DE629480C - Verfahren zum Umschalten von periodisch gewechselten Kaeltespeichern - Google Patents

Verfahren zum Umschalten von periodisch gewechselten Kaeltespeichern

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Description

  • Verfahren zum Umschalten von periodisch gewechselten Kältespeichern Es ist bekannt, bei der Zerlegung von Gasgemischen durch Verflüssigung und Rektifikation den Wärmeaustausch zwischen dem abzukühlenden Gemisch und den wiederzuerwärmenden Zerlegungsprodukten mit Hilfe von periodisch gewechselter Kältespeicher vorzunehmen. Hierbei wirken stets zwei Regenera= toren zusammen, von denen der eine von dem Zerlegungsprodukt, der andere gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung von Frischgas durchströmt wird. Nach einer gewissen Zeit, z. B. 3 Minuten, werden die Gasströme vertauscht, so daß der Regenerator, in dem das Zerlegungsprodukt erwärmt wurde, nun von Frischgas durchströmt wird, während derjenige, der vorher das Frischgas abkühlte, die aufgenommene Wärme an das Zerlegungsprodukt abgibt.
  • Die Umschaltung der Regeneratoren geschieht nach den bisherigen Vorschlägen am Ende einer Periode durch mechanisch, elektrisch oder durch Druckluft betätigte Dreiwegventile,- die an der warmen Seite der Regeneratoren angeordnet sind und welche die Leitungen für Gasgemisch bzw. für Zerlegungsprodukt mit den betreffenden Regeneratoren verbinden. An der kalten Seite der Regeneratoren genügt es in der Regel, in den Leitungen für Gemisch und Zerlegungsprodukt Rückschlagventile oder -klappen vorzusehen, die für eine richtige Weiterleitung der kalten Gase je nach der Stellung der am warmen Ende der Regeneratoren befindlichen Ventile sorgen. Bei dieser Arbeitsweise tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß infolge der Druckdifferenz zwischen Gemisch und Zerlegungsprodukt sowohl bei der Betätigung der Schalteinrichtungen als auch durch die in den Regeneratoren verbliebenen Gasmengen verdichtetes Gemisch in das Zerlegungsprodukt gelangt und so einerseits ein Verlust an verdichtetem-Gas und anderseits eine Verunreinigung des Zerlegungsproduktes eintritt. Die Verluste an verdichtetem Gas und die Verunreinigunben des Zerlegungsproduktes wachsen mit steigender Druckdifferenz zwischen Gemisch und Zerlegungsprodukt und können bei einer. Differenz von wenigen Atmosphären bereits beträchtliche Werte erreichen. ..
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Betriebsverfahren für Regeneratoren, welches. diese Schwierigkeiten weitgehend vermindert. Erfindungsgemäß wird die Umschaltung der Regeneratoren nicht durch einfache Dreiwegventile bewirkt, sondern es werden in den einzelnen Leitungen am warmen-Ende der Rege-. neratoren Einzelventile oder -klappen oder zum mindesten gesondert wirkende- Schaltorgane angeordnet. Der Umschaltvorgang wird in der Weise vorgenommen, daß man zunächst die Zufuhr von Frischgas und Zerlegungsprodukt zu den Regeneratoren absperrt. Bevor die Strömung der Gase in der- neuen Richtung freigegeben wird, stellt man zunächst durch Öffnen einer Verbindungsleitung zwischen zwei zusammenwirkenden Regeneratoren Druckausgleich her. Erst nach Druckausgleich und Abschließen der Verbindungsleitung zwischen den Regeneratoren werden die Schaltorgane geöffnet, welche den Zustrom von Frischgas und Zerlegungsprodukt zu den Regeneratoren in der neuen Richtung bewirken. Nach einem heiteren Erfindungsgedanken wird schließlich der Regenerator, der in der neuen Periode von Zerlegungsprodukt durchströmt wird, bei Beginn dieser Periode am warmen Ende. kurzzeitig mit der Atmosphäre verbunden, so daß das in ihm noch verbliebene Gemisch nicht in die Leitungen für das Zerlegungsprodukt eintritt, sondern durch vom kalten Ende her eintretendes Zerlegungsprodukt ins Freie oder einen Vor. ratsgasometer für das Gemisch abgeblasen wird. .
  • Das Verfahren wird an Hand der Figur für das Beispiel der- VorkühIung von Luft in Wärmeaustausch mit Sauerstoff vor ihrer Zerlegung durch Tiefkühlung näher erläutert.
  • In der Abbildung sind zwei Kältespeicher 7 und 8 dargestellt,. die den Wärmeaustausch zwischen Luft und Sauerstoff bewirken. Bei g schließt sich der nicht dargestellte Zerlegungsapparat an. In den Leitungen für Luft und, Sauerstoff sind für jeden Schaltvorgang gesonderte Ventile vorgesehen.
