AT395824B

AT395824B - Verfahren und vorrichtung zum verdampfen eines verfluessigten gases

Info

Publication number: AT395824B
Application number: AT46288A
Authority: AT
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1987-02-28
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1993-03-25
Also published as: FR2611348B1; ATA46288A; FR2611348A1; DE3706529A1

Description

AT 395 824 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfen eines verflüssigten Gases durch Wärmetausch mit Umgebungsluft, bei dem das verflüssigte Gas abwechselnd einer ersten und einer zweiten Verdampfereinheit zuge-führt und darin verdampft wird, während die andere Verdampfereinheit von beim vorangegangenen Verdampfen gebildetem Eisansatz befreit wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah-5 rens.

Gase, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder Argon, die in gasförmigem Zustand benötigt werden, werden in vielen Fällen bei Temperaturen, die weit unterhalb der Umgebungstemperatur liegen, in verflüssigtem Zustand auf bewahrt. Die benötigte Gasmenge wird dann jeweils bei Bedarf verdampft und dem Verbraucher zugeführt Das tiefkalte verflüssigte Gas wird in luftbeheizten Verdampfern ohne Zuführung von Fremdenergie durch 10 freie Konvektion mit der Umgebungsluft verdampft und auf annähernd Umgebungstemperatur angewännt. Müs sen die Verdampfer über längere Zeit ununterbrochen arbeiten, so besteht die Gefahr, daß die Verdampferoberfläche durch ausfrierende Luftfeuchtigkeit allmählich zuwächst Eis, Reif oder Schnee wirken wärmeisolierend, die Leistung des Verdampfers schwindet drastisch. Als Abhilfe werden die luftbeheizten Verdampfer daher in der Regel in zwei oder noch mehr Verdampfereinheiten aufgeteilt. Während eine Einheit im Verdampfungsbetrieb IS arbeitet wird die andere Einheit regeneriert, d. h. von Eis und Schnee befreit In regelmäßigen Zeitabständen bzw. sobald die Regenerierung abgeschlossen ist werden die Verdampfereinheiten umgeschaltet

Bei Umgebungstemperaturen unter 0 °C können die Verdampfer während der Ruhephase nicht regenerieren. Eis, Reif und Schnee tauen nicht mehr ab. Um die Leistung der Verdampfer zu erhalten, ist es erforderlich, sie mechanisch (z. B. mit Besen) oder mit Fremdenergie (z. B. mit einem Dampfstrahlgebläse) von Eis und Schnee 20 zu befreien. Diese Maßnahmen sind allerdings zeitaufwendig und wegen der häufig verwendeten Höhe des Verdampfers (bis ca. 6 m) und der dichten Packung der Wärmetauschflächen schwierig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem auch bei tiefen Umgebungstemperaturen der Eisansatz an der Verdampfereinheit leicht und rasch entfernt worden kann. 25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das verdampfte Gas angewärmt und durch die jeweils vom Eisansatz zu befreiende Verdampfereinheit geleitet wird.

Erfindungsgemäß wird das verdampfte Gas selbst zur Entfernung des Eisansatzes herangezogen. Das Gas strömt dabei im Inneren der Verdampfereinheit, d. h. durch dieselben Strömungsquerschnitte, durch die während des Verdampfens das zu verdampfende verflüssigte Gas geleitet wird. Das verdampfte Gas wird auf eine Tempera-30 tur angewärmt, die ausreicht, um den Eisansatz von der Verdampferoberfläche zu lösen. Der Eisansatz wird, sofern die Verdampferoberfläche eine ausreichende Neigung aufweist, von der Oberfläche abrutschen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein Abtauen vereist»1 Verdampfereinheiten mit geringem Energieaufwand auf äußerst einfache Weise.

Vorzugsweise erfolgt das Anwärmen des Gases in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, d. h. je nie-35 driger die Umgebungstemperatur ist, umso höher ist die Temperatur, auf die das Gas angewännt wird.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das verdampfte Gas in einem Elektroerhitzer angewärmt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt zwei luftbeheizte Verdampfereinheiten, die mit einer Quelle eines tiefsiedenden verflüssigten Gases und mit einer Abgabeleitung für ver-40 dampftes Gas verbindbar sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinheit über einen Erhitzer miteinander verbunden sind.

