EP2708794A1 - Verfahren und Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid - Google Patents

Verfahren und Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid Download PDF

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EP2708794A1
EP2708794A1 EP12184297.5A EP12184297A EP2708794A1 EP 2708794 A1 EP2708794 A1 EP 2708794A1 EP 12184297 A EP12184297 A EP 12184297A EP 2708794 A1 EP2708794 A1 EP 2708794A1
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EP
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carbon dioxide
temperature
secondary circuit
heat exchanger
liquid carbon
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Withdrawn
Application number
EP12184297.5A
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French (fr)
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Marc Sporing
Marcel Brouns
Dirk Meyer
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Air Liquide Deutschland GmbH
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide Deutschland GmbH
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • F17C2270/05—Applications for industrial use

Definitions

  • the present invention relates to a process for the discontinuous supply and a conditioning device for the discontinuous temperature control of liquid carbon dioxide and a system for the discontinuous processing of carbon dioxide comprising such a conditioning device.
  • the invention relates to the discontinuous provision of liquid carbon dioxide for the production of carbon dioxide snow, which is used for cleaning surfaces of technical components.
  • the provided liquid carbon dioxide can be used to foam polymers.
  • liquid carbon dioxide In these applications, it is known to maintain the liquid carbon dioxide centrally in a storage container. For example, the liquid carbon dioxide is kept in a liquid state at a pressure of up to 22 bar and at an equilibrium temperature of approximately -16 ° C. in low-pressure tanks.
  • the various consumers generally require the liquid carbon dioxide at certain thermodynamic conditions different from those in the storage tank, whereby a plurality of consumers can be supplied with the carbon dioxide from the central storage tank.
  • liquid carbon dioxide is ideally needed at a temperature of 15 ° C and 60 bar, ie at a temperature just below the boiling point at this pressure. It is therefore known to deliver the liquid carbon dioxide from the storage tank and bring it to the desired pressure. Then, the pressurized liquid carbon dioxide is heated in a heat exchanger to the desired temperature and fed to a consumer. This process is very efficient with continuous delivery of liquid carbon dioxide.
  • the object of the invention is therefore to at least partially alleviate the problems described with reference to the prior art, and more particularly to a method and a conditioning apparatus for discontinuously providing liquid carbon dioxide and a Specify a plant for the discontinuous processing of carbon dioxide, in which at any time liquid carbon dioxide under specified conditions can be efficiently supplied to a consumer.
  • discontinuous provision is meant the intermittent supply of liquid carbon dioxide to the consumer.
  • the provisioning thus takes place intermittently, the interruptions may have a duration of a few seconds to a few days in time.
  • the liquid carbon dioxide is preferably stored in a low-pressure tank for up to 22 bar at a temperature between -15 and -18 ° C, wherein the low-pressure tank is preferably provided with a separate cooling unit or vacuum-insulated.
  • the liquid carbon dioxide from the storage container is conveyed by means of a pump, preferably a pump operated with compressed air, into a first line connected downstream in the flow direction of the liquid carbon dioxide.
  • the liquid carbon dioxide is conveyed through the first conduit into the heat exchanger and from there via a second conduit to the consumer.
  • the pressure is kept constant by means of a simple pressure control.
  • the temperature of the liquid carbon dioxide in the heat exchanger is brought to a predeterminable temperature.
  • the conveyed carbon dioxide flows through the heat exchanger from a first inlet to a first outlet and the secondary circulating medium heat exchanger from a second inlet to a second outlet.
  • the liquid carbon dioxide and the secondary circuit medium are in thermal contact via a heat exchange surface.
  • the temperature of the secondary circuit medium and / or the volume flow of the secondary circuit medium are adjusted so that the liquid carbon dioxide at the first outlet has the predeterminable temperature.
  • the secondary circuit medium is in particular part of a secondary circuit which has a pump, a heating unit and a cooling unit outside the heat exchanger.
  • the liquid carbon dioxide conditioned in the heat exchanger in this way is fed to a consumer in process step e), in particular a device for producing carbon dioxide snow for cleaning component surfaces or a device for foaming polymers.
  • a consumer in particular a device for producing carbon dioxide snow for cleaning component surfaces or a device for foaming polymers.
  • It is meant with almost the predetermined pressure and the predetermined temperature that especially the temperature of the liquid carbon dioxide on the way from the heat exchanger to the consumer can still change slightly, especially in the second line, for example by heat from the environment.
  • Preferred is an embodiment in which the pressure of the predeterminable pressure by at most 1 bar and the temperature of the predetermined temperature differs by at most 1 ° C [Celsius].
  • the predetermined temperature is a constant value.
  • the method thus achieves that the liquid carbon dioxide stored in a storage container, which optionally is under pressure in a supercooled state, can not only be heated to a temperature immediately below the boiling temperature at a corresponding pressure, but also that the carbon dioxide can be cooled can.
  • This is particularly advantageous when the temperature of the liquid carbon dioxide on the route between the storage container and the heat exchanger or the consumer during an interruption or by a very high ambient temperature has been raised to a temperature above the boiling point. In this case, the temperature of the carbon dioxide in the heat exchanger can be lowered to the optimum temperature required for the application. At the consumer, therefore, the liquid carbon dioxide is present at a constant temperature.
  • the secondary circuit medium is cooled during and / or after an interruption of the delivery.
  • the secondary circuit medium is cooled, in particular before resumption of the delivery, so that the liquid carbon dioxide between storage tank and heat exchanger, which was heated during the interruptions to a temperature above the predeterminable temperature, is cooled back to the predeterminable temperature for delivery to the consumer.
  • optimal conditions for the use of the liquid carbon dioxide are available to the consumer.
  • the predeterminable temperature is at most 4 ° C below the boiling point of the carbon dioxide at the predeterminable pressure, in particular at most 2 ° C below the boiling point.
  • the predeterminable temperature of the carbon dioxide can be achieved either by cooling or heating the secondary circuit medium.
  • the temperature difference between the predeterminable temperature and the temperature of the secondary circuit medium entering the heat exchanger is at most 2 ° C.
  • the temperature difference is at most 1 ° C.
