EP1429098A1 - Wärmetauscher - Google Patents

Wärmetauscher Download PDF

Info

Publication number
EP1429098A1
EP1429098A1 EP03000424A EP03000424A EP1429098A1 EP 1429098 A1 EP1429098 A1 EP 1429098A1 EP 03000424 A EP03000424 A EP 03000424A EP 03000424 A EP03000424 A EP 03000424A EP 1429098 A1 EP1429098 A1 EP 1429098A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
passages
heat exchanger
evaporation
block
inlet
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Withdrawn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
EP03000424A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Winkler
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
Publication of EP1429098A1 publication Critical patent/EP1429098A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • F25J5/005—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0033—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications

Definitions

  • the invention relates to a bath condenser with at least one Heat exchanger block, the liquefaction passages for a heating medium and Evaporation passages for a fluid to be evaporated, the inlet and Exit openings of the evaporation passages at two opposite End faces of the heat exchanger block are located and are open to the environment.
  • the Condenser block in the liquid bath from which liquid is to be evaporated When the heat exchanger is designed as a bath condenser, the Condenser block in the liquid bath from which liquid is to be evaporated.
  • the liquid enters the evaporation passages of the condenser block from below one and becomes partially against that flowing through the liquefaction passages Heating medium evaporates.
  • the density of the in the evaporation passages evaporating medium is less than the density of the surrounding one Liquid bath, which creates a siphon effect, so that liquid from the Liquid bath flows into the evaporation passages.
  • the bath condenser is usually implemented as a plate heat exchanger alternating evaporation passages for oxygen and liquefaction passages for the nitrogen.
  • the vertical evaporation passages are open at the top and bottom.
  • the liquefaction passages for the nitrogen are against it connected at the top and bottom with headers attached to the side of the capacitor block, through which the nitrogen is supplied or withdrawn.
  • the redirection of nitrogen from the side gas header through which the nitrogen is fed into the vertical nitrogen passages take place via diagonally running in the condenser block Distribution channels. Accordingly, the condensed nitrogen is arranged obliquely Distribution passages led from the liquefaction passages into the liquid header.
  • the sump is used as a container for the liquid oxygen bath Rectification column, for example the low pressure column, or a separate one Condenser tanks. Since these tanks are pressure tanks, are these are practically cylindrical without exception.
  • the plate heat exchanger blocks have a cuboid geometry for cost and manufacturing reasons.
  • the object of the present invention is therefore to develop a bath condenser with better use of the space in the container holding the condenser becomes.
  • the bath condenser according to the invention has at least one Heat exchanger block, the liquefaction passages for a heating medium and Evaporation passages for a fluid to be evaporated.
  • the inputs and Exit openings of the evaporation passages are located on two opposite end faces of the heat exchanger block and are against the Environment, i.e. to the container in which the bath condenser is arranged, open.
  • the inlet and outlet openings of the liquefaction passages are located also on these two end faces of the heat exchanger block.
  • a gas header For the supply of the heating medium with the inlet openings Evaporation passages connected to a gas header, which are provided with a nozzle is. Accordingly, a liquid header is provided, which is connected to the flow side Outlet openings of the evaporation passages is connected.
  • the gas header and the liquid headers each set one outside the condenser block Flow connection between the individual evaporation passages and one the respective header connected and serve to distribute the supplied heating medium to the evaporation passages or Merging the heating medium emerging from the evaporation passages.
  • the evaporation passages and the liquefaction passages are preferably in Direction of the depth of the capacitor block alternately arranged, each in a plane perpendicular to this direction only one type of passage, i.e. either Evaporation or liquefaction passages are arranged.
