DE962081C

DE962081C - Verfahren zum Vorkuehlen und Trocknen von wasserdampfhaltiger Luft vor ihrer Verfluessigung

Info

Publication number: DE962081C
Application number: DEB10732A
Authority: DE
Inventors: Paul Maurice Schuftan
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1946-06-25
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1957-04-18
Also published as: GB615683A; FR946953A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 18. APEIL 1957

B 10732 Ia/if g

vor ihrer Verflüssigung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorkühlen und Trocknen von wasserdampfhaltiger Luft als Vorstufe zur anschließenden Verflüssigung.

Der Ausdruck »Vorkühlen« bezieht sich hier nur auf den Kühlprozeß, dem die Luft vor dem eigentlichen Verflüssigungsprozeß unterworfen wird, ein Prozeß, der gebräuchlicherweise also auch Kühlwirkungen umfaßt, die mit den kalten, gasförmigen Produkten des angeschlossenen Verflüssigungsprozesses erzielt werden.

Durch das Vorkühlen wird die Temperatur der Luft so weit erniedrigt, daß selbst Verunreinigungen mit einem relativ hohen Dampfdruck und relativ hohem Gefrierpunkt in ihrem Dampfdruck so weit herabgesetzt werden, daß der Betrieb der Verflüssigungsanlage ohne Störung durch feste Niederschlagsbildung auf die Dauer einer längeren Zeitspanne gesichert ist. Solch eine Verunreinigung ist beispielsweise Wasserdampf in der Luft. Nicht herkunftsgemäße Bestandteile der Luft, wie Öldämpfe aus dem Kompressorschmiermittel, werden dabei gleichfalls zum größten Teil mit entfernt.

Bisher wurde bei diesen Verfahren das Vorkühlen so vorgenommen, daß die Luft in direkten Wärmeaustausch mit den gasförmigen Produkten aus der Verflüssigung und/oder mit einem Hilfskühlmittel gebracht wurde. Durch die niedergeschlagene Feuchtigkeit werden die Vorkühler bei diesen Verfahrensarten in kurzer Zeit zugesetzt; die Vorkühler müssen deshalb paarweise vorhanden sein, um einen kontinuierlichen Betrieb durchführen zu können, außerdem muß, um eine Mindestbetriebs-

zeit sicherzustellen, der Leitungsquerschnitt relativ groß genommen werden, wodurch der Wärmefluß erheblich verschlechtert wird. Um nicht relativ große Wärmeaustauschverluste in Kauf nehmen zu müssen, sind die Wärmeaustauscher daher entsprechend groß zu dimensionieren.

Ein anderer Nachteil dieser Verfahren ist die intermittierende Betriebsweise der Anlage infolge der periodisch notwendigen Umschaltungen der ίο Kühler. Die dadurch bedingten Unterbrechungen bewirken Temperatur- und Druckschwankungen in der Anlage, welche wiederum die Ursache dafür sind, daß größere Mengen an Wasserdampf mit relativ hohem Dampfdruck und relativ hohem Gefrierpunkt in die Trennungs anlagen gelangen, als dies der Fall wäre, wenn. Druck und Temperatur ständig konstant blieben.

Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ist die Notwendigkeit mehrerer Umleitungsventile, welche ao leicht Anlaß zu Undichtigkeiten geben. Der Übertritt wärmerer Gase, selbst in geringem Ausmaß, durch einen undichten Hahn in einen vorgekühlten Gasstrom verursacht die Bildung sehr fein verteilter fester Teilchen, die weit in die Verflüssigungsanlage hineingetragen werden und dort zu Störungen führen können.

Weiterhin ist es bekannt, die Vorkühlung von

Luft als Vorstufe zur anschließenden Verflüssigung mit Hilfe von Toluol als Kühlflüssigkeit vorzunehmen, wobei der Wasserdampf der Luft als Eis kondensiert wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß, durch das bei den in der Vorkühlzone herrschenden Temperaturen sich absetzende Eis, Verstopfungen in der Vorkühlzone unvermeid-Hch sind.

Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, zum Trocknen von Gasen die hygroskopischen Eigenschaften des Glykols und damit verwandter Verbindungen anzuwenden und bei einem besonderen Verfahren wird bei einem Teil der eingeführten Luft"' in der Vorkühlzone, als Kühlflüssigkeit ein Kühlmittel verwendet, in welchem Verunreinigungen, wie Wasserdampf, dadurch aus der vörzukühlenden Luft entfernt werden, daß sie in dem Kühlmittel gelöst werden. Das Verfahren wird dabei so eingestellt, daß die Verunreinigungen im Kühlmittel gelöst bleiben und nicht durch Bildung von festen Niederschlagen die Zirkulation des Kühlmittels stören. Um eine zu große Anreicherung und damit eine eventuelle Abscheidung der Verunreinigungen im Kreislauf des Kühlmittels zu vermeiden, werden in diesem Verfahren die Verunreinigungen in der gleichen Geschwindigkeit an die abströmenden Endprodukte abgegeben, mit welcher die Verunreinigungen in das Verflüssigungssystem eingeführt werden.

