DE3403647A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen eines gasstromes vor und/oder bei seiner verdichtung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum kuehlen eines gasstromes vor und/oder bei seiner verdichtungInfo
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Description
-
- Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen
- eines Gasstromes vor und/oder bei seiner Verdichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Gasstromes vor und/oder bei seiner Verdichtung durch Einbringen einer zumindest teilweise.in dem Gasstrom verdampfenden Flüssigkeit sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
- Es ist bereits bekannt, zur Abführung der bei der Verdichtung eines Gasstromes entstehenden Verdichtungswärme ein Kondensat dieses Gases in den Verdichter einzuspritzen.
- Das Kondensat verdampft, indem es dem zu verdichtenden Gasstrom Wärme entzieht. Dieses Verfahren wird zur Verdichtung von Wasserdampf verwendet, wobei als Einspritz-Kühlflüssigkeit Wasser verwendet wird.
- Die Bedingung, daß das Kondensat, das als Kühlflüssigkeit eingespritzt wird, im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung aufweisen muß wie der zu kühlende Gas strom, stellt eine unerwünschte Beschränkung dar. Überdies bringt das Kondensat von derselben Zusammensetzung wie der zu verdichtende Gasstrom je nach Druck und Temperatur, die bei der Verdichtung herrschen, einen nicht optimalen Abkühlungseffekt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die Einsatzmöglichkeit für zur Kühlung verwendeten Flüssigkeiten erweitert ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit eine andere Zusammensetzung als das zu verdichtende Gas aufweist und dem Prozeß, in dessen Rahmen die Verdichtung benötigt wirdr oder seinen Einsatzstoffen entnommen wird.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kühiflüssigkeit verwendet, die bei dem Gesamtprozeß, in dem die Verdichtung vorgenommen-wird, ohnehin vorkommt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß nicht nur eine Kühlflüssigkeit, deren Zusammensetzung derjenigen des zu verdichtenden Gases entspricht, sondern eine größere Anzahl von Kühlflüssigkeit zur Auswahl steht.
- Auf diese Weise läßt sich beispielsweise eine weitaus wirkungsvollere Abkühlung erzielen, da eine Kühlflüssigkeit ausgewählt werden kann, deren physikalische Daten beim Phasenübergang optimal im gewünschten Bereich'liegen. Durch das direkte Eingeben von Kühlflüssigkeit bei der Verdichtung sind indirekte Wärmetauscheinrichtungen und zusätzliche Hilfskühlkreisläufe überflüssig. Die kondensierte Flüssigkeit verdampft beim Eintritt in den verdichteten Gas strom mindestens zum Teil, so daß die Verdampfungskälte ausgenutzt wird.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Flüssigkeit verwendet, die ein Produkt einer nach der Verdichtung durchzuführenden Reaktion ist.
- Beispiele für ein derartiges Verfahren sind Synthesereak- tionen wie die Methanol- oder Ammoniaksynthese, bei denen als Kühlflüssigkeit z.B. verflüssigtes Syntheseprodukt eingegeben wird.
- Bei den Synthesereaktionen wird Synthesefrischgas, das die für die Synthese erforderlichen Komponenten sowie gegebenenfalls Inertanteile und Restspuren von Verunreinigungen enthält, auf den für die Synthese erforderlichen Druck verdichtet und, nach eventuell erforderlichen Vorbehandlungen, wie beispielsweise Abtrennung unerwünschter Bestandteile, Anwärmung usw., dem Reaktor zugeführt, in dem die Synthese stattfindet. Das bei der Synthese entstehende Produkt wird, gegebenenfalls nach zusätzlichen Verfahrensschritten, wie z.B. Abkühlung und Abtrennung nicht reagierter Anteile, aus der Anlage abgezogen. Da die Drücke bei Synthesereaktionen z.B. sehr hoch sind - typische Druckwerte bei der Methanolsynthese liegen etwa bei 100 bar, bei der Ammoniaksynthese bei etwa 250 bar - ist ein großer Teil der für die DurchfUhrung des Verfahrens benötigten Energie durch Verdichterleistung bestimmt, die für die Verdichtung des Synthesefrischgases auf den benötigten Verfahrensdruck aufgewendet werden muß. Durch Eingeben von kondensiertem Produkt aus der Synthese wird die Ansaugtemperatur bei der Verdichtung abgesenkt, so daß sich die spezifische Verdichtungsarbeit, die proportional zur Ansaugtemperatur des Verdichters angesetzt werden kann, verringert. Die verdampfte Produktflüssigkeit im Frischgas wird vor dem Synthese-Reaktor durch Partialkondensation vorzugsweise bei Kühlwassertemperatur abgetrennt.
- Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Flüssigkeit und das Gas als Einsatzstoffe einer nach der Verdichtung durchzuführenden Reaktion verwendet.
- Bei der Reaktion handelt es sich vorzugsweise um eine kata- lytische oder nichtkatalytische chemische Reaktion. Beispiel für eine derartige Reaktion ist das Einspritzen von NH3 vor und/oder in den Luftverdichter bei der Salpetersäureherstellung.
- Da sowohl die eingegebene Kühlflüssigkeit als auch das verdichtete Gas bei der Reaktion benötigt werden, stellt die Flüssigkeitseingabe nicht nur keine Störung des Gesamtprozeßablaufes dar, sondern dient neben der Kühlung überdies zur Herstellung des Reaktionsgemisches.
- Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeit eine Substanz verwendet, die bei einer nach der Verdichtung durchzuführenden Reaktion inertes Verhalten zeigt und/oder nachfolgende Prozeßschritte nicht störend beeinflußt.
- Bei dieser Verfahrensführung durchläuft das Kondensat eine nachfolgende Reaktion, ohne selbst als Reaktionspartner teilzunehmen.
- Zusätzlich oder alternativ zu dem inerten Verhalten der verdampften Kühlflüssigkeit bei einer nachfolgenden Reaktion soll eine Kühlflüssigkeit verwendet werden, die nachfolgende Prozeßschritte, wie beispielsweise Reinigungsstufen oder Trenneinrichtungen,etwa durch Bildung unerwünschter Ablagerungen oder Zwischenprodukte nicht störend beeinflußt.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Flüssigkeit ein Zwischenprodukt verwendet, das bei dem Prozeß, in dessen Rahmen die Verdichtung durchgeführt wird, anfällt.
- Beispiel hierfür ist ein Verfahren zur Verdichtung eines Gemisch-Kältekreislaufes, bei dem eine Kühlflüssigkeit, die eine Komponente oder einen Teil der Komponenten -des Kältegemisches enthält, verwendet wird, wobei diese Komponente beispielsweise durch partielle Kondensation des verdichteten Gasstromes gewonnen wird.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung'des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt'Illie Verdichtung des Gases in mindestens zwei Verdichtergruppen und wird zumindest vor einer der Verdichtergruppen Flüssigkeit eingebracht.
- Bei einer Flüssigkeitseingabe an mehreren Stellen-wird die Flüssigkeit vorzugsweise parallel zu den jeweiligen Eingabestellen geführt.
- Jede Verdichtergruppe umfaßt eine oder mehrere Verdichterstufen, wobei - im Fall eines Turboverdichters - jede Verdichterstufe im wesentlichen ein Laufrad und ein Leitrad umfaßt. Die Anzahl der Verdichtergruppen hängt unter anderem von der Art des zu verdichtenden Gases ab.
- Es erweist sich als vorteilhaft, wenn in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach zumindest einer der Verdichtergruppen, vor denen Flüssigkeit eingebracht worden ist, verdichtetes Gas entnommen, abgekühlt, zumindest teilweise kondensiert und der kondensierte Anteil an der Saugseite und/oder an einer oder mehreren Zwischenstellen in den Verdichtungsweg zurückgeleitet wird.
- Die Rückführung von Kondensat bewirkt eine zusätzliche Abkühlung des zu verdichteenden Gases und zwar, je nachdem, an welcher Stelle die Rückführung erfolgt, entweder am Verdichtereingang oder während der Verdichtung. Bei der Einspritzung an mehreren Zwischenstellen wird eine Annäherung an den isothermen Verdichtungsvorgang erreicht. Hierdurch werden höhere Stufenförderhöhen ermöglicht, die zu einer Reduzierung der Gesamtstufenzahlen des Verdichters führen.
