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DE1259915B - Verfahren und Vorrichtung zum Waermeaustausch oder zum Waermeaustausch und zur Reinigung von Gasgemischen in periodisch umschaltbaren Regeneratoren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Waermeaustausch oder zum Waermeaustausch und zur Reinigung von Gasgemischen in periodisch umschaltbaren Regeneratoren

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Publication number
DE1259915B
DE1259915B DEG38517A DEG0038517A DE1259915B DE 1259915 B DE1259915 B DE 1259915B DE G38517 A DEG38517 A DE G38517A DE G0038517 A DEG0038517 A DE G0038517A DE 1259915 B DE1259915 B DE 1259915B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
period
gas
regenerator
cold
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG38517A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Rudolf Becker
Fritz Jakob
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DEG38517A priority Critical patent/DE1259915B/de
Priority to US389710A priority patent/US3375672A/en
Priority to GB34006/64A priority patent/GB1026265A/en
Priority to NL6409634A priority patent/NL6409634A/xx
Priority to FR985892A priority patent/FR1406810A/fr
Publication of DE1259915B publication Critical patent/DE1259915B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/40Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2

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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
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  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
F25j
Deutsche KL: 17 g-2/04
Nummer: 1259 915
Aktenzeichen: G 385171 a/17 g
Anmeldetag: 21. August 1963
Auslegetag: 1. Februar 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch oder zum Wärmeaustausch und zur Reinigung von Gasgemischen in periodisch umschaltbaren Regeneratoren, bei welchem jeder Regenerator unmittelbar nach einer ersten Periode, in der er unter erhöhtem Druck steht und in der das Gasgemisch von leicht kondensierbaren Bestandteilen befreit wurde, eine Periode der Drucksenkung durchläuft und während einer weiteren Periode unter geringerem Druck betrieben wird.
Regeneratoren sind mit Wärmespeichermasse von großer Oberfläche gefüllte Behälter, von denen jeweils einer in der sogenannten Warmperiode von dem zu kühlenden Gas durchströmt und sich dabei erwärmt, während ein anderer in der Kaltperiode durch einen zweiten zu erwärmenden Gasstrom, der den Regenerator in der der Richtung des zu kühlenden Gases entgegengesetzten Richtung durchfließt, abgekühlt wird. Die Temperaturschwingung darf sich dabei nur im Innern der Regeneratoren abspielen; ehe sie nach Ablauf der Warmperiode das kalte Ende bzw. nach Ablauf der Kaltperiode das warme Ende des Regenerators erreicht, wird umgeschaltet.
Gewöhnlich steht das Rohgas, welches den in der Warmperiode befindlichen Regnerator durchströmt, unter erhöhtem Druck, während der die Kaltperiode durchlaufende Regenerator von praktisch drucklosem Gas, ζ. B. einem in einer nachgeschalteten Tieftemperaturzerlegungsanlage gewonnenen Zerlegungsprodukt, beschickt wird.
Enthält das zu kühlende Gas kondensierbare Bestandteile wie H2O, CO2 oder Kohlenwasserstoffe, so schlagen sich diese auf der Wärmespeichermasse nieder. Soll der zu erwärmende Gasstrom die Anlage frei von Verunreinigungen verlassen, so kann man ihn durch innerhalb der Regeneratoren verlegte Rohrschlangen zurückführen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwischen die Warm- und die Kaltperiode eine besondere Sublimationsperiode einzuschalten, in welcher diese Ablagerungen mit Hilfe eines Spülgases wieder entfernt werden. Die Sublimation der Verunreinigungen in das Spülgas wird begünstigt, wenn der Regenerator während der Spülperiode unter gegenüber der Warmperiode vermindertem Druck, gegebenenfalls unter Vakuum, steht.
