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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen eines Verunreinigungen enthaltenden Rohgases. Das Rohgas wird einem Wärmetauscher zugeführt, um die organischen oder anorganischen Verunreinigungen durch Kondensation und/oder Desublimation abzuscheiden.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Verunreinigungen enthaltende Rohgase durch Wärmetauscher zu führen, in denen die Verunreinigungen durch Kondensieren und/oder Desublimieren abgeschieden werden und die dementsprechend als Kondensatoren arbeiten. Die erzielte Reinheit des Reingases hängt dabei im Wesentlichen vom Dampfdruck bzw. vom Sublimationsdruck der Verunreinigung bei der jeweiligen tiefsten Kondensatortemperatur ab. Es ist bekannt, als Kühlmittel tiefkalt verflüssigte Gase einzusetzen. Wird der Kondensator direkt mit einem tiefkalt verflüssigten Gas gekühlt, so bildet sich eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Rohgas und dem tiefkalt verflüssigten Gas aus, so dass Aerosole, die die Verunreinigungen enthalten, in dem Rohgas entstehen. Die Aerosole verlassen den Wärmetauscher mit dem an sich gereinigten Reingas und sublimieren nach einer Temperaturerhöhung des Reingases. Das Reingas wird somit wieder kontaminiert.
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Aus der
DE 196 45 487 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen eines Rohgases bekannt, in der ein als Kondensator ausgeführter Wärmetauscher mit gasförmigem Stickstoff gekühlt wird, wobei der gasförmige Stickstoff wiederum in einem zweiten Wärmetauscher durch flüssigen Stickstoff gekühlt wird. Der gasförmige Stickstoff kann somit an die benötigte Temperatur im Kondensator angepasst werden. Der gasförmige Stickstoff wird für diesen Reinigungsvorgang in einem geschlossenen Kreislauf geführt, der durch ein Gebläse angetrieben wird. Das Gebläse verbraucht zum einen elektrische Energie und führt dem gasförmigen Stickstoff zusätzlich Wärmeenergie zu. Diese Wärmeenergie muss durch den flüssigen Stickstoff zusätzlich abgeführt werden. Zudem erfordert das Gebläse regelmäßige Wartung.
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Aus der
EP 0 275 472 A2 ist ebenfalls ein Verfahren zur Reinigung von Rohgasen bekannt, in dem gasförmiger Stickstoff in einem geschlossenen Kreislauf zur Kühlung eines Kondensators geführt wird. Aus dieser Druckschrift ist zudem bekannt, dass zwei Gruppen von umschaltbaren Wärmetauschern alternierend betrieben werden, um das Abtauen bzw. das Regenerieren einer Wärmetauschergruppe zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche Reingase mit sehr hohen Reinheitswerten ermöglicht und dabei energieeffizient und verschleißarm arbeitet.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Reinigen eines Verunreinigungen enthaltenden Rohgases, bei dem das Rohgas durch Kondensieren und/oder Desublimieren der Verunreinigungen in einem ersten Wärmetauscher zu einem Reingas gereinigt wird, wobei dem ersten Wärmetauscher ein Wärmetauschmedium zugeführt wird, welches zunächst zumindest teilweise in einem zweiten Wärmetauscher von dem Reingas vorgekühlt wird und in mindestens einem dritten Wärmetauscher von einem ersten Kühlmittel, bevorzugt verflüssigtem Stickstoff, auf die für die Kondensation und/oder Desublimation in dem ersten Wärmetauscher benötigte Temperatur abgekühlt wird.
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Unter Rohgas ist ein Abgas, eine Abluft oder ein Prozessgas zu verstehen, das mit gasförmigen oder dampfförmigen Stoffen organischer oder anorganischer Natur belastet ist. In der chemischen Industrie sind Verunreinigungen insbesondere Lösemittel. Ist das Rohgas nur mit einem Stoff verunreinigt, so kann dieser durch das erfindungsgemäße Verfahren zurückgewonnen werden. Üblicherweise liegen verunreinigende Stoffe allerdings nicht in reiner Form vor, sondern müssen als Gemisch nach dem Reinigungsprozess entsorgt werden. Das Reingas wiederum kann entweder in die Atmosphäre entlassen oder in weiteren Prozessen verwendet werden.
