DE102005022090A1

DE102005022090A1 - Verfahren zum Herstellen einer verfahrenstechnischen Anlage

Info

Publication number: DE102005022090A1
Application number: DE200510022090
Authority: DE
Inventors: Stefan Möller; Gerhard Ott
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-02-23

Abstract

Das Verfahren dient zum Herstellen einer verfahrenstechnischen Anlage, die mindestens eine Trennkolonne und eine Coldbox aufweist. Hierbei wird DOLLAR A (a) die Trennkolonne in einer Produktionseinrichtung vorgefertigt, DOLLAR A (b) die vorgefertigte Trennkolonne zum Aufstellort transportiert, DOLLAR A (c) die vorgefertigte Trennkolonne am Aufstellort aufgestellt, DOLLAR A (d) die aufgestellte Trennkolonne abgespannt und anschließend DOLLAR A (e) die Coldbox so hergestellt, dass sie die Trennkolonne umhüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer verfahrenstechnischen Anlage.

Bei der verfahrenstechnischen Anlage kann es sich insbesondere um eine Gastrenneinrichtung handeln, die zur Zerlegung eines Gasgemischs bei einer Temperatur dient, die unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, beispielsweise um eine Tieftemperatur-Trenneinrichtung für Luft, Synthesegas oder Erdgas.

Es gibt eine Reihe von Grundformen der Herstellung einer verfahrenstechnischen Anlage, die eine oder mehrere Trennkolonnen mit einer oder mehreren isolierenden Hüllen (Coldbox/en) aufweist.

Kleinere und mittlere Anlagen können in einer Produktionseinrichtung (Fabrik, Werkstatt) mitsamt der Coldbox vorgefertigt werden. Sie werden komplett zur Baustelle transportiert und brauchen dort nur noch aufgestellt und mit weiteren Anlagenteilen verbunden zu werden.

Bei größeren Anlagen ist eine derart weit gehende Vorfertigung häufig wegen der beschränkten Transportabmessungen und -gewichte nicht mehr möglich. Trennkolonne und Coldbox müssen getrennt voneinander zum Aufstellort gebracht werden. Es ist beispielsweise bekannt, zunächst einen Coldbox-Mantel ohne Deckel aufzustellen und am Boden zu verankern, die vorgefertigte Kolonne einzuheben und zum Schluss den Deckel zu montieren. Dies ist sowohl mit zylinderförmigen als auch mit eckigen Coldboxen zu realisieren, erfordert aber besonders hohe Kräne.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Montage relativ großer verfahrenstechnischer Anlagen möglichst effizient zu bewerkstelligen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

"Vorgefertigt" ist eine Trennkolonne dann, wenn ihr innerer Aufbau vollständig oder im Wesentlichen vollständig abgeschlossen ist. Insbesondere müssen die Stoffaustauschelemente (Rektifizierböden, geordnete oder ungeordnete Packungsbetten, Verteiler, Sammler etc.) vollständig oder im Wesentlichen vollständig im Inneren des Mantels der Trennkolonne eingebaut sein. Der Begriff umfasst hier zwei Varianten:

– Vorfertigung ohne Rohrleitungen, welche die Trennkolonne strömungstechnisch mit weiteren Komponenten der verfahrenstechnischen Anlage verbinden
– Vorfertigung mit mindestens einem Teil dieser Rohrleitungen