Beim Umschalten von einer Periode erhöhten Druckes, z. B. der Warmperiode, auf eine Periode verminderten Druckes, z. B. die Sublimationsperiode oder, falls eine solche nicht vorgesehen ist, die Kaltperiode, geht man gewöhnlich so vor, daß man zunächst die Gaszufuhr zum Rohgasgenerator und die Gasentnahme aus dem Reingasgenerator absperrt
Verfahren und Vorrichtung zum Wärmeaustausch oder zum Wärmeaustausch und zur Reinigung
von Gasgemischen in periodisch umschaltbaren
Regeneratoren
Anmelder:
Linde Aktiengesellschaft,
6200 Wiesbaden, Hildastr. 2-10
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Rudolf Becker, 8000 München-Solln;
Fritz Jakob, 8191 Achmühle
und dann über ein Überströmventil Druckausgleich zwischen den die Warmperiode und die Sublimations- bzw. Kaltperiode durchlaufenden Regeneratoren herstellt. Anschließend durchläuft jeder Regenerator die nächstfolgende Periode; der nach dem Druckausgleich in demjenigen Regenerator, der vor dem Umschalten unter erhöhtem Druck gestanden hat, verbliebene Gasinhalt wird dabei verlorengegeben.
Damit ist zunächst eine unerwünschte Unterbrechung des Rohgas- und des Reingasstromes verbunden. Vor allem aber entsteht durch diese Arbeitsweise sowohl ein Stoff- als auch ein Energieverlust, weil das aus dem Regenerator rückwärts wieder austretende Rohgas seinen Druck verliert und auch nicht an der auf die Abkühlung gegebenenfalls folgenden Gaszerlegung teilnimmt. Ist keine Sublimationsperiode vorgesehen und soll eine Verunreinigung des Reingases durch Rohgas vermieden werden, so kann der Reingasstrom nach der Umschaltung von Rohgas auf Reingas erst dann der Produktion zugeführt werden, wenn der Rohgasinhalt des Regnerators durch Reingas völlig verdrängt worden ist. Gegebenenfalls muß auch noch die durch den Drosselvorgang beim Überströmen im Überströmventil vernichtete Energie wieder ersetzt werden.
Es ist auch schon bekanntgeworden, bei einem Gas, welches zwischen einem Kompressor und einer Expansionsmaschine in geschlossenem Kreislauf umgewälzt wird und dabei auf dem Weg vom Kompressor zur Expansionsmaschine abgekühlt und auf dem Weg von der Expansionsmaschine zum Kom-
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pressor angewärmt werden soll, den Wärmeaustausch Ausbildung des Erflndungsgedankens eingespart in Wärmespeichern durchzuführen und dabei einen werden, wenn man die Dauer der zusätzlichen Perizusätzlichen Wärmespeicher vorzusehen, in welchem ode und der folgenden Periode verminderten Druckes der Druck nach Beendigung der Kaltperiode durch zusammen ebenso lang bemißt wie die Dauer der Verbindung mit einem unter höherem Druck stehen- 5 Warmperiode allein.
den Behälter erhöht und nach Beendigung der Warm- Es ist vorteilhaft, die Sublimation der Verunreini-
periode durch Verbindung mit einem weiteren, untei gungen dadurch zu unterstützen, daß dem kalten
niedrigerem Druck stehenden Behälter erniedrigt und Ende des in der Sublimationsperiode befindlichen
so dem Druck der jeweils folgenden Periode ange- Regenerators kaltes Reingas als Spülgas zugeführt
nähert wird. Dieses Verfahren ist aber nur dann 10 wird.
durchführbar, wenn sowohl nach der Warm- als auch Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahnach der Kaltperiode eine zusätzliche Periode ein- rens gemäß der Erfindung besteht darin, daß die geschaltet wird. Ferner sind gewöhnlich zusätzliche kalten Enden sämtlicher Regneratoren mit je einer Druckbehälter erforderlich. Erne Gasreinigung ist mit einem Regelventil und einem Schaltventil und dabei weder möglich noch beabsichtigt. 1S mit je einer mit einer Rückschlagklappe versehenen Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Leitung ausgerüstet und diese Leitungen an eine einNachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden zjge Verbindungsleitung angeschlossen sind, und insbesondere das zuletzt geschilderte Verfahren Eine andere Vorrichtung zur Durchführung dieses derart abzuwandern, daß es auch ohne geschlossene Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufführung und bei Verfahren zur Reinigung 20 kalten Enden sämtlicher Regeneratoren über je ein bzw. Zerlegung von Gasgemischen Anwendung fin- Schaltventil und über einen Wärmeaustauscher und den kann. einen Kompressor mit der das abgekühlte und ge-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- reinigte Gas führenden Leitung verbunden sind und löst, daß das nach dem Umschalten während der daß eine Abzweigung von der Reingasleitung zur Periode der Drucksenkung dem Regenerator ent- 25 Saugseite des Kompressors führt, strömende Gasgemisch entweder einer Kaltgas- Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zweckfraktion beigemischt oder in den eine Sublimations- mäßigerweise auch in einer Vorrichtung durchperiode unter vermindertem Druck durchlaufenden geführt werden, die aus einer vom warmen Ende Regenerator über dessen kaltes Ende eingeleitet wird, eines jeden Regenerators ausgehenden, in die Rohwobei es in beiden Fällen über das kalte Ende des 3O gasleitung mündenden Leitung besteht, in der Periode der Drucksenkung befindlichen Re- Eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung generators entnommen wird, oder daß das während arbeitende Luftzerlegungsanlage mit periodisch umder Periode oder Drucksenkung anfallende Gas- schaltbaren Regeneratoren und einem zweistufigen gemisch in das Rohgas zurückgeführt und dabei über Lufttrenner ist ausgerüstet mit einer vom kalten das warme Ende des Regenerators entnommen wird. 35 Ende eines jeden Regenerators ausgehenden, mit Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens einem vorzugsweise mengengesteuerten Drosselventil gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, versehenen, auf einem Zwischenboden mit etwa daß der Gasinhalt des die Periode der Drucksenkung Luftzusammensetzung in die obere Säule mündenden durchlaufenden Regenerators über dessen kaltes Leitung.
Ende entnommen, im Gegenstrom mit sich selbst 40 Das Verfahren gemäß der Erfindung soll nun an erwärmt, zusammen mit etwas Reingas auf Rohgas- Hand von Ausführungsbeispielen und den schemadruck verdichtet und nach Abkühlung im Gegen- tischen Darstellungen erläutert werden, strom mit sich selbst dem zur Abkühlung des Re- Die F i g. 1 a bis Id zeigen jeweils das Prinzip-• generators während der Kaltperiode dienenden Gas- schema einer Anlage zur Gewinnung von Rohstrom beigemischt wird. Diese Verfahrensführung 45 äthylen aus Koksofengas. Hierbei werden die im empfiehlt sich vor allem dann, wenn das abgekühlte Koksofengas enthaltenen höheren Kohlenwasser-Rohgas vor der Wiedererwärmung in den Regene- stoffe bis einschließlich Äthylen zusammen mit dem ratoren einer Zerlegungsanlage zugeführt wird. CO2 und H2O in dem die Warmperiode durchlaufenist der Regeneratoranordnung eine Tieftempe- den Regenerator kondensiert. Während der erfinraturzerlegungsanlage, z. B. eine zweistufige Luft- 50 dungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen, zwischen die rektifikationssäule, nachgeschaltet, so wird der Druck Warm- und die Spülperiode eingeschalteten Periode des Gases während der zusätzlichen, zwischen die wird das am Ende der vorhergehenden Periode im Warm- und die Kaltperiode eingeschalteten Periode Regenerator verbliebene Koksofengas langsam abgemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungs- gezogen und auf verschiedene Arten einer weiteren gedankens auf den Druck einer Stufe dieser nach- 55 Verwendung zugeführt. Die kondensierten Bestandgeschalteten Tieftemperaturzerlegungsanlage, z. B. teile werden in der folgenden Spülperiode durch eine den Druck der oberen Säule, gesenkt und der Gas- Vakuumpumpe abgesaugt und stellen die zu gewininhalt des in der zusätzlichen Periode befindlichen nende Rohäthylenfraktion dar. In der anschließenden Regenerators dabei über dessen kaltes Ende dieser Kaltperiode strömt das CO0-, H2O- und äthylenfreie Stufe der Tieftemperaturzerlegungsanlage zugeführt. 60 Koksofengas in entgegengesetzter Richtung zur Roh-
Zweckmäßigerweise wird das Gas der Tieftempe- gasrichtung durch den Regenerator,
raturzerlegungsanlage über ein mengengesteuertes F i g. 2 zeigt eine Luftzerlegungsanlage, in welcher
Drosselventil zugeführt. die zu verarbeitende Luft zum Zwecke der Abküh-
Wird die Dauer der zusätzlichen Periode ebenso lung und der CO2- und H2O-Entfernung zunächst
lang gewählt wie die der Warm- oder Kaltperiode, so 65 einer Anordnung von drei Regeneratoren zugeführt
muß für die zusätzliche Periode mindestens ein zu- wird, von welcher jeder abwechselnd nacheinander
sätzlicher Regenerator vorgesehen sein. Dieser zu- die Warmperiode, die erfindungsgemäß vorgesehene
sätzliche Regenerator kann gemäß einer besonderen zusätzliche Periode und die Kaltperiode durchläuft.
Die die Regeneratoren verlassende Luft wird anschließend in einer zweistufigen Rektifikationssäule zerlegt. Die während der erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Periode über das kalte Ende des Regenerators abgezogene Luft wird der oberen Stufe der Rektifikationssäule zugeleitet. Während der Kaltperiode wird ein Zerlegungsprodukt, nämlich Stickstoff, welches gleichzeitig als Spülgas dient, durch die Regeneratoren geführt. Reiner Sauerstoff wird durch die innerhalb der Regeneratoren verlegten Rohrschlangen zurückgeführt.
In sämtlichen Figuren sind die während der dargestellten Schaltphase der Regeneratoren benutzten Leitungen durch stark ausgezogene, die nicht benutzten Leitungen durch dünn ausgezogene Linien gekennzeichnet. Die zugehörigen Ventile sind mit den den Normen entsprechenden Symbolen eingetragen.
Gemäß F i g. 1 a wird Koksofengas von 8 atü dem Regenerator 1 durch Leitung 5 zugeführt und in die- ao sem auf etwa 125° K abgekühlt, so daß sich neben CO2 und H2O praktisch das gesamte Äthylen, aber noch möglichst wenig Methan, niederschlägt. Das den Regenerator 1 durch Leitung 6 verlassende gereinigte kalte Koksofengas durchströmt nun den Regenerator 4, erwärmt sich dabei auf Umgebungstemperatur und wird durch Leitung 7 abgezogen. Es wird z. B. als Ferngas abgegeben oder einer weiteren Zerlegung zur H2-Gewinnung zugeführt.
Gleichzeitig befindet sich der Regenerator 3 in der Spülperiode: Die während der Abkühlung des Koksofengases auf der Speichermasse niedergeschlagenen Substanzen, nämlich höhere Kohlenwasserstoffe einschließlich Äthylen sowie CO2 und H2O, werden mit Hilfe der Pumpe 8 über Leitung 12 abgesaugt und als Rohäthylenfraktion in das Gasometer 9 befördert.
Die Verdampfung der Niederschläge während der Spülperiode wird unterstützt durch eine geringe Spülgasmenge. Diese wird über das kalte Ende des die erfindungsgemäß vorgesehene, zusätzliche Periode durchlaufenden Regenerators 2 durch die mit einem Schaltventil 18 a und einem Regelventil 18 versehene Leitung 10 entnommen und dem kalten Ende des Spülregenerators 3 über die Leitungen 20 und 11 und die zugehörige Rückschlagklappe 19 zugeführt und gelangt zusammen mit den verdampften Niederschlägen in das Gasometer 9. Im Fall de: F i g. 1 a wird also die nach der vorhergehenden Rohgasperiode (Warmperiode) im Regenerator 2 verbliebene unter Druck stehende Rohgasmenge als Spülgas verwendet.
