaporation passages and the liquid can evaporate more easily.
  • a combined falling film bath condenser is known from US Pat. No. 5,775,129.
  • liquid oxygen that flows downward is partially evaporated in the manner of a falling film evaporator.
  • a bath condenser which is divided into two circulation sections.
  • the upper of the two circulation sections is surrounded over its entire circumference by a kind of gallery, which serves as a liquid reservoir for this circulation section.
  • the walls of the gallery are pulled up slightly further than the upper edge of the corresponding circulation section, so that the gas escaping from the circulation section at the upper end does not leave the gallery immediately, but first rises in the gallery which is open at the top.
  • liquid that is carried away by the gas is partially separated and collects in the liquid bath at the bottom of the gallery.
  • the gallery shown with separation area can only be realized if there is no further circulation section above the circulation section. Otherwise, the gallery covers the entry openings of the circulation section above it.
  • the object of the present invention is therefore to develop a multi-storey bath condenser in which as little liquid as possible is entrained with the gas drawn off.
  • a bath condenser of the type mentioned in the introduction in which the inlet into the gas discharge line is not in a semi-open volume next to the condenser block, which is through the side of the Circular section, in which the outlet opening of the circulating section is arranged, and half planes aligned perpendicular to the side and each containing a side edge are delimited.
  • circulation section denotes a section of the condenser block in which the function of a bath condenser or circulation evaporator is realized.
  • the bath condenser consists of at least two circulation sections arranged one above the other, each of which has its own
  • Liquid storage container can be fed with liquid.
  • the vertical division of the bath condenser allows the liquid level in the liquid storage containers of the respective circulation sections to be significantly reduced compared to the liquid level in the case of a single continuous condenser block.
  • the liquid portion in the liquid-gas mixture emerging from the passages flows on the one hand back to the inlet openings of this circulation section, and on the other hand, depending on the liquid level in the liquid storage container of the circulation section, to the inlet openings of the circulation section below, in order to be knocked over there again via the evaporation passages become.
  • the inlet into the gas discharge line and the outlet openings from the circulation section are now spatially separated such that the liquid-gas mixture emerging from the circulation section is not led directly into the gas discharge line, but first has to pass through a separation area.
  • the separation area can be a partially shielded volume or it can also be provided with elements which force the gas flow to be deflected several times.
  • the inlet into the gas discharge line should not be arranged in the open half volume in front of the side of the circulation section in which the outlet opening is located.
  • the half-volume is limited by the side with the outlet openings and, as a rule, by two vertical and two horizontal half-planes, each of which contains an edge of the peripheral section.
  • the inlet into the gas discharge line must not lie in the "shadow" of the circulation section in front of the side with the outlet openings.
  • the risk of entraining liquid can advantageously be reduced by the fact that the inlet into the gas line is located above the outlet opening of the evaporation passages of the corresponding circulation section.
  • the gas evaporated in the circulation section must be diverted upwards before it enters the gas line and rise a certain distance.
  • the volume between the outlet opening from the circulation section and the inlet into the gas line serves as an additional separation space in which liquid entrained with the gas separates from the gas stream.
  • the liquid storage container is preferably realized by an obliquely upwardly extending floor which is connected to the lower end of the circulation section and is delimited by suitable side walls, so that a wedge-shaped volume is formed.
  • the sloping upward floor extends beyond the upper end of the circulation section and has above the Circulation section an outlet to a gas discharge.
  • the volume above the circulation section serves as a separation space.
  • a sheet of metal is attached to the lower edge of the peripheral sections, which sheet is bent in a step-like manner.
  • the sheet Starting from the lower end of the circulating section, the sheet initially runs horizontally, then vertically upwards, then again horizontally and finally vertically. Two sheets folded in this way form a first pocket which directly adjoins a circulating section and which represents the liquid storage container.
  • the sheets are preferably folded in such a way that the vertical section of the
  • Sheet metal which represents a boundary of the liquid storage container, extends to the height of the outlet openings from the circulation section.
  • the intermediate space between the second "steps" of the stair-folded sheets forms an additional pocket which is displaced upwards against the liquid storage container and which serves as a separation space and is connected to the liquid storage container via a gap-shaped opening.
  • the inlet into the gas discharge line is not on the side of the condenser block which has the outlet openings from the evaporation passages. It is possible to provide the inlet into the gas discharge line in the area in front of the side opposite the gas outlet side or preferably in the area in front of a side adjacent to the gas outlet side. In these arrangements, too, the liquid-gas mixture is deflected before it enters the gas discharge line, as a result of which the liquid is more easily separated from the gas.
  • the gas inlet is particularly preferably offset both laterally and upward from the outlet openings.
  • a maximum of two sides of the capacitor block are preferably provided with inlet and / or outlet openings.
  • the inlet into the gas discharge line is advantageously arranged above the circulation section.
  • the areas in front of the other two vertical sides of the condenser block can then be separated by piping and other components are kept free, so that the bath condenser can be built relatively compact.
  • inlet and outlet openings to the evaporation passages are located on two opposite sides of the condenser block.
  • the capacitor block is constructed mirror-symmetrically to the central plane between these two sides.
  • a more compact design of the bath condenser can be achieved by having all inlet and outlet openings on the same side of the heat exchanger. Lines for connecting the inlet and outlet openings with one another and liquid storage containers are only necessary on one outside of the condenser block.
  • the inlet openings in the evaporation passages of a circulation section and the outlet openings from the evaporation passages of the circulation section arranged underneath are on opposite sides of the condenser block. If in the condenser block the connections of the inlet opening or the outlet opening with the respective evaporation passages are realized by sloping lamellae, then a section of the condenser block can diagonally into the transition zone from the inlet opening to the evaporation passages of the upper circulation section and into the transition zone from the passages to the outlet opening of the lower circulation section. The overall height of the capacitor block can thus be reduced.
  • the inlet into the gas discharge line is above the circulation section, it is advantageous if the side of the circulation section, in which there are inlet and / or outlet openings, is provided with a collector which has a
  • a peripheral section usually has rectangular side walls.
  • the collector covers at least the inlet and outlet openings of the side wall of the circulation section, but preferably the entire side wall of the circulation section. Through the walls of the collector and the side wall of the circulation section, a shielded from the environment is except for the supply and discharge lines provided for this, gas and liquid-tight volume is formed.
  • the bath condenser is laterally through the side walls of the condenser block or on the sides on which there is an inlet and / or
  • Outlet openings are limited by the outer walls of the collector. There is no need for a separate container around the bath condenser, which makes the condenser extremely compact. This saves the material for the container wall and significantly reduces the total length of the welds required for production, which simplifies production. In addition, smaller wall thicknesses can be selected for the collectors than for the otherwise necessary container wall, since the diameters of the collectors do not have to be as large as that of a container around the condenser block. This brings significant cost savings.
  • the capacitor block preferably has a rectangular cross section and is introduced into a round container.
  • the round container contains the liquid storage containers and the lines for guiding liquid from one circulation section to the adjacent circulation section and the necessary ones
  • the gas discharge line or the inlet into the gas discharge line and the liquid lines are preferably arranged around in the ring region between the condenser block and the container wall in front of a side of the condenser block which is adjacent to the block side with the outlet opening.
  • the liquid-gas mixture leaving the circulation section must be directed along the annular space around the condenser block, with liquid separating from the mixture.
  • the collector or the container on the border of two circulation sections are each divided into floors, with two adjacent floors above a liquid and a gas line are connected to one another on the flow side.
  • the collector or container which extends over the height of several circulation sections, preferably over the entire height of the capacitor block, is divided into floors in accordance with the circulation sections.
  • the delimitation of the floors from each other is preferably done by flat sheets or cranked floors.
  • the delimitation of the individual floors from one another is gastight and liquid-tight, except for flow connections provided for this purpose, so that the volume of a floor can serve as a liquid storage container for the adjacent circulation section.
  • the liquid transport from one floor to the floor below is advantageously ensured via an overflow pipe.
  • the floor of a floor is penetrated by an overflow pipe, the opening of which is above the floor.
  • the liquid flowing into the floor from the circulation section collects at the bottom of the floor and only flows into the floor below when the liquid level has reached the height of the opening of the overflow pipe. If the liquid level is lower, the liquid is only knocked over on the upper of the two levels.
  • outlet opening on the side facing away from the evaporation passages.
  • the gas emerging from the outlet opening is then redirected again on the floor before it enters the gas line, as a result of which the liquid is more easily separated from the gas flow.
  • the liquid or gas lines which connect two floors with one another or derive gas from one floor, preferably run inside the collector or within the container. Both the liquid and the gas line are particularly preferably accommodated within the collector.
  • the bath condenser remains extremely compact.
  • a gas line is preferably provided which extends through all floors and has a gas inlet on each floor.
  • the bath condenser according to the invention can be used advantageously in particular as the main condenser of a low-temperature air separation plant.
  • FIG. 1 shows a section through a bath condenser according to the invention along the line BB in FIG. 2
  • FIG. 2 shows a section through the same bath condenser along the line
  • FIG. 3 shows a section through a further embodiment of the invention
  • FIGS. 8 to 11 show an alternative embodiment of the bath condenser with a round container
  • FIGS. 12 to 14 a further modification of the invention
  • Figures 1 and 2 show two sections through a bath condenser according to the invention, which is used as the main condenser of a double column of an air separation plant.
  • the main condenser can either be arranged in the low pressure column of the double column or, preferably, stand outside the double column.
  • 1 shows a section along the line BB in FIG. 2
  • FIG. 2 shows a section along the line AA in FIG. 1.
  • the bath condenser consists of a condenser block 1 which contains a multiplicity of heat exchange passages 2, 8 running in parallel, in which gaseous nitrogen is condensed by heat exchange with liquid oxygen, the oxygen evaporating.
  • the nitrogen passages 2 extend over the entire height of the condenser block 1. Gaseous nitrogen is fed to the nitrogen passages 2 via a feed line 4 and drawn off as a liquid at the lower end of the block 1 via line 5. The gaseous nitrogen is distributed over the nitrogen passages 2 via a one connected to the condenser block 1 Collector / distributor 6. The liquid nitrogen emerging from the heat exchange passages of the condenser block 1 is brought together in an analogous manner into the exhaust line 5.
  • the oxygen passages 8 do not extend over the entire length of the capacitor block 1, but are divided into 5 circulation sections 7a to 7e.
  • Each revolving section 7a-e is constructed mirror-symmetrically to the perpendicular center plane of the capacitor block 1.
  • Each of these two symmetrical halves consists of heat exchange passages 8, which are followed by horizontally extending passages 9, 10 at the upper and lower ends of a circulation section 7, which passages serve to supply and discharge liquid and gas into the oxygen passages 8.
  • the entry and exit passages 9, 10 of the two symmetrical halves of a circulation section 7 each end on the same side of the capacitor block 1.
  • the circulation sections 7a to 7e are all constructed identically.
  • the condenser block 1 thus has two sides, each closed by an end plate 11 and two opposite sides 12, in which there is an inlet opening 9 for liquid oxygen and an outlet opening 10 for partially evaporated oxygen for each circulation section 7a-e.
  • half-cylinder shells 13 are connected, which cover the entire side surfaces 12.
  • the half-cylinder shells 13 end with the vertical edges of the rectangular capacitor block 1.
  • the two spaces 14 located on opposite sides of the capacitor block 1 and delimited by the side walls 12 and the half-cylinder shells 13 are not connected to one another over the course of the height of the capacitor block 1. The only connection between the two spaces 14 is above the capacitor block 1, since the half-cylinder shells 13 are higher than the capacitor block 1 and are connected to one another in the area above the capacitor block 1.
  • the bath condenser thus consists of a condenser block 1, to which two half-cylinder shells 13 are connected on both sides 12 and a head part 21a spanning the condenser block 1 and the two half-cylinder shells 13.
  • the rooms 14 delimited by the half-cylinder shells 13 are divided by sheets 16 into a plurality of floors 15 a to 15 e.
  • the sheets 16 extend from the boundary between two circulation sections 7 to the half-cylinder shell 13 arranged on this side of the condenser block 1.
  • outlet openings 17 through which liquid oxygen flows from one floor, for example 15b, to the floor below , eg 15c, can flow off.
  • 16 gas shafts 18 are connected to the sheets, which extend from a sheet 16 to just below the sheet 16 lying above it.