  • Es sei angenommen, daß durch den Regenerator 7 Luft und durch den Regenerator 8 Sauerstoff strömt. Es sind dann die Ventile 2, 3, 5, geschlossen, während die Ventile i und 4. geöffnet sind. Ventil 6 ist so gestellt, daß der Sauerstoff in die Leitung ro beispielsweise zum Sauerstoffgasometer strömt. Die Rückschlagklappen i z bis 15 . stellen sich entsprechend der durch die Ventile am warmen Ende bedingten Drücke in den Leitungen so ein, daß r 2 und 15. geöffnet, 13 und 14 geschlossen sind. Nach eurer Zeit. von 3. Minuten sollen:. die Regeneratonen umgeschaltet werden, d: h. durch Regenerator 8 Luft und durch 7 Sauerstoff strömen. Diese Umschaltung wird erfindungsgemäß folgendermaßen vorgenommen_ Zunächst werden die Ventile = und 4 ge- schlossen,-' so daß die Gasströmung durch die Regeneratoren abgestellt wird- Bevor nun die Ventile 2 und: g. geöffnet werder4. die -die: Strömung in, der neuen Richturig freigeben, «%ird erst eine Verbindung zwischen den beiden Regeneratoren durch Öffnen von Ventil 5 hergestellt. Hierdurch strömt etwa die Hälfte der in dem Regenerator 7 beim Schließen der Ventile r und 4 verbliebenen Luft in den; Regenerator 8 über und bewirkt eine teilweise Füllung .des letzteren mit Luft, während sonst dieser Teil der schon. verdichteten Luft in verblieb, hierdurch für den Zerlegungsproneß verlorenging und außerdem in das in der nächsten Schaltperiode durch diesen Regenerator strömende Zerlegungsprodukt gelangte und letzteres verunreinigte. Nach Druckausgleich zwischen beiden Regeneratoren, was etwa nach i Sekunde eingetreten ist, wird das Ventil 5 wieder geschlossen und erst jetzt wieder durch Öffnen der Ventile und 2 der erneute Zustrom von Luft und Sauerstoff zu den Regeneratoren freigegeben. Vor oder zugleich mit dem Öffnen von 2 wird schließlich das Dreiwegventil 6-für kurze Zeit auf Leitung i i umgestellt, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Hierdurch wird erreicht, daß der Rest der Luft, der nach Druckausgleich zwischen den beiden Regeneratoren 'in 7 verblieben war, durch den von dem kalten Ende her in den Regenerator eintretenden Sauerstoff ins Freie gespült wird und nicht in die Sauerstoffleitungen gelangen kann. Sobald der Sauerstoff bis in die Nähe des Ventils 6 vorgedrungen ist, wird dieses wieder auf Leitung io zurückgestellt.
  • Das Schließen der Ventile soll so kurz wie möglich erfolgen, um die zum Umschalten erforderliche Zeit möglichst zu verkürzen. Bei der Freigabe des Zustroms von Luft und Zerlegungsprodukt am Ende des Umschaltvorgangs ist es jedoch zweckmäßig, mittels einer Bremse oder durch besondere Ausbildung der Ventilquerschnitte oder einer ähnlichen Vorrichtung den Zutritt des Gases zu dem Regenerator durch die Ventile zu verlangsamen, um einerseits die Druckstöße, welche die Regeneratonen durch das verdichtete Gas erfahren, möglichst abzumildern, anderseits eine Durchmischung der in dem einen Regenerator verbliebenen Luft mit dem eintretenden Zerlegungsprodukt zwecks besserer Ausspülung der Luft zu vermeiden.
  • Das Verfahren wurde voranstehend für die Umschaltung von Regeneratoren, welche den Wärmeaustausch zwischen Luft und Sauerstoff bei ' der Zerlegung von Luft bewirken, beschrieben. Es läßt sich in gleicher Weise zur Umschaltung von Regeneratoren verwenden, die den Wärmeaustausch zwischen einem beliebigen Gasgemisch und einem seiner Zerlegungsprodukte vermitteln.

Claims (3)

  1. PATENT AN.SY1tÜCHE: i. Verfahren zum Umschalten von periodisch gewechselten Kältespeichern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen für das Gasgemisch und die Zerlegungsprodukte gesondert absperrbar vorgesehen werden und nach dem Schließen der Gaszuführungen am Ende einer Schaltperiode zunächst Druckausgleich zwischen den beiden Regeneratoren eines Paares hergestellt wird. .
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn einer Periode der von dem Zerlegungsprodukt durchströmte Regenerator an seinem warmen Ende kurzzeitig von der Leitung für die Zerlegungsprodukte abgeschaltet und mit der Atmosphäre verbunden -wird, damit das in ihm. beim Umschalten verbliebene Gasgemisch ausgeblasen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gaszuleitung bewirkenden Schaltorgane am Ende einer Periode schnell geschlossen werden, dagegen bei Beginn der nächsten Periode die Querschnittsvergrößerung langsam erfolgt.
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