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Vorrichtung zur Regelung der Temperatur von strömenden Gasen und Dämpfen
In der Technik tritt häufig die Aufgabe auf, bei der Kühlung von Gasen, Dämpfen
und Flüssigkeiten ganz bestimmte Temperaturen einzuhalten. So muß beispielsweise
bei Destillations-, Fraktionierkolonnen u. dgl. die Austrittstemperatur der Dämpfe
auf einem bestimmten Wert gehalten werden. Zu diesem Zwecke wird im allgemeinen
am Kopf der Kolonne ein Regler vorgesehen, der die Durchflußmenge des Kühlwassers
in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur der Dämpfe steuert. Bei einer derartigen
Regelung tritt jedoch, insbesondere wenn es sich um einfache Regler handelt, der
Nachteil auf, daß bei Schwankungen in der Temperatur der austretenden Dämpfe, die
durch Belastungsänderungen der Kolonnen zustande kommen können, die durch die Änderung
des Kühlwasserdurchflusses erzielten Wirkungen erst nach einer gewissen Zeit eintreten,
so daß die Dämpfe in der Zwischenzeit die Kolonne mit einer zu hohen bzw. zu niedrigen
Temperatur verlassen, was von ungünstigem Einfluß auf das erzielte Produkt ist.
Durch Verwendung sehr komplizierter Regler ist es zwar möglich, eine Regelung innerhalb
enger Grenzen zu erzielen, jedoch sind solche Regler einerseits sehr teuer, so daß
sich die Anwendung derselben für einfachere Kolonnen von selbst verbietet, und anderseits
neigen sie infolge der großen Anzahl beweglicher Teile leicht zu Störungen.
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Es ist anderseits bekannt, die Temperatur bei der Kühlung dadurch
konstant zu halten, daß zur Kühlung eine Flüssigkeit benutzt wird deren Siedepunkt
in der Nähe der einzuhaltenden
Kühltemperatur liegt, so daß Schwankungen
der Temperatur durcll mehr oder weniger große Verdampfung des Kühl mittels aufgehoben
werden. So ist insbesou dere schon vorgeschlagen worden, clt n Depblegmator einer
Destillationskolonne in einer Küblflüssigkeit anzuordnen deren Siede -punkt durch
Einstellung eines bestimmten Druckes auf dem jeweils gewünschten Wert gehalten werden
kann, wobei die durch das Sieden der Kühlflüssigkeit entstehenden Dämpfe in einem
weiteren Kühler zur Kondensation gebracht und in den den Dephlegmater enthaltenden
Verdampfungskühler zurückgeleitet werden. Bei dieser Anordnung tritt die Schwierigkeit
auf, daß die in dem den Dephiegmator enthaltenden Verdampftmgsküile-rentehendenDampfmengen
sich bei Belastungsschwankungen der Destillationslcolonneu ändern, während die Leistung
des die Kondensation dieser Dämpfe bewirkenden Kühlers konstant bleibt, so daß Druckänderungen
und damit Änderungen des Siedepunktes der Kühlflüssigkeit auftreten können. Zur
Behebung dieser Nachteile ist gemäß dem bekannten Vorschlag eine zusätzliche Beheizung
der Kühlflüssigkeit vorgesehen, durch die ständig Dampf erzeugt wird, von dem ein
Teil bei Überschreitung des gewünschten Druckes ins Freie abgelassen wird. Diese
Lösung ermöglicht zwar das Einhalten eines konstanten Verdampfungsdruckes und damit
einer konstanten Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit, doch weist sie anderseits
den Nachteil auf. daß ein zusätzlicher Wärmeaufwand erforderlich ist und als Kühlflüssigkeit
nur Wasser verwendet werden kann, da ein Teil dieser Flüssigkeit ständig verlorengeht.
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Die Erfindung ermöglichtesdemgegenüber, die Konstanthaltung des Druckes
und damit die Temperatur der Kühlflüssigkeit ohne zusätzlichen Wärmeaufwand und
ohne Rühlmittelverluste zu erzielen. Zu diesem Zwecke steht gemäß der Erfindung
der die EZondensatin der Kühl mitteldämpfe bewirkende Kühler einerseits in offener
Verbindung mit dem eigentlichen, mit Verdampfung eines lÇühl; mittels arbeitenden,
getrennt davon ausgebildeten Kühler und anderseits in offener Verbindung mit einem
weiteren Behälter. der mit einem geeigneten Gas gefüllt ist.
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Durch diese Anordnung wird eine selbst tätige Anpassung der Leistung
des Kondensationskühlers an diejenige des Verdampfimgskühlers erreicht, da bei Änderungen
der im Verdampfungskühler erzeugten Dampfinengen, die durch Belastungsschwankungen
der Kolonne 0. dgl. zustande kommen können, eine entsprechende Verdrängung des diesen
Kühler im Ruhezustand vollkommen aus füllenden inerten Gases durch die erzeugten
Dämpfe und damit eine dem jeweiligen Bedarf entspre chellde Ausnutzung der Kühlfläche
dieses Kühlers für die Kondensation der Dämpfe erfolgt.