  • the gas shafts 18 are arranged in a line and thus practically form a common gas collecting line, but a gap 19 remains between the upper end of each gas shaft 18 and the sheet 16 lying above it, which allows gas to enter the respective gas level 15 from the respective level 15 ,
  • the sheets 16 at least partially rise upwards, so that the annular gap 19 lies above the outlet openings 10 of the respective tier 15.
  • the sheets 16 are folded twice at right angles, so that a floor 15 is formed between two sheets 16, which consists of two interconnected rooms 20, 21.
  • the space 20c is located at the level of the associated circulation section 7c and serves as a liquid storage container.
  • the second space 21c is almost at the same height as the next higher circulation section 7b and forms a type of additional pocket offset to the side and upward from the liquid storage container 20c.
  • liquid oxygen is introduced into the top two floors 15a via line 22.
  • the oxygen initially collects in the storage container 20a, enters the oxygen passages 8 via the inlet passages 9, is partially evaporated in the indirect heat exchange with nitrogen and leaves the condenser block 1 as a liquid-gas mixture via the outlet passages 10 in order to return to the storage container 20a to collect.
  • liquid oxygen can flow through the connecting gap into the second space 21a, which serves as a separation space.
  • the separating space 21a has drain openings 17 in its base through which excess liquid oxygen can flow from the level 15a to the level 15b below.
  • the drain openings 17 of two adjacent floors 15 are arranged offset to one another, so that, for example, oxygen dripping from floor 15b does not flow directly into floor 15 d, but initially remains in floor 15c.
  • the drain openings 17 are preferably arranged at least as high as the outlet openings 10 of the associated floor 15. It has namely proven to be advantageous to immerse the individual circulation sections 7 of the bath condenser at least as far in the liquid bath that the liquid level in the reservoir 20 is at least slightly below the lower edge of the outlet openings 10. This eliminates total evaporation in the evaporation passages 8 and prevents the passages 8 from being moved by high-boiling components.
  • the oxygen flowing into the floor 15b collects again in the storage container 20b, is knocked over in the circulation section 7b and partially evaporated. Excess liquid in the storage container 20b then runs through the drain opening 17 to the floor 15c. The oxygen gas generated in the evaporation in the circulation section 7 flows out with the liquid oxygen from the outlet openings 10 and is discharged via the gas shaft 18. These processes are repeated on each floor 15.
  • the oxygen gas is deflected several times before it is discharged from a floor 15. With these deflections, the flow rate of the gaseous oxygen is reduced so much that it carries no or hardly any liquid oxygen with it. A very good liquid-gas separation is thus achieved in the separating space 21.
  • the oxygen gas rising through the gas shafts 18 is discharged at the upper end of the bath condenser via an oxygen extraction line which cannot be seen in the drawings.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the bath condenser according to the invention, in which the oxygen passages 8 only on one side of the condenser block 1 and have outlet openings 9, 10.
  • the nitrogen passages not shown, correspond to passages 2 in FIG. 2 and also extend over the entire height of the condenser block.
  • the nitrogen gas to be condensed which serves as heat transfer medium, is distributed into the nitrogen passages via a collector / distributor 6 and, at the lower end of the condenser block 1, is combined and drawn off as a liquid in a collector 5.
  • the condenser block 1 On the oxygen side, the condenser block 1 is divided into five circulation sections 7a-e, each of which has an inlet and an outlet area 9, 10 with horizontally running fins and the actual heat exchange area 8 with vertical channels. All inlet openings 9 and outlet openings 10 lie on the same side of the condenser block 1.
  • Liquid storage containers 20 and separation spaces 21 are also provided on the open side 12 of the condenser block 1.
  • Liquid drain between the floors 15 takes place via overflow pipes 30.
  • the upper edge of the overflow pipes 30 lies at a level with the upper edge of the associated circulation section 7. This has the consequence that the oxygen passages 8 and the corresponding entry and exit passages 9, 10 are always completely in Liquid bath.
  • the evaporation passages 8 are always filled with liquid, which makes it impossible to move the passages 8 through high-boiling components. Investigations have shown that a liquid level just below the outlet openings 9 reliably prevents such a passage of the passages 8.
  • FIGS. 4 to 7 show a multi-storey bath condenser which is used as the main condenser of a rectification column in an air separation plant.
  • gaseous nitrogen from the top of the pressure column and liquid oxygen from the bottom of the low pressure column are brought into indirect heat exchange, the nitrogen being condensed and the oxygen being evaporated.
  • the bath condenser has a cuboid condenser block 1 which is surrounded by a round container 50. Gaseous nitrogen is fed in at the top of the bath condenser via a feed line 4. A collector / distributor 6 is distributed the nitrogen gas evenly onto the liquefaction passages 2, which extend over the entire height of the condenser block 1. At the lower end of the condenser block 1, the condensed nitrogen is drawn off via line 5.
  • the liquid oxygen to be evaporated is fed to the bath condenser via line 22.
  • the oxygen passages 8 are divided into several circulation sections 7, in each of which partial evaporation of the oxygen takes place. Excess liquid oxygen is passed via overflow pipes 30 into the next lower circulation section, and the oxygen gas formed is drawn off by means of a gas collecting pipe 18.
  • the structure and mode of operation of the capacitor block 1 correspond exactly to the capacitor block explained with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a container 50 is provided around the capacitor block 1 in this embodiment.
  • the container 50 is divided into levels 15 at the interface between two circulation sections 7 by flat metal sheets 51.
  • the middle floors 15b-e each form an annular space around the associated circulation section 7b-e. Only the top floor 15a and the bottom floor 15f can have a somewhat greater height than the respective circulation section 7a, 7f.
  • Liquid discharge lines 30 and the gas discharge lines 18 are not arranged on one of the condenser block sides 12, in which the inlet and outlet openings 9, 10 of the evaporation passages 8 are located, but in the annular space 15 opposite the closed block sides 11.
  • the gas collection tubes 18 of the individual floors 15 are in arranged on a line so that the oxygen produced in each floor 15 can be discharged via a common line 18.
  • the gas manifold 18 is admitted via an annular gap opening 19.
  • the gaseous oxygen can flow downward in the gas manifold 18 and is then removed from the bath condenser via line 52 below. Excess liquid, which is not evaporated in the circulation sections 7, can flow out of the lowest level 15f together with the oxygen gas via the gas manifold 52. However, the gaseous oxygen can also flow upward within the gas manifold 18. This is particularly advantageous if the cylindrical container 50 and the rectification column, which absorbs the vaporized oxygen, form a structural unit. Excess liquid that has not been evaporated in the bath condenser is then preferably withdrawn in quantity as a liquid product from the bottom floor 15f in such a way that the desired liquid level in the bottom floor 15f is kept constant.
  • the overflow pipes 30 for transferring liquid from one level 15 to the level 15 below are located next to the gas manifold 18, which is arranged in the middle in front of the condenser block side 11.
  • the overflow pipes 30 are offset from one another from floor to floor, i.e. once to the right and once to the left of the gas discharge line 18. Liquid oxygen cannot therefore flow directly from an overflow pipe 30 into the next overflow pipe 30.
  • FIGS. 8 to 11 show different views of a further embodiment of the bath condenser according to the invention.
  • the evaporation passages are in turn divided into a plurality of circulation sections 7 and on the condenser block 1 at the level of the circulation sections 7a-e each liquid storage container 20 is attached.
  • the separating container 21 is connected to the storage container 20 laterally and upwards.
  • two adjacent circulation sections 7 are connected by overflow pipes 30.
  • the structure of the bath condenser essentially corresponds to the bath condenser according to FIG. 3, but the inlet and outlet openings 9, 10 of the evaporation passages 8 are located on two opposite sides of the condenser block 1 and not all on the same side of the block 1.
  • the condenser block 1 forms a hexagon, preferably an essentially equilateral hexagon, with the liquid storage containers 20 and the separating spaces 21 in plan view.
  • Condenser block 1 has a rectangular cross section, the side 60, which is parallel to the sheets that separate the evaporation passages 8 from the liquefaction passages, is significantly shorter than the side 61 oriented perpendicular to the sheets.
  • the longer side 61 thus corresponds to the stack height of the sheets. To achieve the required stack height, it can be quite advantageous be designed as a combination of several individual blocks.
  • a liquid storage container 20 is connected to the condenser block 1 at the level of each circulation section 7. Only the lowest circulation section 7f does not require a storage container, since it is located in the sump bath of the associated separation column or a separate container 50.
  • the liquid storage container 20 is preferably designed as a small cuboid pocket which is attached laterally to the associated circulation section 7 and covers at least the inlet openings 9 of the circulation section 7. Due to the small size of the storage container 20, its weight is kept small when filled, so that no high requirements have to be placed on the stability of the storage container 20. In addition, more space remains available for the separating space 21 in this way.
  • the separation space 21 is laterally offset from the reservoir 20 and upwards.
  • the cross section of the separating space 21 appears approximately in the top view as an isosceles triangle.
  • the two legs have the length of the above-mentioned equilateral hexagon.
  • the spaces 18 between the hexagonal body formed by the block 1 and the separating spaces 21 and the cylindrical container 50 serve as gas discharge lines 18.
  • the inlet into the gas discharge lines 18 is, as can be clearly seen in FIG. 8, above the outlet openings 10 of the respective one Circulation section 7.
  • Liquid storage containers 20 and the associated separating spaces 21 an octagon almost equilateral in outline.
  • the stack height 61 of the individual blocks 70 is again higher than their width 60.
  • Two blocks are located opposite each other at a distance from the sheet width 60, so that the blocks 70 form a cross in plan view, in the middle of which a square with the side length of the sheet width 60 remains free.
  • Four liquid storage containers 71 with an L-shaped cross section on the outside of the cross each supply the four circulating sections 7 located at the same height with the liquid to be evaporated, each storage container 71 being connected to two blocks 70.
  • the lowest circulation sections 7f are fed with liquid from the bottom of the column or the container in which the bath condenser is located.
  • the associated separating space 72 has approximately the shape of a triangle in cross section, the legs of which are from the outside of the L-shaped one
  • Liquid reservoir 71 are formed and the base of which is formed by one side of the octagon.
  • the advantage of this arrangement is the good utilization of the circular cross section with little construction effort.
  • the liquid is passed from a circulation section 7 to the circulation section 7 arranged underneath again via an overflow pipe 30.

Abstract

The invention relates to a multistoreyed bath condenser comprising a condenser block (1) provided with evaporation passages (8) for a liquid and condensation passages (2) for a heating medium in addition to possessing at least two vertically superimposed circulation sections (7) . The evaporation passages (8) are respectively provided with at least one inlet (9) for a fluid on the lower end of the circulation section (7) and at least one outlet on the upper end of a circulation section (10). A reservoir for liquid is provided for each circulation section (7). Said reservoir is fluidically connected to the inlet 9) and outlet (10) of the circulation section (7) and is fitted with a gas conduit (18). The inlet to the gas conduit (18) is not located in the region in front of the side (12) of the circulation section (7) where the outlet (10) of the circulation section (7) is arranged.

Description

Beschreibung description
Mehrstöckiger BadkondensatorMulti-storey bathroom condenser
Die Erfindung betrifft einen Badkondensator mit einem Kondensatorblock, der Verdampfungspassagen für eine Flüssigkeit und Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium besitzt und mindestens zwei vertikal übereinander angeordneteThe invention relates to a bath condenser with a condenser block, which has evaporation passages for a liquid and liquefaction passages for a heating medium and at least two vertically arranged one above the other
Umlaufabschnitte aufweist, wobei die Verdampfungspassagen jeweils am unteren Ende eines Umlaufabschnittes mindestens eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit und jeweils am oberen Ende eines Umlaufabschnittes mindestens eine Austrittsoffnung besitzen, wobei für jeden Umlaufabschnitt ein Flüssigkeitsvorratsbehälter vorgesehen ist, der in Strömungsverbindung mit der Eintrittsöffnung und der Austrittsoffnung des Umlaufabschnittes steht und eine Gasableitung besitzt.Circulation sections, wherein the evaporation passages each have at least one inlet opening for the liquid at the lower end of a circulation section and at least one outlet opening in each case at the upper end of a circulation section, wherein a liquid storage container is provided for each circulation section, which is in flow connection with the inlet opening and the outlet opening of the circulation section stands and has a gas discharge.