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Der erste Wärmetauscher hat erfindungsgemäß die Funktion eines Kondensators, in dem die Verunreinigungen kondensieren und/oder desublimieren. Als Wärmetauschmedium können insbesondere Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Umgebungsluft oder Druckluft eingesetzt werden, welche in gasförmiger Form nach Verlassen des Kondensators beispielsweise als Inertgas, Gebläseluft für Feuerungsanlagen oder Druckluft weiter genutzt werden können. Bevorzugt wird ein bei einem Betreiber vorhandenes Betriebsmedium als Wärmetauschmedium verwendet. Als Kühlmittel werden bevorzugt tiefkalt verflüssigte Gase, insbesondere flüssiger Stickstoff eingesetzt. Weitere bevorzugt verwendbare tiefkalt verflüssigte Gase sind flüssiger Sauerstoff, flüssiges Argon und flüssiges Kohlendioxid.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Wärmetauschmedium zunächst in dem zweiten Wärmetauscher durch das abgekühlte Reingas vorgekühlt und anschließend in dem dritten Wärmetauscher von dem ersten Kühlmittel auf die im ersten Wärmetauscher geforderten Temperaturen abgekühlt. Nachdem das Wärmetauschmedium den ersten Wärmetauscher verlassen hat, kann es für weitere Prozesse verwendet werden. Auch das erste Kühlmittel kann nach Durchlaufen mindestens eines Wärmetauschers für weitere Prozesse eingesetzt werden. Durch das Ausnutzen des abgekühlten Reingases zum Vorkühlen des Wärmetauschmediums, das Verzichten auf ein Gebläse für das Wärmetauschmedium und durch die zumindest teilweise Weiterverwendung der Gase kann die Energieeffizienz gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verbessert werden. Ferner werden so längere Wartungsintervalle ermöglicht.
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Vorzugsweise wird ein Teil des Wärmetauschmediums in einem vierten Wärmetauscher vorgekühlt, wobei dem vierten Wärmetauscher das den dritten Wärmetauscher verlassende Kühlmittel zugeführt wird. Das Wärmetauschmedium wird insbesondere vor dem Zuführen in den zweiten Wärmetauscher aufgeteilt, parallel in dem zweiten und vierten Wärmetauscher vorgekühlt und schließlich gemeinsam dem dritten Wärmetauscher zugeführt. Auf diese Weise kann das Wärmetauschmedium auf tiefere Temperaturen abgekühlt werden, und die Kälteenergie in dem Kühlmittel besser ausgenutzt werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Wärmetauschmedium in einem fünften Wärmetauscher durch ein zweites Kühlmittel oder eine sonstige Kältequelle vor Zuführen in den zweiten Wärmetauscher vorgekühlt und/oder vorkondensiert wird. Das zweite Kühlmittel ist bevorzugt Sole oder Ammoniak. Durch das zusätzliche Vorkühlen des Wärmetauschmediums wird eine höhere Energieeffizienz erreicht.
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Um eine noch höhere Energieeffizienz zu erzielen, ist es zudem vorteilhaft, wenn das Rohgas von einem sechsten Wärmetauscher durch das zweite Kühlmittel, ein drittes Kühlmittel oder eine sonstige Kältequelle vor Zuführen in den ersten Wärmetauscher vorgekühlt und/oder vorkondensiert wird.
