WO2019201475A1 - Method for operating a heat exchanger, assembly comprising a heat exchanger, and air preparing system comprising a corresponding assembly - Google Patents

Method for operating a heat exchanger, assembly comprising a heat exchanger, and air preparing system comprising a corresponding assembly Download PDF

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Abstract

The invention relates to a method for operating a heat exchanger (10) which has a first exchange zone (1) with a first end (11) and a second end (12), a second exchange zone (2) with a first end (21) and a second end (22), and a separation zone (3) between the first end (11) of the first exchange zone (1) and the second end (12) of the second exchange zone (2). The respective heat conductivity between the first end (11) and the second end (12) of the first exchange zone (2) and between the first end (11) and the second end (12) of the second exchange zone (2) is higher than the heat conductivity of the separation zone (13) between the second end (11) of the first exchange zone (1) and the first end of the second exchange zone (2). In a first operating mode, the temperature of the first end (11) of the first exchange zone (1) is controlled to a first temperature level, and the temperature of the second end (12) of the second exchange zone (2) is controlled to a second temperature level below the first temperature level by conducting fluids through the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2). The first operating mode is interrupted by a second operating mode in which the conduction of the fluid through the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2) is prevented. According to the invention, the fluids being conducted through the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2) in the first operating mode comprise pressurized dry air and at least one air product cryogenically formed using the pressurized dry air. The second operating mode is interrupted and the first operating mode or another operating mode is initiated as soon as a variable exceeds or falls below a specified value, said variable characterizing a heat transfer occurring between the first end (11) and the second end (12) of the first exchange zone (1) and/or between the first end (21) and the second end (22) of the second exchange zone (2) after the second operating mode is initiated. The invention likewise relates to a corresponding assembly.

Description

Beschreibung  description
Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers, Anordnung mit einemMethod for operating a heat exchanger, arrangement with a
Wärmetauscher und Luftbearbeitungsanlage mit einer entsprechenden Anordnung Heat exchanger and air handling system with a corresponding arrangement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers und eine Anordnung mit einem entsprechend betreibbaren Wärmetauscher gemäß den The invention relates to a method for operating a heat exchanger and an arrangement with a corresponding operable heat exchanger according to the
Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Topics of the respective independent claims.
Stand der Technik State of the art
In einer Vielzahl von Anwendungsgebieten werden Wärmetauscher mit tiefkalten Fluiden, d.h. Fluiden mit Temperaturen von deutlich unter 0° C, insbesondere deutlich unter -100° C, betrieben. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung überwiegend unter Bezugnahme auf die Hauptwärmetauscher von Luftzerlegungsanlagen beschrieben, sie eignet sich jedoch auch beispielsweise für Anlagen zum Speichern und Rückgewinnen von Energie unter Verwendung von Flüssigluft. In a variety of applications heat exchangers with cryogenic fluids, i. Fluids with temperatures of well below 0 ° C, especially well below -100 ° C, operated. Hereinafter, the present invention will be described mainly with reference to the main heat exchangers of air separation plants, but it is also suitable, for example, for systems for storing and recovering energy using liquid air.
Zum Aufbau und Betrieb von Hauptwärmetauschern von Luftzerlegungsanlagen und anderer Wärmetauscher sei auf einschlägige Fachliteratur, beispielsweise H.-W. For the construction and operation of main heat exchangers of air separation plants and other heat exchangers, reference is made to relevant specialist literature, for example H.-W.
Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5.6, "Apparatus" verwiesen. Details zu Wärmetauschern allgemein sind  Häring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, especially Section 2.2.5.6, "Apparatus". Details about heat exchangers are general
beispielsweise der Veröffentlichung "The Standards of the Brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturers' Association", 2. Auflage, 2000, insbesondere Abschnitt 1 .2.1 , "Components of an Exchanger" zu entnehmen. Die Hauptwärmetauscher von Luftzerlegungsanlagen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass in ihnen zumindest ein Teil der zu bearbeitenden Luft von Umgebungstemperatur oder darüber bis zu einer Temperatur nahe der Verflüssigungstemperatur abgekühlt wird. See, for example, the publication "The Standards of the Brazed Aluminum Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturers' Association", 2nd Edition, 2000, in particular Section 1 .2.1, "Components of an Exchanger". The main heat exchangers of air separation plants are characterized in particular by the fact that in them at least a part of the air to be processed is cooled from ambient temperature or above to a temperature close to the liquefaction temperature.
Ohne zusätzliche Maßnahmen gleichen sich bei entsprechenden Wärmetauschern die Temperaturprofile beim Stillstand der zugehörigen Anlage aus. Wird anschließend beispielsweise bei der Wiederinbetriebnahme in einen erwärmten Teil des Without additional measures, the temperature profiles at standstill of the associated system are the same for corresponding heat exchangers. Will then, for example, when restarting in a heated part of the
Wärmetauschers tiefkaltes Gas eingespeist oder umgekehrt warmes Gas in einen abgekühlten Teil des Wärmetauschers, kommt es zu hohen thermischen Spannungen, die zur Schädigung des Wärmetauschers führen können oder einen überproportional hohen Material- bzw. Fertigungsaufwand erfordern. Heat exchanger feeds cryogenic gas or vice versa warm gas in a cooled part of the heat exchanger, it comes to high thermal stresses, which can lead to damage to the heat exchanger or require a disproportionately high material or manufacturing costs.
Insbesondere kommt es bei einer Außerbetriebnahme eines Wärmetauschers, bevor dieser sich insgesamt erwärmt aufgrund der guten Wärmeleitung (Wärmelängsleitung) in dessen metallischem Material zu einem Angleich der Temperaturen am zuvor warmen Ende und am zuvor kalten Ende. Mit anderen Worten wird das zuvor warme Ende des Wärmetauschers über die Zeit kälter und das zuvor kalte Ende des In particular, when a heat exchanger is taken out of service, before it heats up altogether due to the good heat conduction (thermal longitudinal conduction) in its metallic material, the temperatures at the previously warm end and at the previously cold end are balanced. In other words, the previously warm end of the heat exchanger becomes colder over time and the previously cold end of the heat exchanger
Wärmetauschers wärmer, bis die genannten Temperaturen bei oder nahe bei einer Durchschnittstemperatur liegen. Dies ist auch in der beigefügten Figur 1 nochmals veranschaulicht. Die Temperaturen, die hier zum Zeitpunkt der Außerbetriebnahme bei ca. -175 °C bzw. +20 °C lagen, gleichen sich dabei über mehrere Stunden aneinander an und erreichen nahezu eine mittlere Temperatur. Heat exchanger warmer until the temperatures mentioned are at or near an average temperature. This is also illustrated again in the appended FIG. The temperatures, which were here at the time of decommissioning at about -175 ° C and +20 ° C, are similar to each other over several hours and reach almost an average temperature.
Dieses Verhalten wird insbesondere dann beobachtet, wenn beim Abschalten einer Luftzerlegungsanlage der Hauptwärmetauscher, der kälteisoliert untergebracht ist, zusammen mit der Rektifikationseinheit eingeblockt wird, d.h. wenn von außen kein Gas mehr zugeführt wird. In einem solchen Fall wird typischerweise lediglich Gas, das durch thermische Isolationsverluste entsteht, kalt abgeblasen. This behavior is particularly observed when, when switching off an air separation plant, the main heat exchanger, which is housed cold-insulated, is blocked together with the rectification unit, i. if no gas is supplied from the outside. In such a case, typically only gas that is caused by thermal insulation losses, blown cold.
Bei einer ggf. anschließend erfolgenden Einspeisung von warmem Fluid am In case of subsequent subsequent supply of warm fluid on
abgekühlten warmen Ende des Wärmetauschers bei seiner Wiederinbetriebnahme erhöht sich dort schlagartig die Temperatur. Entsprechend verringert sich die cooled warm end of the heat exchanger at its recommissioning increases there abruptly the temperature. Accordingly, the reduced
Temperatur am erwärmten kalten Ende bei der Wiederinbetriebnahme, falls dort entsprechendes kaltes Fluid eingespeist wird, schlagartig. Dies führt zu den bereits erwähnten Materialspannungen und damit ggf. zu Schäden. Temperature at the heated cold end when restarting, if there corresponding cold fluid is fed abruptly. This leads to the already mentioned material stresses and thus possibly to damage.
Gemäß der US 5,233,839 A wird während Stillstandsphasen Wärme am warmen Ende und Kälte am kalten Ende eines Wärmetauschers eingebracht, um diese beiden Enden auf Temperaturen zu halten, die relativ nahe an jenen der aktiven Betriebszeiträume liegen. Hierbei wird ein Speicherfluid der Anlage verwendet. According to US Pat. No. 5,233,839 A, during standstill phases heat is introduced at the warm end and cold at the cold end of a heat exchanger in order to keep these two ends at temperatures which are relatively close to those of the active operating periods. In this case, a storage fluid of the system is used.
Ein Verfahren zur Vermeidung von Kälteverlusten in einer Luftzerlegungsanlage ist aus der KR 2003-0056252 A bekannt. Die Luftzerlegungsanlage wird dabei mit zusätzlicher Luft aus einer benachbarten Luftzerlegungsanlage beaufschlagt, wenn sie kurzzeitig stillgelegt wird, beispielsweise zur Reparatur. A method for preventing cold losses in an air separation plant is known from KR 2003-0056252 A. The air separation plant is doing with additional Air from an adjacent air separation plant is applied when it is briefly shut down, for example for repair.
Ein Verfahren zum Verflüssigen von Helium ist aus der DE 10 201 1 003 391 A1 bekannt. Dieses umfasst mehrere aufeinanderfolgende Aufreinigungs- und A method for liquefying helium is known from DE 10 201 1 003 391 A1. This includes several consecutive purification and
Verflüssigungsstufen, darunter eine Kondensationsreinigung. Hierbei wird eine Reihe von Wärmetauschern verwendet. Liquefaction stages, including a condensation cleaning. Here, a series of heat exchangers is used.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, Maßnahmen anzugeben, die eine Wiederinbetriebnahme eines Wärmetauschers eines zur Bearbeitung von Luft verwendeten Wärmetauschers nach längerer Außerbetriebnahme ohne die erwähnten nachteiligen Effekte ermöglichen.  The present invention has as its object to provide measures that enable a re-commissioning of a heat exchanger used for processing of air heat exchanger after prolonged shutdown without the mentioned adverse effects.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers und eine Anordnung mit einem entsprechend betreibbaren Wärmetauscher, die als eine Luftbearbeitungsanlage ausgebildet ist, mit den Against this background, the present invention proposes a method for operating a heat exchanger and an arrangement with a corresponding operable heat exchanger, which is designed as an air handling system, with the
Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Features of the respective independent claims before. Embodiments are each the subject of the dependent claims and the following description.
Zunächst werden nachfolgend einige zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendete Begriffe erläutert und definiert. First, some terms used to describe the present invention will be explained and defined below.
