WO2011066939A1 - Verfahren und vorrichtung zur verdampfung kryogener medien - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verdampfung kryogener medien Download PDF

Info

Publication number
WO2011066939A1
WO2011066939A1 PCT/EP2010/007246 EP2010007246W WO2011066939A1 WO 2011066939 A1 WO2011066939 A1 WO 2011066939A1 EP 2010007246 W EP2010007246 W EP 2010007246W WO 2011066939 A1 WO2011066939 A1 WO 2011066939A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flue gas
medium
burner
heat
heat carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/007246
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fokke Bokker
Original Assignee
Linde Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Aktiengesellschaft filed Critical Linde Aktiengesellschaft
Priority to CA2782849A priority Critical patent/CA2782849C/en
Priority to RU2012127802/06A priority patent/RU2541489C2/ru
Priority to CN201080054839.3A priority patent/CN102686931B/zh
Priority to US13/513,233 priority patent/US20120317998A1/en
Publication of WO2011066939A1 publication Critical patent/WO2011066939A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/013Carbone dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/014Nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/033Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107Single phase
    • F17C2225/0115Single phase dense or supercritical, i.e. at high pressure and high density
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107Single phase
    • F17C2225/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0316Water heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0332Heat exchange with the fluid by heating by burning a combustible
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0393Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05Regasification

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing the enthalpy of a medium, in which a first, consisting of a first flue gas and a second, water and flue gas heat carrier energy withdrawn and each transferred by indirect heat exchange to the medium, wherein a second flue gas to form of the second heat carrier is injected into a water-containing material system. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method.
  • the medium to be heated and / or vaporized is passed through the tubes of a tube bundle heat exchanger, which is arranged in a container and completely surrounded by a consisting of water and flue gas heat transfer medium. From a burner hot flue gas is supplied to the container and injected below the heat exchanger in the heat transfer medium.
  • Gas bubbles provide by their buoyancy for the formation of a turbulent
  • the flue gas is cooled very effectively, so that its temperature rapidly drops to levels at which condensable substances - especially water - condense out. In this way, in addition to the sensible and latently stored in the flue gas heat for the evaporation or heating of the cryogenic
  • the temperature of the cryogenic medium can be raised at most to the temperature of the water-flue gas mixture with the described method.
  • the medium assumes a temperature which is typically about 10 ° C lower than the temperature of the heat carrier.
  • a further process step is required in which the medium is further heated in a downstream heat exchanger. If in this case a flue gas is used as the heat carrier, the heating takes place with a comparatively poor
  • the object of the invention is to provide a method of the generic type and a device for its implementation, by which the disadvantages of the prior art are overcome.
  • Heat transfer medium is used. r ''
  • Heat carrier stored energy for the enthalpy of the medium to make usable.
  • existing water vapor is condensed and the resulting heat of condensation is dissipated to the water of the second heat carrier. Since the heat of condensation is fed back into the process and not to the Is lost atmosphere, a warmed against the second heat transfer medium and / or vaporized medium against the second heat carrier can be further heated without this, as in the prior art, is associated with a reduction in the thermal efficiency.
  • the cooled first flue gas is injected independently of the second flue gas or together with this substance system containing the water to form the second heat carrier.
  • the flue gases required for the two heat carriers are produced by the combustion of a fuel in a burner, to which air or air enriched with oxygen or another gas mixture containing other oxygen is expediently fed as the oxidizing agent. Notwithstanding the usual usage in chemistry in the context of the present invention, only such substances or mixtures referred to as oxidizing agents containing oxygen and can deliver it in a reaction with a fuel.
  • the first flue gas is generated in a burner while a second burner is used to produce the second flue gas.
  • the method according to the invention provides for the use of only one burner, in which both the first and the second flue gas are generated.
  • the first heat carrier is generated as a flue gas containing oxygen, for which purpose a first
  • Fuel is burned under excess oxygen.
  • the flue gas containing oxygen is expediently completely supplied to the burner as an oxidizing agent in which the combustion of a second fuel produces the second flue gas.
  • the first flue gas is generated so that the second burner with the cooled first
  • Flue gas is supplied to oxygen in an amount sufficient for a complete oxidation of the second fuel. Is not sufficient for the first flue gas supplied Sauerstpffmenge for a complete oxidation of the second
  • Fuel from, so the invention provides that the second burner additionally a further oxidizing agent, which is preferably air, is supplied.
  • a further oxidizing agent which is preferably air
  • the inventive method is particularly suitable for a cryogenic liquid such as liquid natural gas, liquid ethylene, liquid
  • Gas phase to a temperature of more than 20 ° C to overheat. But it can also be used to heat a supercritical medium or a cryogenic gas, such as carbon dioxide.
  • the invention relates to a device for increasing the enthalpy of a medium with a burner for generating a first and a burner for generating a second flue gas ,, a first and a second
  • Heat exchanger wherein in the first heat exchanger a first, consisting of the first flue gas and in the second heat exchanger, a second heat transfer energy and each can be transferred by indirect heat exchange to the medium, and a mixing device, mixed in the formation of the second heat carrier water with flue gas can be, and in which the second heat exchanger is arranged.
  • the stated object is achieved in that it comprises a feed device, via which the first heat carrier cooled against the medium can be introduced into the mixing device to form the second heat carrier.
  • the feed device can be designed so that it allows a change in the chemical composition of the cooled first heat carrier before it is introduced into the mixing device.
  • Mixing device is connected to a feeder or feeding means, via which the first and the second flue gas together or separately in the
  • Mixing device can be initiated.
  • Another embodiment of the device according to the invention provides that the burner for generating the first flue gas is identical to or different from the burner for generating the second flue gas.
  • a further embodiment of the device according to the invention provides that the burner for generating the second flue gas is connected to a device, via which the first flue gas cooled against the medium can be supplied to it as an oxidizing agent.
  • the device according to the invention is suitable for increasing the enthalpy of any type of medium. With particular advantage, however, it can be used to evaporate a cryogenic liquid and to heat the resulting gas phase to a temperature of more than about 20 ° C.
  • the exemplary embodiment shows a device for evaporating a cryogenic liquid, such as liquid natural gas or liquid nitrogen, as well as the overheating of the gas phase formed during the evaporation.
  • a cryogenic liquid such as liquid natural gas or liquid nitrogen
  • the cryogenic liquid is introduced into the heat exchanger E1, which is arranged in the mixing device M and surrounded by the heat carrier W, which is a water-gas mixture.
  • the heat carrier W which is a water-gas mixture.
  • heat is transferred from the heat carrier W to the cryogenic liquid, causing it to evaporate.
  • a gas phase is withdrawn from the mixing device M whose temperature is about 10 ° C lower than the temperature of
  • Heat carrier W which is typically at about 20 ° C.
  • flue gas is fed via the lines 3 of the mixing device M and injected below the heat exchanger E1 into the heat carrier W, where it is distributed in the form of small bubbles.
  • the flue gas 3 cools rapidly in direct contact with the water so far that condense substances contained in it - primarily water vapor - condense.
  • the cooled flue gas is withdrawn via line 4.
  • the Gäsphase 2 generated in the heat exchanger E1 is continued in the heat exchanger E2, where it is overheated in the indirect heat exchange against a generated in the burner B1 flue gas 5.
  • the superheated gas phase is withdrawn via line 6.
  • Oxidizer 8 which is normally air, is burned. The combustion is carried out under excess oxygen, whereby the resulting flue gas contains oxygen. This flue gas is not cooled to below the dew point of the water contained in it, so that via line 9, an oxygen-containing flue gas is withdrawn, which contains not only its sensible but also latent heat. Due to its oxygen content and its amount, the cooled flue gas can be supplied to the burner B2 as an oxidizing agent, with which the fuel 10 is completely oxidized and converted to the flue gas 3.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erhöhung der Enthalpie eines Mediums, bei dem einem ersten, aus einem ersten Rauchgas (5) bestehenden und einem zweiten, Wasser und Rauchgas umfassenden Wärmeträger (W) Energie entzogen und jeweils durch indirekten Wärmetausch auf das Medium übertragen wird, wobei ein zweites Rauchgas (3) zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) in ein Wasser enthaltendes Stoffsystem eingedüst wird. Der gegen das Medium abgekühlte erste Wärmeträger (9) wird zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) verwendet.

Description

Beschreibung
_ Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung kryogener Medien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Enthalpie eines Mediums, bei dem einem ersten, aus einem ersten Rauchgas bestehenden und einem zweiten, Wasser und Rauchgas umfassenden Wärrneträger Energie entzogen und jeweils durch indirekten Wärmetausch auf das Medium übertragen wird, wobei ein zweites Rauchgas zur Bildung des zweiten Wärmeträgers in ein Wasser enthaltendes Stoffsystem eingedüst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Vorrichtungen, in denen ein aus Wasser und Rauchgas gebildeter Wärmeträger dazu genutzt wird, um die Enthalpie eines Mediums zu erhöhen, sind seit vielen Jahren Stand der Technik und dem Fachmann unter den Namen TX LNG-Verdampfer und Sub-X®-Wärmetauscher bekannt. Diese Technologie wird insbesondere dazu eingesetzt, um kryogene Medien wie Kohlendioxid, flüssiges Erdgas und flüssigen Stickstoff zu erwärmen und/oder zu verdampfen.
Das zu erwärmende und/oder zu verdampfende Medium wird durch die Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers geführt, der in einem Behälter angeordnet und vollständig von einem aus Wasser und Rauchgas bestehenden Wärmeträger umgeben ist. Von einem Brenner wird dem Behälter heißes Rauchgas zugeführt und unterhalb des Wärmetauschers in den Wärmeträger eingedüst. Die sich hierbei bildenden
Gasbläschen sorgen durch ihren Auftrieb für die Ausbildung einer turbulenten
Strömung, so dass die Rohre des Wärmetauschers vom Wärmeträger mit hoher Strömungsgeschwindigkeit umspült werden. Über die große Oberfläche der
Gasbläschen wird das Rauchgas sehr effektiv gekühlt, so dass seine Temperatur rasch auf Werte absinkt, bei denen kondensierbare Stoffe - insbesondere Wasser - auskondensieren. Hierdurch kann neben der fühlbaren auch die latent im Rauchgas gespeicherte Wärme für die Verdampfung bzw. die Erwärmung des kryogenen
Mediums genutzt werden. Bedingt durch die Strömungsverhältnisse ergibt sich ein großer Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem Wasser-Rauchgas-Gemisch und den Wärmetauscherrohren, wodurch es möglich ist, den Wärmetauscher sehr kompakt auszuführen.
Auch unter der Voraussetzung unendlich großer Wärmetauscherflächen kann mit der beschriebenen Methode die Temperatur des kryogenen Mediums höchstens bis auf die Temperatur des Wasser-Rauchgas-Gemisches angehoben werden. In der Praxis nimmt das Medium eine Temperatur an, die typischerweise ca. 10°C geringer ist als die Temperatur des Wärmeträgers. Mit steigender Temperatur des Wasser-Rauchgas- Gemisches, sinkt der Wirkungsgrad des Verfahrens, da immer mehr Wasser verdampft und mit dem abgekühlten Rauchgas in die Atmosphäre abgeführt wird. Als
zweckmäßig hat es sich erwiesen, das Wasser-Rauchgas-Gemisch auf einer
Temperatür von weniger als 30°C, vorzugsweise jedoch sogar von weniger als 15°C zu halten. Aufgrund dieser Einschränkungen ist die maximale erreichbare Endtemperatur des Mediums somit auf ca. 20°C beschränkt.
Wird eine Endtemperatur des Mediums von mehr als 20°C gefordert, ist ein weiterer Verfahrensschritt erforderlich, bei dem das Medium in einem nachgeschalteten Wärmetauscher weiter erwärmt wird. Wenn hierbei ein Rauchgas als Wärmeträger verwendet wird, erfolgt die Erwärmung mit einem vergleichsweise schlechten
Wirkungsgrad, da im Rauchgas enthaltener Wasserdampf in der Gasphase verbleibt und seine Kondensationswärme ungenutzt in die Atmosphäre abgeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, durch die die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der gegen das Medium abgekühlte erste Wärmeträger zur Bildung des zweiten
Wärmeträgers verwendet wird. r ■ '
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, im abgekühlten ersten
Wärmeträger gespeicherte Energie für die Enthalpieerhöhung des Mediums nutzbar zu machen. Insbesondere wird vorhandener Wasserdampf kondensiert und die dabei frei werdende Kondensationswärme an das Wasser des zweiten Wärmeträgers abgeführt. Da die Kondensationswärme in den Prozess zurückgeführt wird und nicht an die Atmosphäre verloren geht, kann ein gegen den zweiten Wärmeträger angewärmtes und/oder verdampftes Medium gegen den zweiten Wärmeträger weiter angewärmt werden, ohne dass dies, wie im Stand der Technik, mit einer Verringerung des thermischen Wirkungsgrades verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird vorgeschlagen, dass zur Bildung des zweiten Wärmeträgers das abgekühlte erste Rauchgas unabhängig vom zweiten Rauchgas oder gemeinsam mit diesem in das Wasser enthaltende Stoffsystem eingedüst wird.
Die für die beiden Wärmeträger benötigten Rauchgase werden durch die Verbrennung eines Brennstoffes in einem Brenner erzeugt, dem zweckmäßigerweise Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft oder ein anderes Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch als Oxidationsmittel zugeführt wird. Abweichend von dem in der Chemie üblichen Sprachgebrauch werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich solche Stoffe oder Stoffgemische als Oxidationsmittel bezeichnet, die Sauerstoff enthalten und diesen bei einer Reaktion mit einem Brennstoff abgeben können. Vorzugsweise wird das erste Rauchgas in einem Brenner erzeugt, während zur Erzeugung des zweiten Rauchgases ein zweiter Brenner verwendet wird. Eine Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens sieht jedoch die Verwendung nur eines Brenners vor, in dem sowohl das erste als auch das zweite Rauchgas erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Wärmeträger als Sauerstoff enthaltendes Rauchgas erzeugt, wozu ein erster
Brennstoff unter Sauerstoffüberschuss verbrannt wird. Nach seiner Abkühlung gegen das Medium wird das Sauerstoff enthaltende Rauchgas sinnvollerweise vollständig dem Brenner als Oxidationsmittel zugeführt, in dem durch die Verbrennung eines zweiten Brennstoffes das zweite Rauchgas erzeugt wird. Idealerweise wird das erste Rauchgas so erzeugt, dass dem zweiten Brenner mit dem abgekühlten ersten
Rauchgas Sauerstoff in einer Menge zugeführt wird, die für eine vollständige Oxidation des zweiten Brennstoffs ausreichend ist. Reicht die mit dem ersten Rauchgas zugeführte Sauerstpffmenge nicht für eine vollständige Oxidation des zweiten
Brennstoffs aus, so sieht die Erfindung vor, dass dem zweiten Brenner zusätzlich ein weiteres Oxidationsmittel, bei dem es sich vorzugsweise um Luft handelt, zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere dazu, eine kryogene Flüssigkeit, wie beispielsweise flüssiges Erdgas, flüssiges Ethylen, flüssiges
Kohlendioxid oder flüssigen Stickstoff, zu verdampfen und die dabei gebildete
Gasphase auf eine Temperatur von mehr als 20°C zu überhitzen. Sie kann aber auch dazu eingesetzt werden, um ein überkritisches Medium oder ein kryogenes Gas, wie beispielsweise Kohlendioxid, zu erwärmen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erhöhung der Enthalpie eines Mediums mit einem Brenner zur Erzeugung eines ersten und einem Brenner zur Erzeugung eines zweiten Rauchgases,, einem ersten und einem zweiten
Wärmetauscher, wobei im ersten Wärmetauscher einem ersten, aus dem ersten Rauchgas bestehenden und im zweiten Wärmetauscher einem zweiten Wärmeträger Energie entzogen und jeweils durch indirekten Wärmetausch auf das Medium übertragen werden kann, sowie einer Mischeinrichtung, in der zur Bildung des zweiten Wärmeträgers Wasser mit Rauchgas gemischt werden kann, und in der der zweite Wärmetauscher angeordnet ist.
Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie eine Zuführeinrichtung umfasst, über die der gegen das Medium abgekühlte erste Wärmeträger zur Bildung des zweiten Wärmeträgers in die Mischeinrichtung eingeleitet werden kann.
Die Zuführeinrichtung kann dabei so ausgeführt sein, dass sie eine Änderung der chemischen Zusammensetzung des abgekühlten ersten Wärmeträgers erlaubt, bevor dieser in die Mischeinrichtung eingeleitet wird.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die
Mischeinrichtung mit einer Zuführeinrichtung oder Zuführeinrichtungen verbunden ist, über die das erste und das zweite Rauchgas gemeinsam oder getrennt in die
Mischeinrichtung eingeleitet werden können.
Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Brenner zur Erzeugung des ersten Rauchgases identisch mit oder unterschiedlich von dem Brenner zur Erzeugung des zweiten Rauchgases ist. Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Brenner zur Erzeugung des zweiten Rauchgases mit einer Einrichtung verbunden ist, über die ihm das gegen das Medium abgekühlte erste Rauchgas als Oxidationsmittel zuführbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich dazu, die Enthalpie jeder Art von Medium zu erhöhen. Mit besonderem Vorteil kann sie jedoch dazu eingesetzt werden, um eine kryogene Flüssigkeit zu verdampfen und die dabei entstehende Gasphase auf eine Temperatur von mehr als ca. 20°C zu erwärmen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorrichtung zur Verdampfung einer kryogenen Flüssigkeit, wie beispielsweise flüssiges Erdgas oder flüssigen Stickstoff, sowie der Überhitzung der bei der Verdampfung entstehenden Gasphase.
Über Leitung 1 wird die kryogene Flüssigkeit in den Wärmetauscher E1 eingeleitet, der in der Mischeinrichtung M angeordnet und von dem Wärmeträger W umgeben ist, bei dem es sich um ein Wasser-Gas-Gemisch handelt. Durch indirekten Wärmetausch wird Wärme vom Wärmeträger W auf die kryogene Flüssigkeit übertragen, wodurch diese verdampft. Über Leitung 2 wird eine Gasphase aus der Mischeinrichtung M abgezogen, deren Temperatur ca. 10°C geringer ist als die Temperatur des
Wärmeträgers W, die typischerweise bei etwa 20°C liegt. Um dem Wärmeträger W Wärme zuzuführen, wird über die Leitungen 3 der Mischeinrichtung M Rauchgas zugeführt und unterhalb des Wärmetauschers E1 in den Wärmeträger W eingedüst, wo es sich in Form kleiner Blasen verteilt. Hierbei kühlt das Rauchgas 3 in direktem Kontakt mit dem Wasser rasch soweit ab, dass in ihm enthaltene kondensierbare Stoffe - in erster Linie Wasserdampf - kondensieren. Genauso wie seine fühlbare
Wärme wird die dabei frei werdende Kondensationswärme an das Wasser abgegeben, wodurch es möglich ist, nicht nur den unteren, sondern auch den oberen Heizwert des Rauchgases 3 zu nutzen. Das abgekühlte Rauchgas wird über Leitung 4 abgezogen. Die im Wärmetauscher E1 erzeugte Gäsphase 2 wird in den Wärmetauscher E2 weitergeführt, wo es im indirekten Wärmetausch gegen ein im Brenner B1 erzeugtes Rauchgas 5 überhitzt wird. Die überhitzte Gasphase wird über Leitung 6 abgezogen. Im Brenner B1 wird ein Brennstoff 7, wie beispielsweise Erdgas, mit einem
Oxidationsmittel 8, bei dem es sich normalerweise um Luft handelt, verbrannt. Die Verbrennung wird unter Sauerstoffüberschuss durchgeführt, wodurch das entstehende Rauchgas Sauerstoff enthält. Dieses Rauchgas wird nicht bis unter den Taupunkt des in ihm enthaltenen Wassers abgekühlt, so dass über Leitung 9 ein sauerstoffhaltiges Rauchgas abgezogen wird, das neben seiner fühlbaren auch noch latente Wärme enthält. Aufgrund seines Sauerstoffgehalts und seiner Menge kann das abgekühlte Rauchgas dem Brenner B2 als Oxidationsmittel zugeführt werden, mit dem der Brennstoff 10 vollständig oxidiert und zum Rauchgas 3 umgesetzt wird.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Erhöhung der Enthalpie eines Mediums, bei dem einem ersten, aus einem ersten Rauchgas (5) bestehenden und einem zweiten, Wasser und
Rauchgas umfassenden Wärmeträger (W) Energie entzogen und jeweils durch indirekten Wärmetausch auf das Medium übertragen wird, wobei ein zweites Rauchgas (3) zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) in ein Wasser enthaltendes Stoffsystem eingedüst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gegen das Medium abgekühlte erste Wärmeträger (9) zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) das abgekühlte erste Rauchgas (9) unabhängig vom zweiten Rauchgas (3) oder gemeinsam mit diesem in das Wasser enthaltende Stoffsystem eingedüst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (5) und das zweite Rauchgas (3) im selben Brenner oder in
unterschiedlichen Brennern (B1.B2) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rauchgas (5) mit Sauerstoffüberschuss erzeugt und nach Abkühlung gegen das Medium dem Brenner zur Erzeugung des zweiten Rauchgases (3) als Oxidationsmittel (9) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Verdampfung und/oder Anwärmung von flüssigem Erdgas oder flüssigem Ethylen oder flüssigem Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt wird.
Vorrichtung zur Erhöhung der Enthalpie eines Mediums (1) mit einem Brenner (B1) zur Erzeugung eines ersten (5) und einem Brenner (B2) zur Erzeugung eines zweiten Rauchgases (3), einem ersten (E2) und einem zweiten Wärmetauscher (El), wobei im ersten Wärmetauscher (E2) einem ersten, aus dem ersten
Rauchgas (5) bestehenden und im zweiten Wärmetauscher (E1) einem zweiten Wärmeträger (W) Energie entzogen und jeweils durch indirekten Wärmetausch auf das Medium (1 ,2) übertragen werden kann, sowie einer Mischeinrichtung (M), in der zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) Wasser mit Rauchgas (3) gemischt werden kann, und in der der zweite Wärmetauscher (E1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zuführeinrichtung umfasst (9,B2,3), über die der gegen das Medium abgekühlte erste Wärmeträger zur Bildung des zweiten Wärmeträgers (W) in die Mischeinrichtung (M) eingeleitet werden kann. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (M) mit einer Zuführeinrichtung (3) verbunden ist, über die das erste und das zweite Rauchgas gemeinsam oder getrennt in die Mischeinrichtung (M) eingeleitet weYden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
Figure imgf000009_0001
der Brenner (B1) zur Erzeugung des ersten Rauchgases (5) identisch mit oder unterschiedlich von dem Brenner (B2) zur Erzeugung des zweiten Rauchgases (3) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (B2) zur Erzeugung des zweiten Rauchgases (3) mit einer Zuführeinrichtung (9) verbunden ist, über die ihm das gegen das Medium abgekühlte erste Rauchgas als Oxidationsmittel zuführbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Verdampfung und/oder Anwärmung von flüssigem Erdgas oder flüssigem Ethylen oder flüssigem Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt werden kann.
PCT/EP2010/007246 2009-12-04 2010-11-30 Verfahren und vorrichtung zur verdampfung kryogener medien WO2011066939A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2782849A CA2782849C (en) 2009-12-04 2010-11-30 Method and device for vaporising cryogenic media
RU2012127802/06A RU2541489C2 (ru) 2009-12-04 2010-11-30 Способ и устройство для выпаривания криогенных сред
CN201080054839.3A CN102686931B (zh) 2009-12-04 2010-11-30 蒸发低温介质的方法和装置
US13/513,233 US20120317998A1 (en) 2009-12-04 2010-11-30 Method and device for evaporation of cryogenic media

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009057055.1 2009-12-04
DE102009057055A DE102009057055A1 (de) 2009-12-04 2009-12-04 Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung kryogener Medien

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011066939A1 true WO2011066939A1 (de) 2011-06-09

Family

ID=43466686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/007246 WO2011066939A1 (de) 2009-12-04 2010-11-30 Verfahren und vorrichtung zur verdampfung kryogener medien

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120317998A1 (de)
CN (1) CN102686931B (de)
CA (1) CA2782849C (de)
DE (1) DE102009057055A1 (de)
RU (1) RU2541489C2 (de)
WO (1) WO2011066939A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103032861B (zh) * 2012-12-26 2014-07-16 天津乐金渤海化学有限公司 一种用水加热低温液体乙烯的方法
EP3361187A1 (de) * 2017-02-08 2018-08-15 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers sowie system mit entsprechender vorrichtung und verbraucher
US20190113223A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-18 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude METHOD FOR MINIMIZING NOx EMISSIONS DURING POX BASED SYNGAS PLANT STARTUP
JP6868587B2 (ja) * 2018-03-30 2021-05-12 株式会社神戸製鋼所 中間媒体式気化器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3726101A (en) * 1971-05-20 1973-04-10 Black Sivalls & Bryson Inc Method of continuously vaporizing and superheating liquefied cryogenic fluid
DE3626359A1 (de) * 1986-08-04 1988-02-11 Linde Ag Verdampfer sowie verfahren zum verdampfen eines fluids
DE19725822A1 (de) * 1997-06-18 1998-12-24 Linde Ag Verfahren zum Betreiben eines Gas- oder Dampfturbinen-Kraftwerks
US20050081535A1 (en) * 2003-10-16 2005-04-21 Engdahl Gerald E. Spiral tube LNG vaporizer
US20080155996A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Kellogg Brown & Root Llc Process for vaporizing liquefied gas

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720057A (en) * 1971-04-15 1973-03-13 Black Sivalls & Bryson Inc Method of continuously vaporizing and superheating liquefied cryogenic fluid
FR2685071B1 (fr) * 1991-12-11 1996-12-13 Air Liquide Echangeur de chaleur indirect du type a plaques.
US6574962B1 (en) * 2001-11-23 2003-06-10 Justin Chin-Chung Hsu KOH flue gas recirculation power plant with waste heat and byproduct recovery
US20030138747A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-24 Yongxian Zeng Oxy-fuel combustion process
US7442035B2 (en) * 2005-04-26 2008-10-28 Gei Development, Llc Gas induction bustle for use with a flare or exhaust stack
US7464734B2 (en) * 2005-08-08 2008-12-16 Xuejie Liu Self-cooling pipeline system and method for transfer of cryogenic fluids
FI125981B (fi) * 2007-11-30 2016-05-13 Waertsilae Finland Oy Kelluva nestekaasun varastointi- ja jälleenkaasutusyksikkö sekä menetelmä nestekaasun jälleenkaasuttamiseksi mainitussa yksikössä

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3726101A (en) * 1971-05-20 1973-04-10 Black Sivalls & Bryson Inc Method of continuously vaporizing and superheating liquefied cryogenic fluid
DE3626359A1 (de) * 1986-08-04 1988-02-11 Linde Ag Verdampfer sowie verfahren zum verdampfen eines fluids
DE19725822A1 (de) * 1997-06-18 1998-12-24 Linde Ag Verfahren zum Betreiben eines Gas- oder Dampfturbinen-Kraftwerks
US20050081535A1 (en) * 2003-10-16 2005-04-21 Engdahl Gerald E. Spiral tube LNG vaporizer
US20080155996A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Kellogg Brown & Root Llc Process for vaporizing liquefied gas

Also Published As

Publication number Publication date
CN102686931B (zh) 2016-01-06
CA2782849C (en) 2017-10-24
CN102686931A (zh) 2012-09-19
RU2012127802A (ru) 2014-01-10
RU2541489C2 (ru) 2015-02-20
US20120317998A1 (en) 2012-12-20
CA2782849A1 (en) 2011-06-09
DE102009057055A1 (de) 2011-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0818840B1 (de) Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme für Heizzwecke
EP2455658B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung organischer Arbeitsmedien
DE69905543T3 (de) Verfahren zur Herstellung von Methanol
EP3028990B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff als Brennstoff durch Ammoniakspaltung
DE102012100468A1 (de) Brennkammer für die emissionsarme Verbrennung von mehreren vorgemischten reformierten Brennstoffen und verwandtes Verfahren
DE2035488A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ver dampfen von flussigem Erdgas
WO2011066939A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verdampfung kryogener medien
DE60100415T3 (de) Verfahren zur Herstellung von Synthesegas für die Herstellung von Benzin , Kerosin und Gasöl
DE102013016443B4 (de) Verbrennungsmotor-Reformer-Anlage
DE102017001564B4 (de) Verfahren zum Starten einer Brennstoffzellenanordnung und Brennstoffzellenanordnung
EP3235784B1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung von wasserstoff mittels katalytischer dampfreformierung eines kohlenwasserstoffhaltigen einsatzgases
EP3235785A1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas mittels katalytischer dampfreformierung eines kohlenwasserstoffhaltigen einsatzgases
DE10296797T5 (de) Reformatvorerhitzung von ART-Reaktanden
DE102006032956B4 (de) Reformer und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu gasförmigem Reformat
DE102018006330A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ammoniak
EP0256451B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aus flüssigem Brennstoff, Wasserdampf und Verbrennungsluft
DE2847103A1 (de) Mischzufuhrverdampfer
EP1524240B1 (de) Verdampferanordnung zur Erzeugung eines in einem Reformer zur Wasserstoffgewinnung zersetzbaren Kohlenwasserstoff/Wasserdampfgemisches
DE2822048C2 (de) Anlage zur Erzeugung von Behandlungsgas für die Behandlung metallischer Gegenstände
DE2437907A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum gewinnen reduzierenden gases unter druck und bei hoher temperatur
DE102009030521A1 (de) Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses, sowie Vorrichtung und deren Verwendung
BE1030221B1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Wasserstoff aus Ammoniak
DE96297C (de)
DE1467119B2 (de) Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von elementarem schwefel aus einem schwefelwasserstoffhaltigen gasstrom mit einem geringen gehalt an brennbaren stoffen
DE102016215453A1 (de) Gasprozessoreinheit, sowie Brennstoffzellenvorrichtung mit einer solchen Gasprozessoreinheit

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080054839.3

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10788250

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2782849

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012127802

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13513233

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10788250

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1