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Insbesondere wenn Umgebungsluft als Wärmetauschmedium eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn das Wärmetauschmedium von einer in Flussrichtung des Wärmetauschmediums hinter dem ersten Wärmetauscher angeordneten Fördervorrichtung, bevorzugt einem Gebläse oder einem Kompressor gefördert und gegebenenfalls komprimiert wird. Auf diese Weise steht insbesondere getrocknete Druckluft oder Gebläseluft für einen weiteren betrieblichen Einsatz zur Verfügung, z. B. für Feuerungsanlagen oder als Steuerdruckluft.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Wärmetauscher, insbesondere der erste Wärmetauscher, im Gegenstrom betrieben wird. So wird sichergestellt, dass an jeder Stelle im Wärmetauscher nur eine geringe Temperaturdifferenz zwischen Rohgas, Reingas oder Kühlmittel und dem Wärmetauschmedium vorliegt, wodurch insbesondere im ersten Wärmetauscher die Bildung von Aerosolen stark eingeschränkt wird. Ferner kann die tiefste Temperatur im ersten Wärmetauscher entsprechend der geforderten Reinheit des austretenden Reingases sehr präzise eingestellt werden.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird eine Vorrichtung zum Reinigen eines Verunreinigungen enthaltenden Rohgases vorgeschlagen mit mindestens einem ersten Wärmetauscher zum Kondensieren und/oder Desublimieren der Verunreinigungen, mindestens einem zweiten Wärmetauscher zum Vorkühlen eines Wärmetauschmediums und mindestens einem dritten Wärmetauscher zum weiteren Abkühlen des Wärmetauschmediums, wobei das Rohgas dem ersten Wärmetauscher über eine Rohgaszuleitung zuführbar ist und ein im ersten Wärmetauscher entstandenes Reingas im Folgenden dem zweiten Wärmetauscher über eine Reingasverbindungsleitung zuführbar ist, wobei zumindest ein Teil des Wärmetauschmediums über eine Wärmetauschmediumzuleitung dem zweiten Wärmetauscher zuführbar ist und weiter über Wärmetauschmediumverbindungsleitungen zunächst dem dritten Wärmetauscher und im Folgenden dem ersten Wärmetauscher zuführbar ist, wobei dem dritten Wärmetauscher über eine Kühlmittelzufuhr ein Kühlmittel zuführbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Alle Leitungen sind zum Führen der entsprechenden Gase bzw. Flüssigkeiten ausgelegt, sie sind insbesondere auch gegen Wärmeverlust isoliert. Dadurch, dass das Wärmetauschmedium nur einmal durch die Wärmetauscher geführt wird, wird ein Wärmeeintrag durch ein Gebläse, wie es im Stand der Technik beschrieben wird, verhindert. Die Energieeffizienz beim Reinigen eines Rohgases wird so gesteigert. Zudem wird die Energieeffizienz auch dadurch gesteigert, dass das abgekühlte Reingas dem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird und dort das Wärmetauschmedium vorkühlt. Alle zum Betrieb der Vorrichtung benötigten Gase und Flüssigkeiten können im Idealfall weiter benutzt werden, wobei eventuell lediglich die Verunreinigungen entsorgt werden müssen.
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Zur Verbesserung der Energieeffizienz ist einem parallel zu dem zweiten Wärmetauscher angeordneten vierten Wärmetauscher zum Vorkühlen des Wärmetauschmediums ein Teil des Wärmetauschmediums über eine Wärmetauschmediumverbindungsleitung zuführbar und das Wärmetauschmedium über eine zweite Wärmetauschmediumverbindungsleitung dem dritten Wärmetauscher zuführbar, wobei das in dem dritten Wärmetauscher verwendete Kühlmittel dem vierten Wärmetauscher über eine erste Kühlmittelverbindungsleitung zuführbar ist. Insbesondere wird das Wärmetauschmedium vor Zuführen in den dritten Wärmetauscher zusammengeführt. Mit einer solchen Anordnung der Wärmetauscher wird die Kühlleistung des Kühlmittels optimal ausgenutzt.
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Es ist zudem vorteilhaft, wenn dem ersten Wärmetauscher in der Rohgaszuführung ein sechster Wärmetauscher zum Abkühlen und/oder Vorkondensieren vorgeordnet ist und/oder dem zweiten Wärmetauscher zum Abkühlen und/oder Vorkondensieren des Wärmetauschmediums in der Wärmetauschmediumzuführung ein fünfter Wärmetauscher vorgeordnet ist. Somit lassen sich sowohl das Rohgas als auch das Wärmetauschmedium vorkühlen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Wärmetauschmediumzuleitung ein siebter Wärmetauscher zum Heizen des Wärmetauschmediums angeordnet ist. Ein siebter Wärmetauscher in der Wärmetauschmediumzuleitung ist sinnvoll, um die Vorrichtung zu reinigen. In diesem Fall wird erhitztes Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumleitungen geführt und alle Wärmetauscher erwärmt, so dass Kontaminationen schmelzen bzw. verdampfen und abgeführt werden können. Während eines solchen Reinigungsprozesses werden kein Kühlmittel und ggf. auch kein Rohgas in die Vorrichtung eingeleitet.
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Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen parallel nebeneinander angeordnet sind, so dass die Vorrichtungen alternierend betrieben werden können, wobei eine Vorrichtung gereinigt wird und die andere zum Reinigen von Rohgas genutzt wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsfarm ist vorgesehen, dass das Wärmetauschmedium aus dem ersten Wärmetauscher über eine Wärmetauschmediumableitung abführbar ist und eine Fördervorrichtung, bevorzugt ein Kompressor oder ein Gebläse, in der Wärmetauschmediumableitung angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn Umgebungsluft als Wärmetauschmedium genutzt wird. Dieses kann somit durch die Wärmetauschmediumleitungen angesaugt werden und steht somit in komprimierter Form einer weiteren Verwendung zur Verfügung. Die Umgebungsluft wird in den Wärmetauschern durch Kondensation entfeuchtet, wobei die Flüssigkeit aus den Wärmetauschern abgeführt wird.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen und anwenden und umgekehrt.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren und Anwendungsbeispiele beispielhaft erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
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1: eine erste Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2: eine zweite Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3: eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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4: eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 umfasst einen ersten Wärmetauscher 1, einen zweiten Wärmetauscher 2, einen dritten Wärmetauscher 3 und einen siebten Wärmetauscher 5 sowie Leitungen zum Führen eines Rohgases, eines Reingases, eines Wärmetauschermediums sowie eines Kühlmittels.
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Dem ersten Wärmetauscher 1 wird das zu reinigende Rohgas über eine Rohgaszuleitung 10 zugeführt. In dem ersten Wärmetauscher 1 erfolgt die Abreinigung des Rohgases von den Verunreinigungen durch Kondensation und/oder Desublimation. Das Kondensat wird durch hier nicht dargestellte Leitungen aus dem ersten Wärmetauscher 1 abgeführt. Das gereinigte kalte Reingas verlässt den ersten Wärmetauscher 1 und wird durch eine Reingasverbindungsleitung 12 dem zweiten Wärmetauscher 2 zugeführt. Im zweiten Wärmetauscher 2 wird das kalte Reingas in thermischen Kontakt mit dem Wärmeübertragungsmedium gebracht. Dadurch wird die in dem Reingas enthaltene Kälteenergie auf das Wärmetauschmedium übertragen. Das Reingas verlässt den zweiten Wärmetauscher 2 über eine Reingasableitung 13.
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Das Wärmetauschmedium wird mittels einer Wärmetauschmediumzuleitung 20, in der der siebte Wärmetauscher 5 angeordnet ist und einer ersten Wärmetauschmediumverbindungsleitung 21 dem zweiten Wärmetauscher 2 zugeführt und nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 2 durch eine zweite Wärmetauschmediumverbindungsleitung 22 dem dritten Wärmetauscher 3 zugeführt. Dort wird das Wärmetauschmedium in thermischen Kontakt mit dem Kühlmittel gebracht, welches über eine erste Kühlmittelzuleitung 31 und eine erste Kühlmittelableitung 34 durch den dritten Wärmetauscher geleitet und durch eine hier nicht dargestellte Regeleinrichtung in der Menge geregelt wird, wodurch das Wärmetauschmedium auf die gewünschte Temperatur des ersten Wärmetauschers 1 abgekühlt wird. Mittels einer dritten Wärmetauschmediumverbindungsleitung 23 wird das kalte Wärmetauschmedium dem ersten Wärmetauscher 1 zugeführt. Im ersten Wärmetauscher 1 wird das Wärmetauschmedium in thermischen Kontakt mit dem Rohgas gebracht. Dadurch erfolgt der für die Kondensation und/oder Desublimation der Verunreinigungen nötige Kälteübergang. Über eine Wärmetauschmediumableitung 24 verlässt das Wärmetauschmedium den ersten Wärmetauscher 1.
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Zum Regenerieren der vereisten Wärmetauscher 1, 2, 3 wird das Wärmetauschmedium bei abgeschaltetem Rohgasbetrieb weiter durch die Wärmetauscher 1, 2, 3 geführt und eventuell vor Eintritt in die Anlage durch den. siebten Wärmetauscher S vorgewärmt.