Ein "Wärmetauscher" ist im hier verwendeten Sprachgebrauch ein Apparat, der zur indirekten Übertragung von Wärme zwischen zumindest zwei z.B. im Gegenstrom zueinander geführten Fluidströmen ausgebildet ist. Ein Wärmetauscher zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, z.B. aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscherblöcken. Ein Wärmetauscher weist "Passagen" auf, die zur Fluidführung eingerichtet und von anderen Passagen fluidisch getrennt bzw. nur über die jeweiligen Header ein- und ausgangsseitig verbunden sind. Diese werden nachfolgend als "Wärmetauscherpassagen" bezeichnet. Nachfolgend werden die Begriffe "Wärmetauscher" und "Wärmeübertrager" synonym verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die gemäß der deutschen Fassung der ISO 15547-2:2005 als Rippen-Platten-Wärmeaustauscher (engl. Plate-Fin Heat Exchangers) bezeichneten Apparate. Ist nachfolgend von einem "Wärmetauscher" die Rede, sei daher hierunter insbesondere ein Rippen-Platten-Wärmeaustauscher verstanden. Ein Rippen-Platten-Wärmeaustauscher weist eine Vielzahl A "heat exchanger" in the language used here is an apparatus that is designed for the indirect transfer of heat between at least two, for example, in countercurrent to each other guided fluid streams. A heat exchanger for use in the context of the present invention may be formed from a single or a plurality of heat exchanger sections connected in parallel and / or in series, for example from one or more plate heat exchanger blocks. A heat exchanger has "passages" which are set up for fluid guidance and are fluidically separated from other passages or are connected on the input and output side only via the respective headers. These are hereinafter referred to as "heat exchanger passages". In the following, the terms "heat exchanger" and "heat exchanger" are used synonymously. In particular, the present invention relates to the apparatuses referred to as rib-plate heat exchangers according to the German version of ISO 15547-2: 2005 (Plate-Fin Heat Exchangers). Is below a "heat exchanger" the speech, therefore, this is understood in particular a ribbed plate heat exchanger. A fin-plate heat exchanger has a plurality
übereinanderliegender flacher Kammern bzw. langgestreckter Kanäle auf, die jeweils durch gewellte oder anderweitig strukturierte und miteinander verbundene, superimposed flat chambers or elongated channels, each by corrugated or otherwise structured and interconnected,
beispielsweise verlötete Platten, i.d.R. aus Aluminium, voneinander getrennt sind. Die Platten werden mittels Seitenstäben (engl. Side Bars) stabilisiert und über diese miteinander verbunden. Die Strukturierung der Wärmetauscherplatten dient insbesondere dazu, die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern, aber auch dazu, die Stabilität des Wärmetauschers zu erhöhen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf gelötete Rippen-Platten-Wärmeaustauscher aus Aluminium. for example, soldered plates, i.d.R. made of aluminum, are separated from each other. The plates are stabilized by side bars and connected with each other via side bars. The structuring of the heat exchanger plates serves in particular to increase the heat exchange surface, but also to increase the stability of the heat exchanger. More particularly, the invention relates to brazed aluminum ribbed plate heat exchangers.
Wie erwähnt, kann die vorliegende Erfindung in Luftzerlegungsanlagen bekannter Art, aber auch beispielsweise in Anlagen zum Speichern und Rückgewinnen von Energie unter Verwendung von Flüssigluft zum Einsatz kommen. Die Speicherung und As mentioned, the present invention can be used in air separation plants of known type, but also for example in plants for storing and recovering energy using liquid air. The storage and
Rückgewinnung von Energie unter Verwendung von Flüssigluft wird im Englischen auch als Liquid Air Energy Storage (LAES) bezeichnet. Eine entsprechende Anlage ist beispielsweise in der EP 3 032 203 A1 offenbart. Recovery of energy using liquid air is also referred to as Liquid Air Energy Storage (LAES). A corresponding system is disclosed, for example, in EP 3 032 203 A1.
Zu Zeiten hohen Stromangebots wird in LAES-Anlagen in einem ersten Betriebsmodus Luft unter entsprechendem Stromverbrauch verdichtet, abgekühlt, verflüssigt und in einem isolierten Tanksystem gespeichert. Zu Zeiten geringen Stromangebots wird in einem zweiten Betriebsmodus die in dem Tanksystem gespeicherte verflüssigte Luft, insbesondere nach einer Druckerhöhung mittels einer Pumpe, angewärmt und damit in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt. Ein hierdurch erhaltener Druckstrom wird in einer Entspannungsturbine entspannt, die mit einem Generator gekoppelt ist. Die in dem Generator gewonnene elektrische Energie wird At a time of high electricity supply, LAES plants in a first mode of operation compress air, cool it, liquefy it and store it in an isolated tank system. At times low supply of electricity in a second mode of operation stored in the tank system liquefied air, in particular after an increase in pressure by means of a pump, warmed and thus converted into the gaseous or supercritical state. A pressurized stream obtained thereby is expanded in an expansion turbine which is coupled to a generator. The electrical energy gained in the generator is
beispielsweise in ein elektrisches Netz zurückgespeist. for example, fed back into an electrical network.
Eine entsprechende Speicherung und Rückgewinnung von Energie ist grundsätzlich nicht nur unter Verwendung von Flüssigluft möglich. Vielmehr können in dem ersten Betriebsmodus auch andere unter Verwendung von Luft gebildete tiefkalte A corresponding storage and recovery of energy is basically not only possible using liquid air. Rather, in the first mode of operation, other deep-free formed using air may also be used
Flüssigkeiten gespeichert und in dem zweiten Betriebsmodus zur Gewinnung von elektrischer Energie verwendet werden. Beispiele für entsprechende tiefkalte Liquids stored and in the second mode of operation for obtaining electrical energy can be used. Examples of corresponding cryogenic
Flüssigkeiten sind flüssiger Stickstoff oder flüssiger Sauerstoff bzw. Liquids are liquid nitrogen or liquid oxygen or
Komponentengemische, die überwiegend aus flüssigem Stickstoff oder flüssigem Sauerstoff bestehen. In entsprechenden Anlagen können auch externe Wärme und Brennstoff eingekoppelt werden, um die Effizienz und die Ausgangsleistung zu steigern, insbesondere unter Verwendung einer Gasturbine, deren Abgas zusammen mit dem im zweiten Betriebsmodus aus dem Luftprodukt gebildeten Druckstrom entspannt wird. Auch für derartige Anlagen eignet sich die Erfindung. Component mixtures consisting predominantly of liquid nitrogen or liquid oxygen. In such systems, external heat and fuel can also be coupled in order to increase the efficiency and the output, in particular by using a gas turbine whose exhaust gas is expanded together with the pressure stream formed from the air product in the second operating mode. Also for such systems, the invention is suitable.
Zur Bereitstellung entsprechender tiefkalter Flüssigkeiten können klassische To provide appropriate cryogenic liquids can classic
Luftzerlegungsanlagen dienen. Wenn Flüssigluft verwendet wird, ist es auch möglich, reine Luftverflüssigungsanlagen einzusetzen. Als Oberbegriff für Air separation plants serve. If liquid air is used, it is also possible to use pure air liquefaction plants. As a generic term for
Luftzerlegungsanlagen und Luftverflüssigungsanlagen wird daher nachfolgend auch der Begriff "Luftbearbeitungsanlagen" verwendet. Mittels einer Luftzerlegungsanlage und mittels einer Luftverflüssigungsanlage können im hier verwendeten Air separation plants and air liquefaction plants, the term "air handling equipment" is therefore used below. By means of an air separation plant and by means of an air liquefaction plant can be used here
Sprachgebrauch jeweils "Luftprodukte" bereitgestellt werden, wobei es sich bei einem Luftprodukt einer Luftzerlegungsanlage um eine kryogen hergestellte Luftfraktion und bei einem Luftprodukt einer Luftverflüssigungsanlage um (ebenfalls kryogen hergestellte) Flüssigluft handelt. Eine Luftfraktion weist eine oder mehrer Komponenten atmosphärischer Luft in einem anderem Gehalt als in der atmosphärischen Luft auf oder besteht ausschließlich aus dieser oder diesen Komponenten. Eine kryogene Herstellung umfasst eine Kühlung auf ein Temperaturniveau von weniger als -100 °C. Auch einer Luftzerlegungsanlage kann Flüssigluft als Luftprodukt entnommen werden. In each case, "air products" are provided, wherein an air product of an air separation plant is a cryogenically produced air fraction and an air product of an air liquefaction plant is (also cryogenically produced) liquid air. An air fraction has one or more components of atmospheric air in a different content than in the atmospheric air or consists exclusively of these or these components. A cryogenic production involves cooling to a temperature level of less than -100 ° C. Even an air separation plant liquid air can be removed as an air product.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Grundsätzlich kann ein Wärmetauscher während eines Stillstands der zugehörigen Anlage mit kaltem Gas aus einem Tank oder Abgas aus der stehenden Anlage durchströmt werden, um eine Erwärmung zu vermeiden bzw. das ausgebildete Temperaturprofil zu halten. Ein derartiger Betrieb ist jedoch in herkömmlichen In principle, a heat exchanger can be flowed through during a standstill of the associated system with cold gas from a tank or exhaust gas from the stationary system in order to avoid heating or to keep the formed temperature profile. However, such operation is conventional
Verfahren ggf. nur aufwendig zu realisieren. If necessary, implement the process only with great difficulty.
In einem Verfahren zum Verflüssigen von Helium, wie es in der bereits eingangs zitierten DE 10 201 1 003 391 A1 beschrieben ist, sind mehrere aufeinanderfolgende Aufreinigungs- und Verflüssigungsschritte vorgesehen, die jeweils in getrennten Wärmetauschern bzw. Wärmetauscherblöcken durchgeführt werden. Daher tritt das erläuterte Problem des Ausgleichs zwischen dem warmen Ende und dem kalten Ende der Abkühlung insgesamt hier nicht auf. Der Ausgleich der Temperaturen betrifft hier jeweils nur die einzelnen Wärmetauscher. In a process for liquefying helium, as described in the already cited DE 10 201 1 003 391 A1, several successive purification and liquefaction steps are provided, each in separate Heat exchangers or heat exchanger blocks are performed. Therefore, the illustrated problem of balancing between the warm end and the cold end of cooling as a whole does not occur here. The compensation of the temperatures concerns here only the individual heat exchangers.
Insbesondere bei geringen Mengen entsprechender kalter Gase bzw. geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Wärmetauscher kann eine Fehlverteilung innerhalb eines Wärmetauscherblocks und insbesondere über mehrere Wärmetauscherblöcke hinweg nicht ausgeschlossen werden. Grundsätzlich ist es jedoch wünschenswert, die eingesetzten Gasmengen gering zu halten, um beispielsweise Produktverluste bzw. grundsätzlich den Verbrauch von entsprechenden tiefkalten Medien zu vermeiden. Ferner sind zur Umsetzung entsprechender Maßnahmen stets gewisse Mengen an Fluiden erforderlich, die zur Temperierung eines entsprechenden Wärmetauschers zusätzlich verbraucht werden.  Especially with small amounts of corresponding cold gases or low flow velocities in the heat exchanger, a misallocation within a heat exchanger block and in particular over several heat exchanger blocks can not be ruled out. In principle, however, it is desirable to keep the amounts of gas used low in order to avoid, for example, product losses or, in principle, the consumption of corresponding cryogenic media. Furthermore, certain quantities of fluids are always required to implement appropriate measures, which are additionally consumed for temperature control of a corresponding heat exchanger.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers vor, welcher eine erste Austauschzone mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende, eine zweite Austauschzone mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende und eine Trennzone zwischen dem ersten Ende der ersten Austauschzone und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone aufweist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit der ersten Austauschzone zwischen deren erstem Ende und deren zweitem Ende und eine Wärmeleitfähigkeit der zweiten Austauschzone zwischen deren erstem Ende und deren zweitem Ende jeweils höher als eine Wärmeleitfähigkeit der Trennzone zwischen dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone ist. Der Wärmetauscher kann, wie auch nachfolgend noch im Detail erläutert, der Hauptwärmetauscher einer Luftzerlegungsanlage sein, so dass in diesem Zusammenhang auf die zitierte Fachliteratur verwiesen werden kann. Insbesondere handelt es sich bei einem entsprechenden Wärmetauscher um einen Rippen-Platten- Wärmeaustauscher der zuvor erläuterten Art. Die "Austauschzonen" sind jene Zonen eines entsprechenden Wärmetauschers, in denen Fluidströme einem wechselseitigen Wärmetausch unterworfen werden. The present invention proposes a method of operating a heat exchanger having a first exchange zone having a first end and a second end, a second exchange zone having a first end and a second end, and a separation zone between the first end of the first exchange zone and the first exchange zone second end of the second exchange zone, wherein a heat conductivity of the first exchange zone between the first end and the second end and a heat conductivity of the second exchange zone between the first end and the second end each higher than a thermal conductivity of the separation zone between the second end of the first exchange zone and the first end of the second exchange zone. The heat exchanger can, as also explained in detail below, be the main heat exchanger of an air separation plant, so that reference may be made in this connection to the cited technical literature. In particular, a corresponding heat exchanger is a fin-plate heat exchanger of the type described above. The "exchange zones" are those zones of a corresponding heat exchanger in which fluid streams are subjected to mutual heat exchange.
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Wärmetauscher kann beispielsweise als ein Wärmetauscher ausgebildet sein, der aus zwei Teilen bzw. zwei separaten seriellen Einzelwärmetauschern aufgebaut ist. Entsprechende Teile bzw. Einzelwärmetauscher definieren jeweils Bereiche separaten Wärmeaustauschs, also die "Austauschbereiche" der zuvor erläuterten Art. The heat exchanger used in the context of the present invention may for example be designed as a heat exchanger, which is constructed from two parts or two separate serial individual heat exchangers. Corresponding parts or Individual heat exchangers each define areas of separate heat exchange, ie the "exchange areas" of the type explained above.
In jedem Teil bzw. Einzelwärmetauscher ergibt sich dabei bei einer In each part or individual heat exchanger results in a
Außerbetriebnahme ebenfalls ein Temperaturausgleich zwischen dem jeweiligen warmen und kalten Ende. Aufgrund der Tatsache, dass das Temperaturprofil in jedem der Teile bzw. Einzelwärmetauscher eines entsprechend ausgebildeten Decommissioning also a temperature compensation between the respective hot and cold end. Due to the fact that the temperature profile in each of the parts or individual heat exchanger of a trained accordingly
Wärmetauschers sich nicht vom höchsten zum niedrigsten Temperaturniveau des Gesamtwärmetauschers erstreckt, sondern jeweils nur bis bzw. ab einem Heat exchanger does not extend from the highest to the lowest temperature level of the total heat exchanger, but only up to or from one
Zwischentemperaturniveau, das an der Trennstelle zwischen den Teilen bzw. Intermediate temperature level at the interface between the parts
Einzelwärmetauschern vorliegt, kann durch eine Wärmeleitung innerhalb des jeweiligen Teils bzw. Einzelwärmetauschers zunächst nur ein mittleres Single heat exchangers is present, can initially by a heat conduction within the respective part or individual heat exchanger only a middle
Temperaturniveau erreicht werden, das zwischen dem Temperaturniveau am warmen Ende und dem Zwischentemperaturniveau einerseits bzw. zwischen dem Temperature level can be reached, the between the temperature level at the warm end and the intermediate temperature level on the one hand or between the
Zwischentemperaturniveau und dem Temperaturniveau am kalten Ende andererseits liegt. Dieses mittlere Temperaturniveau ist in einem Teil bzw. Einzelwärmetauscher am warmen Ende höher und in einem Teil bzw. Einzelwärmetauscher am kalten Ende geringer als das mittlere Temperaturniveau in einem einteilig ausgebildeten Intermediate temperature level and the temperature level at the cold end, on the other hand. This mean temperature level is higher in a part or single heat exchanger at the warm end and lower in a part or individual heat exchanger at the cold end than the average temperature level in a one-piece
Wärmetauscher. Dies ergibt sich dadurch, dass in einem mehrteilig ausgebildeten Wärmetauscher eine Wärmeleitung zwischen den jeweiligen Teilen unterbunden oder verringert werden kann. Heat exchanger. This results from the fact that in a multi-part heat exchanger, a heat conduction between the respective parts can be prevented or reduced.
In dem unter Bezugnahme auf Figur erläuterten Beispiel ergibt sich in einem warmen Teil eines entsprechenden zweigeteilten Wärmetauschers ein Temperaturniveau von beispielsweise ca. -50 °C sowie im kalten Teil auf beispielsweise ca. -150 °C. Damit werden auch die maximal möglichen Temperaturunterschiede zwischen Metall und den bei Wiederinbetriebnahme in den Wärmetauscher eingespeisten warmen bzw. kalten Stoffströmen halbiert, was dazu führt, dass die thermischen Spannungen nur noch Bruchteile im Vergleich zur üblichen Wärmetauscherkonfiguration betragen. In the example explained with reference to FIG. 1, a temperature level of, for example, about -50.degree. C. and, for example, about -150.degree. C. in the cold part, results in a warm part of a corresponding two-part heat exchanger. This also halves the maximum possible temperature differences between metal and the warm or cold streams fed into the heat exchanger when restarted, which means that the thermal stresses are only fractions in comparison to the usual heat exchanger configuration.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass in einem ersten Betriebsmodus durch ein Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone und durch die zweite The present invention provides that in a first mode of operation by passing fluids through the first exchange zone and through the second
Austauschzone das erste Ende der ersten Austauschzone auf ein erstes Exchange zone the first end of the first exchange zone on a first
Temperaturniveau temperiert wird und das zweite Ende der zweiten Austauschzone auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus temperiert wird. Der erste Betriebsmodus entspricht dem regulären Betrieb eines entsprechenden Wärmetauschers, beispielsweise in einer Luftzerlegungsanlage. In diesem regulären Betrieb werden am warmen Ende des Wärmetauschers insgesamt warme Fluide und am kalten Ende kalte Fluide eingespeist und einander entgegengeschickt. Temperature level is controlled and tempered the second end of the second exchange zone to a second temperature level below the first temperature level becomes. The first operating mode corresponds to the regular operation of a corresponding heat exchanger, for example in an air separation plant. In this regular operation, warm fluids are fed into the warm end of the heat exchanger and cold fluids are fed to the cold end and directed towards each other.
Das erste Temperaturniveau kann dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bei 0 bis 100 °C, beispielsweise ca. 20 °C, und das zweite The first temperature level can in the context of the present invention, in particular at 0 to 100 ° C, for example, about 20 ° C, and the second
Temperaturniveau bei -100 bis -200 °C, beispielsweise ca. -175 °C liegen. Das Durchleiten von Fluid erfolgt insbesondere in Form mehrerer unterschiedlicher Fluidströme, die einander entgegengeschickt werden und also in gegenläufigen Richtungen durch die erste und die zweite Austauschzone geleitet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt sich auf diese Weise insbesondere am zweiten Ende der ersten und am ersten Ende der zweiten Austauschzone ein Temperaturniveau ein, das zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturniveau liegt. Temperature level at -100 to -200 ° C, for example, about -175 ° C are. The passage of fluid takes place, in particular, in the form of a plurality of different fluid streams, which are directed towards one another and thus directed in opposite directions through the first and the second exchange zones. In the context of the present invention, in this way, in particular at the second end of the first and at the first end of the second exchange zone, a temperature level is established which lies between the first and the second temperature level.
Die vorliegende Erfindung kommt im Zusammenhang mit der kryogenen Bearbeitung von Luft in Form einer Tieftemperaturzerlegung von Luft oder einer reinen The present invention relates to the cryogenic processing of air in the form of a cryogenic separation of air or a pure one
Luftverflüssigung zum Einsatz, so dass die Fluide, die in dem ersten Betriebsmodus durch die erste Austauschzone und durch die zweite Austauschzone geleitet werden, druckbeaufschlagte getrocknete Luft und, insbesondere im Gegenstrom dazu, wenigstens ein unter Verwendung der druckbeaufschlagten getrockneten Luft kryogen gebildetes Luftprodukt umfassen. Zu den verwendeten Begriffen sei auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Air liquefaction, such that the fluids passed through the first exchange zone and the second exchange zone in the first mode of operation comprise pressurized dried air and, in particular countercurrently thereto, at least one cryogenic air product formed using the pressurized dried air. For the terms used, reference is made to the above explanations.
Die Druckbeaufschlagung der Luft und deren Trocknung, insbesondere in einer Adsorptionseinheit bekannter Art und unter Verwendung eines geeigneten The pressurization of the air and its drying, in particular in an adsorption unit of known type and using a suitable
Adsorptionsmaterials, kann Teil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sein, ebenso wie die Bildung des wenigstens einen kryogen gebildeten Luftprodukts. Adsorption, may be part of the proposed method according to the invention, as well as the formation of at least one cryogenically formed air product.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der erste Betriebsmodus durch einen zweiten Betriebsmodus unterbrochen, in dem das Durchleiten der Fluide, also der druckbeaufschlagten getrockneten Luft und des oder der kryogen gebildeten In the context of the present invention, the first operating mode is interrupted by a second operating mode, in which the passage of the fluids, that is the pressurized dried air and the cryogenically formed or
Luftprodukte, die in dem ersten Betriebsmodus durch die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone geleitet werden, unterbunden wird. Eine Unterbindung des Durchleitens besteht insbesondere in einer vollständigen Einstellung der Durchleitung, es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Durchleiten nur teilweise zu unterbinden, wie auch unten erläutert. Wie bereits eingangs erläutert, kommt es dadurch zu einem langsamen Temperaturangleich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone. Ein Temperaturangleich insgesamt ist dabei ebenfalls zu beobachten. Dieser erfolgt aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung, in der ein Wärmetauscher mit zwei Austauschzonen und einer Trennzone mit geringerer Wärmeleitung verwendet ist, sehr viel langsamer als bei einem Wärmetauscher, der nur eine Austauschzone, beispielsweise nur einen einzelnen Wärmetauscherblock, aufweist. Zunächst stellt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein höheres Ausgleichstemperaturniveau in der ersten Austauschzone und ein niedrigeres Ausgleichstemperaturniveau in der zweiten Austauschzone ein. So lange die zwei Austauschzonen dabei auf ausreichend unterschiedlichen Temperaturniveaus vorliegen, mit anderen Worten die Temperatur der ersten Austauschzone ausreichend hoch und die Temperatur der zweiten Air products that are passed through the first exchange zone and the second exchange zone in the first mode of operation, is suppressed. An inhibition of the passage exists in particular in a complete setting of the passage, However, it can also be provided to prevent the passage only partially, as also explained below. As already explained above, this results in a slow temperature adjustment between the first end and the second end of the first exchange zone and the first end and the second end of the second exchange zone. A total temperature adjustment is likewise to be observed here. However, this is done in the context of the present invention, in which a heat exchanger with two exchange zones and a separation zone with lower heat conduction is used, much slower than in a heat exchanger having only one exchange zone, for example, only a single heat exchanger block. First, in the context of the present invention, a higher compensation temperature level arises in the first exchange zone and a lower compensation temperature level in the second exchange zone. As long as the two exchange zones are present at sufficiently different temperature levels, in other words the temperature of the first exchange zone is sufficiently high and the temperature of the second
Austauschzone ausreichend niedrig ist, kann die erste Austauschzone bei einer anschließenden Wiederinbetriebnahme mit einem warmen Fluid auf dem ersten Temperaturniveau und die zweite Austauschzone mit einem kalten Fluid auf dem zweiten Temperaturniveau beaufschlagt werden, ohne dass es hier jeweils zu übermäßig starken thermischen Spannungen kommen kann wie bei einer If the exchange zone is sufficiently low, the first exchange zone can be acted upon with a warm fluid at the first temperature level and the second exchange zone with a cold fluid at the second temperature level, without it being possible here for excessively high thermal stresses in each case one
herkömmlichen Ausbildung eines Ausgleichstemperaturniveaus in dem conventional formation of a compensation temperature level in the
Wärmetauscher insgesamt. Total heat exchanger.
Erfindungsgemäß ist daher ferner vorgesehen, dass der zweite Betriebsmodus unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder ein weiterer Betriebsmodus eingeleitet wird, sobald eine Größe, die einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet. According to the invention, it is therefore further provided that the second operating mode is interrupted and the first operating mode or another operating mode is initiated as soon as a variable between one of the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first end and the second end characterized the second exchange zone heat transfer after the initiation of the second mode of operation, exceeds or falls below a predetermined value.
Als die den erfolgten Wärmetransport kennzeichnende Größe kann dabei As the characterizing the successful heat transfer size can
insbesondere ein in der ersten Austauschzone gemessenes oder erwartetes in particular, a measured or expected in the first exchange zone
Temperaturniveau und/oder ein in der zweiten Austauschzone gemessenes oder erwartetes Temperaturniveau verwendet werden. Sinkt beispielsweise an dem ersten Ende der ersten Austauschzone ein gemessener Temperaturwert unter einen bestimmten Wert ab, kennzeichnet dies einen erfolgten Wärmetransport zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone in einem bestimmten Umfang. Steigt andererseits beispielsweise an dem zweiten Ende der zweiten Temperature level and / or a measured or expected in the second exchange zone temperature level can be used. If, for example, a measured temperature value drops below a certain value at the first end of the first exchange zone, this indicates that heat transfer has taken place between the first exchange zone first and second ends of the first exchange zone to a certain extent. On the other hand, for example, rises at the second end of the second
Austauschzone ein gemessener Temperaturwert über einen bestimmten Wert an, kennzeichnet dies einen erfolgten Wärmetransport zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone in einem bestimmten Umfang. Auch Temperaturmittelwerte können auf Grundlage gemessener Werte verwendet werden, beispielsweise ein Mittelwert zwischen einer gemessenen Temperatur an dem ersten und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone bzw. ein Mittelwert zwischen einer gemessenen Temperatur an dem ersten und dem zweiten Ende der zweiten Exchange zone a measured temperature value above a certain value, this indicates a successful heat transfer between the first end and the second end of the second exchange zone to a certain extent. Temperature average values may also be used based on measured values, for example an average between a measured temperature at the first and second ends of the first exchange zone and an average value between a measured temperature at the first and second ends of the second
Austauschzone. Auch mehrere Temperaturwerte können zur Bildung eines Mittelwerts verwendet werden. Exchange zone. Also, several temperature values can be used to form an average.