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 Wärmetauscher verdampft, wobei der Stickstoff kondensiert.In a cryogenic air separation plant with a pressure column and a low pressure column, liquid oxygen from the low pressure column is vaporized against gaseous nitrogen from the pressure column in indirect heat exchange in a heat exchanger, the nitrogen condensing.
Der Wärmetauscher wird im wesentlichen in zwei verschiedenen Grundformen realisiert. Bei einem Fallfilmverdampfer wird die zu verdampfende Flüssigkeit über ein Verteilsystem, welches gleichzeitig einen Gasverschluss bildet, oben in dieThe heat exchanger is essentially realized in two different basic forms. In the case of a falling film evaporator, the liquid to be evaporated is fed into the top via a distribution system which also forms a gas seal
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.Evaporation passages initiated. The liquid runs down as a film of liquid over the heating surface, partially evaporating. The resulting gas and the unevaporated residual liquid emerge from the bottom of the falling film evaporator. The liquid collects in the collecting space located under the condenser, while the gas portion is passed on.
Bei einem Badkondensator steht dagegen 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. Die Dichte des in den Verdampfungspassagen verdampfenden Mediums ist geringer als die Dichte des umgebenden Flüssigkeitsbades, wodurch eine Siphonwirkung entsteht, so dass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbad in die Verdampfungspassagen nachströmt. Je größer die Eintauchtiefe des Kondensatorblockes in dem Flüssigkeitsbad ist, desto höher wird der mittlere hydrostatische Druck in den Verdampfungspassagen und desto schlechter verdampft die Flüssigkeit, da die Siedetemperatur der Flüssigkeit entsprechend der Dampfdruckkurve ansteigt.In the case of a bath condenser, on the other hand, the condenser block is located in the liquid bath from which liquid is to be evaporated. The liquid enters the evaporation passages of the condenser block from below and is partially evaporated against the heating medium flowing through the liquefaction passages. The density of the medium evaporating in the evaporation passages is less than the density of the surrounding liquid bath, which creates a siphon effect, so that liquid from the liquid bath into the evaporation passages nachströmt. The greater the immersion depth of the condenser block in the liquid bath, the higher the mean hydrostatic pressure in the evaporation passages and the worse the liquid evaporates, since the boiling point of the liquid increases in accordance with the vapor pressure curve.
Der Wirkungsgrad eines Badkondensators kann daher durch Unterteilung des Kondensatorblocks in mehrere übereinander angeordnete Abschnitte, im folgenden Umlauf abschnitte genannt, erhöht werden. Der Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, dass die Eintauchtiefe bei mehreren Umlaufabschnitten jeweils kleiner ist als bei einem einzigen hohen Kondensatorblock. Damit wird der hydrostatische Druck in den Verdampfungspassagen geringer und die Flüssigkeit kann leichter verdampfen.The efficiency of a bath condenser can therefore be increased by dividing the condenser block into several sections arranged one above the other, hereinafter referred to as circulation sections. The advantage of such an arrangement lies in the fact that the immersion depth is smaller in the case of several circulation sections than in the case of a single high capacitor block. This reduces the hydrostatic pressure in the evaporation passages and the liquid can evaporate more easily.
Aus dem US-Patent US 5,775,129 ist ein kombinierter Fallfilm-Badkondensator bekannt. Im oberen Bereich wird nach Art eines Fallfilmverdampfers flüssiger Sauerstoff, der nach unten strömt, teilweise verdampft. Darunter befindet sich ein Badkondensator, der in zwei Umlaufabschnitte unterteilt ist. Der obere der beiden Umlaufabschnitte ist über seinen gesamten Umfang von einer Art Galerie umgeben, die als Flüssigkeitsvorratsbehälter für diesen Umlaufabschnitt dient. Die Wände der Galerie sind etwas weiter als die Oberkante des entsprechenden Umlaufabschnittes nach oben gezogen, so dass das am oberen Ende aus dem Umlaufabschnitt austretende Gas die Galerie nicht sofort verlässt, sondern zunächst in der nach oben offenen Galerie aufsteigt. Während dieser Phase wird Flüssigkeit, die von dem Gas mitgerissen wird, zum Teil abgeschieden und sammelt sich im Flüssigkeitsbad am Boden der Galerie. Die gezeigte Galerie mit Abscheidebereich ist aber nur realisierbar, wenn sich oberhalb des Umlaufabschnittes kein weiterer Umlaufabschnitt befindet. Ansonsten werden durch die Galerie die Eintrittsöffnungen des darüber angeordneten Umlaufabschnittes abgedeckt.A combined falling film bath condenser is known from US Pat. No. 5,775,129. In the upper area, liquid oxygen that flows downward is partially evaporated in the manner of a falling film evaporator. Below this is a bath condenser, which is divided into two circulation sections. The upper of the two circulation sections is surrounded over its entire circumference by a kind of gallery, which serves as a liquid reservoir for this circulation section. The walls of the gallery are pulled up slightly further than the upper edge of the corresponding circulation section, so that the gas escaping from the circulation section at the upper end does not leave the gallery immediately, but first rises in the gallery which is open at the top. During this phase, liquid that is carried away by the gas is partially separated and collects in the liquid bath at the bottom of the gallery. The gallery shown with separation area can only be realized if there is no further circulation section above the circulation section. Otherwise, the gallery covers the entry openings of the circulation section above it.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen mehrstöckigen Badkondensator zu entwickeln, bei dem möglichst wenig Flüssigkeit mit dem abgezogenen Gas mitgerissen wird.The object of the present invention is therefore to develop a multi-storey bath condenser in which as little liquid as possible is entrained with the gas drawn off.
Diese Aufgabe wird durch einen Badkondensator der eingangs genannten Art gelöst, bei dem sich der Einlass in die Gasableitung nicht in einem halboffenen Volumen neben dem Kondensatorblock befindet, welches durch die Seite des Umlaufabschnittes, in der die Austrittsoffnung des Umlaufabschnittes angeordnet ist, und senkrecht zu der Seite ausgerichtete, jeweils einen Seitenrand beinhaltende Halbebenen begrenzt wird.This object is achieved by a bath condenser of the type mentioned in the introduction, in which the inlet into the gas discharge line is not in a semi-open volume next to the condenser block, which is through the side of the Circular section, in which the outlet opening of the circulating section is arranged, and half planes aligned perpendicular to the side and each containing a side edge are delimited.
Mit dem Begriff "Umlaufabschnitt" wird ein Abschnitt des Kondensatorblocks bezeichnet, in dem die Funktion eines Badkondensators oder Umlaufverdampfers realisiert ist.The term “circulation section” denotes a section of the condenser block in which the function of a bath condenser or circulation evaporator is realized.
Erfindungsgemäß besteht der Badkondensator aus mindestens zwei übereinander angeordneten Umlaufabschnitten, die jeweils aus einem eigenenAccording to the invention, the bath condenser consists of at least two circulation sections arranged one above the other, each of which has its own
Flüssigkeitsvorratsbehälter mit Flüssigkeit gespeist werden. Durch die vertikale Unterteilung des Badkondensators kann der Flüssigkeitsstand in den Flüssigkeitsvorratsbehältern der jeweiligen Umlaufabschnitte gegenüber dem Flüssigkeitsstand bei einem einzigen durchgehenden Kondensatorblock deutlich reduziert werden.Liquid storage container can be fed with liquid. The vertical division of the bath condenser allows the liquid level in the liquid storage containers of the respective circulation sections to be significantly reduced compared to the liquid level in the case of a single continuous condenser block.
Die Flüssigkeit tritt über am unteren Ende eines Umlaufabschnittes befindliche Eintrittsöffnungen in die Verdampfungspassagen ein, strömt nach oben, verdampft teilweise und verlässt die Passagen am oberen Ende des Umlaufabschnittes über geeignete Austrittsöffnungen. Der Flüssiganteil in dem aus den Passagen austretenden Flüssigkeits-Gas-Gemisch strömt zum einen zurück zu den Eintrittsöffnungen dieses Umlaufabschnittes, zum anderen, abhängig vom Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsvorratsbehälter des Umlaufabschnittes, zu den Eintrittsöffnungen des darunter liegenden Umlaufabschnittes, um dort wiederum über die Verdampfungspassagen umgeworfen zu werden.The liquid enters the evaporation passages via inlet openings located at the lower end of a circulation section, flows upward, partially evaporates and leaves the passages at the upper end of the circulation section via suitable outlet openings. The liquid portion in the liquid-gas mixture emerging from the passages flows on the one hand back to the inlet openings of this circulation section, and on the other hand, depending on the liquid level in the liquid storage container of the circulation section, to the inlet openings of the circulation section below, in order to be knocked over there again via the evaporation passages become.
Erfindungsgemäß werden nun der Einlass in die Gasableitung und die Austrittsöffnungen aus dem Umlaufabschnitt räumlich so getrennt, dass das aus dem Umlaufabschnitt austretende Flüssigkeits-Gas-Gemisch nicht direkt in die Gasableitung geführt wird, sondern zunächst einen Abscheidebereich durchlaufen muss. DerAccording to the invention, the inlet into the gas discharge line and the outlet openings from the circulation section are now spatially separated such that the liquid-gas mixture emerging from the circulation section is not led directly into the gas discharge line, but first has to pass through a separation area. The
Abscheidebereich kann in seiner einfachsten Ausführung ein teilweise abgeschirmtes Volumen sein oder aber auch mit Elementen versehen sein, die eine mehrfache Umlenkung des Gasstromes erzwingen. Erfindungsgemäß soll der Einlass in die Gasableitung nicht in dem offenen Halbvolumen vor der Seite des Umlaufabschnittes, in der sich die Austrittsoffnung befindet, angeordnet sein. Das Halbvolumen wird begrenzt durch die Seite mit den Austrittsöffnungen und, in der Regel, durch zwei senkrechte und zwei waagrechte Halbebenen, die jeweils eine Kante des Umlaufabschnittes beinhalten. Mit anderen Worten: Der Einlass in die Gasableitung darf nicht in dem "Schatten" des Umlaufabschnittes vor der Seite mit den Austrittsöffnungen liegen.In its simplest design, the separation area can be a partially shielded volume or it can also be provided with elements which force the gas flow to be deflected several times. According to the invention, the inlet into the gas discharge line should not be arranged in the open half volume in front of the side of the circulation section in which the outlet opening is located. The half-volume is limited by the side with the outlet openings and, as a rule, by two vertical and two horizontal half-planes, each of which contains an edge of the peripheral section. In other words, the inlet into the gas discharge line must not lie in the "shadow" of the circulation section in front of the side with the outlet openings.
Dadurch wird ein direktes Ausströmen des Flüssigkeits-Gas-Gemisches aus dem Umlaufabschnitt in die Gasableitung vermieden. Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch wird vor dem Eintritt in die Gasableitung umgelenkt, wodurch die Gasgeschwindigkeit und somit die Menge an mitgerissener Flüssigkeit mit dem verdampften Gas reduziert werden. Vor dem Eintritt des Gases in die Gasableitung wird so eine effektive Abscheidung der mit dem Gasstrom mitgenommenen Flüssigkeit erzielt. Der Flüssigkeitsstand in dem Flüssigkeitsvorratsbehälter bleibt so hoch, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb des Umlaufabschnittes gewährleistet ist. Ein ausreichend hoher Flüssigkeitsstand ist insbesondere wichtig, um eine Totalverdampfung der Flüssigkeit in den Verdampfungspassagen auszuschließen, die zu einer Verlegung der Verdampfungspassagen durch schwersiedende Komponenten führen könnte.This avoids a direct outflow of the liquid-gas mixture from the circulation section into the gas discharge line. The liquid-gas mixture is deflected before entering the gas discharge line, as a result of which the gas velocity and thus the amount of entrained liquid with the vaporized gas are reduced. Before the gas enters the gas discharge line, an effective separation of the liquid entrained in the gas flow is achieved. The liquid level in the liquid storage container remains so high that proper operation of the circulation section is guaranteed. A sufficiently high liquid level is particularly important in order to rule out total evaporation of the liquid in the evaporation passages, which could lead to the evaporation passages being moved by high-boiling components.
