DE1123685B - Verfahren und Einrichtung zum Eindampfen von tiefsiedenden, hoehersiedende Beimengungen enthaltenden Fluessigkeiten - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Eindampfen von tiefsiedenden, hoehersiedende Beimengungen enthaltenden Fluessigkeiten

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DE1123685B
DE1123685B DEG30114A DEG0030114A DE1123685B DE 1123685 B DE1123685 B DE 1123685B DE G30114 A DEG30114 A DE G30114A DE G0030114 A DEG0030114 A DE G0030114A DE 1123685 B DE1123685 B DE 1123685B
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Linde GmbH
Original Assignee
Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
G 30114Ia/17g
ANMELDETAG: 20. JULI 1960
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 15.FEBRUAR 1962
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Eindampfen von tiefsiedenden, höhersiedende Beimengungen enthaltenden Flüssigkeiten, vorzugsweise von mit Kohlenwasserstoffen verunreinigtem flüssigem Sauerstoff, in einem Verdampfer durch Wärmeaustausch mit einem vorzugsweise dabei kondensierenden Gas, wobei dem Verdampfer im Mittel mehr Flüssigkeit zugeführt als verdampft wird und eine Restflüssigkeit in einem dem Verdampfer nachgeschalteten Abscheider von dem tiefsiedenden Gas getrennt und diesem entnommen wird.
Der bei der Rektifikation von Luft erhaltene flüssige Sauerstoff enthält höhersiedende Beimengungen, insbesondere Kohlenwasserstoffe. Durch die mit einer Verdampfung des flüssigen Sauerstoffs verbundene Anreicherung der Beimengungen wird die Gefahr von Explosionen hervorgerufen.
Um diese Gefahr zu vermeiden, ist es bekannt, den kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen Sauerstoff, vorzugsweise im Gegenstrom mit einem dabei kondensierenden Gas, so weit einzudampfen, daß die Konzentration der Kohlenwasserstoffe in der Restflüssigkeit unter deren Explosions- oder Löslichkeitsgrenze liegt. Diese Restflüssigkeitsmenge beträgt normalerweise weniger als 1 °/o der zu verdampfenden Flüssigkeitsmenge. Sie wird hinter dem Zusatzverdampfer in einem Abscheider von der gasförmigen Menge abgetrennt und entweder abgelassen oder in Adsorbern gereinigt.
Die Zufuhr von flüssigem Sauerstoff zum Zusatzverdampfer wird dabei so eingestellt, daß sie gerade um den Betrag der Restflüssigkeitsmenge größer als die verdampfbare Menge ist. Dabei fällt im Abscheider die Restflüssigkeitsmenge kontinuierlich an. Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, daß schon bei geringen Änderungen der zugeführten Menge infolge geringer Temperatur- und Druckschwankungen, wie sie z. B. durch den Umschaltbetrieb von Regeneratoren oder durch Reguliermaßnahmen an anderen Teilen der Apparatur bedingt sind, die Menge der Restflüssigkeit schwankt und damit auch die Menge der im Abscheider gesammelten Flüssigkeit. Diese Schwankungen führen dazu, daß entweder zuviel Restflüssigkeit abgeschieden oder die Flüssigkeit über längere Zeit restlos eingedampft wird. Ein weiterer Nachteil besteht in der Möglichkeit, daß infolge nicht zu vermeidender Unregelmäßigkeiten in der Verteilung des zulaufenden flüssigen Sauerstoffs auf die parallelgeschalteten Rohre des Zusatzverdampfers einzelne Rohre mehr und andere weniger Flüssigkeit erhalten. In den Rohren, die weniger Flüssigkeit erhalten, wird diese dann restlos eingedampft, und die Kohlenwasserstoffe sammeln sich dort besonders stark an.