Anstelle gemessener Temperaturwerte können auch erwartete Temperaturwerte in entsprechender Weise verwendet werden. Beispielsweise kann aufgrund von Instead of measured temperature values, expected temperature values can also be used in a corresponding manner. For example, due to
Simulationsdaten auf Grundlage von Materialkenngrößen, Umgebungstemperaturen und dergleichen ein Wärmetransport zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der ersten bzw. dem ersten und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone theoretisch ermittelt werden. Aus einer derartigen Simulation kann eine Zeit ermittelt werden, nach der entsprechende Temperaturen zu erwarten sind. Daher kann an die Stelle einer Temperaturmessung, wie auch nachfolgend noch erläutert, eine Zeitsteuerung treten. Entsprechende Steuerungsverfahren können auch auf Grundlage einer Simulation data based on material characteristics, ambient temperatures and the like, a heat transfer between the first and the second end of the first and the first and the second end of the second exchange zone are theoretically determined. From such a simulation, a time can be determined after which appropriate temperatures are expected. Therefore, a time measurement can take the place of a temperature measurement, as also explained below. Appropriate control procedures can also be based on a
Temperaturmessung an einem Testwärmetauscher im Labor definiert werden, wobei entsprechend ermittelte Werte auf baugleiche Wärmetauscher im Feld übertragen bzw. auf bauartähnliche Wärmetauscher extrapoliert werden können. Temperature measurement can be defined on a test heat exchanger in the laboratory, with correspondingly determined values can be transferred to identical heat exchanger in the field or extrapolated to similar type heat exchangers.
Bei der Größe, die den erfolgten Wärmetransport kennzeichnet, kann es sich insbesondere um ein sich in dem zweiten Betriebsmodus einstellendes The size that characterizes the heat transfer that has taken place can be, in particular, a process that sets itself up in the second operating mode
Temperaturniveau an dem ersten Ende der ersten und/oder ein sich in dem zweiten Betriebsmodus einstellendes Temperaturniveau an dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone handeln. Diese Temperaturniveaus können insbesondere mittels einer Messung in Form eines oder mehrerer Temperaturwerte ermittelt werden. Temperature level at the first end of the first and / or a setting in the second operating mode temperature level at the second end of the second exchange zone act. These temperature levels can be determined in particular by means of a measurement in the form of one or more temperature values.
Insbesondere kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, den zweiten Betriebsmodus dann zu unterbrechen und den ersten oder den weiteren Betriebsmodus einzuleiten, wenn die Größe, die den zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport In particular, it can be provided in the context of the present invention to then interrupt the second operating mode and to initiate the first or the further operating mode, if the size of the between the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first end and the second end of the second exchange zone carried heat transfer
kennzeichnet, jeweils den vorbestimmten Wert überschreitet und einen weiteren vorbestimmten Wert noch nicht überschreitet. Entsprechend kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, den zweiten Betriebsmodus dann zu unterbrechen, wenn die Größe, die den zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport kennzeichnet, jeweils den vorbestimmten Wert unterschreitet und einen weiteren vorbestimmten Wert noch nicht unterschreitet. denotes, in each case exceeds the predetermined value and does not exceed another predetermined value. Accordingly, in the context of the present invention, provision may also be made for interrupting the second operating mode if the size which has taken place between the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first end and the second end of the second exchange zone Heat transport indicates each falls below the predetermined value and not yet falls below a further predetermined value.
Beispielsweise kann in der zuletzt angegebenen Ausgestaltung der zweite For example, in the last-mentioned embodiment, the second
Betriebsmodus unterbrochen werden, wenn das Temperaturniveau am kalten Ende des Wärmetauschers insgesamt, also beispielsweise an dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone, oder ein entsprechender anderer Temperaturwert oder Mittelwert, über einen bestimmten Temperaturwert hinaus angestiegen ist, aber einen darüber liegenden Temperaturwert noch nicht erreicht hat. In analoger Weise kann vorgesehen sein, dass der zweite Betriebsmodus unterbrochen wird, wenn das Temperaturniveau am warmen Ende des Wärmetauschers insgesamt, also Operation mode are interrupted when the temperature level at the cold end of the heat exchanger as a whole, so for example at the second end of the second exchange zone, or a corresponding other temperature value or average, has risen above a certain temperature value, but has not reached an overlying temperature value. In an analogous manner, it can be provided that the second operating mode is interrupted when the temperature level at the warm end of the heat exchanger as a whole, ie
beispielsweise an dem ersten Ende der ersten Austauschzone, oder ein for example, at the first end of the first exchange zone, or a
entsprechender anderer Temperaturwert oder Mittelwert, unter einen bestimmten Temperaturwert abgesunken ist, aber einen darunter liegenden Temperaturwert noch nicht erreicht hat.Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der erste corresponding other temperature value or mean, has fallen below a certain temperature value, but has not reached an underlying temperature value. In this way it can be ensured that the first
Betriebsmodus gefahrlos und unter Vermeidung übermäßiger thermischer Spannungen eingeleitet werden kann. Operating mode can be safely initiated and avoiding excessive thermal stresses.
Die vorliegende Erfindung kann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung auch umfassen, dass eine Größe berücksichtigt wird, die einen zwischen der ersten In a particularly preferred embodiment, the present invention may also include taking into account a size which is one between the first
Austauschzone bzw. deren zweitem Ende und der zweiten Austauschzone bzw. deren erstem Ende erfolgten Wärmetransport kennzeichnet. Wie erwähnt, erfolgt der Wärmetransport zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone in dem Exchange zone or its second end and the second exchange zone or the first end characterized heat transport features. As mentioned, the heat transfer between the first zone and the second zone takes place in the
erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahren bedeutend langsamer als in According to the invention provided method significantly slower than in
herkömmlichen Wärmetauschern aufgrund der zwischengeschalteten Trennzone. Ein entsprechender Ausgleich findet jedoch gleichwohl statt. Er führt dazu, dass sich die Temperaturen in der ersten und der zweiten Austauschzone langsam aneinander angleichen. In der erwähnten Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere eine gemessene oder erwartete Temperaturdifferenz zwischen Temperaturniveaus in der ersten und der zweiten Austauschzone berücksichtigt werden, insbesondere zwischen einem mittleren Temperaturniveau in der ersten und der zweiten Austauschzone oder zwischen einem Temperaturniveau an dem zweiten Ende der ersten und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone. Unterschreitet eine derartige Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Differenzwert, kann der zweiten Betriebsmodus unterbrochen und der erste oder der weitere Betriebsmodus eingeleitet werden. Anstelle einer conventional heat exchangers due to the intermediate separation zone. However, a corresponding compensation takes place nevertheless. It causes the temperatures in the first and second exchange zones to slowly converge assimilate. Specifically, in the mentioned embodiment of the invention, a measured or expected temperature difference between temperature levels in the first and second exchange zones may be taken into account, in particular between a mean temperature level in the first and second exchange zones or between a temperature level at the second end of the first and the first End of the second exchange zone. If such a temperature difference falls below a predetermined difference value, the second operating mode can be interrupted and the first or the further operating mode can be initiated. Instead of a
Temperaturdifferenz können jeweils auch entsprechende Absolutwerte verwendet werden, wobei berücksichtigt wird, ob ein entsprechendes Temperaturniveau in der ersten Austauschzone einen hierfür vorbestimmten Wert nicht unterschreitet und ein entsprechendes Temperaturniveau in der zweiten Austauschzone einen hierfür vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Temperature difference can be used in each case corresponding absolute values, taking into account whether a corresponding temperature level in the first exchange zone does not fall below a predetermined value and a corresponding temperature level in the second exchange zone does not exceed a predetermined value.
Anstelle einer Bestimmung von Temperaturen kann, wie erwähnt, auch vorgesehen sein, eine Zeitsteuerung zu verwenden. Bei bekannten thermischen Eigenschaften des Wärmetauschers bzw. der ersten und der zweiten Austauschzone und der Trennzone kann nach Verstreichen einer bestimmten Zeit bei zuvor bekannten Bedingungen davon ausgegangen werden, dass ein bestimmter Wärmetransport erfolgt ist. Damit handelt es sich auch bei einer entsprechenden Zeit bzw. bei dem damit verbundenen erwarteten Temperaturniveau ebenfalls um eine Größe, die einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet. Eine entsprechende Zeitvorgabe kann, beispielsweise auf Grundlage von festgestellten As mentioned, instead of determining temperatures, it may also be provided to use a time control. In known thermal properties of the heat exchanger or the first and the second exchange zone and the separation zone can be assumed after the lapse of a certain time at previously known conditions that a certain heat transfer has occurred. It is also at a corresponding time or at the associated expected temperature level also by a size, which took place between the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first end and the second end of the second exchange zone Heat transfer after the initiation of the second mode of operation features. An appropriate timing may, for example, based on determined
Anfangstemperaturen, auch mit Korrekturfaktoren bzw. Zu- und Abschlägen beaufschlagt werden. Initial temperatures are also applied with correction factors or surcharges and discounts.
Wird, wie erfindungsgemäß vorgesehen, der zweite Betriebsmodus unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder ein weiterer Betriebsmodus eingeleitet, sobald die Größe, die den zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten If, as provided according to the invention, the second operating mode is interrupted and the first operating mode or another operating mode is initiated, as soon as the size between the first end and the second end of the first
Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet, kann sichergestellt werden, dass die Temperaturen am warmen Ende eines entsprechenden Wärmetauschers noch nicht derart tief abgesunken sind, dass eine Einspeisung von Fluid am warmen Ende zu übermäßigen Temperaturspannungen führen kann. Entsprechendes gilt auch für die Temperaturen am kalten Ende eines entsprechenden Wärmetauschers. Hierbei können entsprechende Werte, Exchange zone and / or characterized between the first end and the second end of the second exchange zone heat transfer after the initiation of the second mode of operation, exceeds or falls below a predetermined value, it can be ensured that the temperatures at the warm end of a corresponding heat exchanger have not fallen so low that an injection of fluid at the warm end can lead to excessive temperature stresses. The same applies to the temperatures at the cold end of a corresponding heat exchanger. Here, corresponding values,
beispielsweise Schwellwerte oder Zeitvorgaben, derart ausgewählt werden, dass sichergestellt ist, dass sich zwar ggf. jeweils eine Temperatur innerhalb der ersten und der zweiten Wärmeaustauschzone ausgleicht, ein Temperaturausgleich in dem Wärmetauscher insgesamt noch nicht erfolgt ist. Die Ausgleichstemperaturen innerhalb der ersten bzw. zweiten Wärmeaustauschzone liegen dabei, wie erwähnt, jeweils näher an dem ersten bzw. zweiten Temperaturniveau als eine Ausgleichstemperatur in dem Wärmetauscher insgesamt bzw. in einem klassischen einteilig ausgebildeten Wärmetauscher, in dem sich schneller eine mittlere Temperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturniveau als Ausgleichstemperatur einstellt. Auf diese Weise kann im Rahmen der vorliegende eine Unterbrechungszeit ohne Einleitung weiterer Temperierungsmaßnahmen verlängert werden. Insbesondere müssen im zweiten Betriebsmodus keine zusätzlichen Fluide verwendet werden, die den For example, threshold values or time specifications are selected such that it is ensured that, if necessary, in each case a temperature within the first and the second heat exchange zone compensates, a temperature compensation in the heat exchanger has not taken place in total. The balancing temperatures within the first and second heat exchange zone are, as mentioned, in each case closer to the first or second temperature level than a balancing temperature in the heat exchanger as a whole or in a classic one-piece heat exchanger in which a mean temperature between the first and sets the second temperature level as a compensation temperature. In this way, an interruption time can be extended within the scope of the present invention without the initiation of further temperature control measures. In particular, in the second mode of operation, no additional fluids need to be used, which is the
Medienbedarf erhöhen und ggf. zu Ungleichverteilungen im Wärmetauscher und damit verbundenen Temperierungsproblemen führen können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann, mit anderen Worten, im zweiten Betriebsmodus ein entsprechender Wärmetauscher für einen verlängerten Zeitraum vollständig stillgelegt und Increase media requirements and possibly lead to uneven distribution in the heat exchanger and associated Temperierungsproblemen. In the context of the present invention, in other words, in the second operating mode, a corresponding heat exchanger for a prolonged period completely shut down and
anschließend ohne die Gefahr von Beschädigungen durch thermische Spannungen oder eine damit verbundene Lebensdauerverkürzung durch entsprechend große Lastwechsel wieder in Betrieb genommen werden. then be put back into operation without the risk of damage due to thermal stress or a shortened service life due to correspondingly large load changes.
