EP1473530A1 - Kolonnensystem und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP1473530A1
EP1473530A1 EP03012310A EP03012310A EP1473530A1 EP 1473530 A1 EP1473530 A1 EP 1473530A1 EP 03012310 A EP03012310 A EP 03012310A EP 03012310 A EP03012310 A EP 03012310A EP 1473530 A1 EP1473530 A1 EP 1473530A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
column
cold box
jacket
container
column system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03012310A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Wilhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to AT04005613T priority Critical patent/ATE326672T1/de
Priority to ES04005613T priority patent/ES2265123T3/es
Priority to DE502004000563T priority patent/DE502004000563D1/de
Priority to EP04005613A priority patent/EP1473531B1/de
Publication of EP1473530A1 publication Critical patent/EP1473530A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04945—Details of internal structure; insulation and housing of the cold box
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/014—Suspension means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49895—Associating parts by use of aligning means [e.g., use of a drift pin or a "fixture"]

Definitions

  • the invention relates to a column system according to claim 1.
  • the operating temperature of gas separation plants is generally not the same Ambient temperature.
  • natural gas or air separation plants operated at low temperatures below ambient temperature.
  • the coldbox has a jacket that or can be multi-layered.
  • the space between the coldbox jacket and The outer wall of the column is generally covered with powdered insulating material (for Example perlite).
  • EP 913653 A1 proposes that Introduce column on rails into the lying cold box. A tension the column using ropes is disclosed in DE 19737520 A1.
  • the invention has for its object to provide a column system that Compensation of temperature-related dimensional changes allowed while the column was on Operating temperature is brought and that economically particularly cheap is to be produced.
  • connection is preferably both radial and also axially sliding, so that when the system is cold, the temperature-related shrinkage of the column is not hindered in any direction.
  • Separating columns and their containers usually have cylindrical or the like Shape up.
  • the terms “column axis”, “axial”, “radial” and “Tangential” refer to the cylinder axis or a comparable one Preferred direction of the column.
  • the column axis is vertical when the column is in operation.
  • the “column container” can be wholly or partly through the outer wall of the Separation column be formed. It can have one or more columns (for example Double or multiple columns), as well as in addition to the column or columns envelop other apparatus parts such as capacitors or the like.
  • the invention is fundamentally independent of the shape of the cold box jacket. She can be used for example with cuboid or cylindrical cold boxes. It is particularly preferably used for essentially cylindrical ones Cold boxes. Such cold boxes are used in particular when a Column container that, for example, only a single column (for example the High-pressure column or the low-pressure column of a two-column air separator), optionally with a condenser or evaporator assigned to this column, has, separately from other apparatus parts such as the main heat exchanger Cooling of the gas to be separated or further separation columns is isolated. at the invention the load is largely tangential in the column or in initiated the coat.
  • the connecting links in the invention are preferably made of one or more rigid elements.
  • Rigid elements essentially become “stiff" here such as profiles, strips, plates, pipes, etc., delimited from ropes or the like called flexible elements.
  • the connecting links can slide in the axial direction with the column container (and rigid with the cold box jacket) or sliding in the axial direction with the cold box jacket (and rigid with the column container) or sliding in the axial direction with be connected to both.
  • the connecting links can slide in the radial direction with the column container (and rigid with the coldbox jacket) or sliding in the radial direction with the Coldbox jacket (and rigid with the column container) or in the radial direction be slidably connected to both.
  • the connecting links are preferably in the axial and / or radial direction sliding with the column container and in the axial or radial direction non-positively connected to the cold box jacket, which means that the column can move axially or slide radially with respect to the connecting links, which in turn are not in the axial or radial direction compared to the cold box jacket move.
  • the connecting links are each two at an angle to one another have arranged spokes, the column container at their intersection and face the cold box jacket at the other end.
  • the spokes are formed, for example, by tubes, such as Cr-Ni round tubes. Both spokes of a connecting link are preferably in an axial plane. The angle between them is, for example, 0 ° to 160 °, preferably 90 ° to 140 °.
  • the sliding connection between the column container (or cold box jacket) and connecting link can be connected to the Column container (or the cold box jacket) connected bar in Combination with a non-positive connection with the respective connecting link connected, the bar encompassing leadership are formed.
  • the bar runs preferably in the axial direction and can for example be rectangular Have cross-section of a correspondingly U-shaped guide is enclosed on three sides. On the two opposite sides, the Guide preferably a small distance of 0 to 3 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm.
  • the guide or the bar be coated with a sliding coating, for example with PTFE inserts.
  • the connecting links are preferably radial Direction adjustable connected to the cold box jacket.
  • This measure serves to Compensation of tolerances and to avoid complex adjustment work for the Case that the cold box jacket does not have a perfect cylindrical shape.
  • tubular Spokes can be made by connecting the tube axially is slotted and into the slot with the coldbox jacket non-positively connected sheet metal is introduced. After the column has been assembled, it will Connection preferably made non-positive, for example by welding. The compensation of temperature-related changes in length then takes place independently from balancing the radial manufacturing tolerances instead. (Alternatively, one corresponding adjustable connection between links and Column containers are made, if between connecting links and cold box jacket are slidably connected.)
  • the system is essentially tangential to the column container Has support, which has at least one radial link to the Coldbox coat connects.
  • a transport lock of this type must be in accordance with the Setting up the column cannot be removed if, according to the invention, a sliding Connection between the column container on the one hand and the connecting member and Support exists on the other hand. This simplifies and reduces the cost of installing the Column system.
  • Essentially tangential here means a direction that is no longer than 45 °, preferably not more than 30 °, most preferably not more than 15 ° of of the geometric tangential deviates.
  • the support is preferably provided with one facing the column container Section of the corresponding link connected. This increases stability the transport lock.
  • the invention also relates to a method for producing a column system according to claim 13 or 14.
  • the method according to claim 13 is particularly suitable for standing assembly of the column system, but can can also be used for horizontal installation.
  • the invention also relates to a Use of these methods according to claim 15.
  • a column container 1 is arranged inside a cold box, which has a cold box jacket 2.
  • the cold box jacket 2 consists of a sheet metal casing 2A, which is welded to a frame or is reinforced by annular stiffeners (frame or Stiffeners are indicated in Figure 1 and 2 as 2B).
  • frame or Stiffeners are indicated in Figure 1 and 2 as 2B.
  • connecting members 3a, 3b, 3c, 3d are arranged in the plane of the drawing and in this example are offset by 90 ° from each other.
  • Their essentially identical structure is presented in the detailed drawings.
  • the column system preferably has exactly one such ring Links located near the top of the column.
  • one or more identical or similar rings can be axially offset be arranged.
  • Figure 2 has the same viewing direction as Figure 1.
  • On the left is the cold box jacket 2 with the casing 2A and ring stiffeners 2B, on the right the outer wall of the column container 1.
  • Three Cr-Ni sheets 6, 7, 8 arranged at right angles to one another with stiffeners 9, 10 form a guide which encloses a strip formed by a rectangular aluminum lug 11.
  • the bar 11 is firmly connected to the column container 1 via a reinforcing plate 12.
  • the guide 6, 7, 8 can slide along the bar 11 perpendicular to the plane of the drawing.
  • the remaining connecting links are essentially identical to those in the figures 2 and 3 shown.
  • the cold box can concentrically enclose the column.
  • an eccentric arrangement is possible, as shown in Figure 1 - quantitative exaggerated - is shown; the column axis 15 and the coldbox axis 16 are here not identical.
  • Figure 3 the connection to the column wall 1 is shown during operation of the system.
  • Figure 4 shows the same arrangement immediately after assembly at ambient temperature. When the system is cold, the column shrinks and slides down relative to the cold box along the guide 6, 7, 8 until the bar 11 has reached the position shown in FIG. 3.
  • Figure 6 shows a second embodiment of the invention, in which the angle ⁇ between the two legs 4, 5 of the connecting member 3 shown between the column container 1 and cold box jacket 2 is significantly higher than in the first embodiment. It is about 125 ° here.
  • the guide 6 'around the bar 11 is formed in one piece here and consists of a multi-edged sheet.
  • the connecting links have a particularly small size.
  • FIG. 7 A pair of essentially tangential supports 18, 18 'as transport securing means when the column of the column system is lying is shown in FIG . Otherwise, FIG. 7 does not differ from FIG. 1.
  • the support 18 is connected to the connecting member 3 near the end on the column side.
  • the guide shown in Figure 2 also serves as an abutment for the support 18.
  • the supports 18, 18 'can - in contrast to known transport locks - remain in the cold box after setting up the unit. There is no need for a time-consuming work step to expand the transport locks.