Mit einer eutektischen Mischung von 58 Gewichtsprozent Glykol und 42 Gewichtsprozent Wasser können Vorkühltemperaturen von beinahe —49⁰ erreicht werden. Bei solch niedrigen Temperaturen wird der Dampfdruck des restlichen Wassergehaltes in der aus dem Vorkühler tretenden Luft so klein, daß die VerfLüssigungs- und Trennungsanlagen auf längere Zeit in Betrieb genommen werden können, bis sie s.ich mit Eis zusetzen und wieder aufgetaut werden müssen. Diese Glykol-Wasser-Lösung wird in einem eigenen Kreislauf kontinuierlich regeneriert und gekühlt, wobei sie in direktem Kontakt mit einem Gas, z. B. einem der gasförmigen Zerlegungsprodukte der Luft, gebracht und ihr danach erforderlichenfalls zusätzliche Kälte aus einem Hilfskältekreislauf zugeführt wird. Erfmdungsgemäß wird diese Regenerierung dabei so durchgeführt, daß mehr Wasser aus der Glykol-Wasser-Lösung in das Kontaktgas verdampft wird, als aus der Luft aufgenommen worden: ist, und daß dann die Glykol-Wasser-Lösung durch Zusatz einer dem verdampften Überschuß entsprechenden Menge Wassers wieder auf ihre ursprüngliche Zusammensetzung gebracht wird. Zweckmäßigerweise kann dabei das der Glykol-Wasser-Lösung zuzusetzende Wasser in direktem Kontakt mit dem abströmenden Kontaktgas gebracht werden, um auf diese Weise die wertvollere Komponente des Kühlmittels, das Glykol, welches von dem gasförmigen Kühlmittel dampfförmig aufgenommen werden kann, wieder zu gewinnen.

Der Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die zusätzliche Gewinnung von Kälte. Auf solche Weise kann der Kraftbedarf der Trennanlage bzw. auch des Hilfskräftekreislaufes, wenn ein solcher zur Rückkühlung des flüssigen Mediums benutzt wird, reduziert werden.

Die Erfindung wird nun im einzelnen an Hand der Zeichnung, welche schematisch eine Anlage zur Ausführung der Erfindung wiedergibt, beschrieben. Um komprimierte Luft, die Wasserdampf enthält, vorzukühlen, wird dieselbe aus einem Kompressor (nicht gezeichnet) dem Boden einer Gegen-Stromkontaktanlage 10 durch die Zuleitung 11 zugeführt. Die Kontaktanlage 10 besteht aus einer mit Füllkörpern oder mit Siebboden oder mit anderen geeigneten Kontakthilfsmitteln versehenen Kolonne. Das Gasgemisch passiert die Kolonne 10 nach aufwärts im Gegenstrom zu der herabrinnenden kühlenden Flüssigkeit; das gereinigte Gasgemisch verläßt die Kolonne oben durch die Austrittsleitung 12, die es einer Trennungsanlage (nicht gezeichnet) zuführt. .

Die Vorkühlflüssigkeit tritt von oben durch die Leitung 13 in die Kolonne ein und verläßt sie, nachdem sie den Wasserdampf aus dem zu behandelnden Gasgemisch absorbiert hat, am Kolonnenboden durch die Leitung 14. Von da aus gelangt sie in den Reiniger 15. In dem Reiniger 15 wird das Wasser, wie es die Vorkühlflüssigkeit aus dem Gasgemisch aufgenommen hat, durch Filtration, Kristallisation, Destillation oder durch andere geeignete Maßnahmen entfernt.

Vom Reiniger 15 fließt die Vorkühlflüssigkeit durch die Rohrleitung 16 dem Kopf des Wärmeaustauschers 17 zu, in welchem die Flüssigkeit ihre Wärme an die gasförmigen Produkte aus der Trennanlage abgibt. Die gasförmigen Kühlmittel treten durch die Leitung 18 in den Austauscher 17

ein und verlassen ihn durch die Leitung 19. Von dem Austauscher 17 wird die Flüssigkeit durch die Leitung 20 der Förderpumpe 21 und von dort durch die Leitung 22 einem zweiten Wärmeaustauscher 23 zugeführt, in welchem sie durch einen Hilfskältekreislauf, der durch die Leitung 24 und 25 angeschlossen ist, weiter herabgekühlt wird. Die den Austauscher 23 verlassende zurückgekühlte Flüssigkeit wird durch die Leitung 13 wieder dem Kopf der Kolonne 10 zugeführt.

Im Wärmeaustauscher 17 kann der Wärmeaustausch in direktem Kontakt vorgenommen werden, wie z. B. in einem Wäscher, ähnlich der Kontaktkolonne 10.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum gleichzeitigen Vorkühlen und Trocknen von wasserdampfhaltiger Luft als Vorstufe zur anschließenden Verflüssigung wenigstens eines Teiles derselben, bei dem die Luft kontinuierlich von einer Glykol-Wasser-Lösung im Gegenstrom berieselt wird, während gleichzeitig in einem eigenen Kreislauf die Glykol-Wasser-Lösung kontinuierlich regeneriert und gekühlt wird, wobei sie in direktem Kontakt mit einem Gas, z. B. einem der gasförmigen Zerlegungsprodukte der Luft, gebracht und ihr danach erforderlichenfalls zusätzliche Kälte aus einem Hilfskältekreislauf zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehr Wasser aus der Glykol-Wasser-Lösung in das Kontaktgas verdampft wird als aus der Luft aufgenommen worden ist, und daß dann die Glykol-Wasser-Lösung durch Zusatz einer dem verdampften Überschuß entsprechenden Menge Wassers wieder auf ihre ursprüngliche Zusammensetzung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Glykol-Wasser-Lösung zuzusetzende Wasser in direkten Kontakt mit dem abströmenden Kontaktgas gebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 642505, 554005; britische Patentschriften Nr. 454130, 276292; USA.-Patentschriften Nr. 2 516 717, 1724 513.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 862 4.57