Wie erwähnt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung der zweite Betriebsmodus unterbrochen und anstelle der Wiederaufnahme des ersten Betriebsmodus auch ein weiterer Betriebsmodus eingeleitet werden, sobald die Größe, die den zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten As mentioned, in the context of the present invention, the second operating mode can be interrupted and, instead of resuming the first operating mode, another operating mode can be initiated as soon as the size between the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first End and the second end of the second exchange zone were made
Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, den vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet. Ein entsprechender weiterer Heat transfer after the initiation of the second mode indicates the predetermined value is above or below. A corresponding one more
Betriebsmodus kann dabei insbesondere auch ein Temperiermodus sein, in dem der Wärmetauscher durch an sich bekannte Maßnahmen temperiert wird. Hierbei kann insbesondere eine Durchströmung eines entsprechenden Wärmetauschers mit Fluidströmen erfolgen, die in einer geringeren Menge pro Zeiteinheit als die im ersten Betriebsmodus eingesetzten Fluidströme verwendet werden können. In diesem Fall wird das Durchleiten entsprechender Fluide also nur teilweise unterbunden bzw. Operating mode may in particular also be a tempering mode in which the heat exchanger is tempered by measures known per se. In this case, in particular, a flow through a corresponding heat exchanger with fluid streams can be carried out in a smaller amount per unit of time than in the first Operating mode used fluid streams can be used. In this case, the passage of appropriate fluids is thus only partially prevented or
werden die in dem ersten Betriebsmodus durchgeleiteten Fluide durch andere ersetzt. For example, the fluids passed in the first mode of operation are replaced by others.
Wie erwähnt, kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren insbesondere auf Grundlage einer oder mehrerer Temperaturen, insbesondere einer oder mehrere gemessener Temperaturen, erfolgen. Mit anderen Worten kann als die Größe, die den zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus As mentioned, the method proposed according to the invention can be carried out in particular on the basis of one or more temperatures, in particular one or more measured temperatures. In other words, as the size, the heat transfer between the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first end and the second end of the second exchange zone after the initiation of the second mode of operation
kennzeichnet, ein Temperaturniveau an dem ersten Ende der ersten Austauschzone und/oder ein Temperaturniveau an dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone verwendet werden, wobei der zweite Betriebsmodus unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder der weitere Betriebsmodus eingeleitet werden, sobald das Temperaturniveau an dem ersten Ende der ersten Austauschzone um mehr als einen vorgegebenen Wert unterhalb des ersten Temperaturniveaus liegt und/oder sobald das Temperaturniveau an dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone um mehr als einen vorgegebenen Wert oberhalb des zweiten Temperaturniveaus liegt. Weitere Details wurden bereits erläutert. denotes a temperature level at the first end of the first exchange zone and / or a temperature level at the second end of the second exchange zone are used, wherein the second operating mode is interrupted and the first operating mode or the further operating mode are initiated as soon as the temperature level at the first end of the first exchange zone is more than a predetermined value below the first temperature level and / or when the temperature level at the second end of the second exchange zone is more than a predetermined value above the second temperature level. Further details have already been explained.
Hierbei kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann, wenn in dem ersten Betriebsmodus das zweite Ende der ersten Austauschzone und das erste Ende der zweiten Austauschzone durch das Durchleiten von Fluiden durch die erste Here, in the context of the present invention, in particular when in the first operating mode, the second end of the first exchange zone and the first end of the second exchange zone by the passage of fluids through the first
Austauschzone und durch die zweite Austauschzone auf ein drittes Exchange zone and through the second exchange zone on a third
Zwischentemperaturniveau zwischen dem ersten Temperaturniveau und dem zweiten Temperaturniveau temperiert werden, der zweite Betriebsmodus dann unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder der weitere Betriebsmodus eingeleitet werden, sobald das erste Ende der ersten Austauschzone ein Temperaturniveau aufweist, das um mehr als einen vorgegebenen Wert von einem mittleren Temperaturniveau zwischen dem ersten Temperaturniveau und dem dritten Temperaturniveau abweicht und/oder sobald das zweite Ende der zweiten Austauschzone ein Temperaturniveau aufweist, das um mehr als einen vorgegebenen Wert von einem mittleren Temperate intermediate temperature level between the first temperature level and the second temperature level, the second operating mode then interrupted and the first operating mode or the further operating mode are initiated as soon as the first end of the first exchange zone has a temperature level, the more than a predetermined value of a mean temperature level differs between the first temperature level and the third temperature level and / or as soon as the second end of the second exchange zone has a temperature level that is more than a predetermined value of a mean
Temperaturniveau zwischen dem dritten Temperaturniveau und dem zweiten Temperature level between the third temperature level and the second
Temperaturniveau abweicht. Mit anderen Worten erfolgt eine Unterbrechung des zweiten und beispielsweise eine Wiederaufnahme des ersten oder des weiteren Betriebsmodus dann, wenn zwar ein Wärmeausgleich innerhalb der jeweiligen Temperature level deviates. In other words, an interruption of the second and, for example, a resumption of the first or the other takes place Operating mode then, although a heat balance within the respective
Austauschzonen, aber noch nicht im Wärmetauscher insgesamt erzielt worden ist. Vorteile wurden ebenfalls bereits erläutert. Replacement zones, but not yet in the heat exchanger has been achieved in total. Benefits have also been explained.
In einem Regelbetrieb eines entsprechenden Verfahrens, also in dem ersten In a regular operation of a corresponding method, ie in the first
Betriebsmodus, wird oder werden insbesondere ein oder mehrere erste Fluide auf dem ersten Temperaturniveau der ersten Austauschzone über deren erstes Ende zugeführt, nacheinander durch die erste Austauschzone, die Trennzone und die zweite In operation mode, in particular, one or more first fluids at the first temperature level of the first exchange zone are or are supplied via the first end thereof, successively through the first exchange zone, the separation zone and the second
Austauschzone geleitet, und danach auf dem zweiten Temperaturniveau aus der zweiten Austauschzone über deren zweites Ende ausgeführt, und in dem ersten Betriebsmodus wird oder werden ferner ein oder mehrere zweite Fluide nacheinander auf dem zweiten Temperaturniveau der zweiten Austauschzone über deren zweites Ende zugeführt, durch die zweite Austauschzone, die Trennzone und die erste Exchange zone and then carried out at the second temperature level from the second exchange zone via the second end, and in the first operating mode, one or more second fluids are or are further supplied sequentially at the second temperature level of the second exchange zone via the second end, through the second Exchange zone, the separation zone and the first
Austauschzone geleitet, und danach auf dem ersten Temperaturniveau aus der ersten Austauschzone über deren erstes Ende ausgeführt. Auf diese Weise erfolgt die Temperierung der ersten und der zweiten Wärmeaustauschzone in der zuvor mehrfach erläuterten Weise, wobei sich insbesondere an dem zweiten Ende der ersten und an dem ersten Ende der zweiten Wärmeaustauschzone ein weiteres Temperaturniveau einstellt, das zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturniveau liegt. Die hierbei verwendeten Fluide sind verdichtete und getrocknete Luft und ein oder mehrere kryogen gebildete Luftprodukte, wie bereits erwähnt. Exchange zone, and then carried out at the first temperature level from the first exchange zone over the first end. In this way, the temperature of the first and the second heat exchange zone is carried out in the manner explained in more detail above, wherein set at the second end of the first and at the first end of the second heat exchange zone, a further temperature level which is between the first and the second temperature level , The fluids used here are compressed and dried air and one or more cryogenically formed air products, as already mentioned.
Wie mehrfach erwähnt, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Längswärmeleitung in einem entsprechenden Wärmetauscher durch die Aufteilung in die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone mit der zwischengeschalteten Trennzone reduziert. Dies kann insbesondere durch die Wahl und die spezifische Ausgestaltung der Trennzone bewirkt werden, die insbesondere einen Abfluss von Wärme von dem zweiten Ende der ersten Austauschzone zu dem ersten Ende der zweiten Austauschzone verringert oder verhindert. Nachfolgend werden entsprechende Ausgestaltungen erläutert, wobei diese Erläuterungen für einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher und eine entsprechende Anordnung sowie für ein erfindungsgemäßes Verfahren und jeweiliger Ausgestaltungen hiervon in gleicher weise gelten. As mentioned several times, in the context of the present invention, in particular a longitudinal heat conduction in a corresponding heat exchanger is reduced by the division into the first exchange zone and the second exchange zone with the intermediate separation zone. This may be effected, in particular, by the choice and specific configuration of the separation zone, which in particular reduces or prevents outflow of heat from the second end of the first exchange zone to the first end of the second exchange zone. Corresponding embodiments will be explained below, these explanations for a heat exchanger according to the invention and a corresponding arrangement as well as for a method according to the invention and respective embodiments thereof being valid in the same way.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone ein oder mehrere erste Materialien mit einem oder mehreren ersten Wärmeleitwerten aufweisen oder, insbesondere ausschließlich, aus einem oder mehreren entsprechender Materialien ausgebildet sein. Die Trennzone kann in diesem Fall ein oder mehrere zweite Materialien mit einem oder mehreren zweiten Wärmeleitwerten aufweisen oder, insbesondere ausschließlich, aus einem oder mehreren entsprechender Materialien ausgebildet sein. Der oder die zweiten Wärmeleitwerte sind dabei geringer als der oder die ersten Wärmeleitwerte. Durch die hierdurch bewirkte Herabsetzung der Wärmeleitung in der Trennzone lassen sich die mehrfach erläuterten Vorteile erzielen. Ein entsprechendes Material in den In one embodiment of the present invention, the first exchange zone and the second exchange zone may include one or more first materials with one or more first materials have a plurality of first heat conductivity values or, in particular exclusively, be formed from one or more corresponding materials. In this case, the separation zone can have one or more second materials with one or more second heat conductivities or, in particular, can be formed from one or more corresponding materials. The second heat conductivity value (s) is less than the first thermal conductivity value (s). As a result of the reduction of the heat conduction in the separation zone caused by this, the advantages explained several times can be achieved. An appropriate material in the
Austauschzonen kann insbesondere Aluminium sein. Bei dem Material in der Exchange zones may be aluminum in particular. When the material in the
Trennzone kann es sich um ein Metall mit geringerer Wärmeleitung oder auch um einen oder mehrere Kunststoffe handeln. Separation zone may be a metal with less heat conduction or even one or more plastics.
In einer weiteren Ausgestaltung können die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone jeweils übereinanderliegende strukturierte Metallplatten aufweisen und die Trennzone kann ohne übereinanderliegende strukturierte Metallplatten ausgebildet sein. Die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone können dabei insbesondere in Form separater Rippen-Platten-Wärmetauscher ausgebildet sein, die durch einen Luftspalt oder Luftraum oder in anderer Weise voneinander getrennt und mittels Rohren miteinander verbunden sind. In a further embodiment, the first exchange zone and the second exchange zone can each have structured metal plates lying one above the other, and the separation zone can be formed without structured metal plates lying one above the other. The first exchange zone and the second exchange zone can be designed in particular in the form of separate rib-plate heat exchangers, which are separated from one another by an air gap or air space or in another way and connected to one another by means of pipes.