- Erfolgt die Verdichtung in mehr als einer Verdichtergruppe, so ergeben sich vielerlei Ausführungsmöglichkeiten: Das kondensierte Produkte kann an der Saugseite einer oder mehrerer Verdichtergruppen eingegeben werden und zusätzlich kann nach jeder Verdichtergruppe verdichtetes, kondensiertes Produkt abgezweigt und an der Saugseite und/oder an einer oder mehreren Zwischenstellen von einer oder von mehreren Verdichtergruppen zurückgeführt werden.
- Es erweist sich jedoch als besonders zweckmäßig, wenn die Zurückleitung an der Saugseite und/oder oder an einer oder an mehreren Zwischenstellen der jeweils vorangehenden Verdichtergruppe erfolgt.
- Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Verdichter, der saugseitig mit einer Zuführungsleitung für zu verdichtendes Gas verbunden ist und der zumindest ein Gehäuse mit mindestens einem darin befindlichen Laufrad aufweist, und der dadurch gekennzeichnetist,daß vor dem Gehäuse und/oder zwischen zwei Laufrädern eine Einbringvorrichtung für eine Flüssigkeit im Verdichtungsweg des Gases vorgesehen ist.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Einbringvorrichtung als Düse ausgebildet ist.
- Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Einbringvorrichtung als Stoffaustauschapparat ausgebildet.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes weist das Gehäuse an mindestens einer Zwischenstelle eine Austrittsöffnung und eine Wiedereintrittsöffnung für zu verdichtendes Gas auf und mündet die Einbringvorrichtung zwischen der Austritts- und der Wiedereintrittsöffnung in den Verdichtungsweg.
- Es wird weiter vorgeschlagen, daß am druckseitigen Ausgang des Gehäuses eine Leitung vorgesehen ist, die einen Kühler und einen Abscheider enthält und die an der Saugseite und/oder an einer Zwischenstelle in dasselbe oder ein vorangehendes Gehäuse zurückgeführt ist.
- Hierbei zeigen: Figur 1 ein Verfahrens schema für eine Synthesereaktion gemäß der Erfindung, Figuren 2 bis 5 verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens gemäß Figur 1, Figuren 6 und 7 T-S-Diagramme für die Frischgasverdichtung gemäß der Erfindung, Figur 8 ein Verfahrensschema für die Salpetersäureherstellung Figur 9 ein Verfahrens schema für die Partialoxidation Figur 10 ein Verfahrensschema für einen Gemischkältekreislauf, z.B. bei einer Erdgasverflüssigungsanlage.
- In den Figuren wurden für analoge Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet.
- Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Verfahren am Beispiel der Ammoniaksynthese. Sämtliche Verfahrensschritte, die nicht zum Verständnis der Erfindung beitragen, wie z.B. Reinigungsschritte, Purgegas-Abtrennung usw., sind dabei weggelassen worden.
- Ein Synthesefrischgas 1, das im wesentlichen aus H2 und N2 im Verhältnis 3 : 1 zusammengesetzt ist, wird einem Verdichter 2 zugeführt, in dem es von ca. 30 bar auf ca 230 bar verdichtet wird. Das verdichtete Synthesefrischgas wird mit Produktgas 13 aus der Synthese vermischt und das so entstandene Gemisch 3 in einem Kühler 4 abgekühlt und dabei zum Teil kondensiert. In einem nachfolgenden Abscheider 5 findet eine Phasentrennung statt, wobei der gasförmige Anteil 6, eventuell zusammen mit einem kondensierten Anteil (gestrichelte Leitung), in einem Gegenstromwärmetauscher 33 und in einem Kühler 7 weiter abgekühlt und dabei erneut zum Teil verflüssigt wird.
- In einem Abscheider 8 wird eine Phasentrennung durchgeführt.