Im zweiten Fall umfasst die Vorfertigung also auch Teile außerhalb des Kolonnenmantels.
Unter "Abspannen" wird hier die Befestigung mittels Verbindungselementen verstanden, die seilförmig, kettenförmig oder ähnlich ausgebildet und in der Regel nur auf Zug, aber nicht auf Druck belastbar sind. Die Verbindungselemente werden einerseits mit der Trennkolonne, vorzugsweise in deren oberem oder mittlerem Bereich, und andererseits mit einem Fundament, dem Boden, einem anderen Bauteil der Anlage, einem Gerüst oder Ähnlichem verbunden und anschließend gespannt. In der Regel sind mehrere Verbindungselemente erforderlich, um die Trennkolonne, die noch nicht durch die Coldbox umhüllt ist; auf diese Weise insbesondere gegen durch Wind angeregte Resonanzen zu sichern, die bereits bei relativ kleinen Windstärken auftreten können. Die erfindungsgemäße Abspannung kann außerdem Schutz gegen Erdbeben, andere Erschütterungen, Windkräfte und Ähnliches bieten.
Die Verbindungselemente werden nach der Fertigstellung der Coldbox entfernt werden.
Im Anschluss an die Fertigung der Coldbox gemäß Schritt (e) wird der Zwischenraum zwischen Coldbox-Wand und Trennkolonnenwand in der Regel mit einem pulverförmigen Isolierungsmaterial wie zum Beispiel Perlite gefüllt. Alternativ oder zusätzlich kann die Coldbox als Vakuumisolierung ausgebildet sein; dabei kann entweder der genannte Zwischenraum evakuiert werden oder die Coldbox selbst doppelwandig ausgeführt sein.
Die Coldbox kann grundsätzlich weitgehend vorgefertigt werden und beispielsweise als Quader oder Zylinder mit offenen Stirnflächen am Aufstellort angeliefert werden. In vielen Fällen ist es aber günstiger, wenn die Coldbox in Schritt (e) aus einer Mehrzahl von vorgefertigten Wandelementen hergestellt wird.
Die vorgefertigten Wandelemente können grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen wie zum Beispiel ebene Rechtecke, Ringe, Ringsegmente, andere Segmente eines Zylindermantels oder Ähnliches. Sie können als selbsttragende Paneele ausgebildet sein (siehe etwa WO 2004005651 A1). Alternativ werden sie durch einfache Bleche gebildet, die auf ein tragendes Gerüst aufgebracht werden.
Die Coldboxherstellung kann im Wesentlichen vollständig im Anschluss an die Aufstellung und Abspannung der Trennkolonne(n) erfolgen.
Alternativ dazu kann zunächst ein Teil der Coldbox hergestellt werden, in den die Trennkolonne dann bei Ihrer Aufstellung gemäß Schritt (c) eingehoben wird. Dies erleichtert in vielen Fällen die Coldboxmontage. Außerdem bietet der bereits aufgestellte erste Teil der Coldbox einen gewissen Schutz für die Trennkolonne, bevor die Coldbox nach dem Aufstellen und Abspannen der Trennsäule in Schritt (e) vervollständigt wird.
Es kann günstig sein, wenn in Schritt (e) ein vorgefertigtes Coldbox-Bauteil über die Trennkolonne gestülpt wird. Die Vorfertigung kann den oberen Teil des Coldbox-Mantels oder auch den gesamten Coldbox-Mantel – mit oder ohne Deckel – umfassen. Das vorgefertigte Teil kann zum Beispiel zylinder- oder quaderförmig ausgebildet sein.
Die Vorfertigung des oberen Teils der Coldbox kann am Boden stattfinden, zum Beispiel unmittelbar am Aufstellort. Sie kann auch äußere Teile, wie die Einrichtungen zur Begehung und Ähnliches umfassen. Deren Montage kann somit bei relativ geringer Höhe stattfinden. Entsprechend reduziert sind der Aufwand und das Risiko.
In vielen Fällen weist die verfahrenstechnische Anlage mehr als eine Trennsäule auf. Hierbei ist es günstig, wenn in Schritt (c) die beiden Trennkolonnen nebeneinander aufgestellt werden und in Schritt (d) die beiden Trennkolonnen untereinander abgespannt werden. "Untereinander abspannen" bedeutet ein Abspannen, das Kräfte nicht direkt in den Boden leitet, sondern nur zwischen den beiden betroffenen Trennsäulen verteilt. Dies führt in der Regel schon zu einem wesentlich stabileren Stand der Trennsäulen. Die Abspannung untereinander hat den Vorteil, dass dadurch andere Eigenfrequenzen erzielt werden, die für Anregungen, beispielsweise durch leichten oder mäßigen Wind, weniger empfindlich sind.
Selbstverständlich ist die Verspannung der Trennkolonnen untereinander auch auf Anlagen mit drei oder mehr Trennkolonnen anwendbar.
Ein Beispiel für ein Zwei-Kolonnen-System ist eine Luftzerlegungsanlage mit einer Hochdruck- und einer Niederdrucksäule.
Beispiele für Drei-Kolonnen-System sind