Mit anderen Worten kann die Trennzone in Form eines Isolierraums zwischen der ersten Austauschzone und der zweiten Austauschzone ausgebildet sein, wobei durch den Isolierraum Rohrleitungen geführt sind, die die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone verbinden. Die erste Austauschzone und die zweite In other words, the separation zone can be formed in the form of an insulating space between the first exchange zone and the second exchange zone, wherein pipes are led through the insulating space, which connect the first exchange zone and the second exchange zone. The first exchange zone and the second
Austauschzone können dabei in beliebiger Form ausgebildet sein. Sie sind damit nicht auf eine Ausgestaltung als Rippen-Platten-Wärmetauscher beschränkt. Der Isolierraum und damit die Trennzone kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung also zumindest teilweise als ein Luftraum oder evakuierter Raum ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass der Isolierraum und damit die Trennzone zumindest teilweise mit einem Exchange zone can be formed in any form. They are thus not limited to a design as a rib-plate heat exchanger. The insulating space and thus the separation zone can thus be at least partially formed as an air space or evacuated space in the context of the present invention. It is also possible that the insulating space and thus the separation zone at least partially with a
Isolationsmaterial gefüllt ist, insbesondere mit einem üblicherweise in einer Coldbox verwendeten Isolationsmaterial wie Perlit und dergleichen. Insulation material is filled, in particular with an insulation material usually used in a coldbox such as perlite and the like.
Es ist alternativ zu den erläuterten Ausgestaltungen auch möglich, dass die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone jeweils übereinanderliegende As an alternative to the embodiments explained, it is also possible for the first exchange zone and the second exchange zone to lie one above the other
Metallplatten mit einer ersten Strukturierung aufweisen und dass die Trennzone übereinanderliegende Metallplatten mit einer zweiten Strukturierung, die von der ersten Strukturierung abweicht, aufweist. Bei den Metallplatten kann es sich auch um durchgängige Metallplatten mit den jeweiligen unterschiedlichen Strukturierungen handeln. Die abweichende Strukturierung in der Trennzone kann dabei insbesondere zu der abweichenden Wärmeleitung in der Trennzone führen, beispielsweise dadurch, dass ein Materialquerschnitt zwischen dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone verringert wird. Have metal plates with a first structuring and that the separation zone superimposed metal plates having a second structuring, which differs from the first structuring has. The metal plates can also be continuous metal plates with the respective different structurings. The deviating structuring in the separation zone may in particular lead to the deviating heat conduction in the separation zone, for example by a material cross-section between the second end of the first exchange zone and the first end of the second exchange zone being reduced.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Anordnung mit einem The present invention further extends to an arrangement with a
Wärmetauscher, welcher eine erste Austauschzone mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende, eine zweite Austauschzone mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende und eine Trennzone zwischen dem ersten Ende der ersten A heat exchanger comprising a first exchange zone having a first end and a second end, a second exchange zone having a first end and a second end and a separation zone between the first end of the first
Austauschzone und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone aufweist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit der ersten Austauschzone zwischen deren erstem Ende und deren zweitem Ende und eine Wärmeleitfähigkeit der zweiten Austauschzone zwischen deren erstem Ende und deren zweitem Ende jeweils höher als eine Wärmeleitfähigkeit der Trennzone zwischen dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone ist. Exchanging zone and the second end of the second exchange zone, wherein a heat conductivity of the first exchange zone between the first end and the second end and a heat conductivity of the second exchange zone between the first end and the second end each higher than a thermal conductivity of the separation zone between the second end of first exchange zone and the first end of the second exchange zone.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind dabei in einer derartigen Anordnung technische Mittel bereitgestellt, die dafür eingerichtet sind, in einem ersten In the context of the present invention, in such an arrangement, technical means are provided which are set up in a first embodiment
Betriebsmodus durch ein Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone und durch die zweite Austauschzone das erste Ende der ersten Austauschzone auf ein erstes Temperaturniveau zu temperieren und das zweite Ende der zweiten Operating mode by passing fluids through the first exchange zone and by the second exchange zone to temper the first end of the first exchange zone to a first temperature level and the second end of the second
Austauschzone auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Exchange zone to a second temperature level below the first
Temperaturniveaus zu temperieren. Ferner sind technische Mittel bereitgestellt, die dafür eingerichtet sind, den ersten Betriebsmodus durch einen zweiten Betriebsmodus zu unterbrechen, in dem das Durchleiten der Fluide durch die erste Austauschzone und die zweite Austauschzone unterbunden wird. Temperature levels to temper. Furthermore, technical means are provided, which are set up to interrupt the first operating mode by a second operating mode, in which the passage of the fluids through the first exchange zone and the second exchange zone is prevented.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch technische Mittel aus, die dafür eingerichtet sind, als die Fluide, die in dem ersten Betriebsmodus durch die erste Austauschzone und durch die zweite Austauschzone geleitet werden, The arrangement according to the invention is characterized by technical means which are set up as the fluids which are conducted in the first operating mode through the first exchange zone and through the second exchange zone,
druckbeaufschlagte getrocknete Luft und wenigstens ein unter Verwendung der getrockneten Luft kryogen gebildetes Luftprodukt zu verwenden, und den zweiten Betriebsmodus zu unterbrechen und den ersten Betriebsmodus oder einen weiteren Betriebsmodus einzuleiten, sobald eine Größe, die einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der ersten Austauschzone und/oder zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der zweiten Austauschzone erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, einen vorbestimmten Wert Über oder unterschreitet. to use pressurized dried air and at least one cryogenically formed air product using the dried air, and the second Interrupt operating mode and initiate the first mode of operation or another mode of operation, as soon as a size, the one carried out between the first end and the second end of the first exchange zone and / or between the first end and the second end of the second exchange zone heat transfer after the initiation of second operating mode, a predetermined value over or falls below.
Zu Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anordnung, die insbesondere dazu eingerichtet ist, ein Verfahren durchzuführen, wie es zuvor erläutert wurde, sei auf die obigen Ausführungen ausdrücklich verwiesen. Insbesondere weist eine derartige Anlage eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, bei Bedarf, beispielsweise nach einem festen Schaltmuster, auf Grundlage eines Sensorsignals oder auf For features and advantages of a corresponding arrangement, which is particularly adapted to perform a method, as previously explained, is expressly made to the above statements. In particular, such a system has a control device which is designed, if necessary, for example, according to a fixed switching pattern, based on a sensor signal or on
Anforderung, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umzuschalten. Request to switch between the first and second operating modes.
Wie erwähnt, erstreckt sich die vorliegende Erfindung auch auf eine As mentioned, the present invention also extends to a
Luftbearbeitungsanlage, die Mittel zur Verflüssigung und/oder Tieftemperaturzerlegung von Luft aufweist. Diese zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass sie eine Anordnung umfasst, wie sie soeben erläutert wurde. Insbesondere kann die Air treatment plant having means for liquefying and / or cryogenic separation of air. This is inventively characterized in that it comprises an arrangement as just explained. In particular, the
Luftbearbeitungsanlage als Luftzerlegungsanlage ausgebildet sein. Sie umfasst in diesem Fall ein Destillationssäulensystem grundsätzlich bekannter Art. Eine entsprechende Luftbearbeitungsanlage kann insbesondere auch als Anlage zum Speichern und Rückgewinnen von Energie ausgebildet sein. Zu Merkmalen und Vorteilen sei auf die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Air processing plant be designed as an air separation plant. In this case, it comprises a distillation column system of basically known type. A corresponding air processing plant can in particular also be designed as a system for storing and recovering energy. For features and advantages, reference is made to the above explanations regarding the invention
Verfahrens verwiesen. Referenced method.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die eine Ausführungsform der Erfindung und entsprechende The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, which show an embodiment of the invention and corresponding ones
Wärmeaustauschdiagramme zeigen. Show heat exchange diagrams.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 veranschaulicht Temperaturverläufe in einem Wärmetauscher nach FIG. 1 illustrates temperature profiles in a heat exchanger according to FIG
Außerbetriebnahme ohne Einsatz von Maßnahmen gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Figur 2 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage mit einem Wärmetauscher, der unter Verwendung eines Verfahrens gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann. Decommissioning without the use of measures according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates an air separation plant having a heat exchanger that may be operated using a method according to an embodiment of the present invention.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
In den Figuren sind identische oder einander funktional oder bedeutungsmäßig entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert. In the figures, identical or mutually functionally or meaningfully corresponding elements are given identical reference numerals and will not be explained repeatedly for the sake of clarity.
Figur 1 veranschaulicht Temperaturverläufe in einem Wärmetauscher nach FIG. 1 illustrates temperature profiles in a heat exchanger according to FIG
Außerbetriebnahme ohne Einsatz von Maßnahmen gemäß vorteilhaften Decommissioning without the use of measures according to advantageous
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung in Form eines Temperaturdiagramms. Embodiments of the present invention in the form of a temperature diagram.
In dem in Figur 1 dargestellten Diagramm sind eine mit H bezeichnete Temperatur am warmen Ende eines entsprechenden Wärmetauschers bzw. seines entsprechenden Wärmeaustauschbereichs (zuvor und nachfolgend auch als "erstes Ende" bezeichnet) und eine mit C bezeichnete Temperatur am kalten Ende (zuvor und nachfolgend auch als "zweites Ende" bezeichnet) jeweils in °C auf der Ordinate gegenüber einer Zeit in Stunden auf der Abszisse dargestellt. In the diagram shown in FIG. 1, a temperature denoted by H at the warm end of a corresponding heat exchanger or its corresponding heat exchange area (previously and subsequently also referred to as "first end") and a temperature at C described at C (previously and subsequently also as "second end") respectively in ° C on the ordinate versus a time in hours on the abscissa.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, beträgt die Temperatur H am ersten (warmen) Ende des Wärmeaustauschbereichs zu Beginn der Außerbetriebnahme, und damit die As can be seen from Figure 1, the temperature H at the first (warm) end of the heat exchange area at the beginning of decommissioning, and thus the
Temperatur in einem regulären Betrieb des Wärmetauschers, ca. 20 °C und die Temperatur C am zweiten (kalten) Ende ca. -175 °C. Diese Temperaturen gleichen sich über die Zeit zunehmend einander an. Hierfür ist die hohe Wärmeleitfähigkeit der in dem Wärmetauscher verbauten Materialien verantwortlich. Mit anderen Worten fließt hier Wärme vom ersten (warmen) Ende in Richtung des zweiten (kalten) Endes. Temperature in a regular operation of the heat exchanger, about 20 ° C and the temperature C at the second (cold) end about -175 ° C. These temperatures are increasingly converging over time. This is due to the high thermal conductivity of the materials installed in the heat exchanger. In other words, heat flows from the first (warm) end towards the second (cold) end.
Zusammen mit dem Wärmeeintrag aus der Umgebung ergibt sich dabei eine mittlere Temperatur von ca. -90 °C. Die deutliche Temperaturerhöhung am zweiten (kalten) Ende des Wärmeaustauschbereichs kommt zum größten Teil durch den internen Temperaturausgleich in dem Wärmetauscher zustande und nur in einem geringeren Anteil durch externen Wärmeeintrag. Wie mehrfach erwähnt, kann es im dargestellten Fall zu starken thermischen Together with the heat input from the environment results in an average temperature of about -90 ° C. The significant increase in temperature at the second (cold) end of the heat exchange area is largely due to the internal temperature compensation in the heat exchanger and only to a lesser extent by external heat input. As mentioned several times, it can in the case shown too strong thermal
Spannungen kommen, wenn das erste (warme) Ende des Wärmetauschers nach einiger Zeit der Regeneration ohne weitere Maßnahmen wieder mit einem warmen Fluid von im dargestellten Beispiel ca. 20 °C beaufschlagt wird. Tensions come when the first (warm) end of the heat exchanger after some time of regeneration without further action again with a warm fluid of about 20 ° C is applied in the example shown.
Figur 2 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage als Beispiel einer Anordnung 100 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Diese weist als wesentliche Komponenten einen Wärmetauscher 10, der den Hauptwärmetauscher der FIG. 2 illustrates an air separation plant as an example of an arrangement 100 according to one embodiment of the present invention. This has as essential components a heat exchanger 10, the main heat exchanger of the
Luftzerlegungsanlage darstellt, und ein Destillationssäulensystem 20 auf. Air separation plant, and a distillation column system 20 on.