- Die flüssige Phase, die im wesentlichen aus dem Ammoniakprodukt besteht, wird über Leitung 9 entnommen und entspannt.
- Die gasförmige Phase, die aus dem Abscheider 8 abgezogen wird, weist eine ähnliche Zusammensetzung wie das Synthesefrischgas auf. Dieses Gas wird über Leitung 10 abgeführt, in dem Gegenstromwärmetauscher 13 erwärmt, nach Verdichtung in einen zweiten Verdichter 14 und nach Anwärmung in einem Wärmetauscher 11 in Wärmetausch mit Produktgas aus der Synthese, einem Synthesereaktor 12 zugeführt, in welchem die Umsetzung von H2 und N2 zu NH3 erfolgt. Dieses Produktgas verläßt den -Reaktor 12 über Leitung 13 und wird im Wärmetauscher 11 abgekühlt.
- Nachdem das Produktgas 13, wie bereits beschrieben, mit dem verdichteten Synthesefrischgas vermischt worden ist, wird das Gemisch zum Teil kondensiert. Hierbei fällt im wesentlichen Ammoniak in flüssiger Form aus.
- Wrfindungsgemäß wird ein Teil des Kondensates über Leitung 15 einer Entspannungseinrichtung 16 zugeführt und darin auf den Ansaugdruck des Verdichters 2 entspannt und auf der Saugseite des Verdichters 2 in das Synthesefrischgas 1 eingespritzt. Dadurch wird die Temperatur des Synthesefrischgases 1 auf der Saugseite abgesenkt.
- Ein Teil des kondensierten Produktes kann überdies über eine Leitung 31 dem Verdichter 2 an einer Zwischenstelle zugeführt werden.
- Als Verdichter 2 wird vorzugsweise ein Turboverdichter verwendet. Die Wegstrecke von der Einspritzstelle bis zum Eingang des Verdichters 2 ist so bemessen, daß die eingespritzte Flüssigkeit bis zum Eintritt in den Verdichter 2 ver- -dampft ist. Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme, um Flüssigkeitsschläge im Verdichter 2 zu vermeiden, kann ein Tropfenabscheider am Verdichtereingang vorgesehen sein.
- Der Verdichter 2 kann, wie dies in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, aus mehreren Verdichtergruppen aufgebaut sein.
- In beiden Fällen sind drei Verdichtergruppen 17, 18, 19 vorgesehen, in denen das Frischgas zusammen mit eingespritztem Produktgas nacheinander auf dem benötigten Verfahrensdruck verdichtet wird. Nach der Verdichtergruppe 17 wird die Verdichtungswärme in einem Kühler 20 abgeführt. Gemäß Figur 2 wird ein Teil des verflüssigten Produktgases aus dem Abscheider 5 über eine Entspannungseinrichtung 22 an der Saugseite der Verdichtergruppe 18 in das Synthesefrischgas eingesprüht, um dessen Temperatur abzusenken. Analog wird die Verdichtungswärme der Verdichtergruppe 18 in einem Kühler 21 abgeführt und anschließend dem Synthesefrischgas auf der Saugseite der letzten Verdichtergruppe 19 über eine Entspannungseinrichtung 23 ein Teil des kondensierten Produktgases aus dem Abscheider 5 zugeführt, um die Ansaugtemperatur des Synthesefrischgases an dieser Stelle abzusenken. Nach Verlassen der Verdichtergruppe 19 wird das Synthesefrischgas mit dem Produktgas 13 aus der Synthese vermischt und, wie in Figur 1 bereits beschrieben, dem Kühler 4 zugeführt.
- Im Gegensatz dazu wird bei dem in Figur 3 dargestellten Verfahren das in der Verdichtergruppe 17 verdichtete und im Kühler 20 gekühlte Synthesefrischgas mit Produktgas teil- weise kondensiert und der kondensierte AnteiL'über Leitung 25 und Entspannungseinrichtung 26 an einer Zwischenstelle in die Verdichtergruppe 17 eingespritzt. Bei Bedarf kann eine Einspritzung auch an mehreren Zwischenstellen erfolgen.
