DE1667158A1 - Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien bei von der Umgebung abweichenden Temperaturen mit einer Waermetauschvorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien bei von der Umgebung abweichenden Temperaturen mit einer Waermetauschvorrichtung

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DE1667158A1
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Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
H 67/063
Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien bei von der Umgebung abweichenden Temperaturen mit einer Warmetauschvorrichtung
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien, vorzugsweise Gasen und/oder Flüssigkeiten, bei von der Temperatur der Umgebung abweichenden Temperaturen, insbesondere für Prozesse der Hoch- und Tieftemperaturtechnik, wie zum Stoffaustausch durch stufenweises Rektifizieren, Extrahieren, Waschen usw., mit einer Warmetauschvorrichtung, in der etwa Umgebungstemperatur habende Medien, z. B. ein Rohgas, im Wärmeaustausch mit eine andere Temperatur habenden Medien, z. B. bei etwa dieser anderen Temperatur anfallenden Produkten, auf zumindest
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annähernd diese andere Temperatur gebracht werden, und mit weiteren Vorrichtungen, die mindestens bzw. mindestens annähernd bei dieser anderen Temperatur betrieben werden.
Derartige Vorrichtungen sind vielfach vorb'ekannt. Dabei sind die für die einzelnen Verfahrensschritte erforderlichen Vorrichtungen im wesentlichen neben-, hinter- oder übereinander aufgestellt und mit entsprechenden Leitungen verbunden. Das Ganze ist von einer wärmeisolierenden Schicht umgeben, die ihrerseits wieder mittels einer Behältermantels von der Umgebung separiert ist. Diese Isolationsschichten und Behältermäntel sind als notwendige Hilfsmaßnahmen zu betrachten, um überhaupt erst den Betrieb von Vorrichtungen bei von der Umgebungstemperatur abweichenden Temperaturen zu ermöglichen. Da es aus Gründen der Festigkeit und der Dichthaltung bei Anlagen der Verfahrenstechnik in der Regel nicht möglich ist, durch Evakuierung die erforderliche Isolationsschicht zu schaffen, wird im allgemeinen der zur Isolation dienende Zwischenraum zwischen den einzelnen Vorrichtungen und dem Behältermantel mit Isolierstoffen, wie Schlakken- oder Glaswolle oder Schaumstoffen, ausgefüllt. Diese Isolierstofffüllungen haben aber beachtliche Nachteile, so z. B. sind - auch nach Außerbetriebsetzung einer derartigen Anlage - die Vorrichtungen im Innern des Behältermantels erst nach Entfernung des Isoliermaterials zugänglich und
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die mit der Entfernung und Wiederauffüllung verbundenen Arbeiten sind zeitraubend und in vieler Hinsicht äußerst unangenehm. Außerdem vergrößert sich der Raumbedarf der Vorrichtung durch die Isolierschicht. Die mit der konventionellen Bauweise verbundenen baulichen Aufwendungen und Nachteile werden bisher allgemein als unabänderliche Begleiterscheinungen hingenommen. Demgegenüber fußt die Erfindung auf dem vor-
S wärtsstrebenden Gedanken, vom Herkömmlichen abzuweichen, um ctessen Nachteile zu überwinden und damit einen echten Weg zur Erreichung technischen Portschrittes aufzuzeigen. Nach dem richtungsweisenden allgemeinen Erfindungsgedanken wird daher als Lösung vorgeschlagen, daß eine Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien, vorzugsweise Gasen und/oder Flüssigkeiten, bei von der Umgebungstemperatur abweichenden Temperaturen, insbesondere für Prozesse der Hoch-
iund Tieftemperaturtechnik, wie zum Stoffaustausch durch stufenweises Rektifizieren, Extrahieren, Waschen, Destillleren, usw. mit Biner Wärmetauchvorrichtung, in der etwa Umgebungstemperatur habende Medien, z. B. ein Rohgas, im Wärmeaustausch mit eine andere Temperatur habenden Medien, z. B. bei etwa dieser anderen Temperatur anfallenden Produkten, auf mindestens annähernd diese andere Temperatur gebracht werden, dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wärmetauschvorrichtung als hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist, in dem zwischen seinen aus-
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seren und inneren Mantelflächen Strömungswege für die Medien vorgesehen sind, deren etwa Umgebungstemperatur aufweisenden Enden am äußeren Mantel und die die andere Temperatur aufweisenden Enden am inneren Mantel münden, und in dessen innerhalb des inneren Mantels befindlichem Hohlraum weitere bei mindestens etwa der anderen Temperatur betriebene Vorrichtungen zur Behandlung der Medien unterbringbar sind.