  • the height is in The following is the expansion of the condenser block in the main flow direction individual passages, i.e. in the direction of the height, the block is through the bounded two end faces, in which the inlet and outlet openings of the Evaporation passages are.
  • the block width is therefore the remaining one Direction in which similar passages are arranged side by side.
  • the evaporation passages are preferably arranged such that the majority the evaporation passages extend straight through the heat exchanger block, which minimizes the pressure loss in the passages. Only in the area of The gas and liquid headers of the liquefaction passages are straightforward Guiding the evaporation passages is not possible because a part of the end faces is covered by the headers.
  • the evaporation passages across the entire width of the are advantageous Capacitor blocks distributed. Because part of the end faces are covered by the headers If the evaporation passages are guided in a straight line, it is not possible spread the evaporation passages over the entire width of the block. It areas with sloping passages are therefore provided, through which the fluid to be evaporated is also diverted into the part of the condenser block, which is in the "shadow" of the header, i.e. in the part of the block that is more straightforward The evaporation passages would not be accessible.
  • the bath condenser is preferably composed of a plurality of heat exchanger blocks built up. By using several heat exchanger blocks, the Available space in the container holding the bath condenser is better exploit. It is useful to have a large heat exchanger block in the center to arrange the container and two smaller blocks next to it. A special one good use of space is achieved if in the top view, i.e. in a through the Block width and depth defined level, the longer sides of the smaller blocks correspond approximately to the shorter sides of the larger block and additionally the shorter sides of the smaller blocks approximately 0.162 times the diameter correspond in which the blocks are to be inscribed.
  • four are in plan view rectangular heat exchanger blocks connected to a bath condenser.
  • Two Larger blocks are located side by side in the center of the container.
  • One smaller block each is placed on either side of the large blocks.
  • the container cross-section can also be filled with any number of blocks.
  • heat exchanger blocks are advantageous, particularly preferably all Heat exchanger blocks, a common gas and a common Liquid header.
  • the heating medium is supplied via a single gas header, with all the openings in the liquefaction passages of the different heat exchanger blocks is connected. Accordingly it will Heating medium also through a single liquid header from all Heat exchanger blocks removed again.
  • the distribution of the heating medium over the individual liquefaction passages Blocks preferably take place within the capacitor block in areas with Distribution channels that distribute the heating medium from the Make inlet openings over the entire width of the heat exchanger block.
  • the bath condenser according to the invention is particularly suitable for use in Cryogenic air separation plants and especially as Main capacitor of a double column suitable.
  • a bath condenser according to the invention which as Main condenser in a double column of a cryogenic air separation plant for Commitment comes.
  • the bath condenser has two central heat exchanger blocks 1 a, 1 b and two smaller heat exchanger blocks 2a, 2b.
  • the heat exchanger blocks 1 a, 1 b, 2a, 2b have a common gas header 3 and a common one Liquid header 4.
  • FIG. 2 shows a top view of the bath condenser according to FIG. 1.
  • the Bath condenser is located either centrally in a round rectification column or in a separate circular condenser container arranged.
  • the heat exchanger blocks 1a, 1b, 2a, 2b are therefore dimensioned and arranged so that a good one Area utilization of a predetermined circular area 5, for example the Column cross-sectional area is reached.
  • the length 6 of the two smaller blocks 2a, 2b approximately the sum of the corresponds to shorter sides 7 of the two central blocks 1a, 1b and additionally the Shorter sides 8 of the smaller blocks 2a, 2b can be chosen so that these 0, 162 times the circle 5, in which the blocks 1 a, 1 b, 2a, 2b inscribed should be.
