DE2923078C2 - Vorrichtung zum Abtrennen des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden Gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden Gases, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Tiefsiedende Gase, wie Sauerstoff, Stickstoff und Argon werden aus wirtschaftlichen Gründen ki 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 Reibungs- w Verluste. Da sich die Flüssigkeit im Siedezustand befindet, verdampft eine der Wärmemenge entsprechende Menge an flüssigem Gas.

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 PhasentrenneF. mit denen das verdampfte Gas vom flüssig gebliebenen Gas abgetrennt wird. Im Prinzip handelt es sich bei derartigen Phasentrennem um Behälter, in welche das Gas-Flüssigkeitsgemisch eingespeist wird und sich dort trennt. Die Flüssigphase und t>5 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 Isolierupg kostspielig ist. Außerdem entstehen durch die großen Behälter weitere Verdampfungsverluste.

Um diese Verdampfungsverluste zu verringern, wird nach der EP-OS 1392 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 EP-OS 1 392 erreichten Verbesserungen sind die Verdampfungsverluste noch immer beträchtlich. Außerdem ist es nachteilig, daß die Phasentrenner mit ihrerr Zu- und Abführleitungen je nach der "geforderten Durchsatzmenge des tüefsiedenden verflüssigten Gases verschieden groß ausgeführt werden müssen.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß es bei dem Phasentrenner nach der EP-OS 1 392 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 Phasemtrenjier 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.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Techr^k ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Phasentrenners besteht darin, daß die Zuführleitung für das Gas-Flüssigkeitsgemisch und die Abzugsleitung für die Gasphase im unmittelbaren Bereich des isolierten Behälters als Ringkanäie 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 verflüssigtem 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 Verdampfungsverlusu: 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 Behälters 2 angeordnet ist, der mit einer Isolierung 3 versehen ist. Der Behälter 2 dient zum Auffangen der aus dem porösen Hohlkörper 1 austretenden Flüssigkeitsphase 4. Der poröse Hohlkörper 1 hat eine zylindrische Form und besitzt erfindungsgemäß einen nicht porösen rohrförmigen Fortsatz 5. Der poröse Hohlkörper 1 und

der rohrförmige Fortsatz 5 umgeben konzentrisch die Entnahmeleitung 6 für die Flüssigphase. Die Befestigung des porösen Hohlkörpers 1 und seines rohrförmigen Fortsatzes 5 im Behälter 2 erfolgt mittels eines Rohres 7, welches den rohrförmigen Fortsatz 5 umgibt und einerseits mittels eines Flansches 8 an diesen angeschlossen ist, andererseits mittels eines Flansches 9 am Deckel des Behälters 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 Innern des porösen Hohlkörpers 1 und seines rohrfönnigen Fortsatzes 5 ein Ringkanal 12 um die Entnahmeleitung 6 gebildet, welcher durch Abschlußplatten 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 15 in den rohrförmigen Fortsatz"5 ein. Insbesondere bei großen Durchsatzmengen ist es vorteilhaft, wenn der Eintritt der Zuführleitung 15 in den rohrförmigen Fortsatz 5 tangential erfo'gi. Die Abschlußplatte 13 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 Differenzdruckachalter und evtl. direkt eingesetzte Schwimmschalter können deshalb exakte Schaltvorgänge ausführen

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 Ringkanäle 10 und 12 haben im Vergleich zu entsprechenden Rohrleitungen große Strömungsquerschnitte. Sie können daher atch große Giamcngen aufnehmen.

Der erfindungsgemäße Phasentrenner ist daher gleich gut für kleine und große Durchsatzmengen des zu trennenden Gas-FlüssigTceitsgemisches geeignet. Es müssen hierzu lediglich verschieden, große Behälter 2 verwendet werden. Je nach Größe des Behälters 2 wird an die Entnahmeleitung 6 ein verschieden großes Kunststoffrohr 16 angeschlossen, c^'.rch welches die Flüssigphase 4 in die Entnahmeleitung 6 gelangt. Die so erreichte universelle Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Phasentrenners bewirkt eine erhebliche Kostenersparnis, verbunden mit sehr geringen Verdampfungsverlusten durch die gegenseitige Isolation der Entnahmeleitung 6 und der Ringkanäle 10 und 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtrennen des bei der Förderung tiefsiedender verflüssigter Gase verdampfenden Gases, bestehend aus einem isolierten Behälter (2), in dem ein zylindrischer, poröser Hohlkörper (I) mit einer Zuführleitung (15) für das zu trennende Gas-Flüssigkeitsgemisch angeordnet ist, das durch den porösen Hohlkörper in eine flüssige und in eine gasförmige Phase aufgeteilt wird, wobei die beiden Phasen zunächst in den Behälter gelangen und wobei anschließend die flüssige Phase durch eine Entnahmeleitung (6) und die gasförmige Phase durch eine Abzugsleitung (11) aus dem Behälter entfernt werden, dadurch gekenn- is zeichnet, daß die Entnahmeleitung für die flüssige Phase im Inneren des Behälters von dem Hohlkörper konzentrisch und mit Abstand umgeben ist und außerhalb des Behälters von einem den Hohlkörper verlängernden, nicht porösen rohrförmigen Ferssatz (5) ebenfalls konzentrisch und mit Abstand umgeben ist, und daß dieser rohrf'örmige Fortsatz von der Abzugsleitung für die gasförmige Phase konzentrisch und mit Abstand umgeben ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung für das Gas-Flüssigkeitsgemisch tangential in den rohrförmigen Fortsatz eintritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung für die flüssige Phase am unteren Ende des Hohlkörpers durch eine r»«:ht poröse Abschlußplatte (13) in ihrer konzentrischen Lage;m Hofcü-.örper gehalten wird.