Handelt es sich bei der gattungsmäßigen Vorrichtung um eine Vorrichtung zum Zerlegen (Rektifizieren) eines Gasgemisches (Rohgases), wie z. B. Luft, in seine Komponenten (Zerlegungsprodukte) bei tiefer Temperatur, bestehend aus einer Wärmetauschvorrichtung zur Abkühlung des Gasgemisches und Erwärmung seiner Komponenten im gegenseitigen Wärmetausch und weiteren unter tiefen Betriebstemperaturen stehenden Vorrichtungen, wie Rektifizierkolonnen, Expansionsmaschine, Steuerapparate, Sammel- und Abscheidebehälter, Adsorber etc., so ist eine derartige Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschvorrichtung als ein eine Vielzahl von sich zwischen den beiden, der äusseren und der inneren, Mantelflächen erstreckenden Gasströmungswegen aufnehmender hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist, das warme Ende der Gasströmungswege an der äusseren und das kalte Ende an der inneren Mantelfläche liegen und im Innenraum des stirnseitig isolierten Hohlzylinders unter tie-
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fer Temperatur stehende Vorrichtungen untergebracht sind. Dabei hat das sog. warme Ende der Gasströmungswege in etwa die Umgebungstemperatur.
Mit diesen erfindungsgemäßen Lösungsmerkmalen ist erreichbar, daß die Isolierschicht, ein diese umgebender Behältermantel und die die einzelnen Vorrichtungen verbindenden Leitungen zumindest im wesentlichen entfallen, wodurch eine ganz beachtliche Verringerung an Raumbedarf, Aufwand und Wärme-Kälte-Verluste erzielbar sind. Darüberhinaus läßt sich bei besonders zweckmäßigen Ausbildungen das stets erstrebenswerte Ziel, durch Vielfachanwendung einer möglichst einfachen und einfach herstellbaren Grundform zu wirtschaftlicher Bauweise zu kommen, dadurch erreichen, daß der hohlzylindrische Körper aus in axialer Richtung aneinander gesetzten Ringscheiben besteht, in denen nutartige Gasströmungswege ausgespart sind. Dabei können in zweckmäßiger Weise jeweils mehrere GasStrömungswege an beiden Enden in je einen entlang des äußeren bzw. inneren Mantels des Hohlzylinders verlaufenden Gasströmungskanal münden. Diese Gasströmungskanäle können besonders günstig durch eine aufeinander passende Folge von am Rande der Ringscheiben angeordneten Löchern gebildet sein. Außerdem ist es zweckmäßig, die jeweils zur gleichen Zeit und für das gleiche Strömungsmittel vorgesehenen Strömungskanäle zu Gasströmungs-
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leitungen zusammenzufassen, in denen die Vorrichtungen zum Steuern, Umschalten etc. der Gasströme untergebracht sind. Um in fertigungstechnisch günstigem Sinne die Anzahl der gleichen Einzelteile noch"weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, die Ringscheiben aus sektorförmigen Stücken zusammenzusetzen. Als in derselben Richtung liegende weitere günstige Maßnahme ist es zweckmäßig, für verschieden große vorgegebene Gasmengen den hohlzylindrischen Körper als Wärmetauschvorrichtungen mit gleichen radialen und mit der Gasmenge entsprechenden verschiedenen axialen Abmessungen auszubilden. Im besonderen zum Beispiel derart, daß in einem weiten Größenbereich von Wärmetauschvorrichtungen die einzelnen Ringscheiben in Größe und Gestalt gleich ausgebildet sind und durch die jeweilige Größe der Wärmetauschvorrichtung ihre zu verwendende, aneinander zu reihende Anzahl bestimmt ist. Die zum Hohlzylinderkörper zusammengesetzten Ringscheiben können vorteilhafter Weise mittels Ankerschrauben miteinander verbunden sein. Sie können aber auch z. B. mittels Tauchlötung miteinander verlötet sein. Es ist vorteilhaft, den Hohlzylinder mit senkrechter Achse aufzustellen. Bei den herkömmlichen Vorrichtungen zum Wärmetausch sind meist besondere GasStrömungswege für Teilgasmengen z. B. zur sogenannten Zwischenerwärmung von Expansionsmaschinenluft vorgesehen. Für derartige Teilgasmengen ergibt sich in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes eine
