DE19853571C2 - Verwendung von Ethylcyclopentan als Wärmeträger und Verfahren zum Kühlen chemischer Reaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Ethylcyclo­ pentan als Wärmeträger.

In der Tieftemperaturtechnik sind Wärmeträger-Kreis­ läufe bekannt, um zum Beispiel einen Reaktor für chemi­ sche Reaktionen bei tiefen Temperaturen zu kühlen. Dabei wird dem Reaktor die Wärme mit einem Wärmeträger ent­ zogen, der in einem Kühlkreislauf geführt wird. Der Kühl­ kreislauf enthält einen Wärmeaustauscher, der mit einem Kühlmittel zur Abkühlung des Wärmeträgers betrieben wird. Dabei ist ein Zufrieren des Wärmeaustauschers zu ver­ meiden, was durch entsprechende regelungstechnische Maßnahmen erreicht wird.

Als Wärmeträger wird bei Tieftemperatur-Kühlkreisläu­ fen häufig Toluol verwendet. Damit können Temperaturen von ca. -80°C erreicht werden. Für tiefere Temperaturen ist Toluol als Wärmeträger nicht geeignet.

In der DE 28 39 513 B2 wird ein Wärmeträger auf der Basis cyclischer Kohlenwasserstoffe für den Temperaturbe­ reich von -20°C bis +180°C beschrieben.

Eine Verwendung von Cyclopropanen und Cyclobutanen als Kältemittel ist aus "Handbuch der Kältetechnik", R. Plank, 4. Band (1956), Springer Verlag Berlin/Göttingen/­ Heidelberg, Seiten 432 bis 435, bekannt.

In der DE 42 40 306 C2 ist ferner die Verwendung von Methylcyclopentan als Wärmeträger für einen Wärmeaus­ tausch in einem Temperaturbereich von -130°C bis +70°C, vorzugsweise von -90°C bis -130°C, offenbart, wobei hier insbesondere die überlegenen Eigenschaften von Methylcy­ clopentan im Tieftemperaturbereich beschrieben sind. Durch die Verwendung von Methylcyclopentan konnten mit einer geregelten Arbeitstemperatur von -125°C im Vorlauf eines Kühlkreislaufs Temperaturen bis zu -106°C im Inne­ ren des Reaktors eingestellt werden.

Der nutzbare Temperaturbereich von Methylcyclopentan ist aber zu höheren Temperaturen hin eingeschränkt. Sehr viel höhere Temperaturen als +70°C lassen sich mit Methyl­ cyclopentan nicht realisieren. Daher ist zum Beispiel für eine Temperierung von chemischen Rührkesseln, die in ei­ nem Temperaturbereich von ca. -110°C bis +110°C arbei­ ten, eine alleinige Verwendung von Methylcyclopentan zur Abdeckung dieses Temperaturbereiches nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeträger und ein Verfahren bereitzustellen, der/das einen großen nutzbaren Temperaturbereich aufweist und insbesondere auch bei rela­ tiv hohen Temperaturen einsetzbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Ethylcy­ clopentan als Wärmeträger.

Ethylcyclopentan weist vorteilhaft einen relativ niedrigen Schmelzpunkt von -138°C und einen Siedepunkt bei einer relativ hohen Temperatur von +103°C bei Normaldruck (ca. 1 bar) auf.

Nach der Erfindung wird durch eine relativ geringe Anhe­ bung des Drucks von Ethylcyclopentan in dessen Kreislauf der Siedepunkt des Ethylcyclopentans zu höheren Tempera­ turen hin, daß bedeutet über ca. 103°C, verschoben.

Gemäß der Erfindung wird Ehylcyclopentan als Wärme­ träger in einem Temperaturbereich von -110°C bis +130°C eingesetzt.

Vorzugsweise wird Ehylcyclopentan als Wärmeträger in einem Temperaturbereich von -110°C bis +110°C einge­ setzt.

Besonders bevorzugt wird Ethycyclopentan als Wärme­ träger in einem Temperaturbereich von -80°C bis +110°C eingesetzt.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, Ethylcyclopentan vorzugsweise in einem Kühlkreislauf von chemischen Re­ aktoren zu verwenden.

Das verwendete Ethylcylopentan weist gemäß der Erfin­ dung vorzugsweise eine Reinheit in einem Bereich von 95 bis 100%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 99 bis 100%, auf.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem einem chemischen Reaktor mit Hilfe von Ethylcyclo­ pentan als Wärmeträger Wärme entzogen wird, anschlie­ ßend das erwärmte Ethylcyclopentan einem Wärmeaustau­ scher zugeführt wird, worin das Ethylcyclopentan mit Hilfe eines Kälteträgers wieder abgekühlt wird, und bei dem an­ schließend mit Hilfe des abgekühlten Ethylcyclopentans dem chemischen Reaktor wieder Wärme entzogen wird.

Nach der Erfindung wird bei dem Verfahren das Ethylcy­ clopentan in einem Kreislauf geführt und der Druck des Ethylcyclopentans in dem Kreislauf wird auf einen Wert zwischen 0,5 bis 6,0 bar, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 bar, be­ sonders bevorzugt 1,1 bis 1,5 bar, eingestellt.

Erfindungsgemäß wird als Kälteträger des Wärmeaustau­ schers zum Abkühlen des Ethylcylopentans vorzugsweise flüssiger Stickstoff verwendet.

Es hat sich herausgestellt, daß durch eine relativ geringe Viskosität des Ethylcyclopentans im gesamten oben genann­ ten Temperaturbereich ein relativ guter Fluß des Ethylcyclo­ pentans gewährleistet ist. Dies führt zu relativ hohen Wär­ meübertragungsraten, relativ kurzen Abkühlzeiten und sehr guten Kühlleistungen im gesamten Arbeitstemperaturbe­ reich, wobei zugleich das Risiko des Einfrierens des Wär­ meaustauschers minimiert ist.

Claims (8)

1. Verwendung von Ethylcyclopentan als Wärmeträ­ ger.

2. Verwendung von Ethylcyclopentan nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Temperaturbereich von -110°C bis +110°C.

3. Verwendung von Ethylcyclopentan nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Temperaturbereich von -80°C bis +110°C.

4. Verwendung von Ethylcyclopentan nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem Kühlkreislauf von chemi­ schen Reaktoren.

5. Verfahren zum Kühlen von chemischen Reaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß einem chemischen Reak­ tor mit Hilfe von Ethylcyclopentan als Wärmeträger Wärme entzogen wird, anschließend das erwärmte Ethylcyclopentan einem Wärmeaustauscher zugeführt wird, worin das Ethylcyclopentan mit Hilfe eines Käl­ teträgers wieder abgekühlt wird, und anschließend mit Hilfe des abgekühlten Ethylcyclopentans dem chemi­ schen Reaktor wieder Wärme entzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ethylcyclopentan in einem Kreislauf ge­ führt wird und daß der Druck des Ethylcyclopentans in dem Kreislauf auf einen Wert zwischen 1,0 bis 2,0 bar eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druck des Ethylcyclopentans in dem Kreislauf auf einen Wert zwischen 1,1 bis 1,5 bar ein­ gestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kälteträger des Wärme­ austauscher zum Abkühlen des Ethylcylopentans flüs­ siger Stickstoff ist.