EP2009378B1 - Verfahren zur Montage einer Anlage zur Gaszerlegung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren einer Anlage zur Gaszerlegung gemäß Anspruch 1. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  Beim Bau einer Gaszerlegungsanlage wie z. B. einer Anlage zur Tieftemperaturluftzerlegung steht man grundsätzlich vor der Alternative, die Anlage möglichst weitgehend in einer Fabrikhalle vorzufertigen oder Anlagenteile erst auf der Baustelle zu montieren. Im ersten Fall entsteht wegen der großen Dimension der Trennsäulen solcher Anlagen häufig hoher Aufwand beim Transport. Die zweite Alternative bedingt die Durchführung umfangreicher Montagearbeiten in dafür wenig geeigneten Umgebungen. Ein wichtiger Teil der Montage ist das Einbringen einer Trennsäule in eine Umhüllung, beispielsweise eine Coldbox zur thermischen Isolierung.
  In der Europäischen Patentanmeldung EP913653 wird als Stand der Technik das Einheben der Trennsäule in eine liegende, oben offene Hülle in der Fabrik beschrieben. Die fertige Kombination aus Trennsäule und Umhüllung wird dann auf die Baustelle transportiert. Die zitierte Schrift selbst dagegen lehrt die Vorfertigung nur der Trennsäule. Die vorgefertigte Trennsäule wird auf der Baustelle horizontal in die seitlich liegende, offene Umhüllung eingeschoben.
• In der Deutschen Patentanmeldung DE20316731U wird das Einbringen der Trennsäule in eine liegende, einseitig offene Umhüllung beschrieben. Die betreffende Anmeldung lehrt den Transport der vorgefertigten Trennsäule zur Baustelle, wo sie in die liegende, oben offene Umhüllung hinein gehoben wird. Die Kombination aus Trennsäule und Umhüllung ist dabei weiter von oben zugänglich, so dass Zubehörteile, wie z.B. Rohrleitungen, Instrumente und/oder Armaturen, nicht unbedingt vormontiert werden müssen, sondern auch direkt auf der Baustelle in die von oben offene Umhüllung eingebaut werden können. Die gesamte Kombination aus Trennsäule und Umhüllung wird anschließend per Kran in ihre vertikale Endposition gebracht und die Umhüllung geschlossen.
• Beide im Stand der Technik beschriebenen Montagevarianten haben den Nachteil, dass die Umhüllung unter einem unnötig hohen Materialverbrauch mit sehr hoher mechanischer Stabilität gebaut werden muss. Bei beiden Montagevarianten wird die gesamte Kombination aus Trennsäule und Umhüllung in die vertikale Position gebracht. Die Umhüllung und ihre Verbindung mit der Trennsäule müssen so stabil ausgestaltet werden, dass sie während des Vorgangs des Aufrichtens das gesamte Gewicht der Trennsäule aufnehmen können. Diese Stabilitätsanforderung liegt weit über den Stabilitätsanforderungen für den späteren Betrieb der Anlage. Während des Betriebes dient die Umhüllung der thermischen Isolierung und muss daher lediglich die Windlasten aufnehmen. Durch die unnötig hohe Stabilität während des Aufrichtvorgangs ist der Verbrauch an Material für die Umhüllung daher deutlich höher, als es für den stationären Betrieb erforderlich wäre. Die deutsche Patentanmeldung DE-A-102005022093 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer verfahrenstechnischen Anlage, die mindestens eine Trennkolonne und eine Coldbox aufweist. Gemäß diesem Verfahren wird die Trennkolonne in einer Werkhalle vorgefertigt und anschließend zur Baustelle transportiert, wobei die Vorfertigung der Trennkolonne ohne Rohrleitungen oder mit mindestens einem Teil der Rohrleitungen erfolgen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Vorfertigung das Verbinden der Trennsäule mit anderen kalten Anlagenteilen vor dem Transport zum Aufstellungsort. Am Aufstellungsort wird die vorgefertigte Trennkolonne aufgerichtet und in vertikaler Ausrichtung von oben in die vorgefertigte Coldbox eingebracht. Anschließend wird die Coldbox durch einen Deckel verschlossen. Zusätzlich sind bei Montage und Konstruktion derartiger Anlagen die unterschiedlichen Temperaturen zu berücksichtigen. Die Montage erfolgt im warmen Zustand (Umgebungstemperatur) während bei Gaszerlegung beim eigentlichen Betrieb der Anlage, z. B. bei einer Anlage zur Luftzerlegung, in einigen Teilen der Anlage kryogenen Temperaturen (60-80 K) herrschen, während andere Teile deutlich wärmer sind. Die herrschenden unterschiedlichen Temperaturen haben unterschiedliche Materialausdehnungen zur Folge, welche insbesondere bei Zubehörteilen wie Rohrleitungen, Instrumenten, Zu- und Abführungen und/oder Armaturen zum Tragen kommen. Diesen unterschiedlichen Temperaturausdehnungen muss bei Konstruktion und Montage speziell bezüglich der Positionierung der Teile Rechnung getragen werden. Dies erhöht vor allem den konstruktiven Aufwand bei von außen zugänglichen Teilen beträchtlich.
  Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage einer Anlage zur Gaszerlegung derart auszugestalten, dass eine einfache Montage vor Ort bei gleichzeitiger Minimierung des Konstruktionsaufwandes sowie der Materialkosten der Umhüllung gegenüber dem Stand der Technik gewährleistet ist.
• Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Montage einer Anlage zur Gaszerlegung gemäß dem Anspruch 1 der Anmeldung gelöst.
• Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die vorgefertigte Säule zur Baustelle zu transportieren und dort mindestens teilweise die Montage von Zubehör, wie beispielsweise Rohrleitungen, Zu- und Abführungen, Armaturen, Armatursitzen und/oder Instrumente, durchzuführen. Die Montage des Zubehörs erfolgt dabei erfindungsgemäß auf der oberen, den Boden abgewandten Hälfte der Mantelfläche der Trennsäule. Erfindungsgemäß werden die Zubehörteile dabei an Rohrbrückenmodulen befestigt, welche aus einem quaderförmigen, zylinderförmigen oder ovalzylinderförmigen Gestell bestehen. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz dieser standardisierten Rohrbrückenmodule zur Befestigung sämtlicher Zubehörteile wird die Positionierung der Zubehörteile vorgegeben und der konstruktive Aufwand sowie der Montageaufwand bei einer Anlage zur Gaszerlegung deutlich minimiert. Die individuelle Berechnung der temperaturindizierten Längenausdehnung wird durch die standardisierte Befestigung an den Rohrbrücken deutlich vereinfacht. Die Montage der Rohrbrückenmodule kann ganz oder teilweise in der Werkhalle oder direkt vor Ort auf der Baustelle erfolgen. Zusätzlich erlaubt die Montage der Zubehörteile bei horizontaler Lage der Trennsäule ein nahezu ebenerdiges Arbeiten. Die Trennsäule muss nur in der Höhe ihres Durchmessers eingerüstet werden. Parallel dazu erfolgt die zumindest teilweise Vorfertigung der Umhüllung in ihrer vertikalen Orientierung, wobei die obere Seite der Umhüllung offen bleibt. Die vormontierte Trennsäule kann anschließend in ihre vertikale Orientierung aufgerichtet werden und durch die obere, offene Seite in die Umhüllung hinein gehoben werden. Anschließend wird das restliche Zubehör, falls bisher nicht montiert, angebracht, die Umhüllung fertig gestellt und geschlossen.
• Unter einem ovalzylinderförmigen Gestell wird im Rahmen der Erfindung ein zylinderförmiges Gestell mit ovaler Grundfläche verstanden.
• Durch die erfindungsgemäße vertikale Fertigung der Umhüllung muss lediglich die Trennsäule und nicht die Kombination Trennsäule/Umhüllung aufgerichtet werden. Entsprechend kann die Stabilität der Umhüllung den Betriebsbedingungen angepasst werden und muss nicht auf den mechanisch anspruchsvollen Vorgang des Aufrichtens der Kombination Trennsäule/Umhüllung ausgelegt werden. Zusätzlich erfordert die Montage von Zubehörteilen an den Rohrbrückenmodulen bei horizontal liegender Trennsäule lediglich eine kleine und bewegliche Einrüstung. Dadurch werden nicht nur Materialkosten der Umhüllung gespart, sondern wird auch der Aufwand an Einrüstung für die Montage auf der Baustelle minimiert.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Vorfertigung der Seitenflächen der Umhüllung vor dem Einführen der Trennsäule bis zur eine Höhe von einem Drittel der Gesamthöhe, besonders bevorzugt bis zur halben Gesamthöhe.
  Als ebenso vorteilhaft erweist sich die komplette Montage aller Zubehörteile an die Trennsäule in ihrer horizontalen Ausrichtung vor dem Aufrichten in die Vertikale und dem Einführen in die Umhüllung auf der oberen Hälfte der Mantelfläche der horizontal liegenden Trennsäule an den Rohrbrückenmodulen.
  In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgen die Druckprüfung und/oder Qualitätsprüfung der Trennsäule und/oder die Röntgenprüfung der Schweißnähte in der horizontalen Ausrichtung der Trennsäule vor dem Aufrichten. In der horizontalen Ausrichtung sind alle wesentlichen und zu prüfenden Teile sehr leicht zugänglich, so dass die Prüfung mit geringem Aufwand erfolgen kann. Erfindungsgemäß werden mehrere Rohrbrückenmodule entlang einer zur Vorzugsachse der Trennsäule parallelen Achse in regelmäßigen Abständen, besonders bevorzugt im Abstand von 6m bis 8m, auf der Mantelfläche befestigt. Diese Achse befindet sich bei dem erfindungsgemäßen Montageverfahren auf der oberen Hälfte der Mantelfläche bei horizontaler Lagerung. Die Positionierung der Rohrbrückenmodule entlang einer einzigen Achse vereinfacht die Konstruktion der Anlage zusätzlich. Die Rohrbrückenmodule geben die Position sämtlicher Zubehörteile vor. Die Befestigung der Rohrbrückenmodule entlang einer Achse erlaubt die Montage bei horizontaler Ausrichtung der Trennsäule vor der Aufrichtung in die vertikale Endposition.
  In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gestänge des Gestells, aus denen die Rohrbrückenmodule bestehen, aus Chrom-Nickel-Stahl ausgeführt. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Ausführung als würfelförmiges Gestell.
  Vorteilhafterweise wird an den Rohrbrückenmodulen eine Abschottung befestigt, wobei die Abschottung geflanschte Bauteile und/oder Instrumente umgibt, welche von außerhalb der Umhüllung zugänglich sind, und wobei die Abschottung ein Volumen um die Bauteile und/oder Instrumente bildet, welches nicht mit Isoliermaterial (Perlit) gefüllt wird. Die Abschottung ist dabei ein beliebiger Hohlkörper um die angeflanschten Zubehörteile, welcher geeignet ist, ein Volumen um die angeflanschten Zubehörteile zu bilden, welches nicht mit Isoliermaterial (Perlit) im Zwischenraum zwischen Umhüllung und Trennsäule gefüllt ist. Aus sicherheitstechnischen Gründen dürfen Flanschverbindungen nicht mit dem Isoliermaterial (Perlit) umgeben werden. Um eine äußere Zugänglichkeit der angeflanschten Zubehörteile, wie beispielsweise Messinstrumente, zu gewährleisten, werden diese Zubehörteile von der Abschottung umgeben. Diese Abschottung lässt sich dabei vorteilhaft an den Rohrbrückenmodulen befestigen. Durch die Abschottung wird ein Hohlraum um die angeflanschten Zubehörteile gebildet, welcher gleichzeitig eine Hohlraumisolierung darstellt.
• Um darüber hinaus Konvektion zu vermeiden und eine thermische Isolierung der von außen zugänglichen Zubehörteile zu erreichen, wird die Abschottung zweckmäßigerweise in starren Bereichen, bevorzugt ca. 400 mm, hinter dem gasdichten Zugang in der Umhüllung (beispielsweise ein Mannloch) mit Glaswolle ausgefüllt.
• Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Trennsäule durch eine Luftzerlegungssäule gebildet. Dies kann beispielsweise eine Luftzerleger-Doppelsäule sein, die eine Drucksäule, eine Niederdrucksäule und einen Hauptkondensator aufweist. Die Umhüllung stellt in diesem Fall die Wand einer Coldbox dar, deren Leerräume vor der Inbetriebnahme der Anlage mit isolierendem Pulver (Perlite) gefüllt werden.
• Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es insbesondere, die Montage und Konstruktion einer Anlage zur Gaszerlegung zu vereinfachen und die Materialkosten einer Umhüllung einer Trennsäule zu reduzieren.
• Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur beschriebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
• Es zeigt:

Figur 1

eine Trennsäule mit Rohrbrückenmodulen

• Figur 1 zeigt eine Trennsäule (1) mit Rohrbrückenmodulen (2a-2d), welche nach dem erfindungsgemäßen Montageverfahren in eine Anlage zur Gaszerlegung eingebaut wird. Die Trennsäule (1) wird in einer Werkhalle vorgefertigt und mit Rohrbrückenmodulen (2a-d) versehen. Auf der Baustelle wird die Trennsäule (1) horizontal gelagert, so dass die Rohrbrückenmodule (2a-d) entlang einer zur Vorzugsachse der Trennsäule (1) parallelen Achse auf der oberen Hälfte des Mantels sind. Die Montage der Zubehörteile erfolgt zumindest teilweise bei horizontaler Lagerung der Trennsäule (1) an den Rohrbrückenmodulen (2a-d). Durch die Montage der Zubehörteile in der horizontalen Ausrichtung ist lediglich eine kleine Einrüstung in Höhe des Durchmessers der Trennsäule (1) notwendig. Alle Arbeiten erfolgen nahezu ebenerdig. Parallel zur horizontalen Montage der Zubehörteile an der Trennsäule (1) erfolgt die Fertigung der Umhüllung in vertikaler Ausrichtung bis zur halben Höhe, wobei die obere Seite offen bleibt. Nach Aufrichten und Einführung der Trennsäule (1) in vertikaler Ausrichtung von oben in die Umhüllung wird die Montage fertig gestellt und die Umhüllung geschlossen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Montage einer Anlage zur Gaszerlegung umfassend mindestens eine Trennsäule (1) und eine die Trennsäule umgebende Umhüllung, wobei die Trennsäule (1) eine Vorzugsachse und verschiedene auf ihr befestigte Zubehörteile , wie beispielsweise Rohre, Zu- bzw. Abführungen, Armaturen und/oder Instrumente, aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   a) Vorfertigung der Trennsäule (1) in einer Werkhalle,

   b) Anbringen von mehreren Rohrbrückenmodulen (2a, 2b, 2c, 2d) auf der Außenwand der Trennsäule, wobei die Rohrbrückenmodule (2a, 2b, 2c, 2d) zur Befestigung der Zubehörteile geeignet sind und aus einem quaderförmigen, zylinderförmigen oder ovalzylinderförmigen Gestell bestehen,

   c) wobei die Rohrbrückenmodule (2a, 2b, 2c, 2d) in einem regelmäßigem Abstand entlang einer Achse parallel zur Vorzugsachse der Trennsäule (1) auf der Mantelfläche der Trennsäule (1) angebracht werden,

   d) horizontale Lagerung der Trennsäule (1) auf einer Baustelle und mindestens teilweise Montage der Zubehörteile an den Rohrbrückenmodulen (2a, 2b, 2c, 2d) auf der oberen Hälfte der Mantelfläche bei horizontaler Lagerung der Trennsäule (1),

   e) mindestens teilweise Vorfertigung der Umhüllung in vertikaler Ausrichtung, wobei die obere Seite der Umhüllung offen bleibt,

   f) Aufrichten und Einführung der Trennsäule (1) in vertikaler Ausrichtung von oben in die Umhüllung und

   g) restliche Fertigung und Schließung der Umhüllung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen der Umhüllung vor dem Einführen der Trennsäule (1) bis zu einer Höhe von einem Drittel der Gesamthöhe, bevorzugt bis zur halben Gesamthöhe, bei offener Decke der Umhüllung vorgefertigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das komplette Zubehör, wie beispielsweise Rohrleitungen, Zu- und Abführungen, Armaturen und/oder Instrumente in der horizontalen Position der Trennsäule (1) vor der vertikalen Aufrichtung und Einführung in die Umhüllung auf der oberen Hälfte der Mantelfläche der Trennsäule (1) an den Rohrbrückenmodulen (2a, 2b, 2c, 2d) vormontiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckprüfung und/oder Qualitätsprüfung der Trennsäule (1) und/oder die Röntgenprüfung der Schweißnähte in der horizontalen Ausrichtung der Trennsäule vor dem Aufrichten erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbrückenmodule (2a, 2b, 2c, 2d) in einem regelmäßigem Abstand, zwischen 6m und 8m, entlang der Achse parallel zur Vorzugsachse der Trennsäule (1) auf der Mantelfläche der Trennsäule (1) angebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rohrbrückenmodulen (2a, 2b, 2c, 2d) eine Abschottung befestigt wird, wobei die Abschottung geflanschte Bauteile und/oder Instrumente umgibt, welche von außerhalb der Umhüllung zugänglich sind, und wobei die Abschottung ein Volumen um die Bauteile und/oder Instrumente bildet, welches nicht mit Isoliermaterial (Perlit) gefüllt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennsäule (1) durch eine Luftzerlegungssäule gebildet wird.

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