Die Gefahr des Mitreißens von Flüssigkeit kann vorteilhaft dadurch reduziert werden, dass sich der Einlass in die Gasleitung oberhalb der Austrittsoffnung der Verdampfungspassagen des entsprechenden Umlaufabschnittes befindet. Das in dem Umlaufabschnitt verdampfte Gas muss, bevor es in die Gasleitung eintritt, nach oben umgelenkt werden und eine bestimmte Strecke aufsteigen. Das Volumen zwischen der Austrittsoffnung aus dem Umlaufabschnitt und dem Einlass in die Gasleitung dient als zusätzlicher Abscheideraum, in dem sich mit dem Gas mitgerissene Flüssigkeit aus dem Gasstrom abscheidet.The risk of entraining liquid can advantageously be reduced by the fact that the inlet into the gas line is located above the outlet opening of the evaporation passages of the corresponding circulation section. The gas evaporated in the circulation section must be diverted upwards before it enters the gas line and rise a certain distance. The volume between the outlet opening from the circulation section and the inlet into the gas line serves as an additional separation space in which liquid entrained with the gas separates from the gas stream.
Der Flüssigkeitsvorratsbehälter wird bevorzugt durch einen schräg nach oben verlaufenden Boden realisiert, der mit dem unteren Ende des Umlaufabschnittes verbunden ist und durch geeignete Seitenwände begrenzt ist, so dass ein keilförmiges Volumen gebildet wird. Der schräg nach oben laufende Boden erstreckt sich bis über das obere Ende des Umlaufabschnittes hinaus und besitzt oberhalb des Umlaufabschnittes einen Auslass zu einer Gasableitung. Das Volumen oberhalb des Umlaufabschnittes dient als Abscheideraum.The liquid storage container is preferably realized by an obliquely upwardly extending floor which is connected to the lower end of the circulation section and is delimited by suitable side walls, so that a wedge-shaped volume is formed. The sloping upward floor extends beyond the upper end of the circulation section and has above the Circulation section an outlet to a gas discharge. The volume above the circulation section serves as a separation space.
Anstelle des schrägen Bodens ist es besonders vorteilhaft, an der Unterkante der Umlaufabschnitte ein Blech anzubringen, welches treppenförmig geknickt ist. Das Blech verläuft ausgehend vom unteren Ende des Umlaufabschnittes zunächst waagrecht, dann senkrecht nach oben, dann wieder waagrecht und schließlich senkrecht. Zwei derart gefaltete Bleche bilden eine erste unmittelbar an einen Umlaufabschnitt angrenzende Tasche, die den Flüssigkeitsvorratsbehälter darstellt. Vorzugsweise sind die Bleche so gefaltet, dass sich das senkrechte Teilstück desInstead of the sloping floor, it is particularly advantageous to attach a sheet of metal to the lower edge of the peripheral sections, which sheet is bent in a step-like manner. Starting from the lower end of the circulating section, the sheet initially runs horizontally, then vertically upwards, then again horizontally and finally vertically. Two sheets folded in this way form a first pocket which directly adjoins a circulating section and which represents the liquid storage container. The sheets are preferably folded in such a way that the vertical section of the
Bleches, welches eine Begrenzung des Flüssigkeitsvorratsbehälters repräsentiert, bis auf die Höhe der Austrittsöffnungen aus dem Umlaufabschnitt erstreckt.Sheet metal, which represents a boundary of the liquid storage container, extends to the height of the outlet openings from the circulation section.
Der Zwischenraum zwischen den zweiten "Stufen" der treppenförmig gefalteten Bleche bildet eine gegen den Flüssigkeitsvorratsbehälter nach oben versetzte Zusatztasche, die als Abscheideraum dient und über eine spaltförmige Öffnung mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter verbunden ist.The intermediate space between the second "steps" of the stair-folded sheets forms an additional pocket which is displaced upwards against the liquid storage container and which serves as a separation space and is connected to the liquid storage container via a gap-shaped opening.
In einer weiteren günstigen Ausführungsform befindet sich der Einlass in die Gasableitung nicht auf der Seite des Kondensatorblocks, die die Austrittsöffnungen aus den Verdampfungspassagen aufweist. Es besteht die Möglichkeit, den Einlass in die Gasableitung in dem Bereich vor der der Gasaustrittsseite gegenüberliegenden Seite oder bevorzugt in dem Bereich vor einer der Gasaustrittsseite benachbarten Seite vorzusehen. Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch wird auch bei diesen Anordnungen, bevor es in die Gasableitung eintritt, umgelenkt, wodurch die Flüssigkeit leichter vom Gas getrennt wird.In a further advantageous embodiment, the inlet into the gas discharge line is not on the side of the condenser block which has the outlet openings from the evaporation passages. It is possible to provide the inlet into the gas discharge line in the area in front of the side opposite the gas outlet side or preferably in the area in front of a side adjacent to the gas outlet side. In these arrangements, too, the liquid-gas mixture is deflected before it enters the gas discharge line, as a result of which the liquid is more easily separated from the gas.
Besonders bevorzugt ist der Gaseinlass sowohl seitlich als auch nach oben gegen die Austrittsöffnungen versetzt angeordnet.The gas inlet is particularly preferably offset both laterally and upward from the outlet openings.
Vorzugsweise sind höchstens zwei Seiten des Kondensatorblocks mit Eintritts- und / oder Austrittsöffnungen versehen. In diesem Fall ist der Einlass in die Gasableitung von Vorteil oberhalb des Umlaufabschnittes angeordnet. Die Bereiche vor den beiden anderen senkrechten Seiten des Kondensatorblocks können dann von Rohrleitungen und anderen Bauteilen frei gehalten werden, so dass der Badkondensator relativ kompakt gebaut werden kann.A maximum of two sides of the capacitor block are preferably provided with inlet and / or outlet openings. In this case, the inlet into the gas discharge line is advantageously arranged above the circulation section. The areas in front of the other two vertical sides of the condenser block can then be separated by piping and other components are kept free, so that the bath condenser can be built relatively compact.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform befinden sich auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kondensatorblocks jeweils Ein- und Austrittsöffnungen zu den Verdampfungspassagen. Besonders günstig ist es in diesem Fall, wenn der Kondensatorblock spiegelsymmetrisch zur Mittelebene zwischen diesen beiden Seiten aufgebaut ist.In a particularly preferred embodiment, inlet and outlet openings to the evaporation passages are located on two opposite sides of the condenser block. In this case, it is particularly favorable if the capacitor block is constructed mirror-symmetrically to the central plane between these two sides.
Eine kompaktere Ausführung des Badkondensators lässt sich dadurch erzielen, dass sich alle Eintritts- und Austrittsöffnungen auf derselben Seite des Wärmetauschers befinden. Leitungen zur Verbindung der Ein- bzw. Austrittsöffnungen miteinander und Flüssigkeitsvorratsbehälter sind nur auf einer Außenseite des Kondensatorblocks notwendig.A more compact design of the bath condenser can be achieved by having all inlet and outlet openings on the same side of the heat exchanger. Lines for connecting the inlet and outlet openings with one another and liquid storage containers are only necessary on one outside of the condenser block.
Aus herstellungstechnischen Gründen kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn sich die Eintrittsöffnungen in die Verdampfungspassagen eines Umlaufabschnittes und die Austrittsöffnungen aus den Verdampfungspassagen des darunter angeordneten Umlaufabschnittes auf entgegengesetzten Seiten des Kondensatorblocks befinden. Werden bei dem Kondensatorblock die Verbindungen der Eintrittsöffnung bzw. der Austrittsoffnung mit den jeweiligen Verdampfungspassagen durch schräg verlaufende Lamellen realisiert, so kann ein Abschnitt des Kondensatorblocks diagonal in die Übergangszone von der Eintrittsöffnung zu den Verdampfungspassagen des oberen Umlaufabschnittes und in die Übergangszone von den Passagen zur Austrittsoffnung des unteren Umlaufabschnittes geteilt werden. Die Bauhöhe des Kondensatorblocks kann so reduziert werden.For manufacturing reasons, however, it can also be advantageous if the inlet openings in the evaporation passages of a circulation section and the outlet openings from the evaporation passages of the circulation section arranged underneath are on opposite sides of the condenser block. If in the condenser block the connections of the inlet opening or the outlet opening with the respective evaporation passages are realized by sloping lamellae, then a section of the condenser block can diagonally into the transition zone from the inlet opening to the evaporation passages of the upper circulation section and into the transition zone from the passages to the outlet opening of the lower circulation section. The overall height of the capacitor block can thus be reduced.
Wenn sich der Einlass in die Gasableitung oberhalb des Umlaufabschnittes befindet, ist es von Vorteil, wenn die Seite des Umlaufabschnittes, in der sich Ein- und / oder Austrittsöffnungen befinden, mit einem Sammler versehen ist, der eineIf the inlet into the gas discharge line is above the circulation section, it is advantageous if the side of the circulation section, in which there are inlet and / or outlet openings, is provided with a collector which has a
Flüssigkeitszuleitung und die Gasableitung besitzt. Ein Umlaufabschnitt besitzt in der Regel rechteckförmige Seitenwände. Der Sammler deckt zumindest die Ein- und Austrittsöffnungen der Seitenwand des Umlaufabschnittes ab, bevorzugt jedoch die gesamte Seitenwand des Umlaufabschnittes. Durch die Wände des Sammlers und die Seitenwand des Umlaufabschnittes wird so ein gegen die Umgebung abgeschirmtes, bis auf die hierfür vorgesehenen Zu- und Ableitungen gas- und flüssigkeitsdichtes Volumen gebildet.Has liquid supply and gas discharge. A peripheral section usually has rectangular side walls. The collector covers at least the inlet and outlet openings of the side wall of the circulation section, but preferably the entire side wall of the circulation section. Through the walls of the collector and the side wall of the circulation section, a shielded from the environment is except for the supply and discharge lines provided for this, gas and liquid-tight volume is formed.
Der Badkondensator wird bei dieser Variante seitlich durch die Seitenwände des Kondensatorblockes bzw. auf den Seiten, auf denen sich Ein- und / oderIn this variant, the bath condenser is laterally through the side walls of the condenser block or on the sides on which there is an inlet and / or
Austrittsöffnungen befinden, durch die Außenwände der Sammler begrenzt. Es ist kein separater Behälter um den Badkondensator notwendig, wodurch der Kondensator äußerst kompakt wird. Hierdurch wird das Material für die Behälterwand eingespart und die Gesamtlänge der zur Herstellung nötigen Schweißnähte deutlich verringert, wodurch die Produktion vereinfacht wird. Zudem können für die Sammler geringere Wandstärken gewählt werden als für die ansonsten notwendige Behälterwand, da die Durchmesser der Sammler nicht so groß ausgeführt werden müssen wie die eines Behälters um den Kondensatorblock. Dies bringt eine deutliche Kostenersparnis.Outlet openings are limited by the outer walls of the collector. There is no need for a separate container around the bath condenser, which makes the condenser extremely compact. This saves the material for the container wall and significantly reduces the total length of the welds required for production, which simplifies production. In addition, smaller wall thicknesses can be selected for the collectors than for the otherwise necessary container wall, since the diameters of the collectors do not have to be as large as that of a container around the condenser block. This brings significant cost savings.
Es hat sich bei der Anordnung des Einlasses in die Gasableitung jeweils oberhalb des Umlaufabschnittes als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Seiten von mehreren Umlaufabschnitten, insbesondere die gesamte Seite des Kondensatorblocks, in der sich Ein- und / oder Austrittsöffnungen befinden, mit einem Sammler abzudecken, der mit einer Flüssigkeitszuleitung und der Gasableitung versehen ist. In diesem Sammler ist für jeden Umlaufabschnitt ein geeigneter Flüssigkeitsvorratsbehälter vorgesehen.When arranging the inlet into the gas discharge line above the circulation section, it has proven particularly advantageous to cover the sides of a plurality of circulation sections, in particular the entire side of the condenser block, in which there are inlet and / or outlet openings, with a collector which is provided with a liquid supply line and gas discharge line. A suitable liquid storage container is provided in this collector for each circulation section.