Verfahren und Einrichtung
zum Eindampfen von tiefsiedenden,
höhersiedende Beimengungen enthaltenden < Flüssigkeiten
Anmelder:
Gesellschaft für Linde's Eismaschinen
Aktiengesellschaft,
Wiesbaden, Hildastr.4-10
Dipl.-Ing. Fritz Ranke, Pullach bei München,
ist als Erfinder genannt worden
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, die selbsttätige Einstellung einer kleinen, mittleren Restflüssigkeitsmenge zu ermöglichen und dabei trotzdem laufend eine vollständige Spülung des Zusatzverdampfers zu erreichen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verdampfung so gesteuert wird, daß die Restflüssigkeit diskontinuierlich anfällt.
Bei dieser Verfahrensweise befindet sich der Verdampfer in einer ersten Periode in einem Betriebszustand, in dem seine Verdampfungsleistung größer ist als es der zugeführten, zu verdampfenden Flüssigkeitsmenge entspricht. In dieser Periode fällt infolgedessen auch bei Schwankungen in den Betriebsbedingungen keine Restflüssigkeit an. In einer folgenden zweiten Periode ist die Verdampfungsleistung des Verdampfers kleiner als es der zugeführten Flüssigkeitsmenge entspricht. Dadurch entsteht in kurzer Zeit eine beträchtliche Menge Restflüssigkeit, durch die sämtliche parallel geschalteten Rohre des Verdampfers kräftig gespült werden. Die erste Periode wird dabei normalerweise länger als die zweite sein.
Der Betriebszustand in der ersten Periode wird dadurch erreicht, daß dem Zusatzverdampfer weniger flüssiger Sauerstoff zugeführt wird, als er zu verdampfen in der Lage ist. Die Umstellung des Verdampfers vom Betriebszustand der ersten Periode auf den der zweiten Periode kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Möglichkeit ist, die die Verdampfung bewirkende Gasmenge konstant zu halten, in der zwei-
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Claims (8)

  1. 3 4
    ten Periode jedoch mehr Flüssigkeit zuzuführen, so Um zu erreichen, daß während der ersten Betriebs-
    daß ein Teil derselben unverdampft durchfällt. Zu periode die zugeführte Menge flüssigen Sauerstoffs
    diesem Zweck wird das Ventil in der Zuleitung für die keinen Schwankungen ausgesetzt ist und damit stets
    zu verdampfende Flüssigkeit so weit geöffnet, daß die unterhalb der Verdampfungsleistung bleibt, wird das
    dann zugeführte Flüssigkeitsmenge die Verdampfungs- 5 Zufuhrventil in Abhängigkeit vom Durchfluß selb-
    leistung übersteigt und in kurzer Zeit die gewünschte ständig geregelt.
    Menge Flüssigkeit im Abscheider anfällt. Danach Besonders vorteilhaft läßt sich das Verfahren nach wird das Ventil wieder in seine ursprüngliche Stellung der Erfindung bei der Eindampfung kohlenwasserstoffzurückgeführt, haltigen Sauerstoffs anwenden. Doch ist die Erfindung Eine weitere Möglichkeit, vom Betriebszustand der io nicht darauf beschränkt. Ein weiteres Anwendungsersten Periode auf den Zustand der zweiten Periode beispiel ist die Verdampfung stickoxydhaltiger verüberzugehen, besteht darin, den Zufluß an Flüssigkeit flüssigter Kohlenwasserstoffe.
