EP1804947A1 - Verfahren und vorrichtung zum verdampfen einer kryogenen flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verdampfen einer kryogenen flüssigkeit

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EP1804947A1
EP1804947A1 EP05789320A EP05789320A EP1804947A1 EP 1804947 A1 EP1804947 A1 EP 1804947A1 EP 05789320 A EP05789320 A EP 05789320A EP 05789320 A EP05789320 A EP 05789320A EP 1804947 A1 EP1804947 A1 EP 1804947A1
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EP
European Patent Office
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cryogenic liquid
water
liquid
packing
cryogenic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05789320A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Eichelmann
Anton Moll
Jan Segatz
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
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Publication of EP1804947A1 publication Critical patent/EP1804947A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/14—Evaporating with heated gases or vapours or liquids in contact with the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/16—Evaporating by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/008—Liquid distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/26—Fractionating columns in which vapour and liquid flow past each other, or in which the fluid is sprayed into the vapour, or in which a two-phase mixture is passed in one direction

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for vaporizing a cryogenic liquid
  • cryogenic liquid to be evaporated can occur, for example, in connection with the emptying of a rectification column. Even with minor breakdowns, in which a short-term cryogenic product is produced with insufficient purity, which is not to be merged with the "pure" product, such can be incurred to be disposed of liquid quantities.
  • cryogenic liquid to be evaporated is usually disposed of by means of a steam or Heilejektors.
  • Object of the present invention is therefore to show an alternative way of vaporizing cryogenic liquids.
  • the device according to the invention is characterized in that a container with a packing, with a supply for the cryogenic liquid, with a distributor for distributing the cryogenic liquid on the package and with a supply for Water and a manifold for distributing the water is provided on the pack.
  • Unordered packages also referred to as packing, are understood to mean elements which can be shaped in the most diverse ways and which are filled into a container through which the streams to be brought into contact with one another are guided.
  • Ordered packs have, as the name implies, an ordered, regular structure.
  • an ordered packing consists of a plurality of mutually parallel plates or plates, which are often provided with a corrugation or embossing.
  • pack types are suitable for evaporating cryogenic liquids according to the invention, but in particular, ordered packings have proven to be useful.
  • Packages are preferably used which have a plurality of mutually parallel, corrugated sheets, which are arranged so that the caused by the corrugation channels of adjacent sheets intersect, so that forms a cross-channel structure.
  • the cryogenic liquid and water are applied to the packing and undergo direct heat exchange.
  • the cryogenic liquid is evaporated and there is a laden with water in the form of aerosols vapor stream, which is withdrawn from the pack and disposed of or otherwise used.
  • a great advantage of the invention is that this evaporation takes place without appreciable noise emissions.
  • the water and the cryogenic liquid to be evaporated are passed through the packing in cocurrent.
  • the cryogenic liquid and the water are supplied above the package via suitable lines and distributed by distributors evenly on the package in order to fully exploit the large surface area of the package can.
  • the distribution of the water and the cryogenic liquid is preferably carried out by means of Rohrvermaschinem. It has been found that it is particularly favorable when the feed of the cryogenic liquid is carried out above the water feed, that is, when the distributor for the cryogenic liquid is arranged above the distributor for the water. Namely, the cryogenic liquid distributor is not wetted by the water sprayed through the water distributor and, on the other hand, has a sufficient distance from the package so that the risk of water splashing from the package to the distributor openings may occur freeze, minimized.
  • a particularly efficient evaporation of the cryogenic liquid is achieved if the water and the cryogenic liquid are distributed as homogeneously as possible over the entire surface of the package.
  • several layers of an ordered package are provided one above the other.
  • the individual layers are included preferably in each case rotated against each other by 90 °, in order to prevent Maldistributionen within the pack or to keep low.
  • 2 to 8 packing layers more preferably 3 to 5 packing layers are provided.
  • the uppermost portions of the packing first come in contact with the cryogenic liquid and the water. In these upper areas there is a strong increase in volume due to the evaporation of the cryogenic liquid. In contrast, in the parts of the pack lying further down, the cryogenic liquid has already evaporated and only the heating of the resulting gas takes place.
  • the pack consists of several different, stacked packing layers.
  • the ratio of the liquid flows of water to cryogenic liquid is preferably between 3 and 6 l / Nm 3 , that is, for the evaporation of 1 Nm 3 of cryogenic liquid, preferably 3 to 6 liters of water are used.
  • cryogenic liquid With the method according to the invention arbitrarily large streams of cryogenic liquid can be evaporated.
  • the preferred field of use is the evaporation of 1000 Nm 3 / h to 50,000 Nm 3 / h of cryogenic liquid.
  • a packing volume between 0.05 m 3 and 0.5 m 3 is sufficient.
  • the required packing volume also depends on the specific surface area of the packing, that is to say on its surface, relative to its volume. Preference is given to using packings having a specific surface area or packing density of between 300 m 2 / m 3 and 750 m 2 / m 3 , more preferably between 500 m 2 / m 3 and 700 m 2 / m 3 .
  • the invention is particularly useful for vaporizing cryogenic liquids resulting from the operation of cryogenic air separation plants, preferably for the vaporization of liquid nitrogen, liquid oxygen, liquid argon, or a mixture thereof.
  • FIG. 1 shows a section through a device according to the invention for the evaporation of a cryogenic liquid
  • Figure 2 shows a section through the device according to the invention perpendicular to the illustration of Figure 1 and
  • Figure 3 is a plan view of the manifold for the cryogenic liquid.
  • the device shown in the figures is suitable for the evaporation of cryogenic liquid, wherein in the following the structure of the device according to the invention and their operation will be explained by way of example with reference to the evaporation of liquid nitrogen from a cryogenic air separation plant.
  • the device according to the invention has, as can be seen in FIGS. 1 and 2, a container 1.
  • Six layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f of an ordered packing are arranged one above the other in the container 1.
  • the packing layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f are supported by a grid 3.
  • the individual packing layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f each consist of a multiplicity of packing sheets arranged parallel to one another, each of which is provided with a corrugation extending obliquely to the sheet metal edges, the corrugations of adjacent sheets intersecting one another. Adjacent packing layers are each positioned so that their sheets are arranged rotated by 90 ° to each other.
  • the pipe distributor 4 has a water supply 5, branch off from the plurality of L-shaped Verteilarme 6, the horizontal legs are arranged parallel to each other and provided with outlet openings 7.
  • the embodiment shown in Figures 1 and 2 has four Verteilarme 6, each with four outlet openings 7, so that there are a total of 16 evenly distributed over the cross section of the container 1 Wasserasutrittsnnen.
  • the manifold 8 which is also designed as a manifold, has a central, vertical supply line 9, which opens into a main channel 10. From the main channel 10 branch off three Verteilarme 11, each having outlet openings 12.
  • a gas exhaust pipe 13 projects horizontally into the free space below the grating 3 and is provided on its underside with an opening 14. By this geometric shape prevents the trickling down from the top liquid enters the gas exhaust pipe 13. At the bottom of the container 1 finally an outlet opening 15 is provided for water.
  • the cryogenic liquid nitrogen to be evaporated is supplied via the line 9 to the manifold 8 and distributed uniformly over the cross section of the container 1.
  • a heat carrier 8 hot water at a temperature of 35 to 40 ° C is supplied via the water manifold 4 below the nitrogen spreader.
  • the nitrogen gas is entrained with the water over the individual packing layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f down and heated thereby.
  • the resulting nitrogen gas is withdrawn via the gas exhaust pipe 13 from the container 1, and blown off to the environment or fed to another use.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdampfen einer kryogenen Flüssigkeit. Die kryogene Flüssigkeit wird zusammen mit Wasser auf eine Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) aufgebracht werden und in direktem Wärmeaustausch mit dem Wasser verdampft.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen einer krvogenen Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdampfen einer kryogenen Flüssigkeit
In Tieftemperaturluftzerlegungsanlagen ist es manchmal notwendig, größere Mengen von kryogener Flüssigkeit zu verdampfen. Die zu verdampfende kryogene Flüssigkeit kann beispielsweise im Zusammenhang mit dem Entleeren einer Rektifikationskolonne auftreten. Auch bei kleineren Betriebsstörungen, bei denen kurzzeitig kryogenes Produkt mit unzureichender Reinheit erzeugt wird, welches nicht mit dem „reinen" Produkt zusammengeführt werden soll, können solche zu entsorgenden Flüssigkeitsmengen anfallen.
Bisher wird die zu verdampfende kryogene Flüssigkeit in der Regel mittels eines Dampf- oder Luftejektors entsorgt. Hierbei wird die tiefkalte Flüssigkeit in einen
Wasserdampf- oder Luftstrom eingedüst und in direktem Wärmeaustausch mit dem Dampf oder der Luft verdampft. Luftejektoren sind jedoch hinsichtlich ihrer ■ Verdampfungsleistung begrenzt. Bei größeren Durchsatzleistungen werden daher Dampfejektoren verwendet, die aber den Nachteil haben, dass starke Schall- und Nebel- bzw. Eisemissionen verursacht werden. Zudem ist nicht an allen
Anlagenstandorten ausreichend Dampf zum Betreiben der Dampfejektoren vorhanden.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine alternative Möglichkeit zum Verdampfen kryogener Flüssigkeiten aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die kryogene Flüssigkeit und Wasser auf eine Packung aufgebracht werden und die kryogene Flüssigkeit in direktem Wärmeaustausch mit dem Wasser verdampft wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Behälter mit einer Packung, mit einer Zuführung für die kryogene Flüssigkeit, mit einem Verteiler zum Verteilen der kryogenen Flüssigkeit auf die Packung sowie mit einer Zuführung für Wasser und einem Verteiler zum Verteilen des Wassers auf die Packung vorgesehen ist.
!m Rahmen der Erfindung hat es sich gezeigt, dass es grundsätzlich möglich ist, auch größere Mengen einer kryόgenen Flüssigkeit in direktem Wärmeaustausch mit Wasser zu verdampfen. Die für einen ausreichenden Wärmeübertrag auf die kryogene Flüssigkeit notwendige Kontaktfläche wird durch das Vorsehen einer Packung, wie sie beispielsweise auch in Rektifikationskolonnen eingesetzt wird, bereit gestellt.
Bei Packungen unterscheidet man zwischen ungeordneten und geordneten
Packungen. Unter ungeordneten Packungen, auch als Füllkörper bezeichnet, versteht man Elemente, die verschiedenartigst geformt sein können und die in einen Behälter eingefüllt werden, durch den dann die miteinander in Kontakt zu bringenden Ströme geführt werden.
Geordnete Packungen weisen, wie der Name schon sagt, eine geordnete, regelmäßige Struktur auf. In der Regel besteht eine geordnete Packung aus mehreren parallel zueinander angeordneten Blechen oder Lamellen, die häufig mit einer Wellung oder Prägung versehen sind.
Zur erfindungsgemäßen Verdampfung kryogener Flüssigkeiten sind beide Packungstypen geeignet, insbesondere haben sich aber geordnete Packungen bewährt. Bevorzugt werden Packungen eingesetzt, die mehrere parallel zueinander angeordnete, gewellte Bleche aufweisen, die so angeordnet sind, dass sich die durch die Wellung hervorgerufenen Kanäle benachbarter Bleche kreuzen, so dass sich eine Kreuzkanalstruktur ausbildet.
Die kryogene Flüssigkeit und das Wasser werden auf die Packung aufgebracht und treten in direkten Wärmeaustausch. Dabei wird die kryogene Flüssigkeit verdampft und es entsteht ein mit Wasser in Form von Aerosolen beladener Dampfstrom, der aus der Packung abgezogen und entsorgt oder anderweitig verwendet wird. Ein großer Vorteil der Erfindung ist es, dass diese Verdampfung ohne nennenswerte Schallemissionen erfolgt. Bevorzugt werden das Wasser und die zu verdampfende kryogehe Flüssigkeit im Gleichstrom durch die Packung geführt. Von Vorteil werden die kryogene Flüssigkeit und das Wasser oberhalb der Packung über geeignete Leitungen zugeführt und mittels Verteilern gleichmäßig auf der Packung verteilt, um die große Oberfläche der Packung möglichst vollständig ausnutzen zu können.
Die Verteilung des Wassers und der kryogenen Flüssigkeit erfolgt vorzugsweise mittels Rohrverteilem. Es hat sich herausgestellt, dass es besonders günstig ist, wenn die Einspeisung der kryogenen Flüssigkeit oberhalb der Wassereinspeisung erfolgt, das heißt, wenn der Verteiler für die kryogene Flüssigkeit oberhalb des Verteilers für das Wasser angeordnet ist. Der Verteiler für die kryogene Flüssigkeit wird dann nämlich zum einen von dem über den Wasserverteiler eingesprühten Wasser nicht benetzt und zum anderen besitzt er eine genügend große Entfernung von der Packung, so dass die Gefahr, dass Wasserspritzer von der Packung zu den Verteileröffnungen gelangen könnten und diese vereisen, minimiert wird.
Es ist aber auch möglich, die beiden Verteiler auf der gleichen Höhe anzubringen. Diese Variante ist hinsichtlich des Platzbedarfs am vorteilhaftesten. Allerdings sollten bei dieser Anordnung die Halterungen für den Wasserverteiler und die für den Verteiler für die kryogene Flüssigkeit gegeneinander thermisch isoliert werden, um Kältebrücken zu vermeiden, die ebenfalls zu Vereisungen führen könnten. '
Die mit der Erfindung durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass Befürchtungen, die Austrittsöffnungen des Verteilers für die kryogene Flüssigkeit könnten vereisen und den Strom an kryogener Flüssigkeit beeinflussen, unbegründet sind. Es wird vermutet, dass sich oberhalb des Wasserverteilers ein Gaspolster verdampfter kryogener Flüssigkeit ausbildet, welches gemeinsam mit der nach unten gerichteten Wasserströmung dafür sorgt, dass während der weiteren Verdampfung in der Packung kein Wasser in diesen Bereich nachströmt. Eine Vereisung der Packung oder des Wasserverteilers ist ebenfalls nicht zu beobachten.
Eine besonders effiziente Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit erreicht man, wenn das Wasser und die kryogene Flüssigkeit möglichst homogen über die gesamte Packungsoberfläche verteilt sind. Vorzugsweise werden daher übereinander mehrere Lagen einer geordneten Packung vorgesehen. Die einzelnen Lagen sind dabei bevorzugt jeweils gegeneinander um 90° gedreht angeordnet, um Maldistributionen innerhalb der Packung zu verhindern bzw. niedrig zu halten. Bevorzugt werden 2 bis 8 Packungslagen, besonders bevorzugt 3 bis 5 Packungslagen vorgesehen.
Bei einer Gleichstromführung von Wasser und kryogener Flüssigkeit und einer
Zuführung der Ströme von oben kommen die obersten Bereiche der Packung zuerst mit der kryogenen Flüssigkeit und dem Wasser in Berührung. In diesen oberen Bereichen findet eine starke Volumenvergrößerung durch die Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit statt. In den weiter unten liegenden Teilen der Packung ist die kryogene Flüssigkeit dagegen bereits verdampft und es erfolgt nur noch die Anwärmung des entstandenen Gases.
Es ist daher von Vorteil, wenn die Packung aus mehreren unterschiedlichen, übereinander angeordneten Packungslagen besteht.
Es ist weiter von Vorteil, eine Packung aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, beispielsweise eine Kupferpackung einzusetzen, um einen höheren Wärmeübertrag auf die kryogene Flüssigkeit zu erzielen und eine schnellere Verdampfung zu erreichen.
Ferner ist es vorteilhaft, im oberen Bereich Packungen aus einem dickeren Material zu verwenden, um so eine höhere Wärmeleitfähigkeit zu erreichen. Es hat sich gezeigt, dass die mit der größeren Materialdicke einhergehende geringere freie Querschnittsfläche in der Praxis kein Problem darstellt, da das durch die Verdampfung entstehende Gasvolumen von oben nach unten zunimmt und der Gasvolumenstrom daher im oberen Bereich noch nicht so groß ist.
Aus diesem Grund ist es auch möglich, im oberen Bereich eine Packung mit einer größeren Packungsdichte, d.h. eine größeren Oberfläche pro Volumen, einzusetzen als weiter unten.
Bevorzugt wird Wasser mit einer Temperatur zwischen 20 und 60 0C, besonders bevorzugt mit einer Temperatur zwischen 30 und 45 0C, als Wärmeträger eingesetzt. Das Verhältnis der Flüssigkeitsströme von Wasser zu kryogener Flüssigkeit beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 6 I/Nm3, das heißt zur Verdampfung von 1 Nm3 kryogener Flüssigkeit werden vorzugsweise 3 bis 6 Liter Wasser eingesetzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebig große Ströme an kryogener Flüssigkeit verdampft werden. Bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Verdampfung von 1000 Nm3/h bis 50000 Nm3/h kryogener Flüssigkeit.
Es hat sich gezeigt, dass zur Verdampfung von 1 Nm3 kryogener Flüssigkeit pro Stunde ein Packungsvolumen zwischen 0,05 m3 und 0,5 m3 ausreichend ist. Das benötigte Packungsvolumen hängt unter anderem auch von der spezifischen Oberfläche der Packung, das heißt, von deren Oberfläche bezogen auf deren Volumen, ab. Bevorzugt werden Packungen mit einer spezifischen Oberfläche bzw. Packungsdichte zwischen 300 m2/m3 und 750 m2/m3, besonders bevorzugt zwischen 500 m2/m3 und 700 m2/m3 verwendet.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten, die beim Betrieb von Tieftemperaturluftzerlegungsanlagen anfallen, bevorzugt zur Verdampfung von flüssigem Stickstoff, flüssigem Sauerstoff, flüssigem Argon oder einem Gemisch derselben.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verdampfung einer kryogenen Flüssigkeit,
Figur 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung senkrecht zu der Darstellung gemäß Figur 1 und
Figur 3 eine Draufsicht auf den Verteiler für die kryogene Flüssigkeit.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung eignet sich zur Verdampfung kryogener Flüssigkeit, wobei im Folgenden der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Funktionsweise beispielhaft anhand der Verdampfung flüssigen Stickstoffs aus einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage erläutert werden soll.
Die erfind ungsgernäße Vorrichtung weist, wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, einen Behälter 1 auf. In dem Behälter 1 sind übereinander sechs Lagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f einer geordneten Packung angeordnet. Die Packungslagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f werden von einem Gitterrost 3 getragen.
Die einzelnen Packungslagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f bestehen jeweils aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Packungsblechen, die jeweils mit einer schräg zu den Blechkanten verlaufenden Wellung versehen sind, wobei sich die Wellungen benachbarter Bleche kreuzen. Benachbarte Packungslagen sind jeweils so positioniert, dass deren Bleche um 90° gedreht zueinander angeordnet sind.
Oberhalb der obersten Packungslage 2a befindet sich ein Rohrverteiler 4 zur gleichmäßigen Verteilung von Wasser über die Packungslage 2a. Der Rohrverteiler 4 besitzt eine Wasserzuführung 5, von der mehrere L-förmige Verteilarme 6 abzweigen, deren waagrechte Schenkel parallel zueinander angeordnet und mit Austrittsöffnungen 7 versehen sind. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführung besitzt vier Verteilarme 6 mit jeweils vier Austrittsöffnungen 7, so dass sich insgesamt 16 gleichmäßig über den Querschnitt des Behälters 1 verteilte Wasserasutrittspunkte ergeben.
Oberhalb der Verteilarme 6 des Wasserverteilers 4 befindet sich ein weiterer Verteiler 8 für den zu verdampfenden flüssigen Stickstoff. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf den Verteiler 8. Der Verteiler 8, der ebenfalls als Rohrverteiler ausgeführt ist, besitzt eine zentrale, senkrechte Zufuhrleitung 9, die in einen Hauptkanal 10 mündet. Von dem Hauptkanal 10 zweigen drei Verteilarme 11 ab, die jeweils Austrittsöffnungen 12 besitzen.
Unterhalb des Gitterrostes 3 befindet sich ein Gasabzugsrohr 13. Das Gasabzugsrohr 13 ragt waagrecht in den freien Raum unterhalb des Gitterrostes 3 und ist an seiner Unterseite mit einer Öffnung 14 versehen. Durch diese geometrische Formgebung wird verhindert, dass von oben herabrieselnde Flüssigkeit in das Gasabzugsrohr 13 gelangt. Am Boden des Behälters 1 ist schließlich eine Austrittsöffnung 15 für Wasser vorgesehen.
Der zu verdampfende tiefkalte flüssige Stickstoff wird über die Leitung 9 dem Verteiler 8 zugeführt und gleichmäßig über den Querschnitt des Behälters 1 verteilt. Als Wärmeträger wird unterhalb des Stickstoffverteilers 8 warmes Wasser mit einer Temperatur von 35 bis 40 °C über den Wasserverteiler 4 zugeführt.
Der flüssige Stickstoff und das Wasser treffen auf die oberste Packungslage 2a und treten in direkten Wärmeaustausch. Hierbei verdampft der flüssige Stickstoff. Das Stickstoffgas wird mit dem Wasser über die einzelnen Packungslagen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f nach unten mitgerissen und dabei erwärmt.
Das entstandene Stickstoffgas wird über das Gasabzugsrohr 13 aus dem Behälter 1, abgezogen und an die Umgebung abgeblasen oder einer anderweitigen Verwendung zugeführt.
Versuche mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben gezeigt, dass die Packung eine optimale Wärmeübertragung von dem Wasser auf den Stickstoff, beziehungsweise allgemein auf das kryogene Fluid, gewährleistet. Bereits bei nur vier übereinander angeordneten Packungslagen zeigt sich, dass das austretende Wasser und das durch die Verdampfung des kryogenen Fluids entstandene Gas nahezu dieselbe Temperatur aufweisen, das heißt, dass ein maximaler Wärmeaustausch erzielt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verdampfen einer kryogenen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die kryogene Flüssigkeit und Wasser auf eine Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ) aufgebracht werden und die kryogene Flüssigkeit in direktem Wärmeaustausch mit dem Wasser verdampft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kryogene Flüssigkeit und das Wasser im Gleichstrom durch die Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ) geführt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kryogene Flüssigkeit auf eine geordnete Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser vor dem Wärmeaustausch mit der kryogenen Flüssigkeit eine Temperatur zwischen 20 und 60 0C, vorzugsweise zwischen 30 und 45 0C, aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Ströme von Wasser zu kryogener Flüssigkeit zwischen 3 und 6
Liter/h Wasser pro Nm3/h kryogener Flüssigkeit beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger Stickstoff, flüssiger Sauerstoff, flüssiges Argon oder ein Gemisch derselben verdampft wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom von 1000 bis 50000 Nm3/h kryogener Flüssigkeit verdampft wird.
8. Vorrichtung zum Verdampfen einer kryogenen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (1) mit einer Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f), mit einer Zuführung (9) für die kryogene Flüssigkeit, mit einem Verteiler (8) zum Verteilen der kryogenen Flüssigkeit auf die Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ) sowie mit einer Zuführung (5) für Wasser und einem Verteiler (4) zum Verteilen des Wassers auf die Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (8) für die kryogene Flüssigkeit oberhalb des Verteilers (4) für das Wassers angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (1) unterschiedliche Packungstypen vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (1 ) mindestens eine geordnete Packung (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ) vorgesehen ist.
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