  • the heat exchanger blocks 1a, 1b, 2a, 2b are constructed identically.
  • Figure 3 is an example shows a section through the heat exchanger block 1 a, in which the course the liquefaction passages can be seen.
  • a heating medium in Main condenser of an air separation plant uses gaseous nitrogen.
  • the Gaseous nitrogen becomes the liquefaction passages 9 of the heat exchanger blocks 1 a, 1b, 2a, 2b supplied via the gas header 3.
  • the gas header 3 is designed as a semi-cylindrical tube and is centered on the upper one End faces of the blocks 1a, 1b, 2a, 2b arranged. Below the gas header 3 there is a triangular region 10 with vertical ones Verteilpassagen. The base of this isosceles and with the tip down directed triangle 10 is from the lower edge of the semi-cylindrical gas header 3rd educated.
  • Additional triangular areas 11 are on both sides of the triangular area 10 horizontally arranged distribution channels.
  • the triangular areas 11 are on the one hand by the top of the heat exchanger block 1 a between the Gas header 3 and the outer edge 12 of the parallel to the gas header 3 Blocks 1 a and the other limited by a leg of the triangle 10.
  • the third Side results from the connection of the outer edge 12 with the tip of the triangle 10.
  • the upper and lower halves of the heat exchanger blocks 1a, 1b, 2a, 2b are constructed mirror-symmetrically to each other.
  • the gaseous nitrogen is fed to the bath condenser via the gas header 3 and distributed to the heat exchanger blocks 1 a, 1 b, 2a, 2b.
  • the nitrogen first flows in the vertical channels of the triangular one Area 10 down and is then diverted into the horizontal passages 11.
  • the distribution of the nitrogen into the is via these horizontal passages 11 actual liquefaction passages 9.
  • the nitrogen enters into heat exchange with the counter-flowing oxygen in the evaporation passages 13 (see FIG. 4), is cooled and liquefied.
  • the liquid nitrogen leaves the passages 9 via the Distribution channels 11 and 10 and the lower liquid header 4th
  • the evaporation passages 13 of the heat exchanger block 1 a for the liquid Oxygen is again shown as an example in FIG. 4.
  • the heat exchanger blocks 1a, 1b, 2a and 2b are also identical with regard to the evaporation passages 13 built up.
  • the majority of the evaporation passages 13 run straight through the Heat exchanger block 1a and is open at the top and bottom against the surrounding Space, for example against the rectification column in which the bath condenser is located located.
  • In the central area 14 of the heat exchanger block 1 a is a straight line Evaporation passages not possible because the upper and lower End face of the block 1a of the gas header 3 and the liquid header 4 are covered.
  • the liquid oxygen enters the vertical channels 13 from below during operation.
  • the channels 13 meet the two in the central region of the heat exchanger block 1a triangular areas 15.
  • the liquid oxygen is through the horizontal passages 15 deflected inwards, then in the vertical passages 14 upwards stream.
  • At least oxygen becomes indirect heat exchange with nitrogen partially evaporated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Badkondensator mit mindestens einem Wärmetauscherblock (1a, 1b, 2a, 2b), der Verflüssigungspassagen (9) für ein Heizmedium und Verdampfungspassagen (13) für ein zu verdampfendes Fluid aufweist. Die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen (13) befinden sich an zwei gegenüberliegenden Stimflächen des Wärmetauscherblocks (1a, 1b, 2a, 2b) und sind gegen die Umgebung offen. Die Ein- und Austrittsöffnungen in die Verflüssigungspassagen (9) sind ebenfalls an den beiden Stimflächen des Wärmetauscherblocks (1a, 1b, 2a, 2b) angeordnet sind, an denen sich die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen (13) befinden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Badkondensator mit mindestens einem Wärmetauscherblock, der Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium und Verdampfungspassagen für ein zu verdampfendes Fluid aufweist, wobei sich die Ein-und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks befinden und gegen die Umgebung offen sind.
Bei einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage mit einer Drucksäule und einer Niederdrucksäule wird flüssiger Sauerstoff aus der Niederdrucksäule gegen gasförmigen Stickstoff aus der Drucksäule in indirektem Wärmeaustausch in einem Wärmetauscher verdampft, wobei der Stickstoff kondensiert.