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besonders elegante Lösung dadurch, daß zwischen den sich von einer zur anderen Mantelfläche erstreckenden und damit den gesamten Temperaturbereich der Wärmetauchvorrichtung durchlaufenden Gasströmungswegen kürzere, sich nur über ein Teil des ganzen Temperaturgefälles erstreckende Gasströmungswege mit den zugeordneten Gasströmungskanälen angeordnet sind. Die bisher angeführten Vorrichtungen lassen sich durch eine weitere zweckmäßige Gestaltgebung dahin erweitern, daß am inneren Rand der Ringscheiben Teile für im Hohlrauminnern untergebrachte Vorrichtungen, wie Sieb- oder Glockenboden, angesetzt sind. Es ist aber auch in vorteilhafter Weise möglich, mindestens einen Teil der Ringscheiben innerhalb ihres inneren Randes durch scheibenartige Ausbildung als Böden zur Stoffbehandlung, wie Rektifikationsböden, zu ergänzen.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung. Dabei zeigt die Fig. 1 eine Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien, vorzugsweise Gasen und Flüssigkeiten bei von der Umgebungstemperatur abweichenden Temperaturen, mit der z. B. atmosphärische Luft bei tiefer Temperatur in ihre Komponenten zerlegt werden kann, die mindestens teilweise als Produkte erhältlich sind. Die Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen Ausschnitte von Einzelteilen dieser Vorrichtung in schematischer Darstellung.
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Fig. 1 veranschaulicht einen aus einem Unterteil 1, einem Mittelteil und einem Oberteil 2 zusammengesetzten zylindrischen und aufrechtstehenden Behälter, dessen tragender Mittelteil als hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist und eine äußere Mantelfläche 3 und eine innere Mantelfläche 4 aufweist. In dem hohlzylindrischen Körper sind eine Vielzahl von Strömungswegen 5j 6 vorgesehen, die sich im wesentlichen zwischen der äußeren Mantelfläche 5 und der inneren Mantelfläche 4 erstrecken. Die Strömungswege 5, 6 münden in Sammelkanäle "J3 8, die ihrerseits wieder in die Ringsammelleitungen 9 oder 10 und 11 oder 12, bzw. 15 oder 14 und 15 oder 16 einmünden. Die Anzahl der erforderlichen Ringsammelleitungen 9 oder 10 ect. richtet sich nach der verfahrenstechnischen Behandlung, so z. B. sind bei der Luftzerlegung normalerweise eine Ringsammelleitung für die Zuführung der zu zerlegenden Luft und weitere Ringsammelleitungen für die einzelnen Produkte, wie z. B. reiner Sauerstoff, reiner Stickstoff und unreiner Stickstoff erforderlich. Im durch die innere Mantelfläche 4 gebildeten Hohlraum 17, der durch einen unteren Deckel 18 und einen oberen Deckel 19 abgeschlossen ist, sind weitere Vorrichtungen zur verfahrenstechnischen Behandlung untergebracht. Dies sind andeutungsweise eine Vielzahl von Rektifikationsböden 20 und 21, Gegenströmer 22, Kondensator-
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blöcke 2~3, Adsorber 24 und die diese verbindenden, nicht dargestellten Leitungen. In Innenräumen des Unterteils 1 und des Oberteils 2 können weitere Vorrichtungen angeordnet sein, andeutungsweise dargestellt durch eine Expansionsturbine 25 und Schalt- und Regeleinrichtungen 26. Diese Innenräume 27 und 28 sind zumindest teilweise mit Isoliermaterial ausgefüllt.