- Der gasförmige Anteil aus dem Abscheider 24 wird in der zweiten Verdichtergruppe 18 weiterverdichtet und in der Kühleinrichtung 21 ebenfalls zum Teil kondensiert. Der konden- > sierte Anteil wird über Leitung 28 und $ntspannungseinrichtung 29 an einer oder (nicht dargestellt) an mehreren Zwischenstellen in die Verdichtergruppe 18 zurückgeführt, während der gasförmige Anteil in der letzten Verdichtergruppe 19 auf den Enddruck gebracht und mit dem Produktgas 13 aus der Synthese vermischt wird. Nach Abkühlung in Kühler 4 und Phasentrennung im Abscheider 5 wird ein Teil der flüssigen Phase über eine Entspannungseinrichtung 30 in die Verdichtergruppe 19 zurückgeleitet, während ein anderer Teil des kondensierten Produktes dem Synthesefrischgas an der Saugseite der ersten Verdichtergruppe 17 sowie gegebenenfalls an der Saugseite und/oder an Zwischenstellen der Verdichtergruppe 17, 18 und 19 zugeführt wird (gestrichelte Darstellung).
- Figur 4 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Synthesefrischgas 1 wird hierbei im Verdichter 2 verdichtet und anschließend mit dem nichtkondensierten Anteil des Produktgases 13 aus der Synthese vermischt. Dieser Anteil wird durch teilweise Kondenstation des Produktes im Kühler 4 und Abtrennung des Kondensates im Abscheider 5 gewonnen. Das Gemisch wird dann im zweiten Verdichter 14 auf den benötigten Druck verdichtet. Das Kondensat wird wiederum über Leitung 15 auf der Saugseite des Verdichters 2 in das Synthesefrischgas eingespritzt. Diese Variante ist sinngemäß auch für die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Verfahren möglich. Hierbei würde das Synthesefrischgas nach der letzten Verdichter- gruppe 19 mit dem nicht kondensierten Anteil des Produktgases 13 aus der Synthese vermischt und das entstandene Gemisch im Verdichter 14 auf den benötigten Enddruck verdichtet.
- Figur 5 zeigt eine weitere Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Synthesefrischgas 1 wird im Verdichter 2 verdichtet und anschließend abgekühlt und zum Teil kondensiert. Die beiden Phasen werden in einem Abscheider 32 voneinander getrennt. Der gasförmige Anteil wird mit dem zum Reaktor 12 ziehenden Gas 10 vermischt.
- Der kondensierte Anteil, der im wesentlichen aus dem Produkt besteht, wird dem flüssigen Produkt in Leitung 15 zugeführt und nach Entspannung im Ventil 16 in das zu verdichtende Synthesefrischgas an der Saugseite des Verdichters 2 eingespritzt. Ein Teil des kondensierten Produktes kann überdies über Leitung 31 dem Verdichter 2 an einer Zwischenstelle zugeführt werden.
- Das Kondensat wird durch Abkühlung und teilweise Kondensation des Produktes 13 aus dem Synthesereaktor 12 nach Abtrennung des gasförmig verbliebenen Anteils 6 im Abscheider 5 gewonnen. Der gasförmige Anteil sowie gegebenenfalls (gestrichelter Pfeil) ein Teil des Kondensates aus dem Abscheider 5 wird im Gegenstromwärmetauscher 33 abgekühlt und durch weitere Abkühlung im Kühler 7 zum Teil kondensiert. Das Kondensat, das aus verflüssigtem Produkt besteht, wird über Leitung 9 entnommen, während der gasförmige Anteil über Leitung 10 zum Synthesereaktor 12 zurückgeführt wird.
- Diese Verfahrensführung hat den Vorteil, daß die Gasmengenströme und damit die Wärmetauschverluste im Wärmetauscher 33 verringert werden.