Die Kälteverluste des Verfahrens werden durch die Kühlung 21, beispielsweise durch verdampftes Methan, gedeckt.
Fig. Ib, Ic und Id unterscheiden sich von F i g. 1 a praktisch nur durch die Art der Verwertung der während der erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Periode anfallenden Gasmenge. Dementsprechend sind die gleichbleibenden Teile durch gleiche Bezugsziffern gekennzeichnet. Die niedergeschlagenen Verunreinigungen können während der Spül- bzw. Sublimationsperiode entweder durch Vakuum allein oder durch zusätzliche Spülung mit Reingas aus dem Regenerator entfernt werden. Im letztgenannten Fall sind die strichpunktiert gezeichneten Leitungen mit den zugehörigen Ventilen vorzusehen.
In F i g. 1 b wird das nach dem Ablauf der vorhergehenden Warmperiode im zusätzlichen Regenerator 2 verbliebene Gas über das kalte Ende durch die mit einem Schaltventil versehene Leitung 13 abgezogen, im Wärmeaustauscher 14 erwärmt, zusammen mit einer durch Leitung 15 zugeführten, aus Wärmebilanzgründen benötigten, geringen Reingasmenge im Kompressor 16 auf Reingasdruck komprimiert, im Gegenstrom zu sich selbst abgekühlt und durch Leitung 17 zusammen mit dem Reingasstrom, welcher den die Warmperiode durchlaufenden Regenerator 1 verläßt, dem in der Kaltperiode befindlichen Regenerator 4 zugeführt. Auf diese Weise wird die Reingasmenge um die nach der Warmperiode im Regenerator zurückgebliebene Gasmenge vermehrt.
Wird die während der erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Periode zu verwertende Gasmenge nicht über das kalte Ende des Regenerators 2, sondern wie in Fig. Ic über dessen warmes Ende mittels Leitung 22 abgezogen, so verdampft gleichzeitig auch ein gewisser Anteil der niedergeschlagenen Bestandteile. Diese Gasmenge wird daher im Kompressor 23 auf den Druck des Rohgases gebracht und diesem zugeführt.
An Hand von Fig. Id wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem die zusätzliche Periode und die Spülperiode zusammengefaßt werden, so daß anstatt vier nur drei Regeneratoren nötig sind: Rohgas von 8 atü gelangt über Leitung 5 in den die Warmperiode durchlaufenden Regenerator 1 und wird, wie beschrieben, durch Leitung 6 in den in der Kaltperiode befindlichen Regenerator 4 und Leitung 7 als Reingas abgegeben. Die Dauer der Warmund der Kaltperiode beträgt jeweils 6 Minuten. Währenddessen durchläuft der Regenerator 2-3 zuerst die zusätzliche Periode, indem dessen Gasinhalt über das warme Ende durch Leitung 22 abgezogen und der Saugseite des Rohgaskompressors zugeführt wird. Nach einer halben Minute wird der Regenerator 2-3 umgeschaltet und über Leitung 12 mittels der Pumpe 8 5V2 Minuten evakuiert.
Soll die Sublimation der Verunreinigungen durch Spülgas unterstützt werden, so sind zusätzlich die Leitungen 34, 35 und 36 sowie die in jede Leitung 35 eingebaute Rückschlagklappe 37 und das Druckreglerventil 38 nötig. Sobald im Regenerator 3, welcher durch die Pumpe 8 leergesaugt wird, ein genügend hohes Vakuum herrscht, öffnet sich das Druckreglerventil 38 und läßt etwas Reingas über die Rückschlagklappe 37 in den Regenerator 3 einströmen.