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2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100, die der Ausführungsform gemäß 1 ähnelt, so dass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 gemäß 2 zeigt einen vierten Wärmetauscher 4, der parallel zu dem zweiten Wärmetauscher 2 geschaltet ist. Im vierten Wärmetauscher 4 wird das aus dem dritten Wärmetauscher 3 durch eine erste Kühlmittelverbindungsleitung 32 abgeleitete Kühlmittel über eine zweite Kühlmittelverbindungsleitung 33 zugeführt und in thermischen Kontakt mit einem Teilstrom des Wärmetauschmediums gebracht. Die Zufuhr des Teilstroms des Wärmetauschmediums erfolgt durch einen Abschnitt einer ersten Wärmetauschmediumverbindungsleitung 21a, welche von der ersten Wärmetauschmediumverbindungsleitung 21 abzweigt. Die Aufteilung des Wärmetauschmediums in den Teilstrom, der über die erste Wärmetauschmediumverbindungsleitung 21 dem zweiten Wärmetauscher 2 und dem Teilstrom, der über den Abschnitt der ersten Wärmetauschmediumsverbindungsleitung 21a dem vierten Wärmetauscher 4 zugeführt wird, erfolgt über eine hier nicht dargestellte Regeleinrichtung. Auf diese Weise kann der dem zweiten Wärmetauscher 2 abgeleitete Kälteinhalt des Kühlmittels zurück gewonnen werden.
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3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100, die der Vorrichtung 100 gemäß 1 ähnlich ist und insbesondere für drucklose Wärmetauschmedien geeignet ist. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 ist in der Wärmetauschmediumableitung 24 des ersten Wärmetauschers 1 für das Wärmetauschmedium eine Fördervorrichtung 6 in Form eines Kompressors oder eines Gebläses angeordnet, der das Wärmetauschmedium einem nachgelagerten Prozess zuführt oder verdichtet zuführt.
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4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100, die zusätzlich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform einen fünften Wärmetauscher 7 und einen sechsten Wärmetauscher 8 aufweist. Dem fünften Wärmetauscher 7 wird das Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumzuleitung 20 zugeführt. Das Wärmetauschmedium wird nach Verlassen des fünften Wärmetauschers 7 mittels der ersten Wärmetauschmediumverbindungsleitung 21 dem zweiten Wärmetauscher 2 zugeführt. Ein Teilstrom des Wärmetauschermediums wird durch die von der Wärmetauschermediumverbindungsleitung 21 abzweigenden Wärmetauschermediumverbindungsleitung 21a dem Wärmetauscher 4 zugeführt. Über eine zweite Kühlmittelzuleitung 71 und eine zweite Kühlmittelableitung 72 wird dem fünften Wärmetauscher 7 ein weiteres Kühlmittel wie z. B. Sole oder Ammoniak zugeführt. Durch thermischen Kontakt des Wärmetauschmediums und des weiteren Kühlmittels erfolgt eine Vorkühlung und/oder Vorkondensation des Wärmetauschmediums.
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Dem sechsten Wärmetauscher 8 wird das Rohgas durch die Rohgaszuleitung 10 zugeführt. Das Rohgas wird nach Verlassen des sechsten Wärmetauschers 8 mittels einer Rohgasverbindungsleitung 11 dem ersten Wärmetauscher zugeführt. Über eine dritte Kühlmittelzuleitung 81 und eine dritte Kühlmittelableitung 82 wird dem sechsten Wärmetauscher 8 ein weiteres Kühlmittel wie z. B. Sole oder Ammoniak zugeführt. Durch thermischen Kontakt des Rohgases und des weiteren Kühlmittels erfolgte eine Vorkühlung und/oder Vorkondensation des Rohgases.
