DE1960953A1

DE1960953A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kodensieren und Gefrieren von Wasserdampf aus einem Gasgemisch

Info

Publication number: DE1960953A1
Application number: DE19691960953
Authority: DE
Inventors: Nilsson Nils Edvin Folke; Torgilsman Bertil Holger
Original assignee: Stal Refrigeration AB
Current assignee: Stal Refrigeration AB
Priority date: 1969-03-11
Filing date: 1969-12-04
Publication date: 1970-12-03
Also published as: GB1296387A; NL142079B; SE318552B; NL6917194A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. "Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

STAI. EEI¹RICfERATIOM" AKTIEBOLAG, liorrlcöping/Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum Kondensieren und Gefrieren von ¥asserdampf aus einem Gasgemisch

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kondensieren und Gefrieren von Wasserdampf aus einem Gasgemisch in einer Wärmeaustauscheranordnung, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin» daß das Gasgemisch einem einen ersten Rohrstapel enthaltenden ersten Wärmeaustauscher zugeführt wird, wobei an der inneren Oberfläche des ersten Rohrstapels beim vorangegangenen Arbeitsspiel gebildetes Eis mit gleichzeitiger Kondensation des Wasserdampfes schmilzt und abgeführt wird, daß hiernach das Gasgemisch einem zweiten, in einem zweiten Wärmeaustauscher enthaltenen

Π 0 9 8 4 9/1202

Rohrstapel zugeführt wird, während das abgekühlte Restgas des Gasgemisches über den zweiten Rohrstapel geleitet wird, wobei das Restgas mit der dem zweiten Rohrstapel entzogenen Wärme erhitzt wird und Wasserdampf an der inneren Oberfläche des zweiten Rohrstapels kondensiert und unter Bildung von Eis auf dieser Oberfläche gefriert, daß hiernach das nunmehr von Wasser befreite Gasgemisch einem Kondensator zugeführt wird, in dem die gewünschte Komponente aus dem Gasgemisch herauskondensiert und hiernach einem Sammler zugeführt wird, und daß das Restgas aus dem Kondensator dem zweiteu Wärmeaustauscher zur Aufnahme von Wärme und vom zweiten Wärmeaustauscher aus einer Auffangvorrichtung zugeführt wird. Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dient eine Vorrichtung mit einem vom Gasgemisch durchströmten ersten Wärmeaustauscher mit darin enthaltenem Rohrstapel und mit einem dem ersten Wärmeaustauscher nachgeschalteten zweiten Wärmeaustauscher mit darin enthaltenem, vom Gasgemisch aus dem ersten Wärmeaustauscher durchströmten Rohrstapel, der über eine leitung mit darin enthaltenem Rückschlagventil mit einem Kondensator zum Kondensieren einer Gaskomponente in Verbindung steht.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung finden in Anordnungen Verwendung, die zum Ausfällen eines bestimmtem Bestandteiles, z.B. Schwefeldioxyd, aus einem Gasgemisch dienen, in denen das kalte Restgas zum Wärmeaustausch mit zugeführtem heißen und nicht aufbereitetem Gas verwendet wird und das Gasgemisch vor Eintreten in den Kondensator relativ frei von Wasser sein soll. In Anordnungen dieser Art verwendet man bis-

009849/1202

her zu diesem Zweck Schwefelsäure. Dieses Verfahren ist jedoch teuer und erfordert eine relativ verwickelte Anordnung. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dagegen ist Schwefelsäure völlig oder zumindest teilweise entbehrlich.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der Pig. 1 und 2 schematisch eine Wärmeaustauschervorrichtung zeigen.

Ein heißes Gasgemisch (das unaufbereitete Gas), von dem eine bestimmte Komponente, z.B. SOo, bei niedrigen !Temperaturen ausgeschieden werden soll, wird von einem Kessel 1 her über eine Leitung, die mit einem Umsteuerventil 2 versehen ist, zu einem Wärmeaustauscher 3 geführt. Das Gas enthält Wasserdampf, der daraus entfernt werden soll, bevor das Gas einem Kondensator 4 in der Anordnung zugeführt wird. Das Gas strömt durch den Wärmeaustauscher 3, wobei es einen Teil seines Wärmeinhalts an einen Rohrstapel 5 abgibt und das Eis aufschmilzt, welches während des vorangegangenen Arbeitsspieles sich auf der inneren Oberfläche der Rohre gebildet hat.

Das Schmelzwasser des Eises wird über eine Leitung 6 abgeführt. Ein Seil des Wasserdampfes kondensiert, wenn das Gas den Wärmeaustauscher 3 durchströmt; diesesKondensat wird über eine Leitung 7 abgeführt.

Das Gasgemisch strömt hiernach über eine mit Umsteuerventilen 8, 9 versehene Leitung zu einem Rohrstapel 10 in einem Wärmeaustauscher 11. Das abgekühlte Restgas von dem Kondensator 4 muß über den Rohrstapel 10 strömen, so daß dieses Restgas infolge des Wärmeaustausches

009849/1202

am Rohrstapel 10 erhitzt wird, wodurch der Dampf kondensiert wird und auf der inneren Oberfläche der Rohre gefriert.

Hiernach strömt das Sas über eine Leitung, die ein Rückschlagventil 12 aufweist, zu dem Kondensator 4* Die aus dem Gas auszuscheidende Komponente, im beschriebenen Beispiel SO«» schlägt sich hiernach während der Tempera tür absenkung des Gasgemisches, die durch eine Kühlmaschine 13 bekannter Art zusätzlich unterstützt wird, im Kondensator 4 nieder. Das sich ergebende Kondensat der ausgeschiedenen Komponente wird anschließend in einen Sammelbehälter 14 geführt.

Das kalte Gasgemisch (das Restgas), aus dem die in Präge stehende Komponente (hier SO₂) nun ausgeschieden ist, wird sodann über eine Leitung und ein Ventil 2 zu dem Wärmeaustauscher 11 geführt, in dem es in vorstehend beschriebener Weise wieder erhitzt wird. Hiernach wird das Restgas von dem Wärmeaustauscher 11 über ein Umsteuerventil 8 zu earner Aufnahmestelle 15 geleitet.

Anschließend werden bei Erreichen einer gewissen Eismenge, die sich in dem Wärmeaustauscher 11 angesammelt hat, die Umsteuerventile 2, 8 und 9 umgeschaltet, so daß der Wärmeaustauscher 3 als Gefriereinrichtung und der Wärmeaustauscher 11 als Schmelzeinrichtung dienen, wie in Pig. 2 dargestellt ist.

Die Bezugsziffern 16, 17 bezeichnen Abflußleitungen.

009849/1202

Hat sich in dem Wärmeaustauscher 3 entsprechend Eis gebildet, so wird der Kreis der Strömung wiederum umgesteuert, so daß er der Barstellung in Pig. 1 entspricht.

009849/1202

Claims

ANSPRÜCHE

Verfahren zum Kondensieren und: Gefrieren von Wasserdampf aus einem Gasgemisch, in einer Wärmeaustauscheranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch einem einen ersten Rohrstapel (5) enthaltenden ersten Wärmeaustauscher (3) zugeführt wird, wobei an der inneren Oberfläche des ersten Rohrstapel (5) beim vorangegangenen Arbeitsspiel gebildetes Eis mit gleichzeitiger Kondensation des Wasserdampfes schmilzt und abgeführt wird, daß hiernach das Gasgemisch einem zweiten, in einem zweiten Wärmeaustauscher (11) enthaltenen Rohrstapel (10) zugeführt wird, während das abgekühlte Restgas des Gasgemisches über den zweiten Rohrstapel 10 geleitet wird, wobei das Restgas mit der dem zweiten Rohrstapel (10) entzogenen Wärme erhitzt wird und Wasserdampf an der inneren Oberfläche des zweiten Rohrstapele (10) kondensiert und unter Bildung von Eis auf dieser Oberfläche gefriert, daß hiernach das nunmehr von Wasser befreite Gasgemisch einem Kondensator (4) zugeführt wird, in dem die gewünschte Komponente aus dem Gasgemisch herauskondensiert und hiernach einem Sammler (14) zugeführt wird, und daß das Restgas aus dem Kondensator (4) dem zweiten Wärmeaustauscher (11) zur Aufnahme von Wärme und vom aweiten Wärmeaustauscher (11) einer Auffangvorrichtung ( 15) augeführt wird.

009849/1202
2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend einer bestimmten im zweiten Wärmeaustauscher (11) gebildeten Eismenge die Strömungsrichtung des Gases durch die Anordnung mittels Umsteuerventilen (2, 8, 9) umgesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch. 2, dadurchgekennzeichnet, daß wechselweise ein Wärmeaustauscher (3) als Gefriervorrichtung und der andere Wärmeaustauscher (11.) als EnteisungsvorrichLtung dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurchge kennzeichnet, daß der Kondensator (4) von einer Kältemaschine (13) gekühlt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Gasgemisch durchströmter erster Wärmeaustauscher (3) mit darin enthaltenem Rohrstapel (5) vorgesehen ist und daß ein dem ersten Wärmeaustauscher

(3) nachgeschalteter zweiter Wärmeaustauscher (11) mit darin enthaltenem, vom Gasgemisch aus dem ersten Wärmeaustauscher (3) durchströmten Rohrstapel (10) vorgesehen ist, der über eine Leitung mit darin enthaltenem Rückschlagventil (12) mit einem Kondensator

(4) zum Kondensieren einer Gaskomponente in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorausgang mit einem Sammler (14) zur Aufnahme des aus dem Gasgemisch ausgeschiedenen Kondensats in Verbindung steht.

009849/1202
7. Vorrichtung nach. Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kondensators (4) weiterhin über ein Leitung mit dem zweiten, vom Restgas aus dem Kondensator (4) durchströmten Wärmeaustauscher (11) verbunden ist, dessen Ausgang über eine Leitung mit einem Auffangbehälter (15) zur Aufnahme des Restgases verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge und Ausgänge der beiden Wärmeaustauscher (3, 11) über Leitungen Jeweils miteinander verbunden sind, wobei in die die Wärmeaustauschereingänge verbindende Leitung einerseits die-Leitung zur Zuführung des unaufbereiteten heißen Gases und andererseits die vom Kondensatorausgang ausgehende, das Restgas führende Leitung einmünden, die über ein Umsteuerventil (2) in der Verbindungsleitung der Wärmeaustauschereingänge jeweils an einen der Wärmeaustauschereingänge anschließbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrstapel (51 10) mit ihren dem Wärmeaustauscherausgang zugeordneten Rohrenden miteinander verbunden sind und daß die dem Wärmeaustausehereingang zugeordneten Rohrenden der beiden Rohrstapel (5, 10) jeweils über ein Rückschlagventil (12) mit dem Eingang des Kondensators (4) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-9» d a d u r ch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen den Wärmeaustauscherausgängen und

009849/1202

136Ü953

die Verbindungsleitung zwischen den diesen Wärmeaustauscherausgängen zugeordneten Rohrstapelenden eine Zweigleitung mittels in den Verbindungsleitungen jeweils angeordneter Umsteuerventile (8, 9) einmündet, wobei die Umsteuerventile (8, 9) jeweils derart umsteuerbar sind, daß der Ausgang eines Wärmeaustauschers (3) mit dem dem Wärmeaustauscherausgang zugeordneten Rohrende des Rohrstapels (10) im zweiten Wärmeaustauscher (11) und der Ausgang des zweiten Wärmeaustauschers (11) mit dem über die zugeordnete Leitung an ein Umsteuerventil (8) anschließenden Auffangbehälter (15) in Verbindung stehen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-10,d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscher (3, 11) jeweils Kondensatablaßleitungen (7» 17) besitzen.
12. Verrichtung nach einem der Ansprüche 5-11, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Rohrstapel (5,

10) jeweils Schmelzwasserablassleitungen (6, 16) besitzen.

009849/1202

<0

Leerseite