Der Erhitzer ist mit Vorteil ein Elektroerhitzer.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist in der Abgabeleitung ein thermostatgesteuertes Schnellschlußventil angeordnet. Durch das Schnellschlußventil, das bei Unterschreiten einer vorgege-45 benen Temperatur schließt, wird verhindert, daß bei ein» Fehlschaltung tiefkaltes Gas an den Verdampfereinheiten direkt in die Abgabeleitung strömt

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher »läutert

Hiebei zeigt die Zeichnung ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine Leitung (1) ist mit 50 einem nichtdargestellten Reservoir eines tiefkalten verflüssigten Gases, beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff od»

Argon, verbunden. Die Leitung (1) verzweigt sich in zwei Leitungen (2) und (3), in denen Ventile (4) bzw. (5) angeordnet sind. Die Ventile (4) und (5) sind vorzugsweise pneumatische Ventile. Von der Leitung (2) führt eine Abzweigung (6) zu ein» Verdampfereinheit (7), während von d» Leitung (3) eine Abzweigung ($) zu einer Verdampfereinheit (9) führt Die V»dampfereinheiten (7,9) weisen jeweils Strömungsqu»schnitte für 55 das verflüssigte Gas auf, die an ihren Außenseiten mit der Umgebungsluft in Berührung stehen. Derartige Verdampfereinheiten bestehen beispielsweise aus einer Vielzahl von lotrechten Rohrzügen, die an ihrer Außenseite Rippen zur Vergrößerung ihrer Wärmetauschflächen besitzen.

Von dem d» Abzweigung (6) gegenüberliegenden Ende d» V»dampfereinheit (7) führt eine Leitung (10), in der ein Ventil (11) angeordnet ist, zu einem Erhitzer (12). D» Erhitz» (12), d» vorzugsweise als Elektro-60 erhitzer ausgebildet ist, ist anderseits über eine Leitung (13), in d» ein Ventil (14) angeordnet ist, mit dem der Abzweigung (8) gegenüberliegenden Ende der V»dampfereinheit (9) verbunden. Die Leitungen (10) und (13) sind miteinander in Strömungsveibindung. -2-