Bei einer zweckmäßigen Gestaltung des eine Vielzahl von Strömungswegen enthaltenden hohlzylindrischen Körpers ist dieser aus einer Vielzahl von axial aneinander gereihten Ringscheiben gemäß der Pig. 2 und 3 zusammengesetzt, wobei Fig. 2 ausschnittweise eine Draufsicht und Pig. 5 einen Querschnitt darstellt. Jede Ringscheibe enthält je ein Teilstück der längs des äußeren bzw. inneren Umfanges angeordneten äußeren bzw. inneren Sammelkanäle J, 71* 7" bzw. 8, ö1, o", die ihrerseits mittels eines Strömungsweges 5> 51* 5", miteinander verbunden sind. Diese Strömungswege 5* 5!* 5" zeigen in der Pig. 2 eine nutenartige Ausbildung in zickzackförmigem Verlauf; die Gestaltgebung der Strömungswege ist jedoch in weiten Grenzen variierbar und damit den jeweiligen Erfordernissen anpaßbar, so können z. B. die Strömungswege auch in etwa gerader Linie radial nach außen führen, sie können auch etwa tangential an die innere Mantelfläche 4 des Hohlzylinders gerichtet sein oder in B'orm einer archimedischen
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Spirale verlaufen oder Irgendeine Mittellage zwischen diesen Formen haben bzw., wie bei der Zickzackform angedeutet, aus vielen Teilstücken dieser Formen zusammengesetzt sein. Eine andere Möglichkeit der Ausbildung der Strömungswege ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Ringscheiben selbst können, wie durch die Linien 51 und 52 angedeutet, aus einzelnen sektorförmigen Stücken zusammengesetzt sein.
In dem hohlzylindrischen Körper können auch Strömungswege enthalten sein, die sich nur über ein Teilstück zwischen der äußeren Mantelfläche 5 und inneren Mantelfläche 4 erstrecken. Ein derartiger Strömungsweg 55 ist in Fig. 2 dargestellt, der sich von einem Sammelkanal 54 an der inneren Mantelfläche 4 bis zu einem Sammelkanal 55 im Inneren des hohlzylindrischen Körpers erstreckt. Derartige Strömungswege mit den zugehörigen Sammelkanälen 54, 55 können über die Fläche der Ringscheiben verteilt angeordnet sein, wobei die Sammelkanäle 54 und 55 gemäß Fig. 1 ebenfalls mittels Ringsammelleitungen 56, 57 zusammengefaßt sein können.
Fig. 4 zeigt ausschnittsweise eine andere Ausbildung der Ringscheiben in einer Draufsicht, wobei die Form der verschiedenen Sammelkanäle 41, 42 radial versetzt zueinander angeordnet ist, um bei zweckmäßiger Querschnittsausnutzung große Durchgangsquerschnitte zu erhalten. Aus den Sammelkanälen 41 bzw. 42 führen die Strömungswege 45 bzw. 44 zu
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sich immer wieder teilenden und vereinigenden nutartigen Gängen 45, 2i6 bzw. 47, 48 in der Ringscheibe. Die Strömungswege 4γ, 4ö teilende "inselartige Säulen 49 können mit Hohlräumen 50 versehen sein, dureh die ein Wärmeübergang von einer Seite zur anderen, also in allgemeiner Richtung des Temperaturgefälles, verringert wird.
Fig. 5 zeigt eine ringförmige Scheibe gemäß
Pig. 5ί an deren innerer Ringfläche 4 ein Siebboden 5I angearbeitet ist. An diesen Siebboden 5I ist an geeigneter Stelle in bekannter Weise ein Überfall für Rektifikationsflüssigkeit 52 vorgesehen (vgl. Fig. 1).
Eine nach den gezeigten Ausführungsbeispielen ausgebildete Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien bei von der Umgebung abweichenden Temperaturen mit einer Wärmetauschvorrichtung, also auch zur Zerlegung von Luft, kann freistehend so aufgestellt werden, daß an der äußeren Mantelfläche etwa normale Umgebungstemperatur herrscht.
Die Wärmetauschvorrichtung, um das oder/ die Medien, also z. B. die Luft, auf die zur Zerlegung notwendige tiefe Temperatur zu bringen, ist als hohlzylindrischer Körper ausgebildet mit einem entsprechenden Temperaturgefälle gegen dessen Hohlraum, wobei in diesem Hohlraum etwa die Zerlegungstemperatur herrscht. In diesem Falle ist das
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gesamte Temperaturgefälle in dem Wärmetauscher zwischen der äußeren Mantelfläche 3 und der inneren Mantelfläche 4 gegeben. Innerhalb der inneren Mantelfläche 4 sind die bei der tiefen Temperatur betriebenen Vorrichtungen, vgl. Fig. 1, untergebracht. Die zu zerlegende Luft wird über die Schalt- und Regeleinrichtung 26 auf entsprechende Ringsammelleitungen 9 bzw. 10 und 11 bzw. 12 und von diesen auf die Sammelkanäle 7 verteilt. Von den Sammelkanälen 7 strömt die Luft durch eine Vielzahl von Strömungswegen 5* 6 in die Sammelkanäle 8 und aus diesen in die Ringsammelleitungen 15 bzw.
