DE1103947B - Verfahren und Einrichtung zur Gaszerlegung bei grossen Belastungsschwankungen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Gaszerlegung bei grossen BelastungsschwankungenInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Gaszerlegung durch Tieftemperaturrektifikation, bei dem Schwankungen, in der Entnahmemenge
eines ersten Zerlegungsproduktes ausgeglichen werden, indem bei starker Entnahme flüssiges,
gespeichertes erstes Zerlegungsprodukt zusätzlich verdampft wird, während gleichzeitig zu zerlegendes
Gasgemisch oder ein zweites Zerlegungsprodukt verflüssigt und gespeichert wird und bei geringer Entnahme
die Überschuß menge des ersten Zerlegungs-Produktes flüssig gespeichert wird, wobei das verflüssigte
Gasgemisch oder das zweite Zerlegungsprodukt verdampft wird, und die Kälteverluste durch arbeitsleistendSe
Entspannung gedeckt werden.
Luftzerlegungsanliagen sind häufig wechselnden Betrieb'sbedingungeni
ausgesetzt. Insbesondere Stahlwerksbetriebe stellen an die Anpassungsfähigkeit der
Trennanlagen große Anforderungen. Soweit es sich nur um die durch den normalen Konverterbetrieb verursachten
Schwankungen des Sauerstoffbedarfes handelt, sind diese durch Druckspeicherung überbrückbar.
Liegen jedoch Beliastungsschwankungen mit langer Periodendauer vor, so konnten diese bisher nur
durch eine energetisch kostspielige Flüssigkeitspeicherung oder durch einen entsprechend schwankenden
Betrieb der Trennanlage ausgeglichen werden. Im letzteren Fall ist die Schwankungsbreite durch die
Arbeitsfähigkeit des Rektifikators begrenzt. Außerdem muß der Trennapparat nach dem größten und
nicht nach dem mittleren Sauerstoffbedarf bemessen werden.
Ein bekanntes Verfahren vermeidet diese Nachteile dadurch, daß in Zeiten geringen Verbrauchs an flüssigem
Sauerstoff dieser aus der Rektifikationssäule entnommen, flüssig gespeichert und in Zeiten erhöhten
Bedarfs zusätzlich verdampft wird, wobei gleichzeitig durch Wärmeaustausch zu zerlegendes Gasgemisch
verflüssigt und gespeichert wird. Ein Teil der zu zerlegenden Luft wird dabei mit Mitteldruck der Anlage
zugeführt, in umschaltbaren Wärmeaustauschern gekühlt und gereinigt und dann in die Zerlegungssäule
eingespeist, während ein anderer Teil auf Hochdruck verdichtet, in einer besonderen Reinigungseinrichtung
gereinigt und dann im Wärmeaustausch mit gespeichertem flüssigem Sauerstoff mindestens teilweise verrtüssigt
wird. Bei erhöhter Entnahme von Sauerstoff wird dabei die Kälteerzeugung durch arbeitsleistende
Entspannung gedrosselt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein Teil der Luft auf Hochdruck komprimiert
werden muß, eine zusätzliche Reinigungseinrichtung notwendig ist und ein Teil der gereinigten
Luft unzerlegt aus der Anlage abgeblasen wird. Ein weiterer Nachteil ist, daß in den Zeiten, in denen
durch verstärkte Verdampfung erhöhte Kälteverluste Verfahren und Einrichtung
zur Gaszerlegung
bei großen Belastungsschwankungen
bei großen Belastungsschwankungen
Anmelder:
Gesellschaft für Linde's Eismaschinen
Gesellschaft für Linde's Eismaschinen
Aktiengesellschaft,
Zweigniederlassung Höllriegelskreuth,
Höllriegelskreuth bei München
Höllriegelskreuth bei München
Fritz Jakob, Pullach bei München,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
auftreten, die Kälteerzeugung durch larbeitsleistende Entspannung verringert wird.
Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des bekannten Verfahrens
zu überwinden. Dies wird dadurch erreicht, daß das gesamte zu zerlegende Gasgemisch auf Mitteldruck
verdichtet, in umschaltbaren Wärmeaustauschern gekühlt und gereinigt und mindestens ein Teil des Gasgemisches
im Wärmeaustausch mit dem ersten Zerlegungsprodukt verflüssigt wird.
Dies hat den Vorteil, daß ein getrennter Hochdruckkreislauf nicht benötigt wird und die zusätzliche
Reinigungseinrichtung entfällt, da das gesamte zu zerlegende Gas unter Mitteldruck durch umschaltbare
Wärmeaustauscher zugeführt wird. Weiterhin bleibt die Kälteleistung durch arbeitsleistende Entspannung
auch in Zeiten erhöhter Entnahme mindestens gleich der in Zeiten geringer Entnahme.
Die Gaszerlegung selbst wird nach bekannten Verfahren, beispielsweise nach Linde-Fränkl, durchgeführt.
Die Reinigung des zu zerlegenden Gases und seine Abkühlung auf die, in der Trennsäule benötigte
Zerlegungstemperatur erfolgt vorzugsweise in Regeneratoren. Das eine Zerlegungsprodukt, vorzugszugsweise
der Sauerstoff bei Luftzerlegungsanlagen, wird durch in die Regeneratoren eingelegte Rohrschlangen
geführt. Die Kälteverluste werden durch arbeits-
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leistende Entspannung eines Teiles des zu zerlegenden mung des zu entspannenden Gases einen Mitteldruck-Gasgemisches
ausgeglichen. Anwärmkreislauf heranzuziehen. Eine andere Mög-
Der Gaszerlegungsanlage, die eine konstante Luft- lichkeit besteht darin, die Kälteerzeugung diskontimenge
verarbeitet, wird ein Teil eines Zerlegungspro- nuierlich zu machen und während der Grundlastduktes,
bei der Sauerstoffgewinnung aus Luft vor- 5 periode wenig, während der Hauptlastperiode vie!
zugsweise der Sauerstoff, flüssig aus dem Hauptkon- Luft durch die Turbine zu schicken,
densator entnommen und einem kommunizierend mit Auch ist es möglich, in den Hauptbelastungsperio-
densator entnommen und einem kommunizierend mit Auch ist es möglich, in den Hauptbelastungsperio-
diesem verbundenen Flüssigkeitstank zugeleitet. den anstatt des unzerlegten verflüssigten Gasgemisches
Durch eine Regelvorrichtung in dieser Zuleitung wird ein weiteres Zerlegungsprodukt flüssig zu speichern,
der Flüssigkeitsstand im Hauptkondensator konstant io Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des
gehalten. Aus diesem Tank läuft die Flüssigkeit in Gegenstandes der Erfindung dar.
einen Verdampfer, der durch das zu zerlegende Gas- 1, 2, 3 und 4 sind Regeneratoren, in die jeweils die
einen Verdampfer, der durch das zu zerlegende Gas- 1, 2, 3 und 4 sind Regeneratoren, in die jeweils die
gemisch beheizt wird. Dieser Verdampfer ist so tief Rohrschlangen a iund b eingelegt sind. Durch idie
aufgestellt, daß er auch bei fast leerem Speichertank Rohrschlangen b wird die beim normalen Betrieb begefüllt
werden kann. Bei anderer räumlicher Anord- 15 nötigte Sauerstoff menge entnommen, durch die Rohrnung
ist eine zusätzliche Flüssigkeitspumpe zur Fül- schlangen α die bei Mehrverbrauch benötigte Zusatzlung
des Speichertanks notwendig. Vom Kopf dieses menge. 5 ist eine Turbine. 6 ist die untere und 7 die
Verdampfers wird gasförmiges Produkt entnommen obere Säule einer Rektifikationskolonne. Durch die
und durch ein in die Regeneratoren eingelegtes Rohr- Leitung 8 strömt Hochdruckluft in die Anlage. Bei
schlangensystem geleitet. Vom Fuß des Verdampfers 20 einer bestimmten Ventilstellung wird die Luft beiwird
Flüssigkeit einem Zusatzverdampfer zugeleitet, spielsweise durch den Regenerator 1 geleitet. Ein Teil
in dem die als Grundleistung benötigte Menge Flüs- wird dem Regenerator durch die Anzapfung 9 entsigkeit
verdampft und durch ein weiteres in die Re- nommen, durch den Adsorber 10 geleitet, in der Turgeneratoren
eingelegtes Rohrschlangensystem zum bine 5 entspannt und in die obere Säule 7 eingeführt.
Verbrauch geführt wird. Das bei der Verdampfung 25 Der andere Teil strömt durch die Leitung 11 in den
des Reinproduktes kondensierende, zu zerlegende Gas- Fuß der unteren Säule 6 und wird dort verflüssigt,
gemisch wird in einem Flüssigkeitstank gesammelt Die Rektifikation geschieht in bekannter Weise. Sie
und von dort regelbar in die Niederdrucksäule des ist nicht Gegenstand der Erfindung und soll deshalb
Rektifikators geleitet. nicht näher beschrieben werden.
Bei der Inbetriebnahme ist einer der Behälter mit 30 Ein Speichertank 14 für flüssigen Sauerstoff ist
flüssigem Trennungsprodukt bzw. mit flüssigem, zu durch die Leitung 12 mit dem Fuß der oberen Säule 7
trennendem Gasgemisch zu füllen. Ist der Behälter für verbunden. Das Ventil 13 regelt den Zufluß zu diedas
gewonnene Reinprodukt voll und setzt die Haupt- sem Tank so, daß in der oberen Säule 7 ein konstanlastperiode
ein, so wird das Zusatz-Rohrschlangen- ter Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten wird. Der in
system geöffnet, das im Verdampfer befindliche Gas 35 dem Speichertank 14 verdampfende Sauerstoff wird
strömt ab und Flüssigkeit aus dem Reinprodukt-Vor- durch die Leitung 36 wieder der oberen Säule 7 zuratstank
strömt nach, wird verdampft und gelangt geführt. Die Leitung 15 führt vom Boden des Speidurch
das Zusatz-Rohrschlangensystem aus der An- chertanks 14 zu einem tieferliegenden Verdampfer 16.
lage. Die durch die Verdampfung des Reinproduktes Vom oberen Ende dieses Verdampfers gelangt gasaus
dem zu zerlegenden Gasgemisch gebildete Flüssig- 40 förmiger Sauerstoff durch die Leitung 17 und die
keit wird inzwischen in dem zweiten Behälter ge- Rohrschlange α des entsprechenden Regenerators über
speichert. Ist die Hauptlastperiode beendet, so ist der die Leitung 18 zum Verbraucher.
Reinproduktbehälter leer, der mit dem unzerlegten Ge- Der im Verdampfer 16 nicht verdampfte Teil des
Reinproduktbehälter leer, der mit dem unzerlegten Ge- Der im Verdampfer 16 nicht verdampfte Teil des
misch voll. In der nun folgenden Grundlastperiode Sauerstoffes fließt durch die Leitung 19 zu einem Zuwird
dieser Behälter in die obere Säule entleert, wobei 45 satzverdampfer 20, in .dem die beim normalen Betrieb
eine gleichwertige flüssige Menge des Reinproduktes gebrauchte Sauerstoff menge verdampft wird. Über
erzeugt und in dem zugehörigen Behälter gespeichert einen Abscheider 21 gelangt der gasförmige Sauerwird.
Am Ende der Grundlastperiode ist der Aus- stoff in die Regeneratorschlangen b und kann angangszustand
wiederhergestellt. schließend durch die Leitung 22 entnommen werden.
Der wechselseitige Betrieb bringt es mit sich, daß, 50 Die im Verdampfer 16 benötigte Verdampfungswenn, beispielsweise bei der Luftzerlegung, viel wärme wird durch Kondensation von Luft frei, die
Sauerstoff die Anlage verläßt, viel Luft gespeichert, bei 24 der unteren Säule 6 entnommen und durch
also wenig Stickstoff gebildet wird. Umgekehrt wird, den Verdampfer geführt wird. Die dabei gebildete
wenn wenig Sauerstoff die Anlage verläßt, viel Luft flüssige Luft sammelt sich im Speichertank 25. Sie
zerlegt, also viel Stickstoff gebildet. Dieser Mengen- 55 kann durch die Leitung 26 entnommen, im Ventil 27
ausgleich gestattet es, die Regeneratoren recht gut entspannt und der oberen Säule 7 zugeführt werden.
im Gleichgewicht zu halten. Zwischen Ein- und Aus- Bei 28 wird dieser Säule gasförmiger Stickstoff enttretendem
treten nur Mengendifferenzen von wenigen nommen, durch die Wärmeaustauscher 29 und 30 geProzent
auf. Dabei ist es von Vorteil, daß, wenn viel leitet und anschließend durch die Regeneratoren ge-Gas
durch die Rohrschlangen strömt, ein Eintritts- 60 führt. Bei 23 verläßt er die Anlage.
Überschuß besteht und der Austrittsüberschuß mit Um zu vermeiden, daß man während der Zeit des
Überschuß besteht und der Austrittsüberschuß mit Um zu vermeiden, daß man während der Zeit des
seinen großen Temperaturdifferenzen am warmen Austrittsüberschusses aus den Regeneratoren in das
Regeneratorende dann auftritt, wenn wenig Kälte- Gebiet der Sättigung hinein entspannen muß, ist ein
Verluste durch den Sauerstoff zu erwarten sind. Trotz- Anwärmkreislauf vorgesehen. Durch die Leitung 31
dem sind die Austausch Verluste größer als bei völlig 65 wird der unteren Säule 6 Luft entnommen, die in
ausgeglichener Regeneratorbilanz. einem Wärmeaustauscher 32 angewärmt und hinter
Während der Zeit des Austrittsüberschusses steht dem Adsorber 10 der Turbine 5 zugeführt wird. Zur
nur wenig Wärme für die Turbinenanwärmung zur Anwärmung dieser Luft wird bei 35 ein Teil der
Verfugung und wenn nicht in die Sättigung hinein Luft abgezweigt, im Wärmeaustauscher 33 im Gegenentspannt
werden soll, ist es notwendig, zur Anwär- 7c strom mit im Kompressor 34 verdichteter Luft ange-
wärmt, durch den Wärmeaustauscher 32 geleitet und der durch die Leitung 11 zur unteren Säule 6 strömenden
Luft zugefügt.
Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht auf Anlagen mit Regeneratoren beschränkt. An öderen
Stelle lassen sich auch andere Wärmeaustauscher, insbesondere Reversimg-exchangers, verwenden.
Anstatt bei erhöhter Entnahme des Hauptzerlegungsprodukts zu zerlegendes Gasgemisch zu speichern,
wie dies in der schematisch gezeichneten Anlage der Fall ist, kann mindestens teilweise auch ein
anderes Zerlegungsprodukt oder, beispielsweise bei Verbundbetrieb mit einer anderen Anlage, ein anderes
Gas gespeichert werden.