    unverändert zu lassen, dagegen die Zufuhr des die Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Verdampfung bewirkenden Gases zu unterbrechen Gegenstandes der Erfindung schematisch dar. Der oder zu reduzieren. Dies geschieht mit Hilfe eines 15 Verdampfer ist hierbei mit 1, der Abscheider mit 2 Ventils in der Zuleitung dieses Gases. bezeichnet. Durch die Leitung 3 fließt über das Regel-Die periodische Umstellung des Ventils, welche ent- ventil 4 der zu verdampfende flüssige Sauerstoff in den sprechend einem dieser beiden Verfahren den Über- Verdampfer 1. Durch die mit dem Auf-Zu-Ventil 15 gang vom einen Betriebszustand auf den anderen und versehene Leitung 5 wird gasförmiger Druckstickstoff zurück bewirkt, kann durch ein Zeitschaltwerk vorge- 20 in den anderen Querschnitt des Verdampfers eingenommen werden, das periodisch fortlaufend arbeitet führt und kondensiert im Wärmeaustausch mit dem und bei dem zumindest die Länge des Zeitabschnitts verdampfenden Sauerstoff. Der flüssige Stickstoff wird für den zweiten Betriebszustand einstellbar ist. Durch durch die mit dem Ventil 7 versehene Leitung 6 ab-Verlängerung und Verkürzung dieses Zeitabschnitts gezogen und gegebenenfalls als Rücklaufflüssigkeit in kann die dabei anfallende Restflüssigkeitsmenge ver- 25 einer Rektifikationssäule verwendet. Das im Verdampgrößert bzw. verringert werden. fer 1 gebildete Gemisch von flüssigem und gasförmi-Bei Luftzerlegungsanlagen, bei denen der aus dem gem Sauerstoff bzw. nur gasförmiger Sauerstoff strömt Zusatzverdampfer abziehende gasförmige Sauerstoff durch die Leitung 8 in den Abscheider 2, in dessen die Anlage unter Wärmeaufnahme an der Speicher- unterem Teil sich die Restflüssigkeit sammelt, die masse der Regeneratoren verläßt, kann die Umstel- 30 durch die mit dem Ventil 10 versehene Leitung 9 konlung vom ersten Betriebszustand auf den zweiten und tinuierlich entnommen wird. Der gasförmige Sauerstoff zurück durch dieselbe Einrichtung ausgelöst werden, wird vom oberen Teil des Abscheiders 2 durch die die das periodische Umschalten der Regeneratoren be- Leitung 11 entnommen und strömt durch die Meßwirkt. Besonders vorteilhaft ist dabei, den zweiten Be- einrichtung 12 des Durchflußreglers 13. Dieser hält triebszustand durch Unterbrechen der Zuführung des 35 die verdampfte Sauerstoffmenge durch Verstellung die Verdampfung bewirkenden Gases vorzunehmen, des Regelventils 4 auf dem gewünschten Wert kon- und zwar gleichzeitig mit der Umschaltung der Re- stant. Der Flüssigkeitsstandregler 14 kann auf eine generatoren. Während des Umschaltvorganges ist bestimmte minimale und maximale Flüssigkeitshöhe nämlich der Sauerstoffaustritt durch die Regeneratoren im Abscheider 2 eingestellt werden. Ist durch das kurzfristig unterbrochen. Die damit erfolgende Ver- 4° kontinuierliche Abfließen der Flüssigkeit durch die minderung der aus dem Zusatzverdampfer abziehen- Leitung 9 der minimale Flüssigkeitsstand erreicht, so den gasförmigen Sauerstoffmenge infolge der redu- wird das Ventil 15 geschlossen. Damit wird dem Verzierten Verdampfungsleistung hat die erwünschte dampf er 1 keine Wärme mehr zugeführt, und die durch Folge, daß die mit dem Zufluß des erzeugten Sauer- die Leitung 3 zugeführte Flüssigkeit fällt unverdampft Stoffs vor den geschlossenen Austrittsweg erfolgende 45 durch, wobei sie sämtliche Rohre des Verdampfer-Drucksteigerung und die sich darauf ergebende Rück- querschnitts spült. Wird im Abscheider 2 der eingewirkung auf den Rektifikator vermindert oder ganz stellte maximale Flüssigkeitsstand erreicht, so wird beseitigt wird. das Ventil 15 wieder geöffnet, und die gesamte durch Außer einer zeitabhängigen Steuerung des die Um- das Ventil 4 zugeführte Flüssigkeitsmenge verdampft, stellung des Betriebszustandes bewirkenden Ventils 50 Gleichzeitig mit dem Schließen bzw. Öffnen des Venist eine Steuerung abhängig vom Flüssigkeitsstand im tils 15 wird der Schalter 16 geöffnet bzw. geschlossen. Abscheider möglich. Dies geschieht in der Weise, daß Damit wird das Regelventil 4 während der kurzen Zeit, das Ventil bei einem einstellbaren minimalen Flüssig- in der die durch die Meßeinrichtung 12 strömende keitsstand den zweiten Betriebszustand herstellt und Gasmenge reduziert wird, in seiner Einstellung festauf den ersten Betriebszustand umschaltet, wenn durch 55 gehalten,