Gemäß F i g. 2 wird die zu zerlegende Luft von Umgebungstemperatur und 5,8 ata durch Leitung 1 in den Regenerator 2 eingeleitet, in diesem auf — 173°C abgekühlt (Warmperiode des Regenerators) und durch Leitung 3 der bei 5,6 ata arbeitenden Drucksäule 4 des Zweistufenrektifikators zugeführt. Währenddessen durchläuft der Regenerator 5 die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Periode: Die am Ende der vorhergehenden Warmperiode in diesem Regenerator verbliebene Druckluft wird über die mit einem mengengesteuerten Drosselventil 7 versehene Leitung 6 bei 8 in die bei 1,3 ata arbeitende obere Säule 9 des Zweistufenrektifikators eingespeist. Die Mengensteuerung, durch welche unabhängig von dem im Regenerator 5 jeweils herrschenden Druck stets eine konstante Gasmenge der
oberen Säule 9 zugeführt wird, verhindert die für den Ablauf der Rektifikation schädlichen Druckschwankungen. Das Ventil 7 wird dabei so eingestellt, daß die Entleerung des Regenerators 5, d. h. die Senkung des Druckes von 5,8 ata auf den Druck der oberen Säule, während einer Schaltperiode praktisch vollkommen beendet ist.
Der am Ende der Warmperiode im Regenerator verbliebene komprimierte Luftanteil, der bisher verlorengegeben würde, wird also nunmehr für die Gewinming von Sauerstoff und Stickstoff nutzbar gemacht. Ferner ist eine Unterbrechung des Luft- und Stickstoffstromes, die ohne zusätzliche Periode beim Umschalten unvermeidlich ist, nicht erforderlich.
Gleichzeitig durchläuft der Regenerator 10 die Kaltperiode: Er wird von einem durch Leitung 12 zu- und durch Leitung 13 abgeführten Zerlegungsprodukt, z. B. aus der Säule 9 bei 11 entnommenem Stickstoff, durchströmt, welcher die abgelagerten Verunreinigungen aufnimmt, sich auf Umgebungstemperatur erwärmt und dabei die Temperatur des Regenerators so weit senkt, daß dieser in der folgenden Periode wieder zur Abkühlung der Luft dienen kann. Es kann zweckmäßig sein, die warmen Enden der einzelnen Regeneratoren durch die Überströmleitungen 33 miteinander zu verbinden. Diese dienen dazu, zwischen dem die Warmperiode und dem die Kaltperiode durchlaufenden Regenerator am Ende der Periode den Druckausgleich herzustellen. Die nach der Warmperiode dann noch im Regenerator verbliebene Luft wird, wie beschreiben, während der zusätzlichen Periode über das Ventil 7 der oberen Säule zugeleitet.
Der Vollständigkeit halber werden nun noch die übrigen Teile der Luftzerlegungsanlage beschrieben, welche nicht den Gegenstand der Erfindung darstellen.
Aus der Mitte des jeweils in der Warmperiode befindlichen Regenerators wird Luft bei 14 über einen CO2-Adsorber 15 zur Expansionsturbine 16 geführt und von dort in die obere Säule 9 entspannt. Die in der Drucksäule 4 durch Leitung 3 eingespeiste Luft wird dort wie üblich in reinen Stickstoff und eine sauerstoffreiche Flüssigkeit zerlegt, welche durch Leitung 20 in die Säule 9 entspannt wird. Reiner flüssiger Stickstoff wird mittels Leitung 24 aus dem Kopf der Drucksäule 4 abgezogen und auf den Kopf der Säule 9 als Waschflüssigkeit 26 aufgegeben. Der bei 11 entweichende gasförmige Stickstoff wird durch Leitung 12 über den Wärmeaustauscher 27 und und den Regenerator 10, wie bereits beschrieben, abgezogen. Der bei 32 entnommene gasförmige Sauerstoff wird, da er durch die Ablagerungen in den Regeneratoren nicht verunreinigt werden soll, ständig durch die im Inneren der Regeneratoren verlegten Spiralen 31 nach außen geführt.
