DE4320027A1 - Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperaturanlage zur Gastrennung, Tieftemperaturanlage, Teileinheit und transportierbare Einheit zur Herstellung einer derartigen Tieftemperaturanlage - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperaturanlage zur Gastrennung, Tieftemperaturanlage, Teileinheit und transportierbare Einheit zur Herstellung einer derartigen Tieftemperaturanlage

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tieftemperaturanlagen zur Gastrennung, typischerweise Luftgas, mit mindestens einer Destillationskolonne und weist die Schritte auf, die Kolonne mit beliebigen Lei­ tungsstücken, beispielsweise Armaturenrohren, werkseitig vorzumontieren, um eine vorbestückte Teileinheit zu er­ halten, diese Teileinheit zu transportieren und sie am Einsatzort aufzustellen.
Herkömmliche Tieftemperaturanlagen zur Gastrennung um­ fassen mindestens eine Destillationskolonne, die in einer Cold-Box genannten Isolation angeordnet ist, die gewöhnlich im wesentlichen parallelepipedisch ausgebil­ det ist, derart, daß um die Kolonne herum eine Isola­ tionsschicht mit festgelegter Dicke angeordnet ist. Um die Montagekosten niedrig zu halten und vor allem die Qualität zu sichern, wird die Kolonne herstellerseitig mit Leitungsstücken sowie einem Rahmen vormontiert, der demjenigen der zukünftigen Cold-Box entspricht und einen Querschnitt hat, der die zukünftigen Isolationsschichten um die Kolonne umfaßt, bevor die "Cold-Box-Paket" ge­ nannte Einheit transportiert und am Einsatzort aufge­ stellt wird. Neben ihrem Gewicht, das die Transport­ kosten beträchtlich erhöht, entstehen bei derartigen vollständig vormontierten Einheiten, hauptsächlich auf­ grund ihres beträchtlichen Volumens, große Transportpro­ bleme (Höhe von Unterführungen, Kurven, . . . ), wie auf S. 25 des Jahresberichts 1989 des Unternehmens Linde ausge­ führt ist, wenn die Abmessungen der Kolonne groß sind, wie es heutzutage für die Produktion großer Gasmengen der Fall ist.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Qualitätsmaßstäbe aufrechterhalten werden können, die durch werkseitige Vormontage von Elementen erzielt werden, welche eine verstärkte Qualitätskontrol­ le erfordern (typischerweise der ganze Tieftemperatur­ teil), jedoch die Schwierigkeiten und Kosten des Trans­ ports zum Einsatzort beträchtlich verringert werden und der Aufbau von Cold-Boxes am Verwendungsort vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Herstellungs­ verfahren nach der Erfindung die Schritte umfaßt, die Untereinheit mit den vorbestückten Leitungsstücken zu bilden, die derart angeordnet sind, daß sie in minde­ stens einem, vorzugsweise nur einem einzigen, langge­ streckten Bereich mit geringen Querschnitts seitlich an der Kolonne Platz finden, wobei die Dicke der für den Betrieb in situ der Kolonne notwendigen Isolations­ schicht nicht berücksichtigt wird und der seitliche Be­ reich typischerweise eine Maximalbreite hat, die den Durchmesser der Kolonne nicht oder nur leicht über­ steigt, die Teileinheit auf mindestens einem Transport­ träger anzuordnen, vorteilhafterweise auf einem einzigen Transportträger, dessen Innenquerschnitt so ausgebildet ist, daß er zumindest eine der den Leitungsstücken ent­ sprechenden seitlichen Bereiche aufnehmen kann, die Teileinheit und ihren Träger zu transportieren und die Teileinheit am Einsatzort in einer Cold-Box zu montie­ ren, wobei dann die notwendige Isolationsschicht auf dem ganzen Umfang der Teileinheit hergestellt wird.
Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung
  • - umfaßt das Verfahren eine die Leitungsstücke schüt­ zende Abdeckung;
  • - wird die vorbestückte Teileinheit teilweise in einem Transportträger angeordnet, der einen Innenraum mit geeignetem Querschnitt bildet, um zumindest einen der seitlichen Bereiche von Leitungsstücken aufzu­ nehmen;
  • - werden die Leitungsstücke in einem seitlichen Be­ reich zusammengefaßt, wobei die Teileinheit in dem Träger derart angeordnet ist, daß die Kolonne auf dem oberen Teil des Trägers aufliegt;
  • - umfaßt das Verfahren die Schritte, die Teileinheit am Einsatzort in einer Umhüllung anzubringen, wo auch zumindest ein Tieftemperaturflüssigkeitsbehäl­ ter angeordnet ist, und die Umhüllung mit einem ersten wärmeisolierenden Material zu füllen;
  • - wird die Teileinheit in der Umhüllung angeordnet, wobei der seitliche Bereich neben einer Seitenwand der Umhüllung einen Abstand zu dieser hat, der so groß ist, daß die notwendige Isolationsdicke er­ reicht wird.
Mit einem derartigen Verfahren, das das für die Kolonne nötige Isolationsvolumen für die Vormontage und den Transport nicht mehr miteinbezieht, können die Trans­ portmöglichkeiten einer Tieftemperaturanlagen-Teilein­ heit, z. B. auch in ihrer Funktionsreihenfolge und ggf. unter Einschluß der Kontroll-, Steuer- und Sicherheits­ elemente verbessert werden, wobei sich die Gesamtabmes­ sungen sowie die Anzahl der Strukturelemente des Trans­ portträgers verringern, insbesondere bei Anlagen mit großem Fassungsvermögen mit Kolonnendurchmessern von 2 bis 5,5 Metern.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Teileinheit für die Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß die Kolonne mit. Leitungsstücken vor­ montiert ist, die derart angeordnet sind, daß sie in mindestens einem langgestreckten Bereich mit geringem Querschnitt, typischerweise einem einzigen seitlichen Bereich, seitlich der Kolonne angeordnet sind, der wiederum im Transport- und/oder Montageträger aufgenom­ men werden kann.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine transportierba­ re Einheit mit einer derartigen Teileinheit, welche auf einen Transportträger montiert ist, wobei die Teilein­ heit vorteilhafterweise teilweise in einem Träger ange­ ordnet ist, der den seitlichen Bereich der Leitungs­ stücke abdeckt und die Kolonne längs Mantellinien der­ selben abstützt.
Die Erfindung betrifft des weiteren einen neuen Aufbau einer Tieftemperaturanlage zur Gas-, insbesondere zur Lufttrennung, mit einer vorstehend genannten Teilein­ heit, die in der Nähe einer Seitenwand einer typischer­ weise zylindrischen oder wahlweise auch prismatischen Umhüllung angeordnet ist, in der auch mindestens ein Behälter für verflüssigtes Gas angeordnet ist, wobei die Umhüllung mit mindestens einem Isolator, insbesondere aus faserigem oder körnigen Material gefüllt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer transportierbaren Einheit einer vor­ bestückten Kolonnenteileinheit und eines Transportträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt der Einheit nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Tieftemperaturanlage mit einer vorbestückten Kolonnenteileinheit gemäß den Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der transportier­ baren Einheit.
In Fig. 1 ist eine Destillationskolonne 1 für Luftgas gezeigt, deren Durchmesser 5,5 Meter und deren Höhe 50 Meter erreichen kann. Wie in Fig. 2 besser zu erken­ nen ist, ist die Kolonne 1 derart angeordnet und vor­ montiert, daß die verschiedenen Rohranschlüsse, Armatu­ ren, Rohre usw., kurz alle Leitungsstücke 2, die dort vorhanden sind, so an einer Seite der Kolonne angeordnet sind, daß sie in einem langgestreckten seitlichen Be­ reich 3 aufgenommen werden können, dessen Maximalbreite den Maximaldurchmesser der Kolonne nicht oder nur ge­ ringfügig überschreitet und dessen Höhe h unabhängig von der für den Betrieb in situ der Kolonne 1 in ihrer Cold- Box zusätzlich notwendigen Isolationsschicht ist. Erfin­ dungsgemäß werden die Kolonne 1 und ihre Leitungsstücke 2, nachdem sie getestet wurden, in einen Träger 4 mit im allgemeinen prismatischer Gestalt und typischerweise trapezförmigem Querschnitt montiert, um eine vergrößerte Basisfläche zu erhalten, wobei der Träger 4 zwei Seiten­ schenkel 5a, 5b umfaßt, die einen Innenraum begrenzen, der für die Aufnahme des seitlichen Bereichs 3 der Lei­ tungsstücke 2 bemessen ist, wobei die Kolonne auf Man­ tellinien im wesentlichen unterhalb oder in Höhe ihres horizontalen Durchmessers auf den parallelen Rändern 6a, 6b der Schenkel 5a, 5b aufliegt und beispielsweise durch Spannbänder 7 auf dem Träger festgehalten wird. Der Trä­ ger 4 hat einen Rahmen aus einem Profilgitter oder aus Rohren. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Träger 4 massive Seitenschenkel 5a, 5b aus Metallplat­ ten, wobei zumindest ein Teil der Basis 8 des Trägers 4 aus Metallplatten 9 besteht.
Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Platzbedarf der vorgeschlagenen transportierbaren Einheit im Gegensatz zu herkömmlichen transportierbaren Einheiten auf denje­ nigen des Trägers 4 und des oberen zylindrischen Teils der Kolonne 1 beschränkt ist.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, wird die Kolonne 1 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, anstatt in einer quaderförmigen Cold-Box im Abstand von unabhängigen isolierten Behältern für verflüssigtes Gas angeordnet zu werden, vertikal in einem freien Innenraum einer zylin­ drischen oder polygonalen Umhüllung 10 aus Metall oder Beton angeordnet, in der mehrere nicht isolierte oder einzeln isolierte vertikale Tieftemperaturflüssigkeits­ speicher-Behälter 11, 12 für typischerweise von der Ko­ lonne 1 erzeugten flüssigen Stickstoff oder flüssigen Sauerstoffangeordnet sind. Diese Kolonne 1 ist mit ihrem Träger 4 in einer Umhüllung 10 in einer derartigen Stellung gegenüber der Seitenwand der Umhüllung 10 und den Behältern 11, 12 angeordnet, daß die für ihren ein­ wandfreien Betrieb notwendige Isolationsschicht ange­ bracht werden kann. Sie wird dann auf dem Sockel der Umhüllung 10 ausgerichtet, und die Leitungsstücke 2 wer­ den mit Fluidkreisen verbunden, die innerhalb und außer­ halb der Umhüllung 10 verlaufen, insbesondere für die Verbindung mit Wärmetauschern. Der Träger 4 kann demon­ tiert und wieder verwendet werden. Vor dem Verschließen der Umhüllung 10 (mit einem Deckel) wird deren Innenraum mit einem Feststoffwärmeisolationsmittel 13, typischer­ weise Perlit, gefüllt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbleibt der Träger 4 in der Umhüllung 10, und in der Ausführungs­ form, bei der seine Seitenschenkel 5a, 5b massiv sind, wird der Innenraum des Trägers mit einem zweiten Fest­ stoffwärmeisolationsmittel 14, beispielsweise Glasfa­ sern, gefüllt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die von außen angesetzten Leitungsstücke 2, insbesondere bei hohen Kolonnen, deren Durchmesser jedoch 4,5 Meter nicht überschreitet, in zwei Gruppen angeordnet werden, die in zwei seitlichen Bereichen aufgenommen werden, deren Querschnitt, insbesondere in der Dicke, auf ein Minimum reduziert ist. In Fig. 4 ist eine Teileinheit darge­ stellt, bei der die Leitungsstücke, einschließlich der Armaturenrohre, in zwei unsymmetrischen Gruppen 2, 2 beidseits einer (zur Fig. 4) vertikalen Ebene zusammen­ gefaßt sind. Die seitlichen Bereiche, in denen die Lei­ tungsstücke angeordnet sind, werden hier durch Schutzab­ deckungen 31 und 32 aus beispielsweise Metallblechen gebildet, die auf die Kolonne montiert sind und die Lei­ tungsstücke beim Transport und beim Aufstellen der Teil­ einheit am Montageort schützen. Nach dem Aufstellen wer­ den die Abdeckungen demontiert. Eine dieser Abdeckungen kann verstärkt werden, um einen Transportträger zu bil­ den, wie vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben. Da einer der kritischen Parameter für den Transport die Gesamthöhe (insbesondere beim Transport unter Brücken, Unterführungen oder elektrischen Leitun­ gen) ist, wird die vorbestückte und geschützte Teilein­ heit 1, 2 1, 22, 31, 32 vorteilhafterweise auf einem Trä­ ger 4′ mit einer auf ein Minimum reduzierten Höhe und geeigneter Form angeordnet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung einer Tieftemperatur- Gastrenneinheit mit mindestens einer Destillations­ kolonne (1), das die Schritte umfaßt, die Kolonne (1) mit ihren externen Leitungsstücken (2 i) werk­ seitig vorzumontieren, um eine vorbestückte Teilein­ heit zu erhalten, und die Teileinheit an den Ein­ satzort zu transportieren und sie dort aufzubauen, gekennzeichnet durch die Schritte, die vorbestückte Teileinheit mit den Leitungsstücken so auszubilden, daß letztere in mindestens einem langgestreckten Volumen (3; 31, 32) mit geringem Querschnitt seit­ lich an der Kolonne (1) untergebracht werden können, die Teileinheit (1, 2) auf mindestens einem Trans­ portträger (4, 4′) anzuordnen, die Teileinheit und ihren Träger zu transportieren und die Teileinheit am Einsatzort in eine Cold-Box (10) zu montieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Leitungsstücke (2 i) schützende Abdeckung (4; 31, 32).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestückte Teileinheit (1, 2) teilweise in einem Transportträger (4) angeordnet wird, der einen Innenraum mit geeignetem Querschnitt bildet, um zu­ mindest einen der seitlichen Bereiche (3) von Lei­ tungsstücken (2 i) aufzunehmen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstücke (2 i) in einem seitlichen Be­ reich (3) zusammengefaßt werden, wobei die Teilein­ heit (1, 2) in dem Träger (4) derart angeordnet ist, daß die Kolonne (1) auf dem oberen Teil des Trägers (4) aufliegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch die Schritte, die Teileinheit (1, 2) am Einsatzort in einer Umhüllung (10) anzubringen, wo auch mindestens ein Tieftemperaturflüssigkeitsbe­ hälter (11; 12) angeordnet ist, und die Umhüllung (10) mit einem ersten wärmeisolierenden Material (13) zu füllen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teileinheit (1, 2) in der Umhüllung (10) an­ geordnet wird, wobei der seitliche Bereich (3) neben einer Seitenwand der Umhüllung (10) einen Abstand zu dieser hat, der so groß ist, daß die notwendige Iso­ lationsdicke erreicht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teileinheit (1, 2) mit ihrem Trä­ ger (4) in der Umhüllung (10) montiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) im wesentlichen massive Seiten­ schenkel (5a, 5b) umfaßt, und daß der Innenraum des Trägers (4) in der Umhüllung (10) mit einem zweiten wärmeisolierenden Material (14) gefüllt ist.
9. Teileinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Destilla­ tionskolonne (1) und außen liegenden Leitungsstücken (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstücke (2) derart angeordnet sind, daß sie in einem langge­ streckten Bereich (3) mit geringem Querschnitt seit­ lich an der Kolonne (1) Platz finden.
10. Teileinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Abdeckung (4; 31, 32) zum Schutz der auf die Kolonne (1) montierten Leitungs­ stücke (2; 2 1, 22) umfaßt.
11. Teileinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leitungsstücke (2) in einem einzi­ gen seitlichen langgestreckten Bereich (3) zusammen­ gefaßt sind, der in einem Transportträger (4) auf­ nehmbar ist.
12. Teileinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolonne (1) einen maximalen Durchmesser zwischen 2 und 5,5 Metern hat.
13. Transportierbare Einheit mit einer Teileinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die auf einem Transportträger (4; 4′) montiert ist.
14. Transportierbare Einheit mit einer Teilheit (1, 2) nach Anspruch 11 oder 12, welche teilweise in einem Träger (4) angeordnet ist, der den seitlichen Be­ reich (3) abdeckt und die Kolonne (1) an Mantel­ linien derselben abstützt.
15. Tieftemperaturanlage zur Herstellung von Luftgas, mit mindestens einer in einer Cold-Box (10) angeord­ neten Destillationskolonne (1) und mindestens einem Behälter (11; 12) für verflüssigtes Gas, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie eine Teileinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 enthält, die in der Nähe einer Seitenwand einer Umhüllung (10) in einem für die benötigte Isolierungsdicke ausreichenden Abstand angeordnet ist, in welcher Umhüllung (10) auch der Behälter (11; 12) angeordnet ist, wobei die Umhüllung (10) mit mindestens einem wärmeisolieren­ den Material (13) gefüllt ist.
16. Tieftemperaturanlage nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umhüllung (10) metallisch ist.
17. Tieftemperaturanlage nach Anspruch 15 oder 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (10) im we­ sentlichen zylindrisch ist und aufrecht steht.
18. Tieftemperaturanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Material (13) aus faserigem oder körnigem Material besteht.
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