Claims

AT 395 824 B Zwischen der Verdampfereinheit (7) und dem Ventil (11) führt eine Leitung (15) von der Leitung (10) über ein Ventil (16) zu einer Abgabeleitung (17). Eine Leitung (18) führt von einer Abzweigung zwischen dem Ventil (14) und der Verdampfereinrichtung (9) in der Leitung (13) über ein Ventil (19) ebenfalls zur Abgabeleitung (17). Stromab der Vereinigungsstelle der beiden Leitungen (15,18) münden die Leitung (2) über ein Ventil (21) sowie die Leitung (3) über ein Ventil (22) in die Abgabeleitung. Die Ventile (21, 22) sind vorzugsweise pneumatische Ventile. Die Abgabeleitung (17) enthält ein thermostatgesteuertes Schnellschlußventil (23). Ein Temperaturregler (24) steuert die Leistung des Elektroerhitzers (12) in Abhängigkeit von der Temperatur des in der Leitung (17) abgegebenen Gases. Bei der Durchführung des Verdampfungsverfahrens sind zunächst die Ventile (5,16,19,21) geschlossen, während die übrigen Ventile geöffnet sind. Das verflüssigte Gas strömt dann durch die Leitungen (1,2,6) zur ersten Verdampfereinheit (7), in der es verdampft und auf eine Temperatur, die etwas unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, angewärmt wird. Die Temperatur des verdampften Gases am Austritt der Verdampfereinheit (7) liegt etwa 5 bis 10° unter der Umgebungstemperatur. Das Gas strömt nun durch die Leitung (10) zum Erhitzer (12), in dem es angewärmt wird. Im Erhitzer wird das Gas auf über 0 °C, vorzugsweise auf 30 - 60 °C angewärmt. Das angewärmte Gas verläßt den Erhitzer (12) über die Leitung (13) und durchströmt die zweite Verdampfereinheit (9). Das Gas gibt dabei einen Teil der in ihm enthaltenen Wärme an die Wärmetauschflächen der Verdampfereinheit ab. Ein Eis- oder Reifansatz, der sich an den Außenflächen der Verdampfeieinheit (9) befindet, wird dadurch abgeschmolzen oder fällt, nachdem er von innen angetaut worden ist, von selbst ab. Nunmehr gelangt das Gas durch die Leitung (3) zur Abgabeleitung (17), durch die es zum Verbraucher geführt wird. Die Temperatur des zum Verbraucher strömenden Gases wird gemessen und, in Abhängigkeit vom gemessenen Temperaturwert der Erhitzer (12) für den Temperaturregler (24) gesteuert Auf diese Weise ist sichergestellt daß das Gas den Verbraucher mit der gewünschten Temperatur erreicht. In vorgegebenen Zeitintervallen oder sobald die Verdampfereinheit (9) abgetaut ist werden die Ventile (4,5, 21, 22) umgeschaltet, d. h. es sind nunmehr die Ventile (4,16,19, 22) geschlossen, während die Ventile (5,11,14,21,23) geöffnet sind. Das Umschalten erfolgt automatisch oder von Hand. Das zu verdampfende Gas strömt nunmehr von der Leitung (1) über die Leitungen (3) und (8) zu der Verdampfereinheit (9), die im vorhergehenden Schalttakt abgetaut worden ist. In analoger Weise wie zuvor in der Verdampfereinheit (7) wird das Gas verdampft und bis knapp unterhalb der Umgebungstemperatur angewärmt. Nach Verlassen da- Verdampfereinheit (9) gelangt das Gas über die Leitung (13) zum Erhitzer (12), in dem es weiter angewärmt wird. Das Gas wird wiederum auf über 0 °C, vorzugsweise auf 30 - 60 °C angewännt. Das angewärmte Gas verläßt den Erhitzer (12) über die Leitung (10) und durchströmt die Verdampfercinheit (7), wobei es Wärme an deren Wärmetauschflächen abgibt. Auf diese Weise wird der Eis- bzw. Reifansatz von den Wärmetauschflächen der Verdampfereinheit (7) entfernt Nach Verlassen der Verdampfereinheit (7) gelangt das Gas über die Leitung (2) zur Abgabeleitung (17). Jeweils durch Umschalten der Ventile (4,5,21,22) werden abwechselnd die Verdampfereinheiten (7) und (9) vom Eisansatz befreit. Das Schnellschlußventil (23) schließt bei Unterschreiten einer vorgegebenen tiefsten Temperatur um sicher zu verhindern, daß durch eine Fehlschaltung tiefkaltes Gas an den Verdampfern vorbei von der Leitung (1) direkt zum Verbraucher gelangt Die dargestellte Schaltung bietet die Möglichkeit, daß bei ausreichenden Umgebungstemperaturen, bei denen kein Vereisen der Verdampfereinheiten (7, 9) auftritt, beide Verdampfereinheiten (7) und (9) gleichzeitig betrieben werden können. Zu diesem Zweck werden die Ventile (11,14,21, 22) geschlossen, die Ventile (4,5,16,19) und (23) geöffnet. Die beiden Verdampfereinheiten werden dann im Parallelbetrieb betrieben. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Verdampfen eines verflüssigten Gases durch Wärmetausch mit Umgebungsluft, bei dem das verflüssigte Gas abwechselnd einer ersten und einer zweiten Verdampfereinheit zugeführt und darin verdampft wird, während die andere Verdampfereinheit von beim vorangegangenen Verdampfen gebildetem Eisansatz befreit wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfte Gas angewännt und durch die jeweils vom Eisansatz zu befreiende Verdampfercinheit geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anwärmen in Abhängigkeit von der Außentemperatur erfolgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfte Gas in einem Elektroerhitzer angewärmt wird. -3- AT 395 824 B
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit zwei luftbeheizten Verdampfereinheiten, die mit einer Quelle eines tiefsiedenden verflüssigten Gases und mit einer Abgabeleitung für verdampftes Gas verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinheiten (7,9) über einen Erhitzer (12) miteinander verbunden sind. 5
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer ein Elektroerhitzer ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgabeleitung ein thermostatgesteuertes Schnellschlußventil angeordnet ist. 10 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-