Die Vorteile der vorstehend geschilderten Verfahren gemäß der Erfindung liegen darin, daß beim Umschalten von einer Periode erhöhten Druckes, in der das Gasgemisch von leicht kondensierbaren Bestandteilen befreit worden ist, auf eine Periode verminderten Druckes keine Unterbrechung der beteiligten Gasströme mehr nötig ist und daß das nach der Periode erhöhten Druckes im Regenerator zurückbleibende komprimierte Gas nicht mehr verlorengegeben werden muß, sondern dem Zerlegungsprozeß wieder nutzbar gemacht werden kann. Die Kompressionsenergie und die in der restlichen Gasmenge enthaltenen Wertstoffe brauchen daher nicht verlorengegeben zu werden. Diese Verluste sind um so geringer, je vollständiger der die zusätzliche Periode durchlaufende Regenerator entleert wird.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Wärmeaustausch oder zum Wärmeaustausch und zur Reinigung von Gasgemischen in periodisch umschaltbaren Regeneratoren, bei welchem jeder Regenerator unmittelbar nach einer ersten Periode, in der er unter erhöhtem Druck steht und in der das Gemisch von leicht kondensierbaren Bestandteilen befreit wurde, eine Periode der Drucksenkung durchläuft und während einer weiteren Periode unter geringerem Druck betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Umschalten während der Periode der Drucksenkung dem Regenerator entströmende Gasgemisch entweder einer Kaltgasfraktion beigemischt oder in den eine Suplimationsperiode unter vermindertem Druck durchlaufenden Regenerator über dessen kaltes Ende eingeleitet wird, wobei es in beiden Fällen über das kalte Ende des in der Periode der Drucksenkung befindlichen Regenerators entnommen wird, oder daß das während der Periode der Drucksenkung anfallende Gasgemisch in das Rohgas zurückgeführt und dabei über das warme Ende des Regenerators entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasinhalt des die Periode der Drucksenkung durchlaufenden Regenerators über dessen kaltes Ende entnommen, im Gegenstrom mit sich selbst erwärmt, zusammen mit etwas Reingas auf Rohgasdruck verdichtet und nach Abkühlung im Gegenstrom mit sich selbst dem zur Abkühlung des Regenerators während der Kaltperiode dienenden Gasstrom beigemischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Gases während der zusätzlichen Periode auf den Druck einer Stufe einer nachgeschalteten Tieftemperaturzerlegungsanlage gesenkt und das Gas dabei über das kalte Ende des Regenerators dieser Stufe der Tieftemperaturzerlegungsanlage zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas der Tieftemperaturzerlegungsanlage über ein mengengesteuertes Drosselventil zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der zusätzlichen Periode und der folgenden Periode verminderten Druckes ebenso lang bemessen ist wie die Dauer der Warmperiode allein.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem kalten Ende des in der Suplimationsperiode befindlichen Regenerators kaltes Reingas als Spülgas zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kalten Enden sämtlicher Regeneratoren mit je einer mit einem Regelventil (18) und einem Schaltventil (18 a) und mit je einer mit einer Rückschlagklappe (19) versehenen Leitung (10
bzw. 11) ausgerüstet und diese Leitungen (10 bzw. 11) an eine Verbindungsleitung (20) angeschlossen sind.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kalten Enden sämtlicher Regeneratoren über je ein Schaltventil und über einen Wärmeaustauscher (14) und einen Kompressor (16) mit der das gereinigte und abgekühlte Gas führenden Leitung (6) verbunden sind und daß eine Abzweigung (15) von der Reingasleitung (7) zur Saugseite des Kompressors (16) führt.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vom warmen Ende eines jeden Regenerators aus-
gehende, in die Rohgasleitung mündende Leitung (22).
10. Luftzerlegungsanlage mit periodisch umschaltbaren Regeneratoren und einem zweistufigen Lufttrenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, gekennzeichnet durch eine vom kalten Ende eines jeden Regenerators ausgehende, mit einem mengengesteuerten Drosselventil (7) versehene, auf einem Zwischenboden mit etwa Luftzusammensetzung in die obere Säule (9) führende Leitung (6).
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1059 480,
062.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
709 747/180 1.68 © Bundesdruckerei Berlin
DEG38517A 1963-08-21 1963-08-21 Verfahren und Vorrichtung zum Waermeaustausch oder zum Waermeaustausch und zur Reinigung von Gasgemischen in periodisch umschaltbaren Regeneratoren Pending DE1259915B (de)

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