15
Claims (9)
1. Verfahren zur Gaszerlegung durch Tieftemperaturrektifikation,
bei dem Schwankungen in der ao Entnahmemenge eines ersten Zerlegungsproduktes ausgeglichen werden, indem bei starker Entnahme
flüssiges, gespeichertes erstes Zerlegungsprodukt zusätzlich verdampft wird, während gleichzeitig zu
zerlegendes Gasgemisch oder ein zweites Zerlegungsprodukt verflüssigt und gespeichert wird
und bei geringer Entnahme die Überschußmenge des ersten Zerlegungsproduktes flüssig gespeichert
wird, wobei das verflüssigte Gasgemisch oder das zweite Zerlegungsprodukt verdampft
wird, und die Kälteverluste durch arbeitsleistende Entspannung gedeckt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das gesamte zu zerlegende Gasgemisch auf Mitteldruck verdichtet, in umschaltbaren Wärmeaustauschern
gekühlt und gereinigt und mindestens ein Teil des Gasgemisches im Wärmeaustausch mit
dem ersten Zerlegungspunkt verflüssigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kälteleistung durch arbeitsleistende
Entspannung in Perioden starker Entnähme gleich der in Perioden geringer Entnahme
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Sauerstoffgewinnung durch Luftzerlegung flüssiger Sauerstoff gespeichert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des der Rektifikationsanlage zugeführten, bei der Verdampfung des gespeicherten
Zerlegungsproduktes kondensierten Gasgemisches automatisch oder von Hand geregelt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des kondensierten
Gasgemisches in die Trennsäule kontinuierlich erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Perioden starker Entnahme der
Entspannungsmaschine zusätzlich Gas aus einem getrennten Anwärmkreislauf zugeführt wird.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Fuß der oberen Säule (7) einer zweistufigen Rektifikationskolonne (6, 7) über ein automatisch oder
von Hand regelbares Ventil (13) mit einem Speichertank (14) verbunden ist.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefste Punkt des Speichertanks (14) mit einem
tiefer als dieser liegenden Verdampfer (16) verbunden ist.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
vom Boden des Speichertanks (25) für das zu zerlegende Gasgemisch eine Leitung (26) zur oberen
Säule (7) führt, in die ein von Hand oder automatisch regelbares Ventil (27) geschaltet ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1012 939, 1056 633.
Deutsche Patentschriften Nr. 1012 939, 1056 633.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109539/119 3.61
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG27929A DE1103947B (de) | 1959-09-11 | 1959-09-11 | Verfahren und Einrichtung zur Gaszerlegung bei grossen Belastungsschwankungen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEG27929A DE1103947B (de) | 1959-09-11 | 1959-09-11 | Verfahren und Einrichtung zur Gaszerlegung bei grossen Belastungsschwankungen |
US69229A US3174293A (en) | 1960-11-14 | 1960-11-14 | System for providing gas separation products at varying rates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1103947B true DE1103947B (de) | 1961-04-06 |
Family
ID=25978200
Family Applications (1)
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DEG27929A Pending DE1103947B (de) | 1959-09-11 | 1959-09-11 | Verfahren und Einrichtung zur Gaszerlegung bei grossen Belastungsschwankungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1103947B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1186478B (de) * | 1959-12-14 | 1965-02-04 | British Oxygen Co Ltd | Verfahren zur Entnahme eines gasfoermigen Trennproduktes aus einer Tieftemperatur-Gasgemischzerlegungsanlage |
DE102016107468B3 (de) * | 2016-04-22 | 2017-09-21 | Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Anlage zur Nutzung eines von einer Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgases |
-
1959
- 1959-09-11 DE DEG27929A patent/DE1103947B/de active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1186478B (de) * | 1959-12-14 | 1965-02-04 | British Oxygen Co Ltd | Verfahren zur Entnahme eines gasfoermigen Trennproduktes aus einer Tieftemperatur-Gasgemischzerlegungsanlage |
DE102016107468B3 (de) * | 2016-04-22 | 2017-09-21 | Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Anlage zur Nutzung eines von einer Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgases |
DE102016107468B9 (de) * | 2016-04-22 | 2017-12-21 | Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Anlage zur Nutzung eines von einer Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgases |
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