    den steigenden Flüssigkeitsstand ein einstellbarer
    maximaler Wert erreicht wird. Wird die Restflüssig- PATENTANSPRÜCHE: keit fortlaufend aus dem Abscheider abgezogen, so
    erfolgt auch hierbei der Spülvorgang des Zusatzver- 1. Verfahren zum Eindampfen von tiefsieden-
    dampfers periodisch, wobei die Häufigkeit der Spü- 60 den, höhersiedende Beimengungen enthaltenden
    lungen mit der abgezogenen Menge steigt. Flüssigkeiten, vorzugsweise von mit Kohlen-
    Die Kombination einer zeitabhängigen und einer Wasserstoffen verunreinigtem flüssigem Sauerstoff,
    vom Flüssigkeitsstand abhängigen Steuerung ist mög- in einem Verdampfer durch Wärmeaustausch mit
    lieh in der Weise, daß die Umstellung auf den zweiten einem vorzugsweise dabei kondensierenden Gas,
    Betriebszustand von einem periodisch arbeitenden 65 wobei dem Verdampfer im Mittel mehr Flüssigkeit
    Zeitschalter ausgelöst und die Rückstellung auf den zugeführt als verdampft wird und eine Restflüssig-
    ersten Betriebszustand vom Erreichen eines maxima- keit in einem dem Verdampfer nachgeschalteten
    len Flüssigkeitsstandes abhängig gemacht wird. Abscheider von dem tiefsiedenden Gas getrennt
    und diesem entnommen wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verdampfung so gesteuert wird, daß die Restflüssigkeit diskontinuierlich anfällt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restflüssigkeit durch kurzzeitiges Unterbrechen der Zufuhr des die Verdampfung bewirkenden Gases gebildet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des die Verdampfung bewirkenden Gases in Abhängigkeit von der Menge der vorhandenen Restflüssigkeit unterbrochen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des die Verdampfung bewirkenden Gases in einstellbaren Zeitabständen periodisch unterbrochen und bei Ansammlung einer bestimmten maximalen Restflüssigkeitsmenge wieder freigegeben wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des die Verdampfung bewirkenden Gases gleichzeitig mit der Umschaltung der Regeneratoren einer Tieftemperaturzerlegungsanlage unterbrochen wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Anspüche 1 bis 3 zum Verdampfen von kohlenwasserstoffhaltigem Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zu verdampfenden flüssigen Sauerstoffs konstant gehalten und die Menge des der Verdampfung dienenden Gases, insbesondere Stick-Stoffs, in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in dem Abscheider derart geregelt wird, daß bei einem einstellbaren minimalen Flüssigkeitsstand in diesem die Zufuhr des Gases ganz abgesperrt und bei Erreichen eines einstellbaren maximalen Flüssigkeitsstandes mehr Gas zugeführt wird, als zum Verdampfen des gesamten flüssigen Sauerstoffs notwendig ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restflüssigkeit durch die kurzzeitige Zufuhr einer die Verdampfungsleistung übersteigenden Menge Flüssigkeit gebildet wird.
  8. 8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Verdampfer (1) mit einer Zuführungsleitung (3) für die zu verdampfende Flüssigkeit, die ein Regelventil (4) enthält, und eine Zuführungsleitung (5) für das die Verdampfung bewirkende Gas, die ein gesteuertes Ventil (15) aufweist, und einen mit dem Verdampfer (1) verbundenen Abscheider (2), der eine Gasabführungsleitung (11) trägt, in die ein Durchflußregler (12, 13) geschaltet ist, der das Regelventil (4) steuert, und der einen Flüssigkeitsstandregler (14) enthält, durch den bei Erreichen eines einstellbaren minimalen Flüssigkeitsstandes das Ventil (15) geschlossen und bei Erreichen eines einstellbaren maximalen Flüssigkeitsstandes geöffnet wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 1033 689.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    © 209 509/86 2.
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