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Abstract

Ein Kolonnensystem weist mindestens eine Trennkolonne, einen Kolonnenbehälter und eine Coldbox mit Coldbox-Mantel auf. Der Kolonnenbehälter ist über radiale, steife Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) in axialer und/oder radialer Richtung gleitend mit dem Coldbox-Mantel verbunden. Außerdem wird ein Verfahren zu der Herstellung eines derartigen Kolonnensystems beschrieben. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolonnensystem gemäß dem Patentanspruch 1.
Die Betriebstemperatur von Gaszerlegungsanlagen ist im Allgemeinen nicht gleich der Umgebungstemperatur. Beispielsweise werden Erdgas- oder Luftzerlegungsanlagen bei niedrigen Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur betrieben. Die in solchen Anlagen eingesetzten Trennkolonnen werden mit einer isolierenden Hülle versehen, einer so genannten Coldbox. Die Coldbox weist einen Mantel auf, der ein- oder mehrschichtig sein kann. Der Zwischenraum zwischen Coldbox-Mantel und Außenwand der Kolonne wird im Allgemeinen mit pulverförmigem Isoliermaterial (zum Beispiel Perlite) gefüllt.
Aus DE 2947347 A1 ist beispielsweise bekannt, eine Trennsäule in der Coldbox durch pendelnde Aufhängung zu befestigen. In EP 913653 A1 wird vorgeschlagen, die Kolonne auf Schienen rollend in die liegende Coldbox einzuführen. Eine Verspannung der Kolonne mittels Seilen ist in DE 19737520 A1 offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kolonnensystem anzugeben, das den Ausgleich temperaturbedingter Maßänderungen erlaubt, während die Kolonne auf Betriebstemperatur gebracht wird und das wirtschaftlich besonders günstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei der Erfindung wird die Verspannung zwischen Kolonnenbehälter und Coldbox-Mantel durch radiale Verbindungsglieder ausgeführt. Diese Verbindungsglieder sind jedoch so mit dem Kolonnenbehälter beziehungsweise mit dem Coldbox-Mantel verbunden, dass die Kolonne während des Betriebs, insbesondere beim Anfahren, der Anlage relativ zum Coldbox-Mantel axial und/oder radial gleiten kann.
Dies dient der Vermeidung von mechanischen Spannungen, während die Kolonne auf Betriebstemperatur gebracht wird. Vorzugsweise ist die Verbindung sowohl radial als auch axial gleitend ausgeführt, sodass beim Kaltfahren der Anlage die temperaturbedingte Schrumpfung der Kolonne in keiner Richtung behindert ist.
Trennkolonnen und ihre Behälter weisen üblicherweise zylindrische oder ähnliche Form auf. Die hier verwendeten Begriffe "Kolonnenachse", "axial", "radial" und "tangential" beziehen sich auf die Zylinderachse oder eine vergleichbare Vorzugsrichtung der Kolonne. Die Kolonnenachse liegt im Betrieb der Kolonne vertikal.
Der "Kolonnenbehälter" kann ganz oder teilweise durch die äußere Wand der Trennkolonne gebildet sein. Er kann eine oder mehrere Kolonnen (zum Beispiel Doppel- oder Mehrfachsäulen), sowie zusätzlich zu der oder den Kolonnen auch weitere Apparateteile wie Kondensatoren oder Ähnliches umhüllen.
Die Erfindung ist grundsätzlich unabhängig von der Form des Coldbox-Mantels. Sie kann beispielsweise bei quader- oder zylinderförmigen Coldboxen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird sie angewendet bei im Wesentlichen zylinderförmigen Coldboxen. Solche Coldboxen werden insbesondere dann eingesetzt, wenn ein Kolonnenbehälter, der beispielsweise lediglich eine einzelne Säule (zum Beispiel die Hochdrucksäule oder die Niederdrucksäule eines Zwei-Säulen-Luftzerlegers), gegebenenfalls mit einem dieser Säule zugeordneten Kondensator oder Verdampfer, aufweist, separat von anderen Apparateteilen wie dem Hauptwärmetauscher zur Abkühlung des zu trennenden Gases oder weiteren Trennkolonnen isoliert wird. Bei der Erfindung wird die Last weitgehend tangential in die Kolonne beziehungsweise in den Mantel eingeleitet.
Vorzugsweise sind die Verbindungsglieder bei der Erfindung aus einem oder mehreren steifen Elementen aufgebaut. Als "steif" werden hier im Wesentlichen starre Elemente wie Profile, Leisten, Platten, Rohre usw. in Abgrenzung von Seilen oder ähnlichen flexiblen Elementen bezeichnet.
Die Verbindungsglieder können in axialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter (und starr mit dem Coldbox-Mantel) oder in axialer Richtung gleitend mit dem Coldbox-Mantel (und starr mit dem Kolonnenbehälter) oder in axialer Richtung gleitend mit beiden verbunden sein.
Die Verbindungsglieder können in radialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter (und starr mit dem Coldbox-Mantel) oder in radialer Richtung gleitend mit dem Coldbox-Mantel (und starr mit dem Kolonnenbehälter) oder in radialer Richtung gleitend mit beiden verbunden sein.
Vorzugsweise sind die Verbindungsglieder in axialer und/oder radialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter und in axialer beziehungsweise radialer Richtung kraftschlüssig mit dem Coldbox-Mantel verbunden, das heißt die Kolonne kann axial beziehungsweise radial gegenüber den Verbindungsgliedem gleiten, die sich ihrerseits in axialer beziehungsweise radialer Richtung nicht gegenüber dem Coldbox-Mantel bewegen. In der Praxis ist beispielsweise günstig, wenn auf der einen Seite eine sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gleitende Verbindung zwischen Kolonnenbehälter und Verbindungsgliedern besteht und die Verbindungsglieder auf der anderen Seite bezüglich aller Richtungen kraftschlüssig mit dem Coldbox-Mantel verbunden sind.
Es sind mindestens drei Verbindungsglieder in einer Ebene senkrecht zur Kolonnenachse angeordnet, vorzugsweise sind es vier, die beispielsweise jeweils um 90° versetzt sind. Eine höhere Zahl von Verbindungsgliedern in einer Ebene ist grundsätzlich möglich, führt aber nicht zu einer wesentlichen Verbesserung.
Es ist günstig, wenn die Verbindungsglieder jeweils zwei winklig zueinander angeordnete Speichen aufweisen, die an ihrem Schnittpunkt dem Kolonnenbehälter und an ihrem anderen Ende dem Coldbox-Mantel zugewandt sind. Die Speichen werden beispielsweise durch Rohre, etwa Cr-Ni-Rundrohre gebildet. Beide Speichen eines Verbindungsgliedes liegen vorzugsweise in einer axialen Ebene. Der Winkel zwischen ihnen beträgt beispielsweise 0° bis 160°, vorzugsweise 90° bis 140°.
Die gleitende Verbindung zwischen Kolonnenbehälter (beziehungsweise Coldbox-Mantel) und Verbindungsglied kann durch eine kraftschlüssig mit dem Kolonnenbehälter (beziehungsweise dem Coldbox-Mantel) verbundene Leiste in Kombination mit einer kraftschlüssig mit dem jeweiligen Verbindungsglied verbundenen, die Leiste umgreifenden Führung gebildet werden. Die Leiste verläuft vorzugsweise in axialer Richtung und kann zum Beispiel einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen, der von einer entsprechend u-förmig ausgebildeten Führung an drei Seiten umschlossen wird. An den beiden gegenüberliegenden Seiten weist die Führung vorzugsweise einen geringförmigen Abstand von 0 bis 3 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm auf. Alternativ oder zusätzlich können die Führung oder die Leiste gleitend beschichtet sein, beispielsweise durch PTFE-Beilagen.
Wenn die Führung kraftschlüssig mit dem Schnittpunkt der Speichen verbunden ist, wird nur eine entsprechende Gleitlagerung pro Verbindungsglied benötigt.
Vorzugsweise ist außerdem mindestens ein Teil der Verbindungsglieder in radialer Richtung justierbar mit dem Coldbox-Mantel verbunden. Diese Maßnahme dient zum Ausgleich von Toleranzen und zur Vermeidung aufwändiger Anpassarbeiten für den Fall, dass der Coldbox-Mantel keine perfekte Zylinderform aufweist. Bei rohrförmigen Speichen kann diese Verbindungsart dadurch hergestellt werden, dass das Rohr axial geschlitzt wird und in den Schlitz ein mit dem Coldbox-Mantel kraftschlüssig verbundenes Blech eingeführt wird. Nach der Montage der Kolonne wird diese Verbindung vorzugsweise kraftschlüssig gemacht, beispielsweise durch Verschweißen. Der Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen findet dann unabhängig vom Ausgleich der radialen Fertigungstoleranzen statt. (Alternativ könnte eine entsprechende justierbare Verbindung zwischen Verbindungsgliedern und Kolonnenbehälter hergestellt werden, falls zwischen Verbindungsglieder und Coldbox-Mantel gleitend verbunden sind.)
Insbesondere für den liegenden Transport des Kolonnensystems kann es günstig sein, wenn das System eine im Wesentlichen tangential zum Kolonnenbehälter verlaufende Abstützung aufweist, welche mindestens ein radiales Verbindungsglied mit dem Coldbox-Mantel verbindet. Eine Transportsicherung dieser Art muss nach dem Aufstellen der Kolonne nicht entfernt werden, wenn erfindungsgemäß eine gleitende Verbindung zwischen Kolonnenbehälter einerseits und Verbindungsglied und Abstützung andererseits besteht. Dies vereinfacht und verbilligt die Aufstellung des Kolonnensystems.
Unter "im Wesentlichen tangential" wird hier eine Richtung verstanden, die nicht mehr als 45°, vorzugsweise nicht mehr als 30°, höchst vorzugsweise nicht mehr als 15° von der geometrischen Tangentialen abweicht.
Vorzugsweise ist die Abstützung mit einem dem Kolonnenbehälter zugewandten Abschnitt des entsprechenden Verbindungsglieds verbunden. Dies erhöht die Stabilität der Transportsicherung.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Kolonnensystems gemäß Patentanspruch 13 beziehungsweise 14. Das Verfahren nach Anspruch 13 eignet sich insbesondere für die stehende Montage des Kolonnensystems, kann aber auch bei liegender Montage eingesetzt werden. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anwendung dieser Verfahren gemäß Patentanspruch 15.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1
einen Querschnitt durch die Coldbox im montierten Zustand (erste Ausführungsform),
Figur 2
eine Draufsicht auf ein Verbindungsglied,
Figur 3
dasselbe Verbindungsglied in Seitenansicht im Betriebszustand,
Figur 4
die seitliche Teilansicht eines Verbindungsglieds während der Montage,
Figur 5
die dem Coldbox-Mantel zugewandte Seite des Verbindungsglieds,
Figur 6
das Verbindungsglied einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Figur 7
die Ausführungsform der Figur 1 mit Transport-Abstützung.
Gemäß Figur 1 ist ein Kolonnenbehälter 1 im Inneren einer Coldbox angeordnet, die einen Coldbox-Mantel 2 aufweist. (Das Kolonneninnere ist in der Zeichnung nicht dargestellt, ebenso wie andere Einzelheiten wie Rohrleitungen und deren Anschlüsse.) Der Coldbox-Mantel 2 besteht in dem Beispiel aus einer Blechhülle 2A, die auf ein Gerüst geschweißt ist oder durch ringförmige Versteifungen verstärkt wird (Gerüst beziehungsweise Versteifungen sind in Figur 1 und 2 als 2B angedeutet). Zwischen der Innenseite des Coldbox-Mantels und der Außenseite des Kolonnenbehälters befinden sich vier Verbindungsglieder 3a, 3b, 3c, 3d, die jeweils zwei Speichen aufweisen. Die Verbindungsglieder 3a, 3b, 3c, 3d sind in der Zeichenebene angeordnet und in diesem Beispiel um jeweils 90° gegeneinander versetzt. lhr im Wesentlichen identischer Aufbau wird in den Detailzeichnungen vorgestellt.
Das Kolonnensystem weist vorzugsweise genau einen derartigen Kranz von Verbindungsgliedern auf, der in der Nähe des oberen Kolonnen-Endes angeordnet ist. Alternativ können ein oder mehrere identische oder ähnliche Kränze axial versetzt angeordnet sein.
Figur 2 weist dieselbe Blickrichtung wie Figur 1 auf. Links ist der Coldbox-Mantel 2 mit Hülle 2A und Ringsteifen 2B dargestellt, rechts die Außenwand des Kolonnenbehälters 1. Die beiden Schenkel 4, 5 des Verbindungsglieds 3 sind aus Cr-Ni-Rundrohren gefertigt. Sie treffen sich an ihrem kolonnenseitigen Ende in einem Winkel α von etwa 30° (jeweils α/2 = 15° zum Radius der Kolonne). Drei rechtwinklig zueinander angeordnete Cr-Ni-Bleche 6, 7, 8 mit Aussteifungen 9, 10 bilden eine Führung, die eine durch eine rechteckige Aluminium-Knagge 11 gebildete Leiste umschließt. Die Leiste 11 ist über ein Verstärkungsblech 12 fest mit dem Kolonnenbehälter 1 verbunden. Entlang der Leiste 11 kann die Führung 6, 7, 8 senkrecht zur Zeichenebene gleiten. Damit wird eine Relativbewegung zwischen Coldbox-Mantel 2 und Kolonnenbehälter 1 in axialer Richtung ermöglicht, das heißt die Kolonne kann temperaturinduzierte Längen- und Durchmesseränderungen ungehindert ausführen, insbesondere unabhängig vom Coldbox-Mantel. Gleichzeitig besteht insgesamt eine kraftübertragende Verbindung senkrecht zur radialen und zur axialen Schrumpfung zwischen Kolonnenbehälter und Coldbox. Über diese Verbindung unterstützen sich diese beiden Apparateteile gegenseitig bei der Lastabtragung. Es ergibt sich damit eine harmonische Lasteinleitung in Säule und Coldbox-Mantel und eine mechanische Verbindung zwischen Kolonnenbehälter und Coldbox-Mantel zur Abtragung von horizontalen Kräften, zum Beispiel aus Erdbeben (Kolonne am Mantel) beziehungsweise von Windkräften (Mantel an Kolonne).
Am entgegensetzten Ende des Verbindungsglieds ist nur eine der beiden Speichen 4, 5 beispielhaft dargestellt, die andere ist analog aufgebaut. Das Rohrende ist geschlitzt. Der Spalt 13 verläuft in dem Beispiel vertikal und nimmt ein stehendes Cr-Ni-Blech 14 auf, das mit dem Coldbox-Mantel 2 verschweißt ist. Die justierbare Lagerung zwischen Speiche 5 und Blech 14 ermöglicht einen Ausgleich radialer Toleranzen. Nachdem die Kolonne bei der Montage ausgerichtet ist, wird das Blech 14 mit der Speiche 5 verschweißt. Figur 5 zeigt die Verbindung zwischen Speiche 5 über das Blech 14 mit dem mittels Rippen 17 verstärkten Coldbox-Mantel in Seitenansicht.
Die übrigen Verbindungsglieder sind im Wesentlichen identisch mit den in den Figuren 2 und 3 dargestellten. Die Coldbox kann die Kolonne konzentrisch umschließen. Alternativ ist eine exzentrische Anordnung möglich, wie sie in Figur 1 - quantitativ übertrieben - dargestellt ist; die Kolonnenachse 15 und die Coldbox-Achse 16 sind hier nicht identisch. Durch mehr oder weniger weites Einschieben des Blechs 14 in den Spalt 13 können die entsprechend unterschiedlichen Abstände zwischen Kolonnenbehälter 1 und Coldbox-Mantel 1 ausgeglichen werden.
In der Seitenansicht von Figur 3 ist die Verbindung mit der Kolonnenwand 1 während des Betriebs der Anlage dargestellt. Figur 4 zeigt dagegen dieselbe Anordnung unmittelbar nach der Montage bei Umgebungstemperatur. Beim Kaltfahren der Anlage schrumpft die Kolonne und gleitet relativ zur Coldbox entlang der Führung 6, 7, 8 nach unten, bis die Leiste 11 die in Figur 3 dargestellte Position erreicht hat.
Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der der Winkel α zwischen den beiden Schenkeln 4, 5 des dargestellten Verbindungsglieds 3 zwischen Kolonnenbehälter 1 und Coldbox-Mantel 2 wesentlich höher als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Er beträgt hier etwa 125°. Die Führung 6' um die Leiste 11 ist hier einteilig ausgebildet und besteht aus einem mehrfach gekanteten Blech.
Dies ergibt eine besonders vorteilhafte Lasteinleitung in den Coldbox-Mantel, insbesondere dann, wenn der Coldbox-Mantel als Flächentragwerk ausgebildet ist. Lokale Verstärkungsmaßnahmen sind in diesem Fall in der Regel nicht erforderlich. Außerdem weisen die Verbindungsglieder eine besonders geringe Baugröße auf.
Ein Paar von im Wesentlichen tangential verlaufenden Abstützungen 18, 18' als Transportsicherung bei liegender Kolonne des Kolonnensystems ist in Figur 7 dargestellt. Ansonsten unterscheidet sich Figur 7 nicht von Figur 1. Die Abstützung 18 ist nahe dem kolonnenseitigen Ende mit dem Verbindungsglied 3 verbunden. Die in Figur 2 dargestellte Führung dient gleichzeitig als Widerlager für die Abstützung 18. Die Abstützungen 18, 18' können - im Gegensatz zu bekannten Transportsicherungen - nach dem Aufstellen der Einheit in der Coldbox verbleiben. Auf einen aufwändigen Arbeitsschritt zum Ausbau der Transportsicherungen kann verzichtet werden.

Claims (15)

  1. Kolonnensystem mit mindestens einer Trennkolonne, einem Kolonnenbehälter (1) und einer Coldbox, die einen Coldbox-Mantel (2) aufweist, gekennzeichnet durch radiale Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) zwischen Kolonnenbehälter (1) und Coldbox-Mantel (2), die in axialer und/oder radialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter (1) und/oder mit dem Coldbox-Mantel (2) verbunden sind.
  2. Kolonnensystem nach Anspruch 1, dadurch dass die Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) aus einem oder mehreren steifen Elementen (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) aufgebaut sind.
  3. Kolonnensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) in axialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter (1) und/oder mit dem Coldbox-Mantel (2) verbunden sind.
  4. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) in radialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter (1) und/oder mit dem Coldbox-Mantel (2) verbunden sind.
  5. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) in axialer und/oder radialer Richtung gleitend mit dem Kolonnenbehälter (1) und in axialer beziehungsweise radialer Richtung kraftschlüssig mit dem Coldbox-Mantel (2) verbunden (6, 7, 8, 11, 13, 14) sind.
  6. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei, insbesondere vier Verbindungsglieder (3a, 3b, 3c, 3d) in einer Ebene senkrecht zur Kolonnenachse (15) angeordnet sind.
  7. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) jeweils zwei winklig zueinander angeordnete Speichen (4, 5) aufweisen, die an ihrem Schnittpunkt dem Kolonnenbehälter (1) und an ihrem anderen Ende dem Coldbox-Mantel (2) zugewandt sind.
  8. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gleitende Verbindung durch eine kraftschlüssig mit dem Kolonnenbehälter beziehungsweise dem Coldbox-Mantel verbundene Leiste (11) in Kombination mit einer kraftschlüssig mit dem jeweiligen Verbindungsglied (3, 3a, 3b, 3c, 3d) verbundenen, die Leiste umgreifenden Führung (6, 7, 8) gebildet wird.
  9. Kolonnensystem nach einem der Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (6, 7, 8) kraftschlüssig mit dem Schnittpunkt der Speichen (4, 5) verbunden ist.
  10. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d) in radialer Richtung justierbar mit dem Coldbox-Mantel verbunden (13, 14) ist.
  11. Kolonnensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens eine im Wesentlichen tangential zum Kolonnenbehälter verlaufende Abstützung (18, 18'), welche mindestens ein radiales Verbindungsglied (3) mit dem Coldbox-Mantel (2) verbindet.
  12. Kolonnensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (18) mit einem dem Kolonnenbehälter zugewandten Abschnitt des entsprechenden Verbindungsglieds (3) verbunden ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Kolonnensystems, bei dem der Kolonnenbehälter so in die Coldbox eingeführt wird, dass radiale Verbindungsglieder (3, 3a, 3b, 3c, 3d), die mit dem Kolonnenbehälter (1) und mit dem Coldbox-Mantel (2) verbunden sind, in axialer Richtung entlang des Kolonnenbehälters (2) und/oder entlang des Coldbox-Mantels gleiten.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Kolonnensystems nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Kolonnenbehälter in die Coldbox eingeführt wird, das so vormontierte Kolonnensystem zum Aufstellungsort transportiert wird und die im Wesentlichen tangential verlaufende Abstützung(en) nach der Aufstellung des Kolonnensystems in der Coldbox verbleiben.
  15. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 13 oder 14 zur Herstellung eines Kolonnensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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