Bevorzugt besitzt der Kondensatorblock einen rechteckigen Querschnitt und ist in einen runden Behälter eingebracht. Der runde Behälter beinhaltet die Flüssigkeitsvorratsbehälter und die Leitungen zur Führung von Flüssigkeit von einem Umlaufabschnitt zum benachbarten Umlaufabschnitt sowie die notwendigenThe capacitor block preferably has a rectangular cross section and is introduced into a round container. The round container contains the liquid storage containers and the lines for guiding liquid from one circulation section to the adjacent circulation section and the necessary ones
Gasableitungen. Die Gasableitung bzw. der Einlass in die Gasableitung und die Flüssigkeitsleitungen werden vorzugsweise um in dem Ringbereich zwischen dem Kondensatorblock und der Behälterwand vor einer Seite des Kondensatorblocks angeordnet, die der Blockseite mit der Austrittsoffnung benachbart ist. Das den Umlaufabschnitt verlassende Flüssigkeits-Gas-Gemisch muss entlang des Ringraumes um den Kondensatorblock gelenkt werden, wobei sich Flüssigkeit aus dem Gemisch abscheidet.Gas derivatives. The gas discharge line or the inlet into the gas discharge line and the liquid lines are preferably arranged around in the ring region between the condenser block and the container wall in front of a side of the condenser block which is adjacent to the block side with the outlet opening. The liquid-gas mixture leaving the circulation section must be directed along the annular space around the condenser block, with liquid separating from the mixture.
Vorzugsweise sind der Sammler oder der Behälter an der Grenze zweier Umlaufabschnitte jeweils in Etagen unterteilt, wobei zwei benachbarte Etagen über eine Flüssigkeits- und eine Gasleitung strömungsseitig miteinander verbunden sind. Der sich über die Höhe von mehreren Umlaufabschnitten, bevorzugt über die gesamte Höhe des Kondensatorblocks erstreckende Sammler oder Behälter ist entsprechend den Umlaufabschnitten in Etagen unterteilt. Die Abgrenzung der Etagen gegeneinander erfolgt vorzugsweise durch ebene Bleche oder gekröpfte Böden. Insbesondere ist es günstig, wenn die Abgrenzung der einzelnen Etagen gegeneinander bis auf speziell hierfür vorgesehene Strömungsverbindungen gas- und flüssigkeitsdicht erfolgt, so dass das Volumen einer Etage als Flüssigkeitsvorratsbehälter für den angrenzenden Umlaufabschnitt dienen kann.Preferably, the collector or the container on the border of two circulation sections are each divided into floors, with two adjacent floors above a liquid and a gas line are connected to one another on the flow side. The collector or container, which extends over the height of several circulation sections, preferably over the entire height of the capacitor block, is divided into floors in accordance with the circulation sections. The delimitation of the floors from each other is preferably done by flat sheets or cranked floors. In particular, it is advantageous if the delimitation of the individual floors from one another is gastight and liquid-tight, except for flow connections provided for this purpose, so that the volume of a floor can serve as a liquid storage container for the adjacent circulation section.
Der Flüssigkeitstransport von einer Etage zu der darunter liegenden Etage wird von Vorteil über ein Überlaufrohr sichergestellt. Der Boden einer Etage wird von einem Überlaufrohr durchsetzt, dessen Öffnung oberhalb des Bodens liegt. Die aus dem Umlaufabschnitt in diese Etage einströmende Flüssigkeit sammelt sich am Boden der Etage und fließt erst dann in die darunter befindliche Etage ab, wenn der Flüssigkeitsstand die Höhe der Öffnung des Überlaufrohres erreicht hat. Bei niedrigerem Flüssigkeitsstand wird die Flüssigkeit nur in der oberen der beiden Etagen umgeworfen.The liquid transport from one floor to the floor below is advantageously ensured via an overflow pipe. The floor of a floor is penetrated by an overflow pipe, the opening of which is above the floor. The liquid flowing into the floor from the circulation section collects at the bottom of the floor and only flows into the floor below when the liquid level has reached the height of the opening of the overflow pipe. If the liquid level is lower, the liquid is only knocked over on the upper of the two levels.
Es hat sich auch als günstig erwiesen, den Gaseinlass der Gasleitung auf der derIt has also proven convenient to have the gas inlet of the gas line on the
Austrittsoffnung der Verdampfungspassagen abgewandten Seite vorzusehen. Das aus der Austrittsoffnung austretende Gas wird dann in der Etage nochmals umgelenkt, bevor es in die Gasleitung eintritt, wodurch die Flüssigkeit leichter vom Gasstrom getrennt wird.Provide outlet opening on the side facing away from the evaporation passages. The gas emerging from the outlet opening is then redirected again on the floor before it enters the gas line, as a result of which the liquid is more easily separated from the gas flow.
Die Flüssigkeits- oder die Gasleitungen, die zwei Etagen miteinander verbinden oder Gas aus einer Etage ableiten, verlaufen vorzugsweise innerhalb des Sammlers bzw. innerhalb des Behälters. Besonders bevorzugt sind sowohl die Flüssigkeits- als auch die Gasleitung innerhalb des Sammlers untergebracht. Der Badkondensator bleibt so äußerst kompakt.The liquid or gas lines, which connect two floors with one another or derive gas from one floor, preferably run inside the collector or within the container. Both the liquid and the gas line are particularly preferably accommodated within the collector. The bath condenser remains extremely compact.
Bevorzugt ist eine Gasleitung vorgesehen, die sich durch alle Etagen erstreckt und in jeder Etage einen Gaseinlass besitzt. Der erfindungsgemäße Badkondensator kann insbesondere als Hauptkondensator einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage vorteilhaft eingesetzt werden.A gas line is preferably provided which extends through all floors and has a gas inlet on each floor. The bath condenser according to the invention can be used advantageously in particular as the main condenser of a low-temperature air separation plant.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention and further details of the invention are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Here show:
Figur 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Badkondensator entlang der Linie B - B in Figur 2, Figur 2 einen Schnitt durch denselben Badkondensator entlang der Linie1 shows a section through a bath condenser according to the invention along the line BB in FIG. 2, FIG. 2 shows a section through the same bath condenser along the line
A - A in Figur 1 , Figur 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,A - A in FIG. 1, FIG. 3 shows a section through a further embodiment of the invention,
Figuren 4 bis 7 verschiedene Schnitte durch einen erfindungsgemäßenFigures 4 to 7 different sections through an inventive
Badkondensator mit rundem Behälter, Figuren 8 bis 11 eine alternative Ausführungsform des Badkondensators mit rundem Behälter und Figuren 12 bis 14 eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßenBath condenser with a round container, FIGS. 8 to 11 show an alternative embodiment of the bath condenser with a round container and FIGS. 12 to 14 a further modification of the invention
Badkondensators mit rundem Behälter.Bath condenser with round container.
Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei Schnitte durch einen erfindungsgemäßen Badkondensator, der als Hauptkondensator einer Doppelsäule einer Luftzerlegungsanlage eingesetzt wird. Der Hauptkondensator kann entweder in der Niederdrucksäule der Doppelsäule angeordnet werden oder, bevorzugt, außerhalb der Doppelsäule stehen. Figur 1 stellt einen Schnitt entlang der Linie B - B in Figur 2 und Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie A - A der Figur 1 dar. Der Badkondensator besteht aus einem Kondensatorblock 1 , der eine Vielzahl von parallel verlaufenden Wärmeaustauschpassagen 2, 8 beinhaltet, in denen gasförmiger Stickstoff im Wärmeaustausch mit flüssigem Sauerstoff kondensiert wird, wobei der Sauerstoff verdampft.Figures 1 and 2 show two sections through a bath condenser according to the invention, which is used as the main condenser of a double column of an air separation plant. The main condenser can either be arranged in the low pressure column of the double column or, preferably, stand outside the double column. 1 shows a section along the line BB in FIG. 2 and FIG. 2 shows a section along the line AA in FIG. 1. The bath condenser consists of a condenser block 1 which contains a multiplicity of heat exchange passages 2, 8 running in parallel, in which gaseous nitrogen is condensed by heat exchange with liquid oxygen, the oxygen evaporating.
Die Stickstoffpassagen 2 erstrecken sich über die gesamte Höhe des Kondensatorblocks 1. Gasförmiger Stickstoff wird über eine Zuleitung 4 den Stickstoffpassagen 2 zugeführt und als Flüssigkeit am unteren Ende des Blocks 1 über Leitung 5 abgezogen. Die Verteilung des gasförmigen Stickstoffs auf die Stickstoffpassagen 2 erfolgt über einen mit dem Kondensatorblock 1 verbundenen Sammler/Verteiler 6. Der aus den Wärmeaustauschpassagen des Kondensatorblocks 1 austretende flüssige Stickstoff wird in analoger Weise in die Abzugsleitung 5 zusammengeführt.The nitrogen passages 2 extend over the entire height of the condenser block 1. Gaseous nitrogen is fed to the nitrogen passages 2 via a feed line 4 and drawn off as a liquid at the lower end of the block 1 via line 5. The gaseous nitrogen is distributed over the nitrogen passages 2 via a one connected to the condenser block 1 Collector / distributor 6. The liquid nitrogen emerging from the heat exchange passages of the condenser block 1 is brought together in an analogous manner into the exhaust line 5.
Die Sauerstoffpassagen 8 erstrecken sich im Gegensatz zu den Stickstoffpassagen 2 nicht über die gesamte Länge des Kondensatorblocks 1 , sondern sind in 5 Umlaufabschnitte 7a bis 7e unterteilt. Jeder Umlaufabschnitt 7a - e ist zur senkrecht verlaufenden Mittelebene des Kondensatorblocks 1 spiegelsymmetrisch aufgebaut. Jede dieser beiden symmetrischen Hälften besteht aus Wärmeaustauschpassagen 8, an die sich am oberen und unteren Ende eines Umlaufabschnittes 7 horizontal verlaufende Passagen 9, 10 anschließen, die zur Zu- und Abführung von Flüssigkeit und Gas in die Sauerstoffpassagen 8 dienen. Die Ein- und Austrittspassagen 9, 10 der beiden symmetrischen Hälften eines Umlaufabschnittes 7 enden jeweils auf derselben Seite des Kondensatorblocks 1.In contrast to the nitrogen passages 2, the oxygen passages 8 do not extend over the entire length of the capacitor block 1, but are divided into 5 circulation sections 7a to 7e. Each revolving section 7a-e is constructed mirror-symmetrically to the perpendicular center plane of the capacitor block 1. Each of these two symmetrical halves consists of heat exchange passages 8, which are followed by horizontally extending passages 9, 10 at the upper and lower ends of a circulation section 7, which passages serve to supply and discharge liquid and gas into the oxygen passages 8. The entry and exit passages 9, 10 of the two symmetrical halves of a circulation section 7 each end on the same side of the capacitor block 1.
Die Umlaufabschnitte 7a bis 7e sind alle identisch aufgebaut. Der Kondensatorblock 1 besitzt somit zwei jeweils durch ein Abschlussblech 11 geschlossene Seiten sowie zwei gegenüberliegende Seiten 12, in denen sich für jeden Umlaufabschnitt 7a - e je eine Eintrittsöffnung 9 für flüssigen Sauerstoff und eine Austrittsoffnung 10 für teilverdampften Sauerstoff befindet.The circulation sections 7a to 7e are all constructed identically. The condenser block 1 thus has two sides, each closed by an end plate 11 and two opposite sides 12, in which there is an inlet opening 9 for liquid oxygen and an outlet opening 10 for partially evaporated oxygen for each circulation section 7a-e.