14 und 15 bzw. 16, wobei sie in den Strömungswegen 5* 6 von Umgebungstemperatur auf die tiefe Zerlegungstemperatur abgekühlt wird. Von diesen Ringsammelleitungen wird die Luft den zur Rektifikation dienenden Vorrichtungen, wie den Rektifikationsböden 20, 21 zugeführt. Um den erforderlichen Kältebedarf zu decken, wird ein Teil der Luft oder eines Zerlegungsproduktes über entsprechende Ringsammelleitungen in die Sammelkanäle 34 geleitet, in Strömungswegen 33 angewärmt, in Sammelkanälen 35 gesammelt und durch Ringsammelleitungen 36, 37 der Expansionsturbine 25 zugeführt.
Die bei der Rektifikation anfallenden Zerlegungsprodukte werden einer Ringsammelleitung 14 bzw. I3 und 16 bzw.
15 zugeführt, von denen sie in die Sammelkanäle 81 bzw. o" usw. einströmen, von denen sie sich auf die Strömungswege 51, 61 usw.
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bzw. 5H> 6" usw. usw. verteilen. In diesen Strömungswegen werden sie von ihrer tiefen Ausgangstemperatur bis auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und gelangen in die Sammelkanäle 71 bzw. 7" usw., von wo sie in die entsprechenden Ringsammelleitungen 9! bzw. 9" und 11f bzw. 11" usw. gelangen und über den Schalt- und Regeleinrichtungen 26 in die Leitungen für die Zerlegungsprodukte abgeführt werden.
Damit tritt der hohlzylindrische Körper als Wärmetauscher an die Stelle der bisher üblichen Regeneratoren oder Gegenströmer und "reversing exchangers". Da sich - wie bei diesen - in den von der einströmenden Luft benützten Strömungswegen die mit dieser mitgeführten Verunreinigungen, wie Feuchtigkeit und Kohlensäure, ebenfalls absetzen, müssen diese in bekannter Weise mittels der Schalt- und Regeleinrichtung 26 nach gewissen Zeitabläufen - Perioden gegen andere ausgetauscht werden, damit sie von austretendem Zerlegungsprodukt - unreinem Stickstoff - von den Verunreinigungen wieder freigespült werden können.
Es ist von großem Vorteil, daß es bei der Erstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung wahlweise möglich ist, den hier stattfindenden Wärmetausch mehr oder weniger von einem Wärmetausch zwischen in entgegengesetzter Richtung in benachbarten Strömungswegen fließenden Medien, oder von einem Wärmetausch, der sich überwiegend aus der zwischen
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zwei Strömungswegen angebrachten Speichermasse ergibt, in Abhängigkeit zu bringen.
Bei dieser Gesamtvorrichtung werden gegenüber den bekannten praktisch die gesamte Isolation und der diese umgebende Behälter eingespart, wobei als weiterer Vorteil die unter tiefer Temperatur arbeitenden Apparate bei Stillstand ohne die Notwendigkeit, einen großen, gasdichten Behälter öffnen und eine gewaltige Isolationsschicht entfernen zu müssen, in bequemer Weise zugänglich sind.
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Claims (15)

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT H 3064S . H 67/063 Blatt 15HM Patentansprüche
1. Vorrichtung zur verfahrenstechnischen Behandlung von Medien, vorzugsweise Gasen und Flüssigkeiten, bei von der Umgebungstemperatur abweichenden Temperaturen, insbesondere für Prozesse der Hoch- und Tieftemperaturtechnik, wie zum Stoffaustausch durch stufenweises Rektifizieren, Extrahieren, Waschen usw. mit einer Wärmetauschvorrichtung, in der etwa Umgebungstemperatur habende Medien, z. B. ein Rohgas, in Wärmeaustausch mit eine andere Temperatur habenden Medien, z. B. bei etwa dieser anderen Temperatur anfallenden Produkten, auf zumindest annähernd diese andere Temperatur gebracht werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmetauschvorrichtung als hohlzylindriseher Körper ausgebildet ist, in dem zwischen seinen äußeren und inneren Mantelflächen Strömungswege für die Medien vorgesehen sind, deren etwa Umgebungstemperatur aufweisende Enden am äußeren Mantel und deren die andere Temperatur aufweisende Enden am inneren Mantel münden, und in dessen innerhalb des inneren Mantels befindlichen Hohlraum weitere bei mindestens etwa der anderen Temperatur betriebene Vorrichtungen zur Behandlung der Medien unterbringbar sind.
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2. Vorrichtung zum Zerlegen (Rektifizieren) eines Gasgemisches (Rohgases), wie z. B. Luft, in seine Komponenten (Zerlegungsprodukte) bei tiefer Temperatur, bestehend aus einer Wärmetauschvorrichtung zur Abkühlung des Gasgemisches und Erwärmung seiner Komponenten im gegenseitigen Wärmetausch und weiteren unter tiefen Betriebstemperaturen stehenden Vorrichtungen, wie Rektifizierkolonnen, Expansionsmaschine, Steuerapparate etc.,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmetauschvorrichtung als ein eine Vielzahl von sich zwischen den beiden, der äußeren und der inneren Mantelflächen erstreckenden Gasströmungswegen aufnehmender hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist, das warme Ende der Gasströmungswege an der äußeren und das kalte Ende an der inneren Mantelfläche liegen und im Innenraum des stirnseitig isolierten Hohlzylinders unter tiefer Temperatur stehende Vorrichtungen untergebracht sind.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Körper aus in axialer Richtung aneinander gesetzten Ringscheiben besteht, in denen nutartige Gasströmungswege ausgespart sind.
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4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Gasströmungswege an beiden Enden in je einen entlang des äußeren bzw. inneren Mantels des Hohlzylinders verlaufenden Gasströmungskanal münden.
5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Gasströmungskanal durch eine aufeinander passende Folge von am Rande der Ringscheiben angeordneten Löchern gebildet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß
die jeweils zur gleichen Zeit für das gleiche Strömungsmittel vorgesehenen Strömungskanäle zu Gasströmungsleitungen zusammengefaßt sind, in denen die Vorrichtungen zum Steuern, Umschalten etc. der Gasströme untergebracht sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringscheiben aus sektorförmigen Stücken zusammengesetzt sind.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
hohlzylindrische Körper als Wärmetauschvorrichtungen für verschieden große Gasmengen mit gleichen radialen und mit der Gasmenge entsprechenden verschiedenen axialen Abmessungen ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem weiten Größenbereich von Wärmetauschvorrichtungen die einzelnen Ringscheiben in Größe und Gestalt gleich ausgebildet sind und durch die jeweilige Größe der Wärmetausci · vorrichtung ihre Anzahl bestimmt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringscheiben mittels Ankerschrauben miteinander verbunfe den sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß"...
die Ringscheiben z. B. mittels Tauchlötung miteinander verlötet sind.
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12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlzylinder mit senkrechter Achse aufgestellt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
für Teilgasmengen, z. B. zur sogen. "Zwischenerwärmung" von Expansionsmaschinenluft, zwischen den sich von einer zur anderen Mantelfläche erstreckenden und damit den gesamten Temperaturbereich der Wärmetauschvorrichtung durchlaufenden Gasströmungswegen kürzere, sich nur über einen Teil des ganzen Temperaturgefälles erstreckende Gasströmungswege mit den zugeordneten Gasströmungskanälen angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß
am inneren Rand der Ringscheiben Teile zur Befestigung von im Hohlrauminneren untergebrachten Vorrichtungen, wie Sieb- oder Glockenboden, angesetzt sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil der Ringscheiben innerhalb ihres inneren Randes zu Böden für die Stoffbehandlung, wie Rektifizierboden, ergänzt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5275004A (en) * 1992-07-21 1994-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Consolidated heat exchanger air separation process
FR2917490A1 (fr) * 2007-06-12 2008-12-19 Air Liquide Boite froide d'un appareil de separation cryogenique par distillation
US20100170666A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-08 Zess Inc. Heat Exchanger and Method of Making and Using the Same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4320027C2 (de) * 1992-06-17 2002-08-29 Air Liquide Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperatur-Gastrenneinheit sowie Teileinheit, Einheit und Tieftemperaturanlage nach diesem Verfahren

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