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Um den Druck in dem das inerte Gas ent-1lçtitenden Behälter möglichst
konstant zu halten, kann dieser Behälter im Strom der gekühlten Gase, Dämpfe oder
Flüssigkeiten angeordnet werden. Es ist auch möglich, diesen Druck dadurch selbsttätig
einzuregeln, daß das Innere des genannten Behälters mit einer unter bestimmtem Federdruck
oder Gewichtsbelastung stehenden Wellblechdose o. dgl. in Verbindung gesetzt wird,
so daß der im Innern des Behälters vorhandene Druck stets der Feder- und/oder Gewichtsbelastung
entspricht.
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Um- die Fehlennöglichkeiten klein zu halten, wird zwecl;mäßig der
Rauminhalt des Druck behälters groß gewählt im Verhältnis zu dem Rauminhalt des
Kühlers.
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Als Kühlmittel gemäß der Erfindung kann beispielsweise Alkohol, Benzol
oder auch eine andere geeignete Flüssigkeit verwendet werden.
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In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung in Anwendung auf die Kühlung des Kopfes von Destillations-, Frakionierkolonnen
u. dgl. dargestellt.
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In Abb. 1 ist die nur in ihrem oberen Teil dargestellte Kolonne mit
I bezeichnet. Oberhalb derselben befindet sich ein zweckmäßig als Röhrenkühler ausgebildeter
Kühler 2, der das in der Nähe der Austrittstemperatur der Dämpfe siedende Kühlmittel
enthält und durch zwei Leitungen 3 und 4 mit dem die Kondensation des verdampften
Kühl mittels bewirkenden Kühler 5 in Verbindung steht. Auch der Kühler 5 ist als
Röhrenkühler ausgebildet und wird durch das bei 6 eintretende und bei 7 austretende
Kühlwasser gekühlt. Die in dem Kühler 2 durch Verdampfung des Kühlmittels erzeugten
Dämpfe treten durch die Leitung 3 in den Kühler 5 über, wo die Kondensation der
Dämpfe erfolgt. Das Kondensat fließt dann durch die Leitung 4 in den Küh -ler 2
zurück, so daß ein geschlossener Kreislauf entsteht. Um den Flüssigkeitsstand im
Kühler 5 erkennen zu können, ist unterhalb desselben ein Flüssigkeitsstandglas 8
vorgesehen. Oberhalb des Kühlers 5 befindet sicl ein mit diesem in offener Verbindung
stehender Behälter 9, an dessen oberem Ende eio Manometer 22 vorgesehen ist. Dem
Behälter 9 kann durch die Leitung IO ein geeignetes Druckgas, beispielsweise ein
inertes Gas, zugeflihrt werden, um einen gewünschten Druck in dem Kühlsystem erzeugen
zu können.
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In Abb. 2 ist die Kolonne mit 1 1 bezeichnet, Diese trägt an ihrem
oberen Ende den in diesem Falle liegend ausgebildeten, mit dem
in
der Nähe der Austrittstemperatur der Dämpfe siedenden Kühlmittel beschickten Kühler
12, der seitlich ein Flüssigkeitsstandglas I3 besitzt. Der liegende Kühler, der
in bekannter Weise so ausgebildet ist, daß das Kühlmittel sich innerhalb der Rohre
und die zu kühlenden Dämpfe außerhalb derselben befinden, steht über die Leitungen
14 und 15 mit dem der Kondensation der Kühlmitteldämpfe dienenden Kühler I6 in Verbindung,
wobei die Zuführung der Kühlmitteldämpfe durch das Rohr 14 und die Rückführung des
Kondensats durch das Rohr 15 erfolgt. Zur Kühlung des Kühlers 16 dient wiederum
Kühlwasser, welches bei 17 zu- und bei I8 abfließt Oberhalb des Kühlers 16 ist der
als Druckpuffer dienende, mit dem Kühler 16 in offener Verbindung stehende Behälter
19 vorgesehen, dem in diesem Fall einmalig eine bestimmte Menge eines geeigneten
Gases zugeführt wird. Zur Regelung des Druckes in dem Behälter 19 und damit in dem
ganzen Kühlsystem dient die unter entsprechendem Federdruck stehende, mit dem Behälter
19 in offener Verbindung stehende Wellblechdose 20. Der Druck im Behälter 19 wird
durch das Manometer 21 angezeigt. Dieses Manometer kann auch gleichzeitig in ° C
geeicht werden.
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PATENTANSPRUCEE: I. Vorrichtung zur Regelung der Temperatur von strömenden
Gasen und Dämpfen, insbesondere der Ausgangstemperatur von Destillations-, Fraktionierkolonnen
u. dgl., durch Kühlung, wobei die Kühlung durch Verdampfung eines flüssigen Kühlmittels
erfolgt, welches nach der Kondensation in den Verdampfungskü!hler zurückfiießt,
und die gewählteVerdampfungstemperatur durch Einstellung eines entsprechenden Druckes
erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß derKondensationskühler (5 bzw. I6) einerseits
in offener Verbindung mit dem getrennt davon ausgebildeten Verdampfungskühler (2
bzw. I2) und anderseits in offener Verbindung mit einem weiteren Behälter (g bzw.
I9) steht, der mit einem geeigneten Gas gefüllt ist.