Bei einer Ausführung des Wärmetauschers als Badkondensator steht der Kondensatorblock in dem Flüssigkeitsbad, aus dem Flüssigkeit verdampft werden soll. Die Flüssigkeit tritt von unten in die Verdampfungspassagen des Kondensatorblockes ein und wird teilweise gegen das durch die Verflüssigungspassagen strömende Heizmedium verdampft. 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.
Der Badkondensator wird in der Regel als Plattenwärmetauscher realisiert, der abwechselnd Verdampfungspassagen für den Sauerstoff und Verflüssigungspassagen für den Stickstoff aufweist. Die senkrecht verlaufenden Verdampfungspassagen sind oben und unten offen. Die Verflüssigungspassagen für den Stickstoff sind dagegen oben und unten mit seitlich am Kondensatorblock angebrachten Headern verbunden, über die der Stickstoff zugeführt bzw. abgezogen wird. Die Umlenkung des Stickstoffs von dem seitlichen Gas-Header, über den der Stickstoff zugeführt wird, in die senkrechten Stickstoffpassagen erfolgt über schräg im Kondensatorblock verlaufende Verteilkanäle. Entsprechend wird der kondensierte Stickstoff über schräg angeordnete Verteilpassagen aus den Verflüssigungspassagen in den Flüssigkeits-Header geführt.
Als Behälter für das Flüssigsauerstoffbad dient in der Regel der Sumpf einer Rektifikationssäule, beispielsweise der Niederdrucksäule, oder ein separater Kondensatorbehälter. Da es sich bei diesen Behältern um Druckbehälter handelt, sind diese praktisch ausnahmslos zylindrisch ausgeführt. Die Plattenwärmetauscherblöcke haben dagegen aus Kosten- und Fertigungsgründen eine quaderförmige Geometrie.
Um das aus verfahrenstechnischen Gründen benötigte Blockvolumen des Badkondensators in einem Behälter mit kreisrundem Querschnitt unterbringen zu können, muss für den Behälter oft ein größerer Durchmesser gewählt werden als für für die zugehörige Rektifikationssäule. Zudem wird der kreisrunde Behälterquerschnitt von dem in der Draufsicht rechteckigen Kondensatorblock mit den seitlich angebrachten Headern schlecht ausgenutzt. Dies bedingt höhere Kosten für den Behälter und für die infolge des größeren Durchmessers nötige Vergrößerung der den Behälter umgebenden Coldbox.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen Badkondensator zu entwickeln, mit dem das Platzangebot in dem den Kondensator fassenden Behälter besser genutzt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Badkondensator der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Ein- und Austrittsöffnungen in die Verflüssigungspassagen an den beiden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks angeordnet sind, an denen sich die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen befinden.
Der erfindungsgemäße Badkondensator besitzt mindestens einen Wärmetauscherblock, der Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium und Verdampfungspassagen für ein zu verdampfendes Fluid aufweist. Die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen befinden sich an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks und sind gegen die Umgebung, das heißt zu dem Behälter, in dem der Badkondensator angeordnet ist, offen. Die Ein-und Austrittsöffnungen der Verflüssigungspassagen befinden sich ebenfalls an diesen beiden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks.
Zur Zuführung des Heizmediums ist mit den Eintrittsöffnungen der Verdampfungspassagen ein Gas-Header verbunden, der mit einem Stutzen versehen ist. Entsprechend ist ein Flüssigkeits-Header vorgesehen, der strömungsseitig mit den Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen verbunden ist. Der Gas-Header und der Flüssigkeits-Header stellen jeweils außerhalb des Kondensatorblocks eine Strömungsverbindung zwischen den einzelnen Verdampfungspassagen und einem an den jeweiligen Header angeschlossenen Stutzen dar und dienen zum Verteilen des zugeführten Heizmediums auf die Verdampfungspassagen beziehungsweise zum Zusammenführen des aus den Verdampfungspassagen austretenden Heizmediums.
Von Vorteil sind der Gas-Header und/oder der Flüssigkeits-Header mittig über bzw. unter dem Kondensatorblock angebracht. Auf diese Weise wird eine möglichst symmetrische Durchströmung der Verflüssigungspassagen erreicht.
Die Verdampfungspassagen und die Verflüssigungspassagen sind vorzugsweise in Richtung der Tiefe des Kondensatorblocks abwechselnd angeordnet, wobei jeweils in einer zu dieser Richtung senkrechten Ebene nur ein Typ von Passagen, d.h. entweder Verdampfungs- oder Verflüssigungspassagen, angeordnet sind. Als Höhe wird im Folgenden die Ausdehnung des Kondensatorblocks in der Hauptströmungsrichtung der einzelnen Passagen bezeichnet, d.h. in Richtung der Höhe wird der Block durch die beiden Stirnflächen begrenzt, in denen die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen liegen. Die Blockbreite ist demnach die verbleibende Richtung, in der gleichartige Passagen nebeneinander angeordnet sind.
Vorzugsweise sind die Verdampfungspassagen so angeordnet, dass sich die Mehrzahl der Verdampfungspassagen geradlinig durch den Wärmetauscherblock erstreckt, wodurch der Druckverlust in den Passagen minimiert wird. Lediglich im Bereich des Gas- und des Flüssigkeits-Headers der Verflüssigungspassagen ist eine geradlinige Führung der Verdampfungspassagen nicht möglich, da ein Teilbereich der Stimflächen durch die Header abgedeckt ist.
Von Vorteil sind die Verdampfungspassagen über die gesamte Breite des Kondensatorblocks verteilt. Da ein Teil der Stirnflächen von den Headern abgedeckt wird, ist es bei einer geradlinigen Führung der Verdampfungspassagen nicht möglich, die Verdampfungspassagen über die gesamte Breite des Blocks zu verteilen. Es werden deshalb Bereiche mit schräg verlaufenden Passagen vorgesehen, durch die das zu verdampfende Fluid auch in den Teil des Kondensatorblocks umgelenkt wird, der im "Schatten" der Header liegt, d.h. in den Teil des Blocks, der bei geradliniger Führung der Verdampfungspassagen nicht erreichbar wäre.
Vorzugsweise wird der Badkondensator aus mehreren Wärmetauscherblöcken aufgebaut. Durch den Einsatz mehrerer Wärmetauscherblöcke lässt sich die zur Verfügung stehende Fläche in dem den Badkondensator fassenden Behälter besser ausnutzen. Hierbei ist es zweckmäßig, einen großen Wärmetauscherblock zentral in dem Behälter und jeweils daneben zwei kleinere Blöcke anzuordnen. Eine besonders gute Flächenausnutzung wird erzielt, wenn in der Draufsicht, d.h in einer durch die Blockbreite und -tiefe definierten Ebene, die längeren Seiten der kleineren Blöcke ungefähr den kürzeren Seiten des größeren Blocks entsprechen und zusätzlich die kürzeren Seiten der kleineren Blöcke ungefähr dem 0,162-fachen des Durchmessers entsprechen, in den die Blöcke einbeschrieben werden sollen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden vier in der Draufsicht rechteckige Wärmetauscherblöcke zu einem Badkondensator verbunden. Zwei größere Blöcke liegen nebeneinander zentral in dem Behälter. Je ein kleinerer Block wird auf beiden Seiten der großen Blöcke angeordnet. Statt mit drei oder vier Blöcken kann der Behälterquerschnitt auch mit beliebig vielen Blöcken ausgefüllt werden.
Von Vorteil besitzen mehrere Wärmetauscherblöcke, besonders bevorzugt alle Wärmetauscherblöcke, einen gemeinsamen Gas- und einen gemeinsamen Flüssigkeits-Header. Die Zuführung des Heizmediums erfolgt über einen einzigen Gas-Header, der mit allen Eintrittsöffnungen in die Verflüssigungspassagen der verschiedenen Wärmetauscherblöcke verbunden ist. Entsprechend wird das Heizmedium auch über einen einzigen Flüssigkeits-Header aus allen Wärmetauscherblöcken wieder abgezogen.
Die Verteilung des Heizmediums auf die einzelnen Verflüssigungspassagen eines Blocks erfolgt bevorzugt innerhalb des Kondensatorblocks in Bereichen mit Verteilkanälen, die eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Heizmediums von den Eintrittsöffnungen auf die gesamte Breite des Wärmetauscherblocks bewirken.
Der erfindungsgemäße Badkondensator ist insbesondere für den Einsatz in Tieftemperaturluftzerlegungsanlagen und hierbei ganz besonders als Hauptkondensator einer Doppelsäule geeignet.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1
einen erfindungsgemäßen Badkondensator,
Figur 2
die Draufsicht auf den Badkondensator nach Figur 1,
Figur 3
die Orientierung der Verflüssigungspassagen in einem Wärmetauscherblock und
Figur 4
die Orientierung der Verdampfungspassagen in dem Block.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Badkondensator dargestellt, der als Hauptkondensator in einer Doppelsäule einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage zum Einsatz kommt. Der Badkondensator besitzt zwei zentrale Wärmetauscherblöcke 1 a, 1 b sowie zwei kleinere Wärmetauscherblöcke 2a, 2b. Die Wärmetauscherblöcke 1 a, 1 b, 2a, 2b verfügen über einen gemeinsamen Gasheader 3 und einen gemeinsamen Flüssigkeitsheader 4.
In Figur 2 ist eine Draufsicht auf den Badkondensator gemäß Figur 1 zeigt. Der Badkondensator wird entweder zentral in einer runden Rektifikationssäule oder einem separaten kreisrunden Kondensatorbehälter angeordnet. Die Wärmetauscherblöcke 1a, 1b, 2a, 2b werden daher so dimensioniert und angeordnet, dass eine gute Flächenausnutzung einer vorgegebenen Kreisfläche 5, beispielsweise der Säulenquerschnittsfläche, erreicht wird. Zu diesem Zweck ist es günstig, wenn in der Draufsicht die Länge 6 der beiden kleineren Blöcke 2a, 2b etwa der Summe der kürzeren Seiten 7 der beiden zentralen Blöcke 1a, 1 b entspricht und zusätzlich die kürzeren Seiten 8 der kleineren Blöcke 2a, 2b so gewählt werden, dass diese dem 0, 162-fachen des Kreises 5 entspricht, in den die Blöcke 1 a, 1 b, 2a, 2b einbeschrieben werden sollen.
Die Wärmetauscherblöcke 1a, 1b, 2a, 2b sind identisch aufgebaut. In Figur 3 ist beispielhaft ein Schnitt durch den Wärmetauscherblock 1 a gezeigt, in dem der Verlauf der Verflüssigungspassagen zu erkennen ist. Als Heizmedium wird im Hauptkondensator einer Luftzerlegungsanlage gasförmiger Stickstoff eingesetzt. Der gasförmige Stickstoff wird den Verflüssigungspassagen 9 der Wärmetauscherblöcke 1 a, 1b, 2a, 2b über den Gasheader 3 zugeführt.
Der Gasheader 3 ist als halbzylindrisches Rohr ausgeführt und mittig auf den oberen Stirnflächen der Blöcke 1a, 1b, 2a, 2b angeordnet. Unterhalb des Gasheaders 3 befindet sich ein dreieckförmiger Bereich 10 mit senkrecht verlaufenden Verteilpassagen. Die Basis dieses gleichschenkligen und mit der Spitze nach unten gerichteten Dreiecks 10 wird von der Unterkante des halbzylindrischen Gasheaders 3 gebildet.
Beiderseits des dreieckigen Bereichs 10 sind weitere dreieckige Bereiche 11 mit horizontal verlaufenden Verteilkanälen angeordnet. Die dreieckigen Bereiche 11 werden zum einen durch die Oberseite des Wärmetauscherblocks 1a zwischen dem Gasheader 3 und der parallel zum Gasheader 3 verlaufenden Außenkante 12 des Blocks 1 a und zum anderen durch einen Schenkel des Dreiecks 10 begrenzt. Die dritte Seite ergibt sich durch die Verbindung der Außenkante 12 mit der Spitze des Dreiecks 10. Die obere und die untere Hälfte der Wärmetauscherblöcke 1a, 1b, 2a, 2b sind spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut.
Der gasförmige Stickstoff wird über den Gasheader 3 dem Badkondensator zugeführt und auf die Wärmetauscherblöcke 1 a, 1 b, 2a, 2b verteilt. In jedem der Blöcke 1 a, 1 b, 2a, 2b strömt der Stickstoff zunächst in den vertikalen Kanälen des dreieckigen Bereichs 10 nach unten und wird dann in die horizontalen Passagen 11 umgelenkt. Über diese horizontalen Passagen 11 erfolgt die Verteilung des Stickstoffs in die eigentlichen Verflüssigungspassagen 9. Der Stickstoff tritt in Wärmeaustausch mit dem in den Verdampfungspassagen 13 (siehe Figur 4) entgegenströmenden Sauerstoff, wird abgekühlt und verflüssigt. Der flüssige Stickstoff verlässt die Passagen 9 über die Verteilkanäle 11 und 10 und den unteren Flüssigkeitsheader 4.
Die Verdampfungspassagen 13 des Wärmetauscherblocks 1a für den flüssigen Sauerstoff sind in Figur 4 wiederum beispielhaft dargestellt. Die Wärmetauscherblöcke 1a, 1b, 2a und 2b sind auch im Hinblick auf die Verdampfungspassagen 13 identisch aufgebaut. Der Großteil der Verdampfungspassagen 13 verläuft geradlinig durch den Wärmetauscherblock 1a und ist jeweils oben und unten offen gegen den umgebenden Raum, beispielsweise gegen die Rektifikationskolonne, in der sich der Badkondensator befindet. Im mittleren Bereich 14 des Wärmetauscherblocks 1a ist eine geradlinige Führung der Verdampfungspassagen nicht möglich, da die obere und die untere Stirnfläche des Blocks 1a von dem Gasheader 3 und dem Flüssigkeitsheader 4 abgedeckt sind.
Aus diesem Grund sind unterhalb des Gasheaders 3, und entsprechend spiegelsymmetrisch oberhalb des Flüssigkeitsheaders 4, zwei dreieckige Bereiche 15 mit horizontal verlaufenden Kanälen angeordnet. Die Oberkante eines solchen Dreiecks 15 wird von der halben Grundlinie des Headers 3 bzw. 4 gebildet. Die untere Spitze des Dreiecks 15 liegt seitlich und unterhalb des Headers 3. Der Bereich 14 zwischen den dem Gas-Header 3 zugeordneten Dreiecken 15 und den dem Flüssigkeits-Header 4 zugeordneten Dreiecken 15 weist senkrechte Kanäle auf.
Der flüssige Sauerstoff tritt im Betrieb von unten in die senkrechte Kanäle 13 ein. Im mittleren Bereich des Wärmetauscherblocks 1a treffen die Kanäle 13 auf die beiden dreieckigen Bereiche 15. Der flüssige Sauerstoff wird durch die horizontalen Passagen 15 nach innen umgelenkt, um dann in den senkrechten Passagen 14 nach oben zu strömen. Beim Durchströmen der inneren Passagen 14 und der geradlinigen Passagen 13 wird der Sauerstoff im indirekten Wärmeaustausch mit Stickstoff zumindest teilweise verdampft.