Mit den beiden mit Ein- und Austrittsöffnungen 9, 10 versehenen Seiten 12 des Kondensatorblocks 1 sind Halbzylinderschalen 13 verbunden, die die gesamten Seitenflächen 12 abdecken. Die Halbzylinderschalen 13 schließen mit den senkrechten Kanten des quaderförmigen Kondensatorblocks 1 ab. Die beiden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Kondensatorblocks 1 befindlichen, durch die Seitenwände 12 und die Halbzylinderschalen 13 begrenzten Räume 14 sind über den Verlauf der Höhe des Kondensatorblocks 1 nicht miteinander verbunden. Die einzige Verbindung zwischen den beiden Räumen 14 besteht oberhalb des Kondensatorblocks 1 , da die Halbzylinderschalen 13 höher als der Kondensatorblock 1 sind und in dem Bereich oberhalb des Kondensatorblocks 1 miteinander verbunden sind. Der Badkondensator besteht also aus einem Kondensatorblock 1 , an den sich an den beiden Seiten 12 zwei Halbzylinderschalen 13 anschließen sowie aus einem den Kondensatorblock 1 und die beiden Halbzylinderschalen 13 überspannenden Kopfteil 21a. Die durch die Halbzylinderschalen 13 begrenzten Räume 14 sind durch Bleche 16 in mehrere Etagen 15 a bis 15 e unterteilt. Die Bleche 16 erstrecken sich von der Grenze zwischen zwei Umlaufabschnitten 7 bis zu der auf dieser Seite des Kondensatorblocks 1 angeordneten Halbzylinderschale 13. In den Blechen 16 befinden sich Ablauföffnungen 17, durch die flüssiger Sauerstoff von einer Etage, z.B. 15b, in die darunter liegende Etage, z.B. 15c, abfließen kann. Ferner sind mit den Blechen 16 Gasschächte 18 verbunden, die von einem Blech 16 bis knapp unterhalb des darüber liegenden Bleches 16 reichen.With the two sides 12 of the capacitor block 1 provided with inlet and outlet openings 9, 10, half-cylinder shells 13 are connected, which cover the entire side surfaces 12. The half-cylinder shells 13 end with the vertical edges of the rectangular capacitor block 1. The two spaces 14 located on opposite sides of the capacitor block 1 and delimited by the side walls 12 and the half-cylinder shells 13 are not connected to one another over the course of the height of the capacitor block 1. The only connection between the two spaces 14 is above the capacitor block 1, since the half-cylinder shells 13 are higher than the capacitor block 1 and are connected to one another in the area above the capacitor block 1. The bath condenser thus consists of a condenser block 1, to which two half-cylinder shells 13 are connected on both sides 12 and a head part 21a spanning the condenser block 1 and the two half-cylinder shells 13. The rooms 14 delimited by the half-cylinder shells 13 are divided by sheets 16 into a plurality of floors 15 a to 15 e. The sheets 16 extend from the boundary between two circulation sections 7 to the half-cylinder shell 13 arranged on this side of the condenser block 1. In the sheets 16 there are outlet openings 17 through which liquid oxygen flows from one floor, for example 15b, to the floor below , eg 15c, can flow off. Furthermore, 16 gas shafts 18 are connected to the sheets, which extend from a sheet 16 to just below the sheet 16 lying above it.
Die Gasschächte 18 sind in einer Linie angeordnet und bilden so praktisch eine gemeinsame Gassammelleitung, wobei jedoch zwischen dem oberen Ende jedes Gasschachts 18 und dem darüber liegenden Blech 16 ein Spalt 19 verbleibt, der den Eintritt von Gas aus der jeweiligen Etage 15 in die Gassammelleitung ermöglicht. Die Bleche 16 verlaufen zumindest teilweise nach oben ansteigend, so dass der Ringspalt 19 oberhalb der Austrittsöffnungen 10 der jeweiligen Etage 15 liegt.The gas shafts 18 are arranged in a line and thus practically form a common gas collecting line, but a gap 19 remains between the upper end of each gas shaft 18 and the sheet 16 lying above it, which allows gas to enter the respective gas level 15 from the respective level 15 , The sheets 16 at least partially rise upwards, so that the annular gap 19 lies above the outlet openings 10 of the respective tier 15.
In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel sind die Bleche 16 zweimal rechtwinklig gefaltet, so dass sich zwischen zwei Blechen 16 eine Etage 15 bildet, die aus zwei miteinander verbundenen Räumen 20, 21 besteht. Der Raum 20c befindet sich auf Höhe des zugehörigen Umlaufabschnittes 7c und dient als Flüssigkeitsvorratsbehälter. Der zweite Raum 21c liegt dagegen fast auf der gleichen Höhe wie der nächsthöhere Umlaufabschnitt 7b und bildet eine Art zum Flüssigvorratsbehälter 20c seitlich und nach oben abgesetzte Zusatztasche.In the example shown in FIG. 1, the sheets 16 are folded twice at right angles, so that a floor 15 is formed between two sheets 16, which consists of two interconnected rooms 20, 21. The space 20c is located at the level of the associated circulation section 7c and serves as a liquid storage container. The second space 21c, on the other hand, is almost at the same height as the next higher circulation section 7b and forms a type of additional pocket offset to the side and upward from the liquid storage container 20c.
Im Betrieb des Badkondensators wird über Leitung 22 flüssiger Sauerstoff in die beiden obersten Etagen 15a eingeleitet. Der Sauerstoff sammelt sich zunächst in dem Vorratsbehälter 20a, tritt über die Eintrittspassagen 9 in die Sauerstoffpassagen 8 ein, wird im indirekten Wärmetausch mit Stickstoff teilweise verdampft und verlässt den Kondensatorblock 1 als Flüssigkeits-Gas-Gemisch über die Austrittspassagen 10, um sich wieder im Vorratsbehälter 20a zu sammeln. Wenn der Flüssigkeitspegel in dem Vorratsbehälter bis zur Höhe der Austrittskanäle 10 ansteigt, kann flüssiger Sauerstoff über den Verbindungsspalt in den zweiten Raum 21a, der als Abscheideraum dient, fließen. Der Abscheideraum 21a besitzt in seinem Boden Ablauföffnungen 17, durch die überschüssiger flüssiger Sauerstoff von der Etage 15a in die darunter liegende Etage 15b fließen kann. Die Ablauföffnungen 17 zweier benachbarter Etagen 15 sind dabei versetzt zueinander angeordnet, so dass beispielsweise aus der Etage 15b abtropfender Sauerstoff nicht unmittelbar in die Etage 15 d weiterfließt, sondern zunächst in der Etage 15c verbleibt.During operation of the bath condenser, liquid oxygen is introduced into the top two floors 15a via line 22. The oxygen initially collects in the storage container 20a, enters the oxygen passages 8 via the inlet passages 9, is partially evaporated in the indirect heat exchange with nitrogen and leaves the condenser block 1 as a liquid-gas mixture via the outlet passages 10 in order to return to the storage container 20a to collect. When the liquid level in the storage container rises to the level of the outlet channels 10, liquid oxygen can flow through the connecting gap into the second space 21a, which serves as a separation space. The separating space 21a has drain openings 17 in its base through which excess liquid oxygen can flow from the level 15a to the level 15b below. The drain openings 17 of two adjacent floors 15 are arranged offset to one another, so that, for example, oxygen dripping from floor 15b does not flow directly into floor 15 d, but initially remains in floor 15c.
Die Ablauföffnungen 17 sind vorzugsweise mindestens so hoch angeordnet wie die Austrittsöffnungen 10 der zugehörigen Etage 15 liegen. Es hat sich nämlich als vorteilhaft erwiesen, die einzelnen Umlauf abschnitte 7 des Badkondensators mindestens soweit im Flüssigkeitsbad abzutauchen, daß der Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter 20 mindestens knapp unterhalb der Unterkante der Austrittsöffnungen 10 liegt. Dadurch wird eine Totalverdampfung in den Verdampfungspassagen 8 ausgeschlossen und eine Verlegung der Passagen 8 durch schwersiedende Komponenten verhindert.The drain openings 17 are preferably arranged at least as high as the outlet openings 10 of the associated floor 15. It has namely proven to be advantageous to immerse the individual circulation sections 7 of the bath condenser at least as far in the liquid bath that the liquid level in the reservoir 20 is at least slightly below the lower edge of the outlet openings 10. This eliminates total evaporation in the evaporation passages 8 and prevents the passages 8 from being moved by high-boiling components.
Der in die Etage 15b abfließende Sauerstoff sammelt sich wieder im Vorratsbehälter 20b, wird im Umlaufabschnitt 7b umgeworfen und teilweise verdampft. Überschüssige Flüssigkeit im Vorratsbehälter 20b läuft über die Ablauföffnung 17 dann in die Etage 15c. Das bei der Verdampfung im Umlaufabschnitt 7 entstehende Sauerstoffgas strömt mit dem flüssigen Sauerstoff aus den Austrittsöffnungen 10 aus und wird über den Gasschacht 18 abgeleitet. Diese Vorgänge wiederholen sich in jeder Etage 15.The oxygen flowing into the floor 15b collects again in the storage container 20b, is knocked over in the circulation section 7b and partially evaporated. Excess liquid in the storage container 20b then runs through the drain opening 17 to the floor 15c. The oxygen gas generated in the evaporation in the circulation section 7 flows out with the liquid oxygen from the outlet openings 10 and is discharged via the gas shaft 18. These processes are repeated on each floor 15.
Durch die seitlich und nach oben versetzte Anordnung des Abscheideraumes 21 und den ringspaltförmigen Gaseinlass 19 in den Gasschacht 18 wird das Sauerstoffgas mehrfach umgelenkt, bevor es aus einer Etage 15 abgeführt wird. Bei diesen Umlenkungen wird die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Sauerstoffs so stark abgesenkt, dass dieser keinen oder kaum noch flüssigen Sauerstoff mitreißt. In dem Abscheideraum 21 wird also eine sehr gute Flüssigkeits-Gas-Trennung erzielt. Das durch die Gasschächte 18 aufsteigende Sauerstoffgas wird am oberen Ende des Badkondensators über eine in den Zeichnungen nicht zu sehende Sauerstoffabzugsleitung abgeführt.Due to the laterally and upwardly offset arrangement of the separating space 21 and the annular-shaped gas inlet 19 in the gas shaft 18, the oxygen gas is deflected several times before it is discharged from a floor 15. With these deflections, the flow rate of the gaseous oxygen is reduced so much that it carries no or hardly any liquid oxygen with it. A very good liquid-gas separation is thus achieved in the separating space 21. The oxygen gas rising through the gas shafts 18 is discharged at the upper end of the bath condenser via an oxygen extraction line which cannot be seen in the drawings.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Badkondensators, bei dem die Sauerstoffpassagen 8 nur auf einer Seite des Kondensatorblocks 1 Ein- und Austrittsöffnungen 9, 10 haben. Die nicht dargestellten Stickstoffpassagen entsprechen den Passagen 2 in Figur 2 und erstrecken sich ebenfalls über die gesamte Höhe des Kondensatorblocks. Das als Wärmeträger dienende, zu kondensierende Stickstoffgas wird über einen Sammler/Verteiler 6 in die Stickstoffpassagen verteilt und am unteren Ende des Kondensatorblocks 1 in einen Sammler 5 als Flüssigkeit zusammengeführt und abgezogen.FIG. 3 shows a further embodiment of the bath condenser according to the invention, in which the oxygen passages 8 only on one side of the condenser block 1 and have outlet openings 9, 10. The nitrogen passages, not shown, correspond to passages 2 in FIG. 2 and also extend over the entire height of the condenser block. The nitrogen gas to be condensed, which serves as heat transfer medium, is distributed into the nitrogen passages via a collector / distributor 6 and, at the lower end of the condenser block 1, is combined and drawn off as a liquid in a collector 5.
Sauerstoffseitig ist der Kondensatorblock 1 in fünf Umlaufabschnitte 7a-e unterteilt, die jeweils einen Ein- und einen Austrittsbereich 9, 10 mit horizontal verlaufenden Lamellen sowie den eigentlichen Wärmeaustauschbereich 8 mit vertikalen Kanälen besitzen. Alle Eintrittsöffnungen 9 und die Austrittsöffnungen 10 liegen auf derselben Seite des Kondensatorblocks 1.On the oxygen side, the condenser block 1 is divided into five circulation sections 7a-e, each of which has an inlet and an outlet area 9, 10 with horizontally running fins and the actual heat exchange area 8 with vertical channels. All inlet openings 9 and outlet openings 10 lie on the same side of the condenser block 1.
An der offenen Seite 12 des Kondensatorblocks 1 sind ebenfalls Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 und Abscheideräume 21 vorgesehen. DerLiquid storage containers 20 and separation spaces 21 are also provided on the open side 12 of the condenser block 1. The
Flüssigkeitsablauf zwischen den Etagen 15 erfolgt über Überlaufrohre 30. Die Oberkante der Überlaufrohre 30 liegt auf einer Höhe mit der Oberkante des dazugehörigen Umlaufabschnittes 7. Dies hat zur Folge, dass die Sauerstoffpassagen 8 und die entsprechenden Ein- und Austrittspassagen 9, 10 sich stets vollständig im Flüssigkeitsbad befinden. Die Verdampfungspassagen 8 sind immer mit Flüssigkeit gefüllt, wodurch eine Verlegung der Passagen 8 durch schwersiedende Komponenten absolut unmöglich wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits ein Flüssigkeitspegel knapp unterhalb der Austrittsöffnungen 9 eine derartige Verlegung der Passagen 8 zuverlässig verhindert.Liquid drain between the floors 15 takes place via overflow pipes 30. The upper edge of the overflow pipes 30 lies at a level with the upper edge of the associated circulation section 7. This has the consequence that the oxygen passages 8 and the corresponding entry and exit passages 9, 10 are always completely in Liquid bath. The evaporation passages 8 are always filled with liquid, which makes it impossible to move the passages 8 through high-boiling components. Investigations have shown that a liquid level just below the outlet openings 9 reliably prevents such a passage of the passages 8.
In den Figuren 4 bis 7 ist ein mehrstöckiger Badkondensator dargestellt, der als Hauptkondensator einer Rektifikationssäule einer Luftzerlegungsanlage eingesetzt wird. In dem Badkondensator werden gasförmiger Stickstoff vom Kopf der Drucksäule und flüssiger Sauerstoff aus dem Sumpf der Niederdrucksäule in indirekten Wärmeaustausch gebracht, wobei der Stickstoff kondensiert und der Sauerstoff verdampft werden.FIGS. 4 to 7 show a multi-storey bath condenser which is used as the main condenser of a rectification column in an air separation plant. In the bath condenser, gaseous nitrogen from the top of the pressure column and liquid oxygen from the bottom of the low pressure column are brought into indirect heat exchange, the nitrogen being condensed and the oxygen being evaporated.
Der Badkondensator besitzt einen quaderförmigen Kondensatorblock 1 , der von einem runden Behälter 50 umgeben ist. Die Zuspeisung von gasförmigem Stickstoff erfolgt am Kopf des Badkondensators über eine Zuleitung 4. Ein Sammler/Verteiler 6 verteilt das Stickstoffgas gleichmäßig auf die Verflüssigungspassagen 2, die sich über die gesamte Höhe des Kondensatorblocks 1 erstrecken. Am unteren Ende des Kondensatorblocks 1 wird der kondensierte Stickstoff über Leitung 5 abgezogen.The bath condenser has a cuboid condenser block 1 which is surrounded by a round container 50. Gaseous nitrogen is fed in at the top of the bath condenser via a feed line 4. A collector / distributor 6 is distributed the nitrogen gas evenly onto the liquefaction passages 2, which extend over the entire height of the condenser block 1. At the lower end of the condenser block 1, the condensed nitrogen is drawn off via line 5.
Der zu verdampfende flüssige Sauerstoff wird dem Badkondensator über Leitung 22 zugeführt. Die Sauerstoffpassagen 8 sind in mehrere Umlaufabschnitte 7 unterteilt, in denen jeweils eine Teilverdampfung des Sauerstoffs erfolgt. Überschüssiger flüssiger Sauerstoff wird über Überlaufrohre 30 in den nächstniedrigeren Umlaufabschnitt geleitet, das entstandene Sauerstoffgas mittels eines Gassammeirohres 18 abgezogen. Aufbau und Wirkungsweise des Kondensatorblocks 1 entsprechen insoweit genau dem anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten Kondensatorblock.The liquid oxygen to be evaporated is fed to the bath condenser via line 22. The oxygen passages 8 are divided into several circulation sections 7, in each of which partial evaporation of the oxygen takes place. Excess liquid oxygen is passed via overflow pipes 30 into the next lower circulation section, and the oxygen gas formed is drawn off by means of a gas collecting pipe 18. The structure and mode of operation of the capacitor block 1 correspond exactly to the capacitor block explained with reference to FIGS. 1 and 2.
Anstelle der Halbzylinderschalen 13 ist bei dieser Ausführungsform ein Behälter 50 um den Kondensatorblock 1 vorgesehen. Der Behälter 50 ist jeweils an der Grenzfläche zwischen zwei Umlaufabschnitten 7 durch ebene Bleche 51 in Etagen 15 unterteilt. Die mittleren Etagen 15b - e bilden jeweils einen Ringraum um den zugehörigen Umlaufabschnitt 7b - e. Lediglich die oberste Etage 15a und die unterste Etage 15f können eine etwas größere Höhe als der jeweilige Umlaufabschnitt 7a, 7f besitzen.Instead of the half-cylinder shells 13, a container 50 is provided around the capacitor block 1 in this embodiment. The container 50 is divided into levels 15 at the interface between two circulation sections 7 by flat metal sheets 51. The middle floors 15b-e each form an annular space around the associated circulation section 7b-e. Only the top floor 15a and the bottom floor 15f can have a somewhat greater height than the respective circulation section 7a, 7f.
Im Gegensatz zu den Badkondensatoren der Figuren 1 bis 3 sind dieIn contrast to the bath capacitors of Figures 1 to 3, the
Flüssigkeitsableitungen 30 und die Gasableitungen 18 nicht auf einer der Kondensatorblockseiten 12 angeordnet, in denen sich die Ein- und Austrittsöffnungen 9, 10 der Verdampfungspassagen 8 befinden, sondern in dem Ringraum 15 gegenüber den geschlossenen Blockseiten 11. Die Gassammeirohre 18 der einzelnen Etagen 15 sind in einer Linie angeordnet, so dass der in jeder Etage 15 entstehende Sauerstoff über eine gemeinsame Leitung 18 abgeführt werden kann. Der Einlass in die Gassammelleitung 18 erfolgt jeweils über eine Ringspaltöffnung 19.Liquid discharge lines 30 and the gas discharge lines 18 are not arranged on one of the condenser block sides 12, in which the inlet and outlet openings 9, 10 of the evaporation passages 8 are located, but in the annular space 15 opposite the closed block sides 11. The gas collection tubes 18 of the individual floors 15 are in arranged on a line so that the oxygen produced in each floor 15 can be discharged via a common line 18. The gas manifold 18 is admitted via an annular gap opening 19.
Der gasförmige Sauerstoff kann in der Gassammelleitung18 nach unten strömen und wird dann unten über Leitung 52 dem Badkondensator entnommen. Überschüssige Flüssigkeit, die in den Umlaufabschnitten 7 nicht verdampft wird, kann aus der untersten Etage 15f gemeinsam mit dem Sauerstoffgas über die Gassammelleitung 52 herausströmen. Der gasförmige Sauerstoff kann aber auch innerhalb der Gassammelleitung 18 nach oben strömen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der zylindrische Behälter 50 und die Rektifikationssäule, die den verdampften Sauerstoff aufnimmt, eine bauliche Einheit bilden. Überschüssige Flüssigkeit, die im Badkondensator nicht verdampft worden ist, wird dann vorzugsweise als Flüssigprodukt aus der untersten Etage 15f mengenmäßig so abgezogen, dass der Flüssigkeits-Sollstand in der untersten Etage 15f konstant gehalten wird.The gaseous oxygen can flow downward in the gas manifold 18 and is then removed from the bath condenser via line 52 below. Excess liquid, which is not evaporated in the circulation sections 7, can flow out of the lowest level 15f together with the oxygen gas via the gas manifold 52. However, the gaseous oxygen can also flow upward within the gas manifold 18. This is particularly advantageous if the cylindrical container 50 and the rectification column, which absorbs the vaporized oxygen, form a structural unit. Excess liquid that has not been evaporated in the bath condenser is then preferably withdrawn in quantity as a liquid product from the bottom floor 15f in such a way that the desired liquid level in the bottom floor 15f is kept constant.
Die Überlaufrohre 30 zur Überführung von Flüssigkeit von einer Etage 15 zur darunter liegenden Etage 15 befinden sich neben der Gassammelleitung 18, die in der Mitte vor der Kondensatorblockseite 11 angeordnet ist. Die Überlaufrohre 30 liegen von Etage zu Etage versetzt gegeneinander, d.h. einmal rechts und einmal links von der Gasableitung 18. Flüssiger Sauerstoff kann daher nicht von einem Überlaufrohr 30 direkt in das nächste Überlaufrohr 30 weiterfließen.The overflow pipes 30 for transferring liquid from one level 15 to the level 15 below are located next to the gas manifold 18, which is arranged in the middle in front of the condenser block side 11. The overflow pipes 30 are offset from one another from floor to floor, i.e. once to the right and once to the left of the gas discharge line 18. Liquid oxygen cannot therefore flow directly from an overflow pipe 30 into the next overflow pipe 30.
In den Figuren 8 bis 11 sind verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Badkondensators gezeigt. Die Verdampfungspassagen sind wiederum in mehrere Umlauf abschnitte 7 unterteilt und an dem Kondensatorblock 1 sind auf Höhe der Umlaufabschnitte 7a - e jeweils Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 befestigt. An die Vorratsbehälter 20 schließen sich seitlich und nach oben versetzte Abscheidebehälter 21 an. Flüssigkeitsseitig sind je zwei benachbarte Umlaufabschnitte 7 durch Überlaufrohre 30 verbunden. Der Aufbau des Badkondensators entspricht insoweit im wesentlichen dem Badkondensator gemäß Figur 3, wobei sich jedoch die Ein- und Austrittsöffnungen 9, 10 der Verdampfungspassagen 8 auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kondensatorblocks 1 und nicht alle auf der gleichen Seite des Blocks 1 befinden.FIGS. 8 to 11 show different views of a further embodiment of the bath condenser according to the invention. The evaporation passages are in turn divided into a plurality of circulation sections 7 and on the condenser block 1 at the level of the circulation sections 7a-e each liquid storage container 20 is attached. The separating container 21 is connected to the storage container 20 laterally and upwards. On the liquid side, two adjacent circulation sections 7 are connected by overflow pipes 30. The structure of the bath condenser essentially corresponds to the bath condenser according to FIG. 3, but the inlet and outlet openings 9, 10 of the evaporation passages 8 are located on two opposite sides of the condenser block 1 and not all on the same side of the block 1.
Wie in den Figuren 9 und 11 zu sehen ist, bildet der Kondensatorblock 1 mit den Flüssigkeitsvorratsbehältern 20 und den Abscheideräumen 21 in der Draufsicht ein Sechseck, bevorzugt ein im wesentlichen gleichseitiges Sechseck. DerAs can be seen in FIGS. 9 and 11, the condenser block 1 forms a hexagon, preferably an essentially equilateral hexagon, with the liquid storage containers 20 and the separating spaces 21 in plan view. The
Kondensatorblock 1 besitzt einen rechtwinkligen Querschnitt, wobei die Seite 60, die parallel zu den Blechen, die die Verdampfungspassagen 8 von den Verflüssigungspassagen trennen, liegt, deutlich kürzer als die senkrecht zu den Blechen orientierte Seite 61 ist. Die längere Seite 61 entspricht somit der Stapelhöhe der Bleche. Um die erforderliche Stapelhöhe zu erreichen, kann es durchaus vorteilhaft sein, den Kondensatorblockl als Kombination aus mehreren Einzelblöcken auszuführen.Condenser block 1 has a rectangular cross section, the side 60, which is parallel to the sheets that separate the evaporation passages 8 from the liquefaction passages, is significantly shorter than the side 61 oriented perpendicular to the sheets. The longer side 61 thus corresponds to the stack height of the sheets. To achieve the required stack height, it can be quite advantageous be designed as a combination of several individual blocks.
Auf Höhe jedes Umlaufabschnittes 7 ist mit dem Kondensatorblock 1 ein Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 verbunden. Lediglich der unterste Umlaufabschnitt 7f benötigt keinen Vorratsbehälter, da er sich im Sumpfbad der zugehörigen Trennkolonne oder eines separaten Behälters 50 befindet. Der Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 wird vorzugsweise als kleine quaderförmige Tasche ausgebildet, die seitlich an dem zugehörigen Umlaufabschnitt 7 befestigt ist und zumindest die Eintrittsöffnungen 9 des Umlaufabschnittes 7 abdeckt. Durch die geringe Größe des Vorratsbehälters 20 wird dessen Gewicht im gefüllten Zustand klein gehalten, so dass keine hohen Anforderungen an die Stabilität des Vorratsbehälters 20 gestellt werden müssen. Zudem bleibt auf diese Weise mehr Platz zur Verfügung für den Abscheideraum 21.A liquid storage container 20 is connected to the condenser block 1 at the level of each circulation section 7. Only the lowest circulation section 7f does not require a storage container, since it is located in the sump bath of the associated separation column or a separate container 50. The liquid storage container 20 is preferably designed as a small cuboid pocket which is attached laterally to the associated circulation section 7 and covers at least the inlet openings 9 of the circulation section 7. Due to the small size of the storage container 20, its weight is kept small when filled, so that no high requirements have to be placed on the stability of the storage container 20. In addition, more space remains available for the separating space 21 in this way.
Der Abscheideraum 21 liegt zu dem Vorratsbehälter 20 seitlich und nach oben versetzt. Der Querschnitt des Abscheideraumes 21 erscheint in der Draufsicht näherungsweise als gleichschenkliges Dreieck. Die beiden Schenkel haben die Länge des oben genannten gleichseitigen Sechsecks. Vorteilhaft an dieser Ausführung ist die bei geringem baulichem Aufwand gute Ausnutzung des kreisförmigen Querschnitts des Behälters 50, in dem sich der Kondensatorblock 1 befindet.The separation space 21 is laterally offset from the reservoir 20 and upwards. The cross section of the separating space 21 appears approximately in the top view as an isosceles triangle. The two legs have the length of the above-mentioned equilateral hexagon. An advantage of this embodiment is the good utilization of the circular cross section of the container 50, in which the capacitor block 1 is located, with little construction effort.
Die Zwischenräume 18 zwischen dem durch den Block 1 und die Abscheideräume 21 gebildeten sechseckigen Körper und dem zylindrischen Behälter 50 dienen als Gasableitungen 18. Der Einlass in die Gasableitungen 18 befindet sich, wie in Figur 8 gut zu erkennen ist, oberhalb der Austrittsöffnungen 10 des jeweiligen Umlaufabschnittes 7.The spaces 18 between the hexagonal body formed by the block 1 and the separating spaces 21 and the cylindrical container 50 serve as gas discharge lines 18. The inlet into the gas discharge lines 18 is, as can be clearly seen in FIG. 8, above the outlet openings 10 of the respective one Circulation section 7.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung, die im folgenden anhand der Figuren 12 bis 14 erläutert wird, bilden vier identische Blöcke 70 mit den zugehörigenIn a further embodiment of the invention, which is explained below with reference to FIGS. 12 to 14, four identical blocks 70 form with the associated ones
Flüssigkeitsvorratsbehältern 20 und den zugehörigen Abscheideräumen 21 ein im Umriss nahezu gleichseitiges Achteck. Die Stapelhöhe 61 der einzelnen Blöcke 70 ist wiederum höher als deren Breite 60. Jeweils zwei Blöcke liegen sich im Abstand der Blechbreite 60 gegenüber, so dass die Blöcke 70 in der Draufsicht ein Kreuz bilden, in dessen Mitte ein Quadrat mit der Seitenlänge der Blechbreite 60 frei bleibt. Vier im Querschnitt L-förmige Flüssigkeitsvorratsbehälter 71 auf der Außenseite des Kreuzes versorgen jeweils die vier sich auf gleicher Höhe befindenden Umlaufabschnitte 7 mit der zu verdampfenden Flüssigkeit, wobei jeder Vorratsbehälter 71 an zwei Blöcke 70 angeschlossen ist. Die untersten Umlauf abschnitte 7f werden dagegen mit Flüssigkeit aus dem Sumpf der Kolonne oder des Behälters, in dem sich der Badkondensator befindet, gespeist.Liquid storage containers 20 and the associated separating spaces 21 an octagon almost equilateral in outline. The stack height 61 of the individual blocks 70 is again higher than their width 60. Two blocks are located opposite each other at a distance from the sheet width 60, so that the blocks 70 form a cross in plan view, in the middle of which a square with the side length of the sheet width 60 remains free. Four liquid storage containers 71 with an L-shaped cross section on the outside of the cross each supply the four circulating sections 7 located at the same height with the liquid to be evaporated, each storage container 71 being connected to two blocks 70. The lowest circulation sections 7f, on the other hand, are fed with liquid from the bottom of the column or the container in which the bath condenser is located.
Der zugehörige Abscheideraum 72 hat im Querschnitt näherungsweise die Form eines Dreiecks, dessen Schenkel von der Außenseite des L-förmigenThe associated separating space 72 has approximately the shape of a triangle in cross section, the legs of which are from the outside of the L-shaped one
Flüssigkeitsvorratsbehälters 71 gebildet werden und dessen Basis von einer Seite des Achtecks gebildet wird. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist die gute Ausnutzung des kreisförmigen Querschnitts bei geringem baulichen Aufwand.Liquid reservoir 71 are formed and the base of which is formed by one side of the octagon. The advantage of this arrangement is the good utilization of the circular cross section with little construction effort.
Die Flüssigkeit wird von einem Umlaufabschnitt 7 zu dem darunter angeordneten Umlaufabschnitt 7 wieder über ein Überlaufrohr 30 geleitet. Der Zwischenraum zwischen dem achteckigen Körper und der zylindrischen Wand des Behälters 50, in dem sich der Badkondensator befindet, dient als Gasableitung 18. The liquid is passed from a circulation section 7 to the circulation section 7 arranged underneath again via an overflow pipe 30. The space between the octagonal body and the cylindrical wall of the container 50, in which the bath condenser is located, serves as a gas discharge line 18.

Claims

Patentansprüche claims
1. Badkondensator mit einem Kondensatorblock, der Verdampfungspassagen für eine Flüssigkeit und Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium besitzt und mindestens zwei vertikal übereinander angeordnete Umlaufabschnitte aufweist, wobei die Verdampfungspassagen jeweils am unteren Ende eines1. Bath condenser with a condenser block, which has evaporation passages for a liquid and liquefaction passages for a heating medium and has at least two circulation sections arranged vertically one above the other, the evaporation passages in each case at the lower end of a
Umlaufabschnittes mindestens eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit und jeweils am oberen Ende eines Umlaufabschnittes mindestens eine Austrittsoffnung besitzen, wobei für jeden Umlaufabschnitt ein Flüssigkeitsvorratsbehälter vorgesehen ist, der in Strömungsverbindung mit der Eintrittsöffnung und der Austrittsoffnung des Umlaufabschnittes steht und eine Gasableitung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass in die Gasableitung (18) nicht in einem halboffenen Volumen neben dem Kondensatorblock (1) befindet, welches durch die Seite (12) des Umlaufabschnittes (7), in der die Austrittsoffnung (10) des Umlaufabschnittes (7) angeordnet ist, und senkrecht zu der Seite (12) ausgerichtete, jeweils einen Seitenrand beinhaltende Halbebenen begrenzt wird.Circulation section have at least one inlet opening for the liquid and at least one outlet opening at the upper end of a circulation section, a liquid storage container being provided for each circulation section, which is in flow connection with the inlet opening and the outlet opening of the circulation section and has a gas discharge line, characterized in that the inlet into the gas discharge line (18) is not in a semi-open volume next to the condenser block (1), which passes through the side (12) of the circulation section (7) in which the outlet opening (10) of the circulation section (7) is arranged, and is aligned perpendicular to the side (12), each containing a side edge half-planes.
2. Badkondensator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass in die Gasableitung (18) oberhalb des halboffenen Volumens befindet.2. Bath condenser according to claim 1, characterized in that the inlet into the gas discharge line (18) is above the half-open volume.
3. Badkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass in die Gasableitung (18) auf der Höhe des darüber angeordneten Umlaufabschnittes (7) befindet.3. Bath condenser according to claim 2, characterized in that the inlet into the gas discharge line (18) is at the level of the circulation section (7) arranged above it.
4. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass in die Gasableitung (18) in einem halboffenen Volumen neben dem Kondensatorblock (1) befindet, welches durch eine der Seite (12) des Umlaufabschnittes, in der die Austrittsoffnung des Umlaufabschnittes angeordnet ist, benachbarte Seite (11) des Kondensatorblocks (1) und zwei senkrecht zu der benachbarten Seite (11) ausgerichtete, jeweils einen senkrechten Rand der benachbarten Seite (11) beinhaltende Halbebenen begrenzt wird.4. Bath condenser according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet into the gas discharge line (18) is in a semi-open volume next to the condenser block (1), which through one of the side (12) of the circulation section, in which the Outlet opening of the circulation section is arranged, adjacent side (11) of the capacitor block (1) and two perpendicular to the adjacent side (11) aligned, each containing a vertical edge of the adjacent side (11) is limited.
5. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass in die Gasableitung (18) in einem halboffenen Volumen neben dem Kondensatorblock (1) befindet, welches durch die der Seite (12) des Umlaufabschnittes (7) , in der die Austrittsoffnung (10) des Umlaufabschnittes (7) angeordnet ist, entgegengesetzte Seite des Kondensatorblocks (1) und zwei senkrecht zu der entgegengesetzten Seite ausgerichtete, jeweils einen senkrechten Rand der entgegengesetzten Seite beinhaltende Halbebenen begrenzt wird.5. Bath condenser according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet into the gas discharge line (18) is in a semi-open volume next to the condenser block (1), which by the side (12) of the Circulating section (7), in which the outlet opening (10) of the circulating section (7) is arranged, the opposite side of the capacitor block (1) and two perpendicular to the opposite side, each containing a vertical edge of the opposite side is limited.
6. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens zwei Seiten (12) des Kondensatorblocks (1) mit Eintritts- (9) und / oder Austrittsöffnungen (10) versehen sind.6. Bath condenser according to one of claims 1 to 5, characterized in that at most two sides (12) of the condenser block (1) are provided with inlet (9) and / or outlet openings (10).
7. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich alle Eintritts- (9) und Austrittsöffnungen (10) auf derselben Seite (12) des Kondensatorblocks (1) befinden.7. Bath condenser according to one of claims 1 to 5, characterized in that all inlet (9) and outlet openings (10) are on the same side (12) of the condenser block (1).
8. Badkondensator nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seite (12) des Kondensatorblocks (1), in der sich Ein- (9) und / oder Austrittsöffnungen (10) befinden, ein Sammler (13) mit einer Flüssigkeitszuleitung (22) und einer Gasableitung (18) angebracht ist, der die Seiten von mehreren Umlaufabschnitten (7), bevorzugt die gesamte Seite (12) des Kondensatorblocks (1), abdeckt.8. Bath condenser according to one of claims 6 or 7, characterized in that on the side (12) of the condenser block (1), in which there are inlet (9) and / or outlet openings (10), a collector (13) with a liquid feed line (22) and a gas discharge line (18) is attached, which covers the sides of several circulation sections (7), preferably the entire side (12) of the condenser block (1).
9. Badkondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (13) entlang der Grenze zweier Umlaufabschnitte (7) jeweils in Etagen (15) unterteilt ist, wobei zwei benachbarte Etagen (15) über eine Flüssigkeits- (17, 30) und eine Gasleitung (18) strömungsseitig miteinander verbunden sind.9. Bath condenser according to claim 8, characterized in that the collector (13) along the boundary of two circulation sections (7) is each divided into floors (15), two adjacent floors (15) via a liquid (17, 30) and a gas line (18) is connected to one another on the flow side.
10. Badkondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Etagen (15) über ein Überlaufrohr (30) zum Flüssigkeitstransport miteinander verbunden sind.10. Bath condenser according to claim 9, characterized in that two adjacent floors (15) are connected to one another via an overflow pipe (30) for liquid transport.
11. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorblock einen rechteckigen Querschnitt besitzt und in einem runden Behälter angeordnet ist. 11. Bath condenser according to one of claims 1 to 10, characterized in that the capacitor block has a rectangular cross section and is arranged in a round container.
12. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht der Kondensatorblock (1), die Flüssigkeitsvorratsbehälter12. Bath condenser according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the top view of the condenser block (1), the liquid storage container
(20) und mit den Flüssigkeitsvorratsbehältern (20) verbundene Abscheideräume(20) and with the liquid reservoirs (20) connected separation rooms
(21) ein Sechseck bilden.(21) form a hexagon.
13. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht der Kondensatorblock (1), die Flüssigkeitsvorratsbehälter13. Bath condenser according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the top view of the condenser block (1), the liquid storage container
(20) und mit den Flüssigkeitsvorratsbehältern (20) verbundene Abscheideräume(20) and with the liquid reservoirs (20) connected separation rooms
(21) ein Achteck bilden.(21) form an octagon.
14. Verwendung eines Badkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Hauptkondensator einer Tieftemperaturluftzerlegungsanläge. 14. Use of a bath condenser according to one of claims 1 to 13 as the main condenser of a cryogenic air separation plant.
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