– eine Luftzerlegungsanlage mit Hochdruck- und Niederdrucksäule zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung und einer Rohargonsäule
– eine Luftzerlegungsanlage mit Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdrucksäule zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung
– ein Drei-Kolonnen-System zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung (ohne Argongewinnung)

Auch Vier-Kolonnen-Systeme kommen in der Luftzerlegung vor:

– Zwei-Kolonnen-System zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung mit geteilter Rohargonsäule gemäß EP 628777 B1
– Zwei-Kolonnen-System zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung mit einteiliger Rohargonsäule und Reinargonsäule gemäß EP 377117 B2
– Drei-Kolonnen-System zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung mit einteiliger Rohargonsäule

Ein Fünf-Kolonnen-System kann beispielsweise durch ein Drei-Kolonnen-System zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung mit einteiliger Rohargonsäule und Reinargonsäule gebildet werden.
Das folgende konkrete Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Luftzerlegungsanlage mit Hochdruck- und Niederdrucksäule zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung und einer Rohargonsäule.
In dem Ausführungsbeispiel werden die drei Trennkolonnen in einer Produktionseinrichtung vorgefertigt (Schritt a) und einzeln zum Aufstellort transportiert (Schritt b). Vor, während und/oder nach dem Transport werden Rohrleitungen hinzugefügt, die außerhalb der Mäntel der Kolonnen verlaufen.
Am Aufstellort wird zunächst etwa ein Drittel der Höhe der Coldbox aus Paneelen am Boden errichtet. Anschließend werden die drei Kolonnen ins Innere der halbfertigen Coldbox eingehoben, im Dreieck aufgestellt (Schritt c) und untereinander abgespannt (Schritt d). In dem Beispiel kann – muss aber nicht – auf das Abspannen zum Boden hin verzichtet werden, dass heißt es werden nur Verbindungselemente zwischen den Kolonnen angebracht und gespannt. Anschließend wird etwa ein weiteres Drittel der Höhe der Coldbox mittels weiterer Paneelen errichtet und schließlich ein bereits vorgefertigtes Coldboxmodul, das auch den Deckel und Begehungseinrichtungen umfasst, aufgesetzt und damit die Coldboxumhüllung fertig gestellt (Schritt e). Anschließend kann Isoliermaterial eingefüllt und die die Anlage angefahren werden.
Selbstverständlich sind die hier geschilderten Methoden grundsätzlich auch bei der Herstellung von Anlagen oder Anlagenteilen anwendbar, die keine Trennkolonne, sondern andere zu isolierende Apparateteile wie zum Beispiel Wärmetauscher aufweisen, insbesondere Wärmetauscher mit schraubenförmig gewickelten Rohren.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer verfahrenstechnischen Anlage, die mindestens eine Trennkolonne und eine Coldbox aufweist, bei dem (a) die Trennkolonne in einer Produktionseinrichtung vorgefertigt wird, (b) die vorgefertigte Trennkolonne zum Aufstellort transportiert wird, (c) die vorgefertigte Trennkolonne am Aufstellort aufgestellt wird, (d) die aufgestellte Trennkolonne abgespannt wird und anschließend (e) die Coldbox so hergestellt wird, dass sie die Trennkolonne umhüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Coldbox in Schritt (e) aus einer Mehrzahl von vorgefertigten Wandelementen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Coldboxherstellung im Wesentlichen oder vollständig im Anschluss an das Abspannen der Trennkolonne gemäß Schritt (d) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil der Coldbox vor der Aufstellung der vorgefertigten Trennkolonne gemäß Schritt (c) am Aufstellort aufgebaut und die Coldbox in Schritt (e) vervollständigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (e) ein vorgefertigtes Coldbox-Bauteil über die Trennkolonne gestülpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrenstechnische Anlage mindestens eine erste und eine zweite Trennsäule aufweist, wobei – in Schritt (c) die beiden Trennkolonnen nebeneinander aufgestellt werden und – in Schritt (d) die beiden Trennkolonnen untereinander abgespannt werden.