- Figur 6 zeigt die Einsparung an spezifischer Verdichtungsarbeit, die durch das erfindungsgemäße Verfahren bei einem idealen Gasgemisch erzielt wird, in einem Entropie (S)-Temperatur (T)-Diagramm. Zunächst werde der Fall ohne saugseitige Einspritzung von verflüssigtem Produktgas betrachtet: Das Frischgas wird von einem Zustand I auf der Isobaren p1 v durch Verdichtung in einen Zustand II auf der Isobaren P2 gebracht. Die Zustandsänderung ist durch die gestrichelte Linie I - II angedeutet. Die vom Verdichter hierfür zu erbringende Leistung ist proportional zur Fläche des Trapezes IIa S2S4 Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur des zu verdichtenden Synthesefrischgases an der Saugseite des Verdichters abgesenkt. Dies bedeutet, daß sich das zu verdichtende Frischgas am Verdichtereingang in einem Zustand I' befindet. Am Verdichterausgang befindet sich das Frischgas in einem Zustand II'. Die vom Verdichter hierbei zu erbringende Leistung ist proportional zur Fläche des Trapezes II'bS1S3 und damit kleiner als im Fall ohne Einspritzung.
- Figur 7 verdeutlicht die zusätzliche Arbeitseinsparung bei der Verdichtung, wenn das verdichtete Frischgas mit Produktgas gekühlt, das Produktgas kondensiert und an einer Zwischenstelle in den Verdichter zurückgeleitet wird, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Der an dieser Zwischenstelle herrschende Druck sei PXw Dann erfolgt die Verdichtung des Synthesefrischgases vom Zustand I' zunächst entlang der Linie I'-II', bis der Zustand III beim Druck pX erreicht ist.Dort erfolgt eine Abkühlung durch die Zwischeneinspritzung bis zur Temperatur TK und anschließend die weitere Verdichtung auf den endgültigen Druck P2, der im Zustand II' erreicht wird. Auf diese Weise wird eine Annäherung an die isotherme Verdichtung erreicht. Die erzielte Arbeitseinsparung am Verdichter ist im wesentlichen proportional zur Fläche des Parallelogramms III II' II" X.
- Figur 8 zeigt ein Verfahren zur Salpetersäureherstellung.
- Luft 34 wird in einem Verdichter 35 auf ca. 5 bar verdichtet. Vor der Verdichtung wird in den zu verdichtenden Gasstrom flüssiges Ammoniak 36 eingeführt, d.h. eine Flüssigkeit, die bei der nachfolgenden Salpetersäurehersteilung Reaktionspartner ist. In einem ersten Reaktor 37 wird das Ammoniak-Luft-Gemisch zu NO, in einem zweiten Reaktor 37a nach Zumischung von Luft 38 das NO aus dem ersten Reaktor 37 zu N02umgesetzt. In einer nachfolgenden Absorptionseinrichtung 39, die mit Wasser 40 beaufschlagt ist, wird die Salpetersäure 41 gewonnen.
- Auch bei dem Verfahren gemäß Figur 9 ist die vor der Verdichtung eines Gasstromes zugeführte Kühlflüssigkeit Einsatzstoff bei einer nachfolgenden Reaktion, nämlich einer Partialoxidation. Sauerstoff 42 wird in einem Verdichter 43 auf beispielsweise 60 bis 90 bar, vorzugsweise ca. 80 bar, verdichtet, wobei dem Sauerstoff vor der Verdichtung Wasser 44 in flüssiger Form zugeführt wird. Das dabei entstehende, verdichtete Sauerstoff/Wasserdampf-Gemisch wird einem Reaktor 45 zugeführt, in dem es zusammen mit einem Einsatz aus Kohlenwasserstoffen 46, z.B. öl, zu Synthesegas 47 (im wesentlichen CO und H2) reagiert. Bei Bedarf wird dem Einsatz 46 Wasserdampf 48 zugemischt.
- Figur 10 zeigt einen Gemisch-Kältekreislauf, der beispielsweise C1 bis C5-Kohlenwasserstoffe enthält, wie er z.B.
