DE1140959B

DE1140959B - Isolierung einer Tieftemperaturanlage

Info

Publication number: DE1140959B
Application number: DEG29345A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Wittmann; Dipl-Ing Rudolf Becker
Original assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG HOELLRIEGEL; Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG HOELLRIEGEL; Linde GmbH
Priority date: 1960-03-31
Filing date: 1960-03-31
Publication date: 1962-12-13
Also published as: CH394262A; US3100385A; GB902156A

Description

INTERNAT.KL. F 25 j

DEUTSCHES

PATENTAMT

G 29345 Ia/17 g

ANMELDETAG: 31. MÄRZ 1960

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 13. DEZEMBER 1962

Bei der Aufstellung von Gaszerlegungs- und Reinigungsanlagen für tiefe Temperaturen spielt das Problem der Isolierung des Tieftemperaturteils eine wichtige Rolle, denn der Energieverbrauch der Anlage wird durch die Güte der Isolierung mitbestimmt.

Die Kälteisolierung wurde bisher auf zwei verschiedene Arten durchgeführt: Bei kleineren und mittleren Anlagen hat man die sogenannte gestopfte Vollisolierung angewandt. Sämtliche zu isolierenden Teile wurden mit einem einzigen Mantel umgeben und der Zwischenraum mit Isoliermaterial, ζ. Β. Schlackenwolle, ausgestopft. Auf diese Weise wird zwar eine wirksame Isolierung erreicht, jedoch hat sich diese Methode vor allem für größere Anlagen als unzweckmäßig erwiesen, denn bereits bei der Montage wirkt sich das Heranbringen und Lagern derart großer Mengen an Isoliermaterial unangenehm .aus. Sind nun innerhalb des Tieftemperaturteils Reparaturen nötig, so muß der Isolierstoff bei ungünstiger Lage der Reparaturstelle völlig ausgeräumt und trocken gelagert werden. Da solche Arbeiten wegen des fehlenden Platzes und des anfallenden Staubes nicht bei laufendem Betrieb durchgeführt werden können, hat eine Reparatur an einer vollisolierten Anlage immer eine längere Unterbrechung des Betriebes zur Folge. Bei kleineren Reparaturen in Mantelnähe braucht zwar die Isolierung nicht völlig ausgeräumt zu werden, jedoch muß der entstandene Hohlraum durch Holzkonstruktionen abgestützt werden, die oft nicht mehr zu entfernen sind und die Brandgefahr erhöhen. Ein weiterer Nachteil der Stopfisolierung ist, daß sie im Laufe der Zeit feucht wird, denn die in der Isolierung enthaltene Luft wird beim Kaltfahren der Anlage abgekühlt, so daß feuchte Luft durch die Undichtigkeiten des Mantels nachströmen kann. Schließlich läßt sich eine derart isolierte Anlage nur schlecht überwachen, da die Kontrolle des Sauerstoffgehalts innerhalb der Isolierung ziemlich schwierig durchzuführen ist.

Als Lösung für das Problem der Isolierung von Großanlagen ist es demgegenüber bekannt, den Tieftemperaturteil mit einem doppelwandigen Mantel zu umgeben und nur den Raum zwischen den Wänden mit Isolierstoff auszufüllen, d. h. die Apparate in einer Kältekammer aufzustellen (sogenannte Kammerisolierung). Dabei kann die Konvektion durch besondere Unterkammern in der Hauptkammer vermindert werden. Besonders kalte Teile werden zweckmäßig gesondert isoliert. Solche Teile, die gelegentlich gesondert aufgetaut werden sollen, können in Einzelisolationen untergebracht werden. Auch hier ergeben sich aber beträchtliche Schwierigkeiten. Die Isolierung einer Tieftemperaturanlage

Anmelder:

Gesellschaft für Linde's Eismaschinen

Aktiengesellschaft,

Zweigniederlassung Höllriegelskreuth,
Höllriegelskreuth bei München

Dipl.-Ing. Rudolf Becker, München-Solln,

und Dipl.-Ing. Ernst Wittmann, Ludwigshafen/Rhein, sind als Erfinder genannt worden

Innenwand der Kammer ist beim Kaltfahren einem Temperaturunterschied von fast 200° C und daher erheblichen Längenänderungen ausgesetzt. Um Risse in dieser Wand zu vermeiden, muß sie aus Elementen bestehen, welche die in der Wandebene auftretenden Längenänderungen ausgleichen können. So ist die Wand beispielsweise aus sich dachziegelartig überdeckenden Platten gebildet, die an in Längsrichtung frei beweglichen Trägern hängen. Da auch während des Betriebs zwischen den einzelnen Teilen der Anlage erhebliche Temperaturunterschiede herrschen, müssen Teile, die während des Betriebs verschiedene Temperatur annehmen können, gegeneinander isoliert werden, da sonst die Gefahr besteht, daß Kälteverluste durch Konvektion innerhalb der Kammer auftreten.