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Es folgt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß 1 erfolgte die Reinigung eines mit einem organischen Lösungsmittel beladenen Rohgases. Das Rohgas bestand aus 125 kg/h gasförmigen Stickstoff zusätzlich einer Beladung von 10 kg/h eines organischen Lösungsmittels. Das Rohgas trat mit einer Temperatur von 20°C durch die Rohgaszuleitung 10 in den ersten Wärmetauscher ein und wurde durch Wärmeübertrag auf das Wärmetauschmedium auf –80°C abgekühlt und die Verunreinigung als Kondensat abgeführt bzw. ausgefroren. Das Wärmetauschmedium wurde mit –100°C durch die dritte Wärmetauschmediumverbindungsleitung 23 dem ersten Wärmetauscher 1 zugeführt. Die Austrittstemperatur des Wärmetauschmediums betrug in der Wärmetauschmediumableitung 240°C. Im ersten Wärmetauscher 1 wurde dabei eine Leistung von 4,9 kW übertragen. Dadurch, dass der erste Wärmetauscher 1 im Gegenstrom betrieben wurde, lag die maximale Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmetauschmedium und dem Rohgas bei lediglich 20°C. Somit konnte die Bildung von Aerosolen und folglich eine Rekontamination des Reingases wirkungsvoll verhindert werden. Das den ersten Wärmetauscher bei –80°C verlassende Reingas wurde über die Reingasverbindungsleitung 12 dem zweiten Wärmetauscher 2 zugeführt. Das Reingas verließ den zweiten Wärmetauscher 2 mit einer Temperatur von 0°C und einer Beladung mit der Verunreinigung, die deutlich unter 20 mg/m3 lag.
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Als Wärmetauschmedium kam 168 kg/h gasförmiger Stickstoff zum Einsatz, der einem Vorratstank des Betreibers bei einem Druck von 10 bar entnommen und anschließend nach Verlassen der Vorrichtung über die Wärmetauschmediumableitung 24 auf Netzdruck eines Stickstoffnetzes geregelt in dieses Stickstoffnetz wieder eingespeist wurde. Dem zweiten Wärmetauscher 2 wurde das Wärmetauschmedium mit einer Temperatur von 20°C zugeführt. Im Wärmetauscher 2 wurde es auf –39°C abgekühlt und dem dritten Wärmetauscher 3 durch die zweite Wärmetauschmediumverbindungsleitung 22 zugeführt. Im zweiten Wärmetauscher 2 wurde eine Leistung von 2,9 kW übertragen.
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Das Wärmetauschmedium wurde schließlich im dritten Wärmetauscher auf –100°C abgekühlt und durch die dritte Wärmetauschmediumverbindungsleitung 23 dem ersten Wärmetauscher 1 zugeführt.
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Als Kühlmittel wurden 39 kg/h flüssiger Stickstoff, die einem Vorratstank entnommen wurden, über die erste Kühlmittelzuleitung 31 mit einer Temperatur von –168°C eingesetzt. Das Kühlmittel verließ den zweiten Wärmetauscher mit einer Temperatur von –60°C über die erste Kühlmittelableitung 34. Anschließend wurde das Kühlmittel mittels eines atmosphärischen Nachwärmers auf Umgebungstemperatur erwärmt, auf den Netzdruck geregelt und in das Werksnetz des Anwenders eingespeist. Im Nachkühler wurde eine Leistung von 3,0 kW übertragen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein effizientes Reinigen eines Rohgases von Verunreinigungen zu einem Reingas, welches aufgrund sehr geringer Aerosolbildung sehr hohe Reinheitswerte aufweist und sehr energieeffizient arbeitet und mit geringem Wartungsaufwand auskommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Wärmetauscher
- 2
- zweiter Wärmetauscher
- 3
- dritter Wärmetauscher
- 4
- vierter Wärmetauscher
- 5
- siebter Wärmetauscher
- 6
- Fördervorrichtung
- 7
- fünfter Wärmetauscher
- 8
- sechster Wärmetauscher
- 10
- Rohgaszuleitung
- 11
- Rohgasverbindungsleitung
- 12
- Reingasverbindungsleitung
- 13
- Reingasableitung
- 20
- Wärmetauschmediumzuleitung
- 21
- erste Wärmetauschmediumverbindungsleitung
- 21a
- erste Wärmetauschmediumverbindungsleitung
- 22
- zweite Wärmetauschmediumverbindungsleitung
- 22a
- zweite Wärmetauschmediumverbindungsleitung
- 23
- dritte Wärmetauschmediumverbindungsleitung
- 24
- Wärmetauschmediumableitung
- 31
- erste Kühlmittelzuleitung
- 32
- erste Kühlmittelverbindungsleitung
- 33
- zweite Kühlmitteilverbindungsleitung
- 34
- erste Kühlmittelableitung
- 71
- zweite Kühlmittelzuleitung
- 72
- zweite Kühlmittelableitung
- 81
- dritte Kühlmittelzuleitung
- 82
- dritte Kühlmittelableitung
- 100
- Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19645487 C1 [0003]
- EP 0275472 A2 [0004]