  • the predeterminable temperature of the liquid carbon dioxide is present in particular at the first outlet of the heat exchanger. This has in particular the consequence that when changing from heating to cooling at a fixed predeterminable temperature, the temperature of the secondary circuit medium must be changed by a maximum of 4 ° C or 2 ° C. Accordingly, the heat exchange surface of the heat exchanger or the volume flow of the secondary circuit medium must be designed so that the predeterminable temperature of the carbon dioxide can be adjusted.
  • volume of the secondary circuit medium is meant the entire volume of the secondary circuit medium in the secondary circuit, preferably a brine.
  • the volume of liquid carbon dioxide in the heat exchanger is as large as the volume defined by the line for the liquid carbon dioxide through the heat exchanger.
  • the volume of carbon dioxide is the volume (inside) of the pipe in the heat exchanger.
  • the volume of the secondary circular medium has a size of from 10 l [liter] to 300 l, most preferably from 50 l to 100 l.
  • the mass flow of the carbon dioxide has a value of 20 kg / h [kilogram per hour] to 500 kg / h, most preferably from 100 kg / h to 300 kg / h.
  • the pipe designed as a pipe has a length of 10 m [meters] to 40 m, especially preferably from 20 m to 30 m with an outer tube diameter of 5 mm [millimeter] to 30 mm, most preferably from 8 mm to 15 mm.
  • the temperature and / or the volume flow of the secondary circuit medium is adjusted when entering the heat exchanger as a function of operating parameters of the consumer.
  • the operating parameters of the consumer are in particular its operating times.
  • the temperature of the secondary cycle medium can be adjusted in advance to the discontinuous feeding of the carbon dioxide.
  • the temperature of the secondary circuit medium can be cooled to a desired temperature shortly before restarting the consumer.
  • a liquid carbon dioxide discontinuous temperature conditioning apparatus comprising a heat exchanger and a secondary circuit, the heat exchanger having a first inlet and a first outlet for liquid carbon dioxide and a second inlet and a second outlet for a secondary circuit medium; the secondary circuit comprises the second inlet and the second outlet of the heat exchanger, wherein both a cooling unit and a heating unit are formed in the secondary circuit.
  • the secondary circuit thus comprises all lines and devices through which the secondary circuit medium flows during operation.
  • the pressurized at least partially liquid carbon dioxide enters the heat exchanger at the first inlet and exits the heat exchanger at the first outlet, with the carbon dioxide in the heat exchanger in thermal contact with the secondary circuit medium entering the heat exchanger through the second inlet and through the second outlet exits the heat exchanger.
  • the secondary circuit medium is cooled outside the heat exchanger with a cooling unit or heated with a heating unit.
  • Such a conditioning device makes it possible to bring pressurized at least partially liquid carbon dioxide to a predeterminable temperature, regardless of the temperature of the carbon dioxide at the first inlet.
  • the heat exchanger with respect to heat exchange surface, volume of the secondary circuit medium in the heat exchanger and volume of carbon dioxide in the heat exchanger dimensioned so that during operation, a temperature difference between the predetermined temperature and the temperature of the entering into the heat exchanger secondary circuit of at most 2 ° C, preferably of at most 0.5 ° C can be reached.
  • the heat exchange surface is the surface of the components that separate the liquid carbon dioxide and the secondary circuit medium and through which the heat exchange takes place.
  • the outer surface of the tube is the heat exchange surface.
  • an outer surface or an inner surface can be considered a heat exchange surface, in case of doubt the larger surface is the heat exchange surface.
  • the heating unit can be realized, for example, by a second heat exchanger through which a warm liquid flows, or preferably by an electrical heating device.
  • the cooling unit is realized in particular by a third heat exchanger with a relatively cold cooling liquid or preferably by an evaporator for the evaporation of a liquid.
  • the secondary circuit medium is a brine and the evaporator is an air evaporator, through which the brine is cooled.
  • a carbon dioxide discontinuous processing equipment comprising a storage vessel for storing liquid carbon dioxide, a liquid carbon dioxide delivery and pressurizing pump, a conditioning apparatus of the invention and a consumer, the pump being via a first conduit is connected to the first inlet and the first outlet is connected via a second line to the consumer.
  • the storage tank is preferably a low-pressure tank for up to 22 bar, which preferably stores the liquid carbon dioxide at a temperature between -15 and -18 ° C with a cooling unit or by a vacuum insulation.
  • the pump is preferably a compressed air operated pump via which comparatively little heat is introduced into the carbon dioxide. In operation, therefore, the stored liquid carbon dioxide is conveyed from the storage container via the first line to the heat exchanger and further via the second line to the consumer.
  • the consumer is in particular a device for producing carbon dioxide snow for cleaning a component surface or a device for foaming polymers.
  • liquid carbon dioxide can be adjusted to optimum parameters for consumer use at all times.
  • the first length of the first line is at least five times the second length of the second line, very particularly preferably at least ten times or even twenty times.
  • the storage container can be arranged relatively far away from the consumer and on the other hand that the conditioning device is arranged relatively close to the consumer.
  • the second length of the second conduit is relatively small, so that there is no significant effect on the temperature of the liquid carbon dioxide between the heat exchanger and the consumer.
  • the second length should be at most 5 m, preferably at most 2 m.
  • each conditioning device can be connected to exactly one or more consumers.
  • the number of conditioning devices is preferably selected so that the second length of the second lines from each heat exchanger to the consumer is as low as possible.
  • each conditioning device is connected to exactly two consumers.
  • a temperature sensor is integrated in the second line.
  • the temperature sensor is in particular arranged so that the temperature of the liquid carbon dioxide in the second line is measured. Due to the temperature measurement in the second line can be checked whether the predetermined temperature has been reached and if necessary, the secondary circuit can be readjusted.
  • the heat exchanger is dimensioned such that a temperature difference of 2 ° C between the temperature of the liquid carbon dioxide at the first outlet and the temperature of the secondary circuit medium at the second inlet sufficient to adjust the carbon dioxide to a predetermined temperature, the maximum 2 ° C below the boiling point of carbon dioxide at the pressure present in the heat exchanger.
  • the volume of the secondary circuit is designed so that the entire secondary circuit medium with a cooling power or heating power of 2000 to 9000 W [Watt] by at least 3 ° C within 5 minutes, most preferably within only 1 minute , can be changed. This has the consequence that when changing from heating to cooling, the temperature of the liquid carbon dioxide can be maintained at the predeterminable temperature without great delay.
  • control unit is provided, which is connected to the pump, the temperature sensor, the heating unit, the cooling unit and / or the consumer, and set up and equipped for carrying out the method according to the invention.
  • a system 1 for carrying out the method according to the invention comprises a storage container 2, a conditioning device 4 and a consumer 15.
  • the storage container 2 is fluidly connected via a pump 3 and a first line 16 having a first length 18 with the conditioning device 4.
  • the conditioning device 4 is further fluidly connected via a second line 17 having a second length 19 to the consumer 15.
  • the conditioning device 4 comprises a heat exchanger 5 and a secondary circuit 6.
  • the secondary circuit 6 comprises, in addition to the part of the heat exchanger 5 through which a secondary circuit medium flows, a heating unit 12, an evaporator 11 and a secondary circuit pump 23.
  • the entire space in the secondary circuit 6 filled by the secondary circuit medium has one Volume 14 on.
  • a second inlet 9 of the heat exchanger 5 and a second outlet 10 of the heat exchanger 5 is integrated.
  • the heat exchanger 5 also has a first inlet 7 for supplying liquid carbon dioxide and a first outlet 8 for discharging liquid carbon dioxide.
  • the first line 16 is connected to the first inlet 7 and the second line 17 is connected to the first outlet 8.
  • the control unit 21 is further connected to the pump 3, the secondary circuit pump 23, the evaporator 11 and the heating unit 12 and to the consumer 15.
  • the heat exchanger 5 has a heat exchange surface 13, over which the heat exchange between liquid carbon dioxide and secondary circuit medium takes place.
  • liquid carbon dioxide from the storage tank 2 from the pump 3 via the first line 16, the heat exchanger 5 and the second line 17 is conveyed to the consumer 15.
  • the pressure of the delivered carbon dioxide in the line 16, the heat exchanger 5 and the line 17 is adjusted by the pump 3 so that it assumes a predetermined value.
  • the temperature of the liquid carbon dioxide is set to a predeterminable value.
  • the secondary circuit medium is heated either with the heating unit 12 or cooled with the cooling unit 11.
  • the predeterminable temperature of the carbon dioxide achieved in this way is monitored by means of the temperature sensor 20.
  • the present invention makes it possible to condense by cooling the secondary circuit medium with the cooling unit 11 already in the first conduit 16 and optionally in the heat exchanger 5 vaporized carbon dioxide in the heat exchanger 5. This ensures that after restarting the consumer 15 liquid carbon dioxide is provided with predefinable parameters.
  • the predeterminable temperature is in particular only slightly smaller than the boiling point of the liquid carbon dioxide at the set pressure.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum diskontinuierlichen Bereitstellen und eine Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Temperieren von flüssigem Kohlenstoffdioxid sowie eine Anlage zur diskontinuierlichen Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid umfassend eine solche Konditionierungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Speichern von flüssigem Kohlenstoffdioxid in einem Speicherbehälter (2), b) diskontinuierliches Fördern des flüssigen Kohlenstoffdioxids aus dem Speicherbehälter (2), c) Einstellen eines vorgebbaren Druckes des geförderten Kohlenstoffdioxids, d) Einstellen einer vorgebbaren Temperatur des geförderten, unter Druck stehenden Kohlenstoffdioxids in einem Wärmetauscher (5), der von einem Sekundärkreismedium durchflossen wird, e) diskontinuierliches Zuführen des flüssigen Kohlenstoffdioxids mit nahezu dem vorgebbaren Druck und der vorgebbaren, bevorzugt konstanten Temperatur zu einem Verbraucher (15), wobei das Sekundärkreismedium sowohl gekühlt als auch geheizt werden kann und insbesondere während und/oder nach einer Unterbrechung der Förderung gekühlt wird. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nach sehr langen Unterbrechungen oder bei sehr heißen Umgebungstemperaturen einem Verbraucher flüssiges Kohlenstoffdioxid unter den optimalen Bedingungen zuzuführen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum diskontinuierlichen Bereitstellen und eine Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Temperieren von flüssigem Kohlenstoffdioxid sowie eine Anlage zur diskontinuierlichen Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid umfassend eine solche Konditionierungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung das diskontinuierliche Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid für die Erzeugung von Kohlenstoffdioxidschnee, welches zur Reinigung von Oberflächen von technischen Bauteilen eingesetzt wird. Alternativ kann das bereitgestellte flüssige Kohlenstoffdioxid zum Schäumen von Polymeren eingesetzt werden.
  • Bei diesen Anwendungen ist es bekannt, das flüssige Kohlenstoffdioxid zentral in einem Speicherbehälter vorzuhalten. So wird das flüssige Kohlenstoffdioxid beispielsweise in Niederdrucktanks bei einem Druck bis 22 bar und bei einer Gleichgewichtstemperatur von ungefähr -16 °C in flüssigem Zustand vorgehalten. Die verschiedenen Verbraucher benötigen das flüssige Kohlenstoffdioxid allerdings in der Regel bei bestimmten, von dem im Speicherbehälter abweichenden thermodynamischen Bedingungen, wobei eine Vielzahl von Verbrauchern von dem zentralen Speicherbehälter mit dem Kohlenstoffdioxid versorgt werden kann. So wird beispielsweise bei der Erzeugung von Kohlenstoffdioxidschnee zur Reinigung von Oberflächen technischer Bauteile flüssiges Kohlendioxid idealerweise bei einer Temperatur von 15 °C und 60 bar benötigt, also bei einer Temperatur knapp unterhalb der Siedetemperatur bei diesem Druck. Es ist daher bekannt, das flüssige Kohlenstoffdioxid aus dem Speicherbehälter zu fördern und auf den gewünschten Druck zu bringen. Sodann wird das unter Druck stehende flüssige Kohlenstoffdioxid in einem Wärmetauscher auf die gewünschte Temperatur erhitzt und einem Verbraucher zugeführt. Dieses Verfahren ist bei kontinuierlicher Bereitstellung von flüssigem Kohlenstoffdioxid sehr effizient.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass es bei einer Unterbrechung der Bereitstellung zu Problemen bei der Verarbeitung des flüssigen Kohlenstoffdioxids kommen kann. Eine solche Unterbrechung kann beispielsweise beim regelmäßigen Austausch der zu reinigenden Bauteile auftreten oder aber bei Stillstandszeiten während Arbeitsunterbrechungen, so dass die Unterbrechung auch einige Stunden oder Tage dauern kann. Während solcher Unterbrechungen kann die Temperatur des Kohlenstoffdioxids in den Rohrleitungen zwischen Speicherbehälter und Verbraucher über den Siedepunkt steigen, so dass es zu Blasenbildung in den Rohrleitungen kommt. Beim Wiederanfahren des Verbrauchers kann dieses relativ "warme" flüssige beziehungsweise teilweise gasförmige Kohlenstoffdioxid zu anderen Eigenschaften des Kohlenstoffdioxidschnees führen, wodurch ein schlechteres Reinigungsergebnis erzielt wird. Insbesondere in Regionen, in denen die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, treten diese Probleme regelmäßig auf. Es ist daher wünschenswert, das flüssige Kohlenstoffdioxid zu jedem Zeitpunkt unter den gewünschten Bedingungen dem Verbraucher zuzuführen.
  • Zudem ist es bekannt, in einem dem Speicherbehälter nachgeschalteten Hochdrucktank das flüssige Kohlenstoffdioxid auf einen gewünschten Druck zu verdichten und von dort den einzelnen Verbrauchern zuzuführen. Hierbei muss der Druck im Hochdrucktank allerdings jederzeit aufrechterhalten werden, was insbesondere bei Betriebspausen zu unnötigem Energieverbrauch führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern und insbesondere ein Verfahren und eine Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid sowie eine Anlage zur diskontinuierlichen Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid anzugeben, bei der zu jedem Zeitpunkt flüssiges Kohlenstoffdioxid unter vorgebbaren Bedingungen effizient einem Verbraucher zugeführt werden kann.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren, einer Konditionierungsvorrichtung und einer Anlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Diese Aufgaben werden insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum diskontinuierlichen Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    1. a) Speichern von flüssigem Kohlenstoffdioxid in einem Speicherbehälter,
    2. b) diskontinuierliches Fördern des flüssigen Kohlenstoffdioxids aus dem Speicherbehälter,
    3. c) Einstellen eines vorgebbaren Druckes des geförderten Kohlenstoffdioxids,
    4. d) Einstellen einer vorgebbaren Temperatur des geförderten, unter Druck stehenden Kohlenstoffdioxids in einem Wärmetauscher, der von einem Sekundärkreismedium durchflossen wird,
    5. e) diskontinuierliches Zuführen des flüssigen Kohlenstoffdioxids mit nahezu dem vorgebbaren Druck und der vorgebbaren, bevorzugt auch konstanten, Temperatur zu einem Verbraucher,
    wobei das Sekundärkreismedium sowohl gekühlt als auch geheizt werden kann. Insbesondere soll das Kühlen und Heizen außerhalb des Wärmetauschers mit dafür vorgesehenen entsprechenden Kühl- beziehungsweise Heizeinheiten in einem Sekundärkreislauf erfolgen.
  • Mit einem diskontinuierlichen Bereitstellen ist die intermittierende Versorgung des Verbrauchers mit flüssigem Kohlenstoffdioxid gemeint. Das Bereitstellen erfolgt somit mit Unterbrechungen, wobei die Unterbrechungen zeitlich eine Dauer von einigen Sekunden bis zu einigen Tagen haben können.
  • In Verfahrensschritt a) wird das flüssige Kohlenstoffdioxid bevorzugt in einem Niederdrucktank für bis zu 22 bar bei einer Temperatur zwischen - 15 und -18 °C gespeichert, wobei der Niederdrucktank bevorzugt mit einer separaten Kühleinheit versehen ist oder vakuumisoliert ist. In Verfahrensschritt b) wird insbesondere in Abhängigkeit vom Bedarf des Verbrauchers das flüssige Kohlenstoffdioxid aus dem Speicherbehälter mittels einer Pumpe, bevorzugt einer mit Druckluft betriebenen Pumpe, in eine in Strömungsrichtung des flüssigen Kohlenstoffdioxids nachgeschaltete erste Leitung gefördert. Das flüssige Kohlenstoffdioxid wird durch die erste Leitung in den Wärmetauscher gefördert und von dort über eine zweite Leitung zu dem Verbraucher.
  • In Verfahrensschritt c) wird der Druck des geförderten Kohlenstoffdioxids, also insbesondere in der ersten Leitung, in den Wärmetauscher, in der zweiten Leitung und im Verbraucher, insbesondere mit Hilfe der Pumpe auf einen vorgebbaren Druck, bevorzugt einen Druck zwischen 30 und 90 bar, ganz besonders bevorzugt auf einen Druck zwischen 5 5 und 70 bar, erhöht. Dabei wird der Druck mittels einer einfachen Druckregelung konstant gehalten.
  • In Verfahrensschritt d) wird die Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids in dem Wärmetauscher auf eine vorgebbare Temperatur gebracht. Hierbei durchströmt das geförderte Kohlenstoffdioxid den Wärmetauscher von einem ersten Einlass zu einem ersten Auslass und das Sekundärkreismedium den Wärmetauscher von einem zweiten Einlass zu einem zweiten Auslass. Innerhalb des Wärmetauschers stehen das flüssige Kohlenstoffdioxid und das Sekundärkreismedium über eine Wärmetauschfläche in Wärmekontakt. Die Temperatur des Sekundärkreismediums und/oder der Volumenstrom des Sekundärkreismediums werden so eingestellt, dass das flüssige Kohlenstoffdioxid am ersten Auslass die vorgebbare Temperatur hat. Das Sekundärkreismedium ist insbesondere Teil eines Sekundärkreislaufs, der außerhalb des Wärmetauschers eine Pumpe, eine Heizeinheit und eine Kühleinheit aufweist.
  • Das so in dem Wärmetauscher konditionierte flüssige Kohlenstoffdioxid wird in Verfahrensschritt e) einem Verbraucher, insbesondere einer Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlenstoffdioxidschnee zur Reinigung von Bauteiloberflächen oder einer Vorrichtung zum Schäumen von Polymeren, zugeführt. Dabei ist mit nahezu den vorgebbaren Druck und der vorgebbaren Temperatur gemeint, dass sich vor allem die Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids auf dem Weg vom Wärmetauscher zum Verbraucher noch geringfügig ändern kann, insbesondere in der zweiten Leitung, beispielsweise durch Wärmeeintrag aus der Umgebung. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der sich der Druck vom vorgebbaren Druck um höchstens 1 bar und die Temperatur von der vorgebbaren Temperatur um höchstens 1 ° C [Celsius] unterscheidet. Ganz besonders bevorzugt ist die vorgebbare Temperatur ein konstanter Wert.
  • Mit dem Verfahren wird somit erreicht, dass das in einem Speicherbehälter vorgehaltene flüssige Kohlenstoffdioxid, das gegebenenfalls unter Druck stehend in einem unterkühlten Zustand vorliegt, nicht nur auf eine Temperatur unmittelbar unterhalb der Siedetemperatur bei entsprechendem Druck erwärmt werden kann, sondern dass das Kohlenstoffdioxid auch gekühlt werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids auf der Strecke zwischen dem Speicherbehälter und dem Wärmetauscher beziehungsweise dem Verbraucher während einer Unterbrechung oder durch eine sehr hohe Umgebungstemperatur auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts erhöht wurde. In diesem Fall kann die Temperatur des Kohlenstoffdioxids in dem Wärmetauscher auf die für die Anwendung benötigte optimale Temperatur abgesenkt werden. Am Verbraucher liegt somit das flüssige Kohlenstoffdioxid mit einer konstanten Temperatur vor.
  • Es ist daher besonders bevorzugt, dass das Sekundärkreismedium während und/oder nach einer Unterbrechung der Förderung gekühlt wird. Das Sekundärkreismedium wird insbesondere vor Wiederaufnahme der Förderung gekühlt, so dass das flüssige Kohlenstoffdioxid zwischen Speicherbehälter und Wärmetauscher, das während der Unterbrechungen auf eine Temperatur oberhalb der vorgebbaren Temperatur erwärmt wurde, wieder auf die vorgebbare Temperatur bei Förderung zu dem Verbraucher abgekühlt wird. Somit stehen auch unmittelbar nach einer Unterbrechung der Förderung optimale Bedingungen zum Einsatz des flüssigen Kohlenstoffdioxids beim Verbraucher zur Verfügung.
  • Bevorzugt ist auch, dass die vorgebbare Temperatur höchstens 4 °C unter dem Siedepunkt des Kohlenstoffdioxids bei dem vorgebbaren Druck liegt, insbesondere höchstens 2 °C unter dem Siedepunkt.
  • Gerade für Anwendungen, die flüssiges Kohlenstoffdioxid mit einer Temperatur nur unmittelbar unterhalb des Siedepunkts benötigen, ist eine solche Verfahrensführung vorteilhaft. Dabei kann die vorgebbare Temperatur des Kohlenstoffdioxids entweder durch Kühlen oder Heizen des Sekundärkreismediums erzielt werden.
  • Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der vorgebbaren Temperatur und der Temperatur des in den Wärmetauscher eintretenden Sekundärkreismediums höchstens 2 °C beträgt. Bevorzugt beträgt der Temperaturunterschied höchstens 1 °C. Die vorgebbare Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids liegt insbesondere am ersten Ausgang des Wärmetauschers vor. Dies hat insbesondere zur Folge, dass bei einem Wechsel von Heizen zum Kühlen bei einer festen vorgebbaren Temperatur die Temperatur des Sekundärkreismediums höchstens um 4 °C beziehungsweise 2 °C geändert werden muss. Dementsprechend muss die Wärmetauschfläche des Wärmetauschers beziehungsweise der Volumenstrom des Sekundärkreismediums so ausgelegt sein, dass die vorgebbare Temperatur des Kohlenstoffdioxids eingestellt werden kann.
  • Ein solch schneller Wechsel der Temperatur des Sekundärkreismediums kann insbesondere erreicht werden, wenn das Volumen des Sekundärkreismediums höchstens zehnmal so groß ist wie das in dem Wärmetauscher befindliche Volumen des flüssigen Kohlenstoffdioxids. Mit Volumen des Sekundärkreismediums ist das gesamte Volumen des sich in dem Sekundärkreislaufs befindlichen Sekundärkreismediums, bevorzugt einer Sole, gemeint. Das sich in dem Wärmetauscher befindliche Volumen des flüssigen Kohlenstoffdioxids ist insbesondere so groß wie das Volumen, das durch die Leitung für das flüssige Kohlenstoffdioxid durch den Wärmetauscher definiert ist. Insbesondere bei einer Leitung, die als Rohr realisiert ist, ist das Volumen des Kohlenstoffdioxids das (Innen-)Volumen des Rohrs in dem Wärmetauscher. Ein solches Volumen des Sekundärkreismediums kann relativ schnell in seiner Temperatur bei einem Wechsel von Heizen zu Kühlen beziehungsweise umgekehrt geändert werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Volumen des Sekundärkreismediums eine Größe von 10 l [Liter] bis 300 l, ganz besonders bevorzugt von 50 l bis 100 l. Der Massenstrom des Kohlenstoffdioxids hat einen Wert von 20 kg/h [Kilogramm pro Stunde] bis 500 kg/h, ganz besonders bevorzugt von 100 kg/h bis 300 kg/h. Die als Rohr ausgeführte Leitung hat eine Länge von 10 m [Meter] bis 40 m, ganz besonders bevorzugt von 20 m bis 30 m bei einem Außenrohrdurchmesser von 5 mm [Millimeter] bis 30 mm, ganz besonders bevorzugt von 8 mm bis 15 mm.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur und/oder der Volumenstrom des Sekundärkreismediums bei Eintritt in den Wärmetauscher in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrauchers eingestellt wird. Die Betriebsparameter des Verbrauchers sind insbesondere dessen Betriebszeiten. Somit kann die Temperatur des Sekundärkreismediums schon im Vorhinein auf das diskontinuierliche Fördern des Kohlenstoffdioxids eingestellt werden. So kann beispielsweise nach einer längeren Unterbrechung von beispielsweise einem Tag die Temperatur des Sekundärkreismediums erst kurz vor Wiederinbetriebnahme des Verbrauchers auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt werden.
  • Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird eine Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Temperieren von flüssigem Kohlenstoffdioxid vorgeschlagen, umfassend einen Wärmetauscher und einen Sekundärkreislauf, wobei der Wärmetauscher einen ersten Einlass und einen ersten Auslass für flüssiges Kohlenstoffdioxid und einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass für ein Sekundärkreismedium aufweist und der Sekundärkreislauf den zweiten Einlass und den zweiten Auslass des Wärmetauschers umfasst, wobei sowohl eine Kühleinheit als auch eine Heizeinheit in dem Sekundärkreislauf ausgebildet sind.
  • Der Sekundärkreislauf umfasst somit alle Leitungen und Vorrichtungen, durch die das Sekundärkreismedium im Betrieb fließt. Im Betrieb tritt also das unter Druck stehende zumindest teilweise flüssige Kohlenstoffdioxid am ersten Einlass in den Wärmetauscher ein und an dem ersten Auslass aus dem Wärmetauscher aus, wobei das Kohlenstoffdioxid im Wärmetauscher in Wärmekontakt mit dem Sekundärkreismedium steht, welches durch den zweiten Einlass in den Wärmetauscher eintritt und durch den zweiten Auslass aus dem Wärmetauscher austritt. Das Sekundärkreismedium wird außerhalb des Wärmetauschers mit einer Kühleinheit gekühlt oder mit einer Heizeinheit aufgeheizt. Eine solche Konditionierungsvorrichtung erlaubt es, unter Druck stehendes zumindest teilweise flüssiges Kohlenstoffdioxid auf eine vorgebbare Temperatur zu bringen, unabhängig von der Temperatur des Kohlenstoffdioxids am ersten Einlass.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Konditionierungsvorrichtung ist der Wärmetauscher mit Bezug auf Wärmetauschfläche, auf Volumen des Sekundärkreismediums im Wärmetauscher und auf Volumen des Kohlenstoffdioxids im Wärmetauscher so dimensionert, dass im Betrieb ein Temperaturunterschied zwischen der vorgebbaren Temperatur und der Temperatur des in den Wärmetauscher eintretenden Sekundärkreismediums von höchstens 2 °C, bevorzugt von höchstens 0,5°C erreichbar ist.
  • Die Wärmetauschfläche ist die Oberfläche der Bauteile, die das flüssige Kohlenstoffdioxid und das Sekundärkreismedium trennen und über die der Wärmeaustausch stattfindet. Bei einer rohrförmigen Durchführung des flüssigen Kohlenstoffdioxids durch das Sekundärkreismedium ist beispielsweise die äußere Mantelfläche des Rohrs die Wärmetauschfläche. Sollten wie bei einem Rohr eine äußere Fläche oder eine innere Fläche als Wärmetauschfläche aufgefasst werden können, ist im Zweifelsfall die größere Fläche die Wärmetauschfläche. Mit einer solch relativ großen Wärmetauschfläche ist es möglich, dass die Temperatur des Sekundärkreislaufs bei Eintritt in den Wärmetauscher nur geringfügig von der vorgebbaren Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids abweicht. Somit muss die Temperatur des Sekundärkreismediums bei Umstellung von Heizen auf Kühlen nur relativ gering geändert werden, um auch die vorgebbare Temperatur des Kohlenstoffdioxids einstellen zu könne. Dies kann insbesondere dann erreicht werden, wenn auch das Volumen des Sekundärkreislaufs relativ gering ist.
  • Die Heizeinheit kann beispielsweise durch einen mit einer warmen Flüssigkeit durchflossenen zweiten Wärmetauscher realisiert werden oder bevorzugt durch eine elektrische Heizvorrichtung. Die Kühleinheit wird insbesondere durch einen dritten Wärmetauscher mit einer relativ kalten Kühlflüssigkeit realisiert oder bevorzugt durch einen Verdampfer zur Verdampfung einer Flüssigkeit. Bevorzugt ist das Sekundärkreismedium eine Sole und der Verdampfer ein Luftverdampfer, durch den die Sole gekühlt wird.
  • Noch einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird eine Anlage zur diskontinuierlichen Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid vorgeschlagen, umfassend einen Speicherbehälter zur Speicherung von flüssigem Kohlenstoffdioxid, eine Pumpe zur Förderung und Druckerhöhung des flüssigen Kohlenstoffdioxids, eine erfindungsgemäße Konditionierungsvorrichtung und einem Verbraucher, wobei die Pumpe über eine erste Leitung mit dem ersten Einlass verbunden ist und der erste Auslass über eine zweite Leitung mit dem Verbraucher verbunden ist.
  • Der Speicherbehälter ist bevorzugt ein Niederdrucktank für bis zu 22 bar, der bevorzugt mit einer Kühleinheit oder durch eine Vakuumisolierung das flüssige Kohlenstoffdioxid auf einer Temperatur zwischen -15 und - 18 °C speichert. Die Pumpe ist bevorzugt eine Druckluft betriebene Pumpe, über die vergleichsweise wenig Wärme in das Kohlenstoffdioxid eingetragen wird. Im Betrieb wird also das gespeicherte flüssige Kohlenstoffdioxid aus dem Speicherbehälter über die erste Leitung zum Wärmetauscher und weiter über die zweite Leitung zum Verbraucher gefördert. Der Verbraucher ist insbesondere eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlenstoffdioxidschnee zur Reinigung einer Bauteiloberfläche oder eine Vorrichtung zum Schäumen von Polymeren.
  • Mit einer solchen Anlage kann zu jedem Zeitpunkt das flüssige Kohlenstoffdioxid auf optimale Parameter für die Verwendung durch den Verbraucher eingestellt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Anlage beträgt die erste Länge der ersten Leitung mindestens das Fünffache der zweiten Länge der zweiten Leitung, ganz besonders bevorzugt mindestens das Zehnfache oder gar das Zwanzigfache. Dies bedeutet, dass zum einen der Speicherbehälter relativ weit von dem Verbraucher entfernt angeordnet sein kann und dass andererseits die Konditionierungsvorrichtung relativ nah an dem Verbraucher angeordnet ist. Somit ist die zweite Länge der zweiten Leitung relativ klein, so dass eine wesentliche Beeinflussung der Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids zwischen dem Wärmetauscher und dem Verbraucher nicht stattfindet. Die zweite Länge sollte höchstens 5 m, bevorzugt höchstens 2 m, betragen.
  • In diesem Zusammenhang ist es auch bevorzugt, dass genau ein Speicherbehälter und eine Vielzahl von Verbrauchern und eine Vielzahl von Konditionierungsvorrichtungen vorgesehen sind, die jeweils mit dem Speicherbehälter verbunden sind. Dabei kann jede Konditionierungsvorrichtung mit genau einem oder mehreren Verbrauchern verbunden sein. Die Anzahl der Konditionierungsvorrichtungen ist bevorzugt so gewählt, dass die zweite Länge der zweiten Leitungen von jedem Wärmetauscher zu dem Verbraucher möglichst gering ist. Ganz besonders bevorzugt ist jede Konditionierungsvorrichtung mit genau zwei Verbrauchern verbunden.
  • Als vorteilhaft wird auch angesehen, wenn ein Temperaturfühler in der zweiten Leitung integriert ist. Der Temperaturfühler ist insbesondere so angeordnet, dass die Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids in der zweiten Leitung gemessen wird. Aufgrund der Temperaturmessung in der zweiten Leitung kann überprüft werden, ob die vorgebbare Temperatur erreicht wurde und gegebenenfalls kann der Sekundärkreislauf nachgeregelt werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anlage ist der Wärmetauscher so dimensioniert, dass eine Temperaturdifferenz von 2 °C zwischen der Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids am ersten Auslass und der Temperatur des Sekundärkreismediums am zweiten Einlass ausreicht, um das Kohlenstoffdioxid auf eine vorgebbare Temperatur einzustellen, die höchstens 2 °C unter dem Siedepunkt des Kohlenstoffdioxids bei dem im Wärmetauscher vorliegenden Druck liegt.
  • Auch wird als vorteilhaft angesehen, wenn das Volumen des Sekundärkreislauf so ausgelegt ist, dass das gesamte Sekundärkreismedium mit einer Kühlleistung beziehungsweise Heizleistung von 2000 bis 9000 W [Watt] um mindestens 3 °C innerhalb von 5 Minuten, ganz besonders bevorzugt innerhalb von nur 1 Minute, geändert werden kann. Dies hat zur Folge, dass bei einem Wechsel von Heizen zu Kühlen die Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids auf der vorgebbaren Temperatur ohne große Verzögerung gehalten werden kann.
  • Noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Anlage sieht vor, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, die mit der Pumpe, dem Temperaturfühler, der Heizeinheit, der Kühleinheit und/oder dem Verbraucher verbunden ist, und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und ausgestattet ist.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf die erfindungsgemäße Konditionierungsvorrichtung und die erfindungsgemäße Anlage übertragen und anwenden und umgekehrt.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur beispielhaft näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen:
    • Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Eine Anlage 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Speicherbehälter 2, eine Konditionierungsvorrichtung 4 und einen Verbraucher 15. Der Speicherbehälter 2 ist über eine Pumpe 3 und eine erste Leitung 16 mit einer ersten Länge 18 mit der Konditionierungsvorrichtung 4 strömungstechnisch verbunden. Die Konditionierungsvorrichtung 4 ist ferner über eine zweite Leitung 17 mit einer zweiten Länge 19 mit dem Verbraucher 15 strömungstechnisch verbunden. Die Konditionierungsvorrichtung 4 umfasst einen Wärmetauscher 5 und einen Sekundärkreislauf 6. Der Sekundärkreislauf 6 umfasst neben dem von einem Sekundärkreismedium durchflossenen Teil des Wärmetauschers 5 eine Heizeinheit 12, einen Verdampfer 11 und eine Sekundärkreispumpe 23. Der gesamte von dem Sekundärkreismedium gefüllte Raum im Sekundärkreislauf 6 weist ein Volumen 14 auf. In dem Sekundärkreislauf 6 ist ein zweiter Einlass 9 des Wärmetauschers 5 und ein zweiter Auslass 10 des Wärmetauschers 5 integriert.
  • Der Wärmetauscher 5 weist zudem einen ersten Einlass 7 zum Zuführen von flüssigem Kohlenstoffdioxid und einen ersten Auslass 8 zum Abführen von flüssigem Kohlenstoffdioxid auf. An dem ersten Einlass 7 ist die erste Leitung 16 angeschlossen und an den ersten Auslass 8 die zweite Leitung 17. In der zweiten Leitung 17 ist zudem ein Temperaturfühler 20 integriert, der über eine Datenleitung 22 mit einer Steuereinheit 21 verbunden ist. Die Steuereinheit 21 ist ferner mit der Pumpe 3, der Sekundärkreispumpe 23, dem Verdampfer 11 und der Heizeinheit 12 sowie mit dem Verbraucher 15 verbunden. Der Wärmetauscher 5 weist eine Wärmetauschfläche 13 auf, über die der Wärmeaustausch zwischen flüssigem Kohlenstoffdioxid und Sekundärkreismedium erfolgt.
  • Im Betrieb wird flüssiges Kohlenstoffdioxid aus dem Speicherbehälter 2 von der Pumpe 3 über die erste Leitung 16, den Wärmetauscher 5 und die zweite Leitung 17 zum Verbraucher 15 gefördert. Der Druck des geförderten Kohlenstoffdioxids in der Leitung 16, dem Wärmetauscher 5 und der Leitung 17 wird dabei von der Pumpe 3 so eingestellt, dass er einen vorgebbaren Wert einnimmt. Im Wärmetauscher 5 wird die Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids auf einen vorgebbaren Wert eingestellt. Hierzu wird das Sekundärkreismedium entweder mit der Heizeinheit 12 geheizt oder mit der Kühleinheit 11 gekühlt. Die so erzielte vorgebbare Temperatur des Kohlenstoffdioxids wird mittels des Temperaturfühlers 20 überwacht.
  • Während einer Unterbrechung der Förderung des flüssigen Kohlenstoffdioxids, wird dieses in der ersten Leitung 16, in dem Wärmetauscher 5 und der zweiten Leitung 17 durch die Umgebung aufgewärmt.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, durch Kühlung des Sekundärkreismediums mit der Kühleinheit 11 bereits in der ersten Leitung 16 und gegebenenfalls im Wärmetauscher 5 verdampftes Kohlenstoffdioxid im Wärmetauscher 5 zu kondensieren. Somit ist gewährleistet, dass nach Wiederinbetriebnahme des Verbrauchers 15 flüssiges Kohlenstoffdioxid mit vorgebbaren Parametern bereitgestellt wird. Die vorgebbare Temperatur ist insbesondere nur geringfügig kleiner als die Siedetemperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids bei dem eingestellten Druck.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nach sehr langen Unterbrechungen oder bei sehr heißen Umgebungstemperaturen einem Verbraucher flüssiges Kohlenstoffdioxid unter den optimalen Bedingungen zuzuführen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anlage
    2
    Speicherbehälter
    3
    Pumpe
    4
    Konditionierungsvorrichtung
    5
    Wärmetauscher
    6
    Sekundärkreislauf
    7
    erster Einlass
    8
    erster Auslass
    9
    zweiter Einlass
    10
    zweiter Auslass
    11
    Verdampfer
    12
    Heizeinheit
    13
    Wärmetauschfläche
    14
    Volumen
    15
    Verbraucher
    16
    erste Leitung
    17
    zweite Leitung
    18
    erste Länge
    19
    zweite Länge
    20
    Temperaturfühler
    21
    Steuereinheit
    22
    Datenleitung
    23
    Sekundärkreispumpe

Claims (15)

  1. Verfahren zum diskontinuierlichen Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Speichern von flüssigem Kohlenstoffdioxid in einem Speicherbehälter (2),
    b) diskontinuierliches Fördern des flüssigen Kohlenstoffdioxids aus dem Speicherbehälter (2),
    c) Einstellen eines vorgebbaren Druckes des geförderten Kohlenstoffdioxids,
    d) Einstellen einer vorgebbaren Temperatur des geförderten, unter Druck stehenden Kohlenstoffdioxids in einem Wärmetauscher (5), der von einem Sekundärkreismedium durchflossen wird,
    e) diskontinuierliches Zuführen des flüssigen Kohlenstoffdioxids mit nahezu dem vorgebbaren Druck und der vorgebbaren Temperatur zu einem Verbraucher (15), dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sekundärkreismedium sowohl gekühlt als auch geheizt werden kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sekundärkreismedium während und/oder nach einer Unterbrechung der Förderung gekühlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgebbare Temperatur höchstens 2 Grad Celsius unter dem Siedepunkt des Kohlenstoffdioxids bei dem vorgebbaren Druck liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der vorgebbaren Temperatur und der Temperatur des in den Wärmetauscher (5) eintretenden Sekundärkreismediums höchstens 2 Grad Celsius beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumen (14) des Sekundärkreismediums höchstens zehnmal so groß ist wie das sich in dem Wärmetauscher befindliche Volumen des flüssigen Kohlenstoffdioxids.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur und/oder der Volumenstrom des Sekundärkreismediums bei Eintritt in den Wärmetauscher (5) in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrauchers (15) eingestellt wird.
  7. Konditionierungsvorrichtung (4) zum diskontinuierlichen Temperieren von flüssigem Kohlenstoffdioxid, umfassend einen Wärmetauscher (5) und einen Sekundärkreislauf (6), wobei der Wärmetauscher (5) einen ersten Einlass (7) und einen ersten Auslass (8) für flüssiges Kohlenstoffdioxid und einen zweiten Einlass (9) und einen zweiten Auslass (10) für ein Sekundärkreismedium aufweist und der Sekundärkreislauf (6) den zweiten Einlass(9) und den zweiten Auslass (10) des Wärmetauschers (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Kühleinheit (11) als auch eine Heizeinheit (12) in dem Sekundärkreislauf (6) ausgebildet sind.
  8. Konditionierungsvorrichtung (4) nach Anspruch 7, bei der der Wärmetauscher (5) mit Bezug auf Wärmetauschfläche (13), auf Volumen des Sekundärkreismediums im Wärmetauscher und auf Volumen des Kohlenstoffdioxids im Wärmetauscher so dimensioniert ist, dass im Betrieb ein Temperaturunterschied zwischen der vorgebbaren Temperatur und der Temperatur des in den Wärmetauscher eintretenden Sekundärkreismediums von höchstens 2 °C erreichbar ist.
  9. Konditionierungsvorrichtung (4) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kühleinheit (11) ein Verdampfer (11) zur Verdampfung einer Flüssigkeit ist.
  10. Anlage (1) zur diskontinuierlichen Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid, umfassend einen Speicherbehälter (2) zur Speicherung von flüssigem Kohlenstoffdioxid, eine Pumpe (3) zur Förderung und Druckerhöhung des flüssigen Kohlenstoffdioxids, eine Konditionierungsvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und einen Verbraucher (15), wobei die Pumpe (3) über eine erste Leitung (16) mit dem ersten Einlass (7) verbunden ist und der erste Auslass (8) über eine zweite Leitung (17) mit dem Verbraucher (15) verbunden ist.
  11. Anlage (1) nach Anspruch 10, wobei die erste Länge (18) der ersten Leitung (16) mindestens das fünffache der zweiten Länge (19) der zweiten Leitung (17) beträgt.
  12. Anlage (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein Temperaturfühler (20) in der zweiten Leitung (17) integriert ist.
  13. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Wärmetauscher (5) so dimensioniert ist, dass eine Temperaturdifferenz von zwei Grad Celsius zwischen der Temperatur des flüssigen Kohlenstoffdioxids am ersten Auslass (8) und der Temperatur des Sekundärkreismediums am zweiten Einlass (9) ausreicht, um das Kohlenstoffdioxid auf eine vorgebbare Temperatur einzustellen, die höchstens 2 Grad Celsius unter dem Siedepunkt des Kohlenstoffdioxids bei dem im Wärmetauscher (5) vorliegenden Druck liegt.
  14. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Volumen des Sekundärkreislaufes (6) so ausgelegt ist, dass das gesamte Sekundärkreismedium mit einer Kühlleistung beziehungsweise Heizleistung von 2000 W [Watt] bis 9000 W um mindestens drei Grad Celsius in nicht mehr als 5 Minuten geändert werden kann.
  15. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, die eine Steuereinheit (21) umfasst, die mit der Pumpe (3), dem Temperaturfühler (20), der Heizeinheit (12), der Kühleinheit (11) und/oder dem Verbraucher (15) verbunden ist, und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspruch 1 bis 5 eingerichtet und ausgestattet ist.
EP12184297.5A 2012-09-13 2012-09-13 Verfahren und Konditionierungsvorrichtung zum diskontinuierlichen Bereitstellen von flüssigem Kohlenstoffdioxid Withdrawn EP2708794A1 (de)

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