Um ein Feuchtwerden des Isoliermaterials innerhalb des doppelwandigen Mantels zu verhindern, ist mit besonderer Sorgfalt auf die Abdichtung des Mantels nach außen zu achten. Rohrleitungen müssen mit Hilfe von Stopfbüchsen, Durchführungsflanschen oder ähnlichen Konstruktionen durch die Wand geführt werden.

Zum Konservieren von Trockeneis ist ferner eine Kältekammer beliebiger Ausgestaltung und aus beliebigem Werkstoff bekanntgeworden, die völlig dicht und mit einer hinreichenden Isolierschicht versehen ist, um das Eindringen von Wärme von außen in geringen Grenzen zu halten. Türen, die luftdicht ver-

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schließbar sein müssen, erlauben die Entnahme und das Einbringen der Trockeneisblöcke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Isolierung einer Anlage zur Zerlegung oder Reinigung von Gasgemischen mit einem Tieftemperaturteil, wobei diejenigen Teile der Anlage, die ungefähr gleiche Temperatur aufweisen, zusammen von außen frei zugänglich in einer Unterkammer einer Kältekammer untergebracht sind, die aus einem Innen- und einem Außenmantel mit zwischen den beiden Mänteln eingebrachten Isoliermaterial besteht, während Teile mit verschiedener Temperatur gesondert isoliert innerhalb der Kältekammer angeordnet sind, und die Kältekammer durch schenräume zwischen dem Außenmantel 9 und dem Innenmantel 10 werden dann mit Isoliermaterial (in der Zeichnung schraffiert) ausgestopft. Die von Isoliermaterial nicht erfüllten Räume innerhalb des Mantels 10 sind beispielsweise durch Türen 11 von außen zugänglich.

Die bekannte gestopfte Vollisolierung wird also erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß innerhalb dieser Isolierung Aussparungen für die reparaturanfälligen Apparateteile vorgesehen sind.

Im Fall der aufgezeichneten Gasreinigungsanlage sind die zum warmen Ende des Kühlers 1 führenden Rohrleitungen in einer besonderen Kammer untergebracht. Das kalte Ende des ersten und das warme

Wände unterteilt ist, diese Isolierung auf möglichst 15 Ende des zweiten Wärmeaustauschers 2 weisen etwa

einfache Weise so zu gestalten, daß ihre Isolier- die gleiche Temperatur auf und befinden sich deshalb

wirkung im wesentlichen der der gestopften Volliso- gemeinsam in einer Kammer. Das gleiche gilt für das

lierung entspricht, daß aber auch Reparaturen inner- kalte Ende des zweiten und das warme Ende des

halb des Mantels vorgenommen werden können, ohne daß größere Mengen von Isoliermaterial ausgeräumt zu werden brauchen. Zugleich soll dafür Sorge getragen werden, daß die Wände des Mantels keinen zu schädlichen Spannungen führenden Temperaturdifferenzen ausgesetzt sind und daß die Konvektion innerhalb der Isolieranordnung weitgehend unterbunden wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wände als Teil des Innenmantels ausgebildet sind und diejenigen Teile der Anlage, zwischen denen ein Temperaturunterschied von mehr als 50° C besteht, ganz umschließen.

Die Erfindung sei beispielsweise an Hand einer Zeichnung erläutert, die das Schema einer Gasreinigungsanlage wiedergibt. Diese besteht aus mehreren Wärmeaustauschern 1, 2 und 3, in denen das bei A dritten Wärmeaustauschers 3. Die Rektifikationskolonne 7 ist zusammen mit dem kalten Ende des dritten Kühlers, dem Abscheider 4, dem Wärmeaustauscher 6 und den zugehörigen Rohrleitungen in einer weiteren Kammer untergebracht, während für die Filter 5 a und 5 δ keine besonderen Aussparungen vorgesehen sind, da sie wechselweise aufgetaut werden müssen und dadurch Anlaß zur Ausbildung einer Konvektionsströmung geben wurden.

Die Anordnung gemäß der Erfindung vereinigt die Vorteile der beiden bisher bekannten Isolieranordnungen für Gaszerlegungsanlagen, nämlich der sogenannten gestopften Vonisolierung und der sogenannten Kammerisolierung, ohne daß deren Nachteile mit in Kauf genommen werden müßten. So kann die Menge des Isoliermaterials auf ein erträgliches Maß

einströmende Rohgas die Kälte des bei B aus der An- 35 herabgesetzt und dennoch die bei der gestopften Volllage abgeführten Restgases und des bei C entnom- isolierung beobachtete gute Isolierwirkung erhalten menen Reingases aufnimmt. Im vorliegenden Fall werden. Teile, an denen häufig Reparaturen auszusind für die Abkühlung des Rohgases auf 100° K drei führen sind, wie beispielsweise die Verbindungen Wärmeaustauscher vorgesehen, von denen der erste zwischen den Anschlußstutzen der Behälter und den am warmen Ende die durch die Ammoniakkühlung 40 Rohrleitungen, sind leicht zugänglich, ein Ausräumen erreichbare Temperatur von etwa 230° K und am des Isoliermaterials und eine dadurch möglicherweise kalten Ende eine Temperatur von 190° K aufweist. bedingte Betriebsunterbrechung sind also ausge-

Im zweiten Gegenströmer wird das Rohgas auf 150° K und im dritten auf 100° K abgekühlt. Der bei dieser Temperatur flüssige Anteil des Rohgases wird in einem Abscheider 4 abgetrennt, zur Entfernung von fest abgeschiedenen Stoffen durch ein umschaltbares Filterpaar Sa, 5 b geschickt und nach Tiefkühlung im Gegenströmer 6 in die Mitte der Kolonne 7 eingeleitet.

schaltet. Da die Temperaturunterschiede innerhalb der einzelnen Aussparungen verhältnismäßig gering sind, sind Kälteverluste durch Konvektion, wie sie bei der Kammerisolierung auftreten, nicht zu befürchten. Vor allem diejenigen Teile, die ein erhebliches Temperaturgefälle aufweisen, wie z. B. Wärmeaustauscher, sind ihrer ganzen Länge nach voll iso-

Der den Abscheider 4 gasförmig verlassende Anteil 50 liert, ebenso Teile, die während des Betriebes getaut, des Rohgases wird innerhalb einer Schlange 8 im d. h. angewärmt werden müssen, wie z. B. die Filter

Sumpf der Kolonne7 verflüssigt und als Waschflüssigkeit auf den Kopf der Säule aufgegeben. Die Temperatur am Kopf der Säule beträgt etwa 80° K.

Die Isolierung einer solchen Anlage wird folgende Weise vorgenommen: Zunächst wird den gesamten Tieftemperaturteil herum ein einfacher Mantel 9 aus Blech angeordnet. Außerdem werden alle diejenigen Apparateteile, an denen Undichtheiten auftreten könnten, wie z, B. die Flansche und die Zu- und Abflußrohre der Wärmeaustauscher sowie die zugehörigen Ventile, ferner die Rektifikationskolonne mit dem Wärmeaustauscher und dem Abscheider, mit einem Mantel 10, der durch eine besondere Tragkonstruktion gestützt ist, umgeben, und zwar derart, daß nur solche Teile, die weniger als 50° K Temperaturunterschied aufweisen, innerhalb eines solchen Mantels untergebracht sind. Die Zwi- Sa und 56.
Um das Entstehen von Luft-Gas-Gemischen in den

Aussparungen innerhalb der Isolierung zu vermeiden auf 55 und die Brandgefahr herabzusetzen, ist es vorteilhaft, um Stickstoff in die freien Räume einzublasen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Isolierung einer Anlage zur Zerlegung oder

60 Reinigung von Gasgemischen mit einem Tieftemperaturteil, wobei diejenigen Teile der Anlage, die ungefähr gleiche Temperatur aufweisen, zusammen von außen frei zugänglich in einer Unterkammer einer Kältekammer untergebracht sind, die aus einem Innen- und einem Außenmantel mit zwischen den beiden Mänteln eingebrachtem Isoliermaterial besteht, während Teile mit verschiedener Temperatur gesondert isoliert inner-

halb der Kältekammer angeordnet sind, und die Kältekammer durch Wände unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände als Teil des Innenmantels (10) ausgebildet sind und diejenigen Teile der Anlage, zwischen denen ein Temperaturunterschied von mehr als 50° C besteht, ganz umschließen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 847 293, 900101.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen