DE725483C

DE725483C - Process and device for compressing water vapor-saturated gases for chemical plants

Info

Publication number: DE725483C
Application number: DEL103