Luftzerlegungsanlagen der gezeigten Art sind, wie erwähnt, vielfach an anderer Stelle beschrieben, beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification". Für detaillierte Erläuterungen zu Aufbau und Funktionsweise sei daher auf entsprechende Fachliteratur verwiesen. Eine Luftzerlegungsanlage zum Einsatz der vorliegenden Erfindung kann auf unterschiedlichste Weise ausgebildet sein. Der Einsatz der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Ausgestaltung gemäß Figur 2 beschränkt. Figur 2 veranschaulicht nur die für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung Air separation plants of the type shown are, as mentioned, often described elsewhere, for example in H.-W. Haring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, especially Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification". For detailed explanations on the structure and mode of operation, reference is therefore made to corresponding technical literature. An air separation plant for use of the present invention can be designed in many different ways. The use of the present invention is not limited to the embodiment according to FIG. Figure 2 illustrates only those for the description of the present invention
wesentlichen Komponenten. essential components.
Der Wärmetauscher 10 umfasst eine hier mit 1 bezeichnete erste Austauschzone mit einem ersten Ende 1 1 und mit einem zweiten Ende 12 sowie eine hier mit 2 The heat exchanger 10 comprises a here designated 1 first exchange zone with a first end 1 1 and with a second end 12 and one here with the second
bezeichnete zweite Austauschzone mit einem ersten Ende 21 und mit einem zweiten Ende 22. Eine hier mit 3 bezeichnete Trennzone ist zwischen dem ersten Ende 1 1 der ersten Austauschzone 1 und dem zweiten Ende 12 der zweiten Austauschzone 2 ausgebildet. Die Trennzone 3 ist dabei hier in Form eines Luftraums oder eines anderweitig ausgebildeten, beispielsweise mittels Isolationsmaterial gefüllten Raums zwischen der ersten Austauschzone 1 und der zweiten Austauschzone 2 ausgebildet. Zu Details sei auf obige Erläuterungen verwiesen. designated second exchange zone having a first end 21 and a second end 22. A here designated 3 separating zone is formed between the first end 1 1 of the first exchange zone 1 and the second end 12 of the second exchange zone 2. The separation zone 3 is here in the form of an air space or otherwise formed, for example by means of insulation material filled space between the first exchange zone 1 and the second exchange zone 2 is formed. For details refer to the above explanations.
Eine Wärmeleitfähigkeit der ersten Austauschzone 2 zwischen deren erstem Ende 1 1 und deren zweitem Ende 12 und eine Wärmeleitfähigkeit der zweiten Austauschzone 2 zwischen deren erstem Ende 1 1 und deren zweitem Ende 12 ist jeweils höher als eine Wärmeleitfähigkeit der Trennzone 13 zwischen dem zweiten Ende 1 1 der ersten Austauschzone 1 und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone 2. In einem ersten Betriebsmodus, beispielsweise nach Maßgabe einer sehr stark vereinfacht dargestellten Steuereinheit 50, werden, wie nachfolgend erläutert, durch ein Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone 1 und durch die zweite Austauschzone 2 das erste Ende 1 1 der ersten Austauschzone 1 auf ein erstes Temperaturniveau und das zweite Ende 12 der zweiten Austauschzone 2 auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus temperiert. A thermal conductivity of the first exchange zone 2 between the first end 1 1 and the second end 12 and a thermal conductivity of the second exchange zone 2 between the first end 1 1 and the second end 12 is in each case higher than a thermal conductivity of the separation zone 13 between the second end 1 the first exchange zone 1 and the first end of the second exchange zone 2. In a first operating mode, for example in accordance with a control unit 50 shown in a very simplified manner, as described below, by passing fluids through the first exchange zone 1 and the second exchange zone 2, the first end 1 1 of the first exchange zone 1 to a first Temperature level and the second end 12 of the second exchange zone 2 tempered to a second temperature level below the first temperature level.
Hierbei wird zumindest ein verdichteter, gereinigter Einsatzluftstrom 101 in dem ersten Betriebsmodus der ersten Austauschzone 1 über deren erstes Ende 1 1 zugeführt, nacheinander durch die erste Austauschzone 1 , die Trennzone 3 und die zweite Austauschzone 2 geleitet, und danach auf dem zweiten Temperaturniveau aus der zweiten Austauschzone 2 über deren zweites Ende 22 ausgeführt. Ein Teilstrom 102 oder ein separater Einsatzluftstrom kann auch über eine Entspannungseinrichtung 30, beispielsweise eine Generatorturbine, entspannt werden. Der Teilstrom 102 wird hier nicht durch die zweite Austauschzone geleitet. Here, at least one compressed, purified feed air stream 101 is supplied in the first operating mode of the first exchange zone 1 via the first end 1 1, successively passed through the first exchange zone 1, the separation zone 3 and the second exchange zone 2, and then at the second temperature level of the second exchange zone 2 executed via the second end 22. A partial stream 102 or a separate feed air stream can also be expanded via a decompression device 30, for example a generator turbine. The partial flow 102 is not passed through the second exchange zone here.
Der Einsatzluftstrom 101 bzw. ein nach Abtrennung des Teilstroms 102 verbleibender Reststrom 103 wird nach Abkühlung in dem Wärmetauscher 10 im dargestellten Beispiel in eine Hochdrucksäule 21 des Destillationssäulensystems 20 eingespeist. Der Teilstrom 102 wird im dargestellten Beispiel nach seiner Entspannung in der The feed air stream 101 or a residual stream 103 remaining after separation of the partial stream 102 is fed into a high-pressure column 21 of the distillation column system 20 after cooling in the heat exchanger 10 in the illustrated example. The partial flow 102 is in the example shown after its relaxation in the
Entspannungseinrichtung 30 in eine Niederdrucksäule 22 des Relaxation device 30 in a low pressure column 22 of the
Destillationssäulensystems 20 eingespeist. Die Hochdrucksäule 21 und die Distillation column system 20 fed. The high pressure column 21 and the
Niederdrucksäule 22 stehen in bekannter Weise miteinander über einen Low pressure column 22 are in a known manner with each other over a
Hauptkondensator 23 in wärmetauschender Verbindung. Main capacitor 23 in heat exchanging connection.
Aus dem Sumpf der Hochdrucksäule 21 wird sauerstoffangereichertes Fluid in Form eines Stoffstroms 104 abgezogen, durch einen Unterkühlungsgegenströmer 34 geführt und in die Niederdrucksäule 22 eingespeist. Aus einem unteren Bereich der From the bottom of the high pressure column 21 oxygen-enriched fluid is withdrawn in the form of a stream of material 104, passed through a supercooling countercurrent 34 and fed into the low-pressure column 22. From a lower area of the
Niederdrucksäule 22 wird ein sauerstoffreiches Fluid in Form eines Stoffstroms 105 und vom Kopf der Niederdrucksäule ein stickstoffreiches Fluid in Form eines Low-pressure column 22 is an oxygen-rich fluid in the form of a stream 105 and from the top of the low-pressure column, a nitrogen-rich fluid in the form of a
Stoffstroms 106 abgezogen. Der Stoffstrom 106 wird durch den Material stream 106 deducted. The stream 106 is through the
Unterkühlungsgegenströmer 34 geführt. Die Stoffströme 105 und 106 werden nacheinander auf dem zweiten Temperaturniveau der zweiten Austauschzone 2 des Wärmetauschers 10 über deren zweites Ende 22 zugeführt, durch die zweite Austauschzone 2, die Trennzone 3 und die erste Subcooling countercurrent 34 out. The streams 105 and 106 are successively supplied at the second temperature level of the second exchange zone 2 of the heat exchanger 10 via the second end 22, through the second exchange zone 2, the separation zone 3 and the first
Austauschzone 1 geleitet, und danach auf dem ersten Temperaturniveau aus der ersten Austauschzone 1 über deren erstes Ende 1 1 ausgeführt. Exchange zone 1 passed, and then carried out at the first temperature level from the first exchange zone 1 via the first end 1 1.
Insbesondere nach Maßgabe der Steuereinheit 50 wird der erste Betriebsmodus durch einen zweiten Betriebsmodus unterbrochen, in dem das Durchleiten von Fluid durch die erste Austauschzone 1 und die zweite Austauschzone 2 in Form der Stoffströme 102, 103, 105, 106 unterbunden wird. Der zweite Betriebsmodus wird unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder ein weiterer Betriebsmodus wird eingeleitet, sobald eine Größe, die einen zwischen dem ersten Ende 1 1 und dem zweiten Ende 12 der ersten Austauschzone 1 und/oder zwischen dem ersten Ende 21 und dem zweiten Ende 22 der zweiten Austauschzone 2 erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, wie mehrfach erläutert einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet. In particular, according to the control unit 50, the first operating mode is interrupted by a second operating mode in which the passage of fluid through the first exchange zone 1 and the second exchange zone 2 in the form of the material streams 102, 103, 105, 106 is prevented. The second mode of operation is interrupted and the first mode of operation or another mode of operation is initiated as soon as a quantity equal to one between the first end 11 and the second end 12 of the first exchange zone 1 and / or between the first end 21 and the second end 22 characterized the second exchange zone 2 carried heat transfer after the initiation of the second mode of operation, as explained several times exceeds or falls below a predetermined value.