Claims (5)

  1. Badkondensator mit mindestens einem Wärmetauscherblock, der Verflüssigungspassagen für ein Heizmedium und Verdampfungspassagen für ein zu verdampfendes Fluid aufweist, wobei sich die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks befinden und gegen die Umgebung offen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Austrittsöffnungen in die Verflüssigungspassagen (9) an den beiden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks (1 a, 1 b, 2a, 2b) angeordnet sind, an denen sich die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen (13) befinden.
  2. Badkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gas-Header (3) zum Einbringen des Fluids in die Verflüssigungspassagen (9) sowie ein Flüssigkeits-Header (4) zum Zusammenführen des aus den Verflüssigungspassagen (9) austretenden Fluids vorgesehen sind, die an den beiden Stirnflächen des Wärmetauscherblocks (1a, 1b, 2a, 2b) angeordnet sind, an denen sich die Ein- und Austrittsöffnungen der Verdampfungspassagen (13) befinden.
  3. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mehrzahl der Verdampfungspassagen (13) geradlinig durch den Wärmetauscherblock (1a, 1 b, 2a, 2b) erstreckt.
  4. Badkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauscherblöcke (1a, 1b, 2a, 2b) vorgesehen sind, wobei ein gemeinsamer Gas-Header (3) sowie ein gemeinsamer Flüssigkeits-Header (4) für mehrere Wärmetauscherblöcke (1a, 1b, 2a, 2b) vorgesehen sind.
  5. Verwendung eines Badkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage.
EP03000424A 2002-12-11 2003-01-10 Wärmetauscher Withdrawn EP1429098A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10257916A DE10257916A1 (de) 2002-12-11 2002-12-11 Wärmetauscher
DE10257916 2002-12-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1429098A1 true EP1429098A1 (de) 2004-06-16