- bei der Erdgasverflüssigung eingesetzt wird. Das Kältegemisch wird in einem Wärmetauscher 49 abgekühlt und anschließend in einem Verdichter 50 verdichtet. Nach Abkühlung in einem Nachkühler 51 fallen die schwereren Bestandteile 53 des Kältegemisches flüssig aus und werden in einem Abscheider 52 von dem gasförmig verbliebenen Rest 54 abgetrennt. Ein Teil 56 des Kondensates 53, das ein Zwischenprodukt des Kältekreislaufes darstellt, wird im Wärmetauscher 59 wieder angewärmt, entspannt und dem zu verdichtenden Kältegemisch gasförmig zugeführt. Ein anderer Teil 55 des Kondensates wird entspannt und in flüssiger Form in das zu verdichtende Gasgemisch eingegeben.
- Der gasförmige Anteil 54 des Kältegemisches'wird in einem Verdichter 57 weiter verdichtet. Nach Abkühlung in einem Nachkühler 58 fallen die schwereren Bestandteile 59 des Gasgemisches flüssig aus und werden in einem Abscheider 60 von dem gasförmig verbliebenen Rest 61 abgetrennt. Der gasförmige Strom 61 wird durch den Wärmetauscher 49 geleitet, während der Kondensatstrom 59 in zwei Ströme aufgeteilt wird. Ein Teilstrom 62 wird ebenfalls. durch den Wärmetauscher 49 geführt, anschließend entspannt und dem zu verdichtenden Kältegemisch gasförmig zugeführt. Der andere Teilstrom 63 wird dem zu verdichtenden Kältegemisch nach Entspannung in flüssiger Form zugemischt.
Claims (13)
- Patentansprüche Verfahren zum Kühlen eines Gas stromes vor und/oder bei seiner Verdichtung durch Einbringen einer zumindest teilweise in dem Gasstrom verdampfenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine andere Zusammensetzung als das zu verdichtende Gas aufweist und dem Prozeß, in dessen Rahmen die Verdichtung benötigt wird, oder seinen Einsatzstoffen entnommen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit verwendet wird, die ein Produkt einer nach der Verdichtung durchzuführenden Reaktion ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit und das Gas als Einsatzstoff bei einer nach der Verdichtung durchzuführenden Reaktion verwendet werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine Substanz verwendet wird, die bei einer nach der Verdichtung durchzuführenden Reaktion inertes Verhalten zeigt und/oder nachfolgende Prozeßschritte nicht störend beeinflußt.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit ein Zwischenprodukt verwendet wird, das bei dem Prozeß, in dessen Rahmen die Verdichtung durchgeführt wird, anfällt.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung des Gases in mindestens zwei Verdichtergruppen erfolgt und zumindestvor einer der Verdichtergruppen Flüssigkeit eingebracht wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach zumindest einer der Verdichtergruppen, vor denen Flüssigkeit eingebracht worden ist, verdichtetes Gas entnommen, abgekühlt, zumindest teilweise kondensiert und der kondensierte Anteil an der Saugseite und/oder an einer oder mehreren Zwischenstellen in den Verdichtungsweg zurückgeleitet wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurückleitung an der Saugseite und/oder an einer oder mehreren Zwischenstellen der jeweils vorangehenden Verdichtergruppe erfolgt.
- 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Verdichter, der mit einer Ansaugleitung für zu verdichtendes Gas verbunden ist und der zumindest ein Gehäuse mit mindestens einem darin befindlichen Laufrad aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gehäuse und/oder zwischen zwei Laufrädern eine Einbringvorrichtung für eine Flüssigkeit im Verdichtungsweg des Gases vorgesehen ist.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringvorrichtung als Düse ausgebildet ist.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringvorrichtung als Stoffaustausch-Apparat ausgebildet ist.
- 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an mindestens einer Zwischenstelle eine Austrittsöffnung und eine Wiedereintrittsöffnung für zu verdichtendes Gas aufweist und die Einbringvorrichtung zwischen der Austritts-und der Wiedereintrittsöffnung in den Verdichtungsweg mündet.
- 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am druckseitigen Ausgang des Gehäuses eine Leitung vorgesehen ist, die einen Kühler und einen Abscheider enthält und die an der Saugseite und/oder an einer Zwischenstelle in dasselbe oder ein Vorangehendes Gehäuse zurückgeführt ist.
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