Hierbei können zur Ermittlung eines entsprechenden Werts insbesondere ein oder mehrere Temperaturfühler 40 verwendet werden. In this case, in particular one or more temperature sensors 40 can be used to determine a corresponding value.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers (10), welcher eine erste 1 . Method for operating a heat exchanger (10), which is a first
Austauschzone (1 ) mit einem ersten Ende (1 1 ) und mit einem zweiten Ende (12), eine zweite Austauschzone (2) mit einem ersten Ende (21 ) und mit einem zweiten Ende (22) und eine Trennzone (3) zwischen dem ersten Ende (1 1 ) der ersten Austauschzone (1 ) und dem zweiten Ende (12) der zweiten Austauschzone (2) aufweist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit der ersten Austauschzone (2) zwischen deren erstem Ende (1 1 ) und deren zweitem Ende (12) und eine Wärmeleitfähigkeit der zweiten Austauschzone (2) zwischen deren erstem Ende (1 1 ) und deren zweitem Ende (12) jeweils höher als eine Wärmeleitfähigkeit der Trennzone (3) zwischen dem zweiten Ende (1 1 ) der ersten Austauschzone (1 ) und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone (2) ist, wobei in einem ersten Betriebsmodus durch ein Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone (1 ) und durch die zweite Austauschzone (2) das erste Ende (1 1 ) der ersten Austauschzone (1 ) auf ein erstes Temperaturniveau temperiert wird und das zweite Ende (12) der zweiten Austauschzone (2) auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus temperiert wird, und wobei der erste Betriebsmodus durch einen zweiten Betriebsmodus unterbrochen wird, in dem das Durchleiten der Fluide durch die erste Austauschzone (1 ) und die zweite Austauschzone (2) unterbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluide, die in dem ersten Betriebsmodus durch die erste Austauschzone (1 ) und durch die zweite  An exchange zone (1) having a first end (11) and a second end (12), a second exchange zone (2) having a first end (21) and a second end (22) and a separation zone (3) between first end (1 1) of the first exchange zone (1) and the second end (12) of the second exchange zone (2), wherein a thermal conductivity of the first exchange zone (2) between the first end (1 1) and the second end (12 ) and a heat conductivity of the second exchange zone (2) between the first end (1 1) and the second end (12) each higher than a thermal conductivity of the separation zone (3) between the second end (1 1) of the first exchange zone (1) and the first end of the second exchange zone (2), wherein in a first mode of operation by passing fluids through the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2), the first end (1 1) of the first exchange zone (1) a first temperature level is tempered and the second end (12) of the second exchange zone (2) is tempered to a second temperature level below the first temperature level, and wherein the first operating mode is interrupted by a second operating mode in which the passage of the fluids through the first exchange zone (1) and the second Exchange zone (2) is prevented, characterized in that the fluids in the first operating mode through the first exchange zone (1) and through the second
Austauschzone (2) geleitet werden, druckbeaufschlagte getrocknete Luft und wenigstens ein unter Verwendung der druckbeaufschlagten getrockneten Luft kryogen gebildetes Luftprodukt umfassen, und dass der zweite Betriebsmodus unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder ein weiterer Betriebsmodus eingeleitet wird, sobald eine Größe, die einen zwischen dem ersten Ende (1 1 ) und dem zweiten Ende (12) der ersten Austauschzone (1 ) und/oder zwischen dem ersten Ende (21 ) und dem zweiten Ende (22) der zweiten Austauschzone (2) erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet.  Exchanging zone (2), pressurized dried air and at least one cryogenically formed using the pressurized dried air air product, and that the second operating mode is interrupted and the first operating mode or another operating mode is initiated as soon as a size, one between the first End heat (1 1) and the second end (12) of the first exchange zone (1) and / or between the first end (21) and the second end (22) of the second exchange zone (2) heat transfer after the initiation of the second mode of operation , exceeds or falls short of a predetermined value.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das kryogene Bilden des wenigstens einen Luftprodukts eine Tieftemperaturzerlegung oder Verflüssigung der 2. The method of claim 1, wherein the cryogenically forming the at least one air product is a cryogenic decomposition or liquefaction of the
druckbeaufschlagten getrockneten Luft umfasst. pressurized dried air.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als die Größe, die den zwischen dem ersten Ende (1 1 ) und dem zweiten Ende (12) der ersten Austauschzone (1 ) erfolgten Wärmetransport kennzeichnet, ein in der ersten Austauschzone (1 ) gemessenes oder erwartetes Temperaturniveau verwendet wird, und/oder bei dem als Größe, die den zwischen dem ersten Ende (1 1 ) und dem zweiten Ende (12) der zweiten Austauschzone (1 ) erfolgten Wärmetransport kennzeichnet, ein in der zweiten Austauschzone (2) gemessenes oder erwartetes Temperaturniveau verwendet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein as the size, the between the first end (1 1) and the second end (12) of the first exchange zone (1) heat transfer carried out in the first exchange zone (1) measured or expected temperature level is used, and / or in which as the size, the between the first end (1 1) and the second end (12) of the second exchange zone (1) heat transfer carried out in the second exchange zone (2) measured or expected temperature level is used.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche., bei dem in dem ersten 4. The method according to any one of the preceding claims., Wherein in the first
Betriebsmodus das zweite Ende (12) der ersten Austauschzone (1 ) und das erste Ende (21 ) der zweiten Austauschzone (2) durch das Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone (1 ) und durch die zweite Austauschzone (2) auf ein drittes Zwischentemperaturniveau zwischen dem ersten Temperaturniveau und dem zweiten Temperaturniveau temperiert werden, wobei der zweite  Operating mode, the second end (12) of the first exchange zone (1) and the first end (21) of the second exchange zone (2) by the passage of fluids through the first exchange zone (1) and through the second exchange zone (2) to a third intermediate temperature level be tempered between the first temperature level and the second temperature level, wherein the second
Betriebsmodus unterbrochen und der erste Betriebsmodus oder der weitere Betriebsmodus eingeleitet wird, sobald das erste Ende (1 1 ) der ersten  Operating mode interrupted and the first operating mode or the further operating mode is initiated as soon as the first end (1 1) of the first
Austauschzone (1 ) ein Temperaturniveau aufweist, das um mehr als einen vorgegebenen Wert von einem mittleren Temperaturniveau zwischen dem ersten Temperaturniveau und dem dritten Temperaturniveau abweicht und/oder sobald das zweite Ende (22) der zweiten Austauschzone (2) ein Temperaturniveau aufweist, das um mehr als einen vorgegebenen Wert von einem mittleren  Exchange zone (1) has a temperature level which differs by more than a predetermined value from a mean temperature level between the first temperature level and the third temperature level and / or as soon as the second end (22) of the second exchange zone (2) has a temperature level to more than a predetermined value of a middle one
Temperaturniveau zwischen dem dritten Temperaturniveau und dem zweiten Temperaturniveau abweicht.  Temperature level between the third temperature level and the second temperature level deviates.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in dem ersten 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the first
Betriebsmodus ein oder mehrere erste Fluide auf dem ersten Temperaturniveau der ersten Austauschzone (1 ) über deren erstes Ende (1 1 ) zugeführt,  Operating mode one or more first fluids at the first temperature level of the first exchange zone (1) via the first end (1 1) supplied,
nacheinander durch die erste Austauschzone (1 ), die Trennzone (3) und die zweite Austauschzone (2) geleitet, und danach auf dem zweiten Temperaturniveau aus der zweiten Austauschzone (2) über deren zweites Ende (22) ausgeführt wird oder werden, und bei dem in dem ersten Betriebsmodus ein oder mehrere zweite Fluide nacheinander auf dem zweiten Temperaturniveau der zweiten Austauschzone (2) über deren zweites Ende (22) zugeführt, durch die zweite Austauschzone (2), die Trennzone (3) und die erste Austauschzone (1 ) geleitet, und danach auf dem ersten Temperaturniveau aus der ersten Austauschzone (1 ) über deren erstes Ende (1 1 ) ausgeführt wird oder werden. successively passing through the first exchange zone (1), the separation zone (3) and the second exchange zone (2), and thereafter at the second temperature level from the second exchange zone (2) via the second end (22) thereof, and at in the first operating mode, one or more second fluids are sequentially supplied at the second temperature level of the second exchange zone (2) via the second end (22) thereof, through the second exchange zone (2) Separation zone (3) and the first exchange zone (1) passed, and then carried out at the first temperature level from the first exchange zone (1) via the first end (1 1) or be.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first
Austauschzone (1 ) und die zweite Austauschzone (2) ein oder mehrere erste Materialien mit einem oder mehreren ersten Wärmeleitwerten aufweisen, und bei dem die Trennzone (3) ein oder mehrere zweite Materialien mit einem oder mehreren zweiten Wärmeleitwerten aufweisen, wobei der oder die zweiten  Exchange zone (1) and the second exchange zone (2) have one or more first materials having one or more first thermal conductivities, and wherein the separation zone (3) one or more second materials having one or more second thermal conductivities, wherein the second or the second
Wärmeleitwerte geringer als der oder die ersten Wärmeleitwerte sind.  Thermal conductivity values are less than or the first thermal conductivity values.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die erste Austauschzone (1 ) und die zweite Austauschzone (2) jeweils übereinanderliegende strukturierte Metallplatten aufweisen und bei dem die Trennzone (3) ohne 7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2) each have superposed structured metal plates and in which the separation zone (3) without
übereinanderliegende strukturierte Metallplatten ausgebildet ist.  superimposed structured metal plates is formed.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Trennzone (4) in Form eines Isolierraums zwischen der ersten Austauschzone (1 ) und der zweiten Austauschzone (2) ausgebildet ist, wobei durch den Isolierraum Rohrleitungen geführt sind, die die erste Austauschzone (1 ) und die zweite Austauschzone (2) verbinden. 8. The method according to claim 7, wherein the separation zone (4) in the form of an insulating space between the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2) is formed, being guided through the insulation space pipelines, the first exchange zone (1). and connect the second exchange zone (2).
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Isolioerraum zumindest teilweise als ein Luftraum oder evakuierter Raum ausgebildet ist. 9. The method of claim 8, wherein the Isolioerraum is at least partially formed as an air space or evacuated space.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem der Isolierraum zumindest teilweise mit einem Isolationsmaterial gefüllt ist. 10. The method of claim 8 or claim 9, wherein the insulating space is at least partially filled with an insulating material.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die erste Austauschzone (1 ) und die zweite Austauschzone (2) jeweils übereinanderliegende Metallplatten mit einer ersten Strukturierung aufweisen und bei dem die Trennzone (3) 1 1. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2) each have superimposed metal plates with a first structuring and wherein the separation zone (3)
übereinanderliegende Metallplatten mit einer zweiten Strukturierung, die von der ersten Strukturierung abweicht, aufweist.  superimposed metal plates having a second structuring, which differs from the first structuring has.
12. Anordnung (100) mit einem Wärmetauscher (10), welcher eine erste 12. Arrangement (100) with a heat exchanger (10), which is a first
Austauschzone (1 ) mit einem ersten Ende (1 1 ) und mit einem zweiten Ende (12), eine zweite Austauschzone (2) mit einem ersten Ende (21 ) und mit einem zweiten Ende (22) und eine Trennzone (3) zwischen dem ersten Ende (1 1 ) der ersten Austauschzone (1 ) und dem zweiten Ende (12) der zweiten Austauschzone (2) aufweist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit der ersten Austauschzone (2) zwischen deren erstem Ende (1 1 ) und deren zweitem Ende (12) und eine Wärmeleitfähigkeit der zweiten Austauschzone (2) zwischen deren erstem Ende (1 1 ) und deren zweitem Ende (12) jeweils höher als eine Wärmeleitfähigkeit der T rennzone (13) zwischen dem zweiten Ende (1 1 ) der ersten Austauschzone (1 ) und dem ersten Ende der zweiten Austauschzone (2) ist, wobei technische Mittel bereitgestellt sind, die dafür eingerichtet sind, in einem ersten Betriebsmodus durch ein Exchange zone (1) with a first end (1 1) and with a second end (12), a second exchange zone (2) having a first end (21) and a second end (22) and a separation zone (3) between the first end (11) of the first exchange zone (1) and the second end (12) of the second Exchange zone (2), wherein a thermal conductivity of the first exchange zone (2) between the first end (1 1) and the second end (12) and a thermal conductivity of the second exchange zone (2) between the first end (1 1) and the second Each end (12) is higher than a thermal conductivity of the race zone (13) between the second end (11) of the first exchange zone (1) and the first end of the second exchange zone (2), with technical means provided therefor are in a first mode of operation by
Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone (1 ) und durch die zweite Austauschzone (2) das erste Ende (1 1 ) der ersten Austauschzone (1 ) auf ein erstes Temperaturniveau zu temperieren und das zweite Ende (12) der zweiten Austauschzone (2) auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus zu temperieren, und wobei technische Mittel bereitgestellt sind, die dafür eingerichtet wobei der erste Betriebsmodus durch einen zweiten Betriebsmodus unterbrochen wird, in dem das Durchleiten von Fluiden durch die erste Austauschzone (1 ) und die zweite Austauschzone (2) unterbunden wird, gekennzeichnet durch technische Mittel, die dafür eingerichtet sind, als die Fluide, die in dem ersten Betriebsmodus durch die erste Austauschzone (1 ) und durch die zweite Austauschzone (2) geleitet werden, druckbeaufschlagte getrocknete Luft und wenigstens ein unter Verwendung der druckbeaufschlagten getrockneten Luft kryogen gebildetes Luftprodukt zu verwenden, und den zweiten Betriebsmodus zu unterbrechen und den ersten Betriebsmodus oder einen weiteren Betriebsmodus einzuleiten, sobald eine Größe, die einen zwischen dem ersten Ende (1 1 ) und dem zweiten Ende (12) der ersten Austauschzone (1 ) und/oder zwischen dem ersten Ende (21 ) und dem zweiten Ende (22) der zweiten Austauschzone (2) erfolgten Wärmetransport nach der Einleitung des zweiten Betriebsmodus kennzeichnet, einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet.  Passing fluids through the first exchange zone (1) and through the second exchange zone (2) to temper the first end (11) of the first exchange zone (1) to a first temperature level and the second end (12) of the second exchange zone (2) to temperature to a second temperature level below the first temperature level, and wherein technical means are provided, which are set up for interrupting the first operating mode by a second operating mode in which the passage of fluids through the first exchange zone (1) and the second exchange zone ( 2), characterized by technical means arranged for pressurized dried air and at least one of them to be used as the fluids passing through the first exchange zone (1) and the second exchange zone (2) in the first mode of operation to use the pressurized dried air cryogenically formed air product, and the second Interrupt operation mode and initiate the first mode of operation or another mode of operation, as soon as a size between the first end (1 1) and the second end (12) of the first exchange zone (1) and / or between the first end (21) and the second end (22) of the second exchange zone (2) characterized heat transport after the initiation of the second mode of operation, exceeds a predetermined value or below.
13. Anordnung (100) nach Anspruch 12, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 eingerichtete technische Mittel aufweist. 13. Arrangement (100) according to claim 12, which has for implementing a method according to one of claims 1 to 1 1 furnished technical means.
14. Anordnung (100) nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, die Mittel zur Verflüssigung und/oder Tieftemperaturzerlegung von Luft aufweist. 14. Arrangement (100) according to claim 12 or claim 13, comprising means for liquefying and / or cryogenic separation of air.
15. Anordnung (100) nach Anspruch 14, bei der die Mittel zur Verflüssigung und/oder Tieftemperaturtrennung von Luft ein Destillationssäulensystem (20) umfassen. The assembly (100) of claim 14, wherein the means for liquefying and / or cryogenic separation of air comprises a distillation column system (20).
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