Family

ID=32319055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03000424A Withdrawn EP1429098A1 (de) 2002-12-11 2003-01-10 Wärmetauscher

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1429098A1 (de)
DE (1) DE10257916A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003535301A (ja) * 2000-05-31 2003-11-25 リンデ アクチエンゲゼルシヤフト 多段浴凝縮器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014215438A1 (de) 2014-08-05 2016-02-11 Basf Se Kolonne zur thermischen Behandlung von fluiden Gemischen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1152432B (de) * 1962-04-21 1963-08-08 Linde Eismasch Ag Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger
FR2431103A1 (fr) * 1978-07-12 1980-02-08 Air Liquide Colonne de separation de melanges gazeux par fractionnement a basse temperature
JPS63187085A (ja) * 1987-01-27 1988-08-02 日本酸素株式会社 プレ−トフイン式凝縮器
JPH0297885A (ja) * 1988-10-04 1990-04-10 Nippon Sanso Kk 凝縮蒸発器
JPH0534082A (ja) * 1991-07-29 1993-02-09 Nippon Sanso Kk 凝縮蒸発器
FR2793548A1 (fr) * 2000-07-21 2000-11-17 Air Liquide Vaporiseur-condenseur a plaques fonctionnant en thermosiphon, et double colonne de distillation d'air comportant un tel vaporiseur-condenseur

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1152432B (de) * 1962-04-21 1963-08-08 Linde Eismasch Ag Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger
FR2431103A1 (fr) * 1978-07-12 1980-02-08 Air Liquide Colonne de separation de melanges gazeux par fractionnement a basse temperature
JPS63187085A (ja) * 1987-01-27 1988-08-02 日本酸素株式会社 プレ−トフイン式凝縮器
JPH0297885A (ja) * 1988-10-04 1990-04-10 Nippon Sanso Kk 凝縮蒸発器
JPH0534082A (ja) * 1991-07-29 1993-02-09 Nippon Sanso Kk 凝縮蒸発器
FR2793548A1 (fr) * 2000-07-21 2000-11-17 Air Liquide Vaporiseur-condenseur a plaques fonctionnant en thermosiphon, et double colonne de distillation d'air comportant un tel vaporiseur-condenseur

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 199519, Derwent World Patents Index; AN 1995-145490, XP002247415 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 305 (M - 0992) 29 June 1990 (1990-06-29) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 322 (M - 1432) 18 June 1993 (1993-06-18) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003535301A (ja) * 2000-05-31 2003-11-25 リンデ アクチエンゲゼルシヤフト 多段浴凝縮器

Also Published As

Publication number Publication date
DE10257916A1 (de) 2004-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1287302B1 (de) Mehrstöckiger badkondensator
DE19904526B4 (de) Luftdestillationsanlage und zugehörige Kältebox
EP1287303A2 (de) Mehrstöckiger badkondensator
DE60124506T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur produktgasverflüssigung im kleinmassstab
DE2232386C3 (de) Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas, insbesondere Luft
DE2111026B1 (de) Kondensator-Plattenwaermetauscher
DE69922135T2 (de) Strukturierte Packung mit unterschiedlichem Widerstand
DE1269144B (de) Plattenwaermetauscher
DE102012004900A1 (de) Vorrichtung zur Kühlung und/oder zur Wärmerückgewinnung
EP0795349A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen einer Flüssigkeit
EP2472211A2 (de) Verteileinrichtung und Wärmetauschervorrichtung
EP0394718B1 (de) Rieseleinbauelement
EP0607887B2 (de) Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE69933202T2 (de) Fallfilm-Verdampfer als Kondensationsverdampfer
DE60110328T2 (de) Wärmetauscher mit mehrfachen Wärmeaustauschblöcken mit Flüssigkeitsendkammer mit gleichmässiger Verteilung und Verdampfer-Kondensator mit demselben
DE3107151C2 (de) Anlage zum Verflüssigen und Zerlegen von Luft
DE2146869C3 (de) Wärmetauscher für Gase
DE60222224T2 (de) Flüssigkeitsverteiler mit innerem Leitelement
DE1949609B2 (de) Kondensatorverdampfer fuer einen doppelsaeulenrektifikator
DE19905060A1 (de) Kondensator mit gelöteten Platten und dessen Anwendung bei Luftdestillationsdoppelsäulen
EP1429098A1 (de) Wärmetauscher
EP3159648B1 (de) Plattenwärmetauscher-kondensatorverdampfer und verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP1077356A1 (de) Mehrstöckiger Umlaufkondensator
DE10137103A1 (de) Mehrstöckiger Kondensator-Verdampfer
DE1551471A1 (de) Waermeaustauscher

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO

17P Request for examination filed

Effective date: 20041124

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LINDE AG

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100803