DE2923078A1 - Vorrichtung zum abtrennen des bei der foerderung tiefsiedender verfluessigter gase verdampfenden gases - Google Patents

Vorrichtung zum abtrennen des bei der foerderung tiefsiedender verfluessigter gase verdampfenden gases

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Description

MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1186
Kennwort: Konzentrischer EM 866
Phasentrenner
Erfinder: j.Buchmüller Ordner:A
P.Nobis
W.Volker
Vorrichtung zum Abtrennen des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden Gases.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen
des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden Gases.
Tiefsiedende Gase, wie Sauerstoff,Stickstoff und Argon werden aus wirtschaftlichen Gründen in flüssigem Zustand gespeichert und gefördert. In vielen Bearbeitungsverfahren werden sie als Kühlmedium verwendet. Gewöhnlich befindet sich dabei das tiefsiedende verflüssigte Gas im Siedezustand. Es läßt sich nicht vermeiden, daß von außen Wärme in die Förderleitung einströmt. Außerdem entsteht in der geförderten Flüssigkeit auch Wärme durch Reibungsverluste. Da sich die Flüssigkeit im
Siedezustand befindet, verdampft eine der Wärmemenge
entsprechende Menge an flüssigem Gas.
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Es wird somit ein Gemisch aus Flüssigkeit und Gas gefördert. Dadurch kann es an der Verbrauchsstelle zu einer Unterversorgung mit tiefsiedendem verflüssigten Gas kommen. Außerdem wird das Regelungssystem zur Zufuhr des flüssigen Gases überfordert, es gerät in Schwingungen.
Um diesen Mangel zu beseitigen benutzt man Phasentrenner, mit denen das verdampfte Gas vom flüssig gebliebenen Gas abgetrennt wird. Im Prinzip handelt es sich bei derartigen Phasentrennern um Behälter, in welche das Gas-Flüssigkeitsgemisch eingespeist wird und sich dort trennt. Die Flüssigphase und die Gasphase werden daraus separat abgezogen. Um zu vermeiden, daß mit der Gasphase zuviel Flüssigphase in Form feinster Tröpfchen abgezogen wird, was gleichbedeutend mit einem Verlust an flüssigem Gas ist, müssen die Gasgeschwindigkeiten im Behälter niedrig gehalten werden. Die als Phasentrenner dienenden Behälter müssen deshalb großvolumig gebaut werden, sie sind demnach teuer, weil vor allem die erforderliche Isolierung kostpielig ist. Außerdem entstehen durch die großen Behälter weitere Verdampfungsverluste. Einen Phasentrenner dieser Art zeigt z.B. die DE-PS 26 47 961.
Aus der US-PS 3 206 939 ist es bekannt, als Phasentrenner einen porösen Hohlkörper zu verwenden. Dies hat den Vorteil, daß die Flüssigphase in Form großer Tropfen aus dem porösen Hohlkörper austritt und nach unten in den Auffangbehälter fällt. Diese großen Tropfen können von der Gasphase nicht mitgerissen werden, weshalb der Auffangbehälter mit kleinem Bauvolumen ausgeführt werden kann. Die Verdampfungsverluste sind jedoch noch immer relativ hoch, da insgesamt drei Leitungen, nämlich die Zuführleitung für das Gas-Flüssigkeitsgemisch und die Abzugsleitungen für die Gas- und die Flüssigphase an
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den Auffangbehälter angeschlossen werden müssen. Um diese Verdampfungsverluste zu verringern wird in der DE-OS 27 43 131 ein aus einem porösen Hohlkörper bestehender Phasentrenner im Auffangbehälter so angeordnet, daß alle Leitungen durch eine gemeinsame Flanschverbindung von oben in den Auffangbehälter geführt werden. Die Isolation wird somit verbessert, da nur noch eine Wärmebrücke vorhanden ist.
Trotz der mit dem Phasentrenner nach der DE-OS 27 43 erreichten Verbesserungen sind die Verdampfungsverluste noch immer beträchtlich. Außerdem ist es nachteilig, daß die Phasentrenner mit ihren Zu- und Abführleitungen je nach der geforderten Durchsatzmenge des tiefsiedenden verflüssigen Gases verschieden groß ausgeführt werden müssen.
Es hat sich ferner herausgestellt, daß es bei dem Phasentrenner nach der DE-OS 27 43 131 gelegentlich zu heftigen Flüssigkeitsbewegungen im Auffangbehälter kommt, so daß die damit in Verbindung stehenden Differenzdruckschalter und evtl. direkt eingesetzte Schwimmschalter keine exakten Schaltvorgänge ausführen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Phasentrenner zu schaffen, der in sehr weiten Grenzen bei beliebig großen Durchsatzmengen des tiefsiedenden verflüssigten Gases verwendet werden kann und bei dem die Verdampfungsverluste auf ein Minimum reduziert werden. Außerdem soll der zu schaffende Phasentrenner die Möglichkeit bieten, heftige Flüssigkeitsbewegungen im Auffangbehälter mit Sicherheit zu verhindern.
Bei einer Vorrichtung zum Abtrennen des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden
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-A-
Gases, bestehend aus einem porösen Hohlkörper mit einer Zuführleitung für das zu trennende Gas-Flüssigkeitsgemisch, der im Innern eines isolierten Behälters angeordnet ist, welcher die aus dem porösen Hohlkörper austretende Gas- und Flüssigphase aufnimmt und der mit Abzugsleitungen für die Gas- und Flüssigphase versehen ist, wird dies gemäß der Erfindung erreicht, indem der poröse Hohlkörper eine zylindrische Form hat, die Abzugsleitung für die Flüssigphase konzentrisch umgibt und mittels eines Rohres und einer nicht porösen zylindrischen Verlängerung so in den Deckel des isolierten Behälters eingesetzt ist, daß von dem Rohr und der zylindrischen Verlängerung ein Ringspalt gebildet wird, an den die Abzugsleitung für die Gasphase angeschlossen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zuführleitung für das Gas-Flüssigkeitsgemisch an die zylindrische Verlängerung angeschlossen. Vorteilhaft erfolgt dabei die Einführung der Zuführleitung tangential in die zylindrische Verlängerung.
Um mit Sicherheit heftige Flüssigkeitsbewegungen im Auffangbehälter zu verhindern, wird der poröse Hohlkörper vorzugsweise mit einer nicht porösen Deckplatte nach unten angeschlossen. Hierdurch wird verhindert, daß Gas mit Flüssigkeit gemischt mit hoher Geschwindigkeit aus dem porösen Hohlkörper nach unten austritt und direkt auf den Flüssigkeitsspiegel im Auffangbehälter trifft. Heftige Bewegungen der Flüssigkeit im Auffangbehälter werden somit vermieden, mit dem Flüssigkeitsspiegel in Verbindung stehende Differenzdruckschalter und evtl. direkt eingesetzte Schwimmschalter können deshalb exakte Schaltvorgänge ausführen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Phasentrenners besteht
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darin, daß die Zuführleitung für das Gas-Flüssigkeitsgemisch und die Abzugsleitung für die Gasphase im unmittelbaren Bereich des isolierten Behälters als Ringkanäle ausgebildet sind. Im Vergleich zu Rohrleitungen haben diese Ringkanäle sehr große Querschnitte, so daß der Phasentrenner gemäß der Erfindung für sehr unterschiedliche Durchsatzmengen an tiefsiedendem verflüssigten Gas verwendet werden kann, ohne daß zu enge Leitungsquerschnitte eine Grenze bilden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die konzentrische Anordnung der Zu- und Abführleitungen eine optimale Isolierung erreicht wird, die Verdampfungsverluste also äußerst gering sind.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt.
Der Phasentrenner besteht aus einem porösen Hohlkörper 1, der im Innern eines Auffangbehälters 2 angeordnet ist, der mit einer Isolierung 3 versehen ist. Der Auffangbehälter 2 dient zum Auffangen der aus dem porösen Hohlkörper 1 austretenden Flüssigphase 4. Erfindungsgemäß hat der poröse Hohlkörper 1 eine zylindrische Form und besitzt eine nicht poröse zylindrische Verlängerung 5. Der poröse Hohlkörper 1 und die zylindrische Verlängerung 5 umgeben konzentrisch die Abzugsleitung 6 für die Flüssigphase. Die Befestigung des porösen Hohlkörpers 1 und seiner zylindrischen Verlängerung 5 im Auffangbehälter 2 erfolgt gemäß der Erfindung mittels eines Rohres 7, welches die zylindrische Verlängerung 5 umgibt und einerseits mittels eines Flansches 8 an diese angeschlossen ist, andererseits mittels eines Flansches 9 am Deckel des Auffangbehälters 2 befestigt ist. Auf diese Weise wird ein Ringkanal 10 gebildet, welcher zum Abzug der Gasphase dient, die aus dem Ringkanal 10 mittels der Abzugsleitung 11 entfernt wird. Entsprechend wird im
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Innern des porösen Hohlkörpers 1 und seiner zylindrischen Verlängerung 5 ein Ringkanal 12 um die Abzugsleitung 6 gebildet, welcher durch Deckplatten 13 und 14 nach unten und oben abgeschlossen ist. Dieser Ringkanal 12 dient zur Zufuhr des zu trennenden Gas-Flüssigkeitsgemisches. Das zu trennende Gemisch tritt durch die Zuführleitung in die zylindrische Verlängerung 5 ein. Insbesondere bei großen Durchsatzmengen ist es vorteilhaft, wenn der Eintritt der Zuführleitung 15 in die zylindrische Verlängerung 5 tangential erfolgt.
Im porösen Hohlkörper 1 trennt sich die Flüssigphase von der Gasphase. Die Flüssigphase tritt aus dem porösen Hohlkörper 1 in Form großer Tropfen aus, fällt nach unten und bildet dort das Bad der Flüssigphase 4. Die Gasphase tritt ebenfalls aus dem porösen Hohlkörper 1 aus, tritt in den Ringkanal· 10 ein und wird durch die Abzugsleitung 11 entfernt.
Die Deckplatte 13 verhindert jedoch erfindungsgemäß, daß ein Gasstrahl, vermischt mit Flüssigkeit, direkt aus dem porösen Hohlkörper 1 nach unten austritt und auf den Flüssigkeitsspiegel der Flüssigphase 4 trifft, wodurch heftige Flüssigkeitsbewegungen verursacht wurden. Durch die Deckplatte 13 wird die Trennung von Gas und Flüssigkeit verbessert und der problemlose Einsatz von Differenzdruckschaltern und Schwimmschaltern ermöglicht.
Die Ringkanäle 10 und 12 haben im Vergleich zu entsprechenden Rohrleitungen große Strömungsquerschnitte. Sie können daher auch große Gasmengen aufnehmen.
Der erfindungsgemäße Phasentrenner ist daher gleich gut für kleine und große Durchsatzmengen des zu trennenden Gas-Flüssigkeitsgemisches geeignet. Es müssen hierzu
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lediglich verschieden große Auffangbehälter 2 verwendet werden. Je nach Größe des Behälters 2 wird an die Abzugsleitung 6 ein verschieden großes Kunststoffrohr 16 angeschlossen, durch welches die Flüssigphase 4 in die Abzugsleitung 6 gelangt. Die so erreichte universelle Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Phasentrenners bewirkt eine erhebliche Kostenersparnis, verbunden mit sehr geringen Verdampfungsverlusten durch die gegenseitige Isolation der Abzugsleitung 6 und der Ringkanäle 10 und 12.
Ffm., 10.04.1979
Ba/Hi
030050/0415

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    AS
    /1.^Vorrichtung zum Abtrennen des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden Gases, bestehend aus einem porösen Hohlkörper mit einer Zuführleitung für das zu trennende Gas-Flüssigkeitsgemisch, der im Innern eines isolierten Behälters angeordnet ist, welcher die aus dem porösen Hohlkörper eintretende Gas- und Flüssigphase aufnimmt und der mit Abzugsleitungen für die Gas- und Flüssigphase versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der poröse Hohlkörper (1) eine zylindrische Form hat, die Abzugsleitung (6) für die Flüssigphase konzentrisch umgibt und mittels eines Rohres (7) und einer nicht porösen zylindrischen Verlängerung (5) so in den Deckel des isolierten Behälters (2) eingesetzt ist, daß von dem Rohr und der zylindrischen Verlängerung ein Ringspalt (10) gebildet wird, an den die Abzugsleitung (11) für die Gasphase angeschlossen wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zuführleitung (15) für das Gas-Flüssigkeitsgemisch an die zylindrische Verlängergung angeschlossen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zuführleitung tangential in die zylindrische Verlängerung eintritt.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Hohlkörper
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    nach unten durch eine nicht poröse Deckplatte (13) abgeschlossen ist.
    Ffm., 10.04.1979 Ba/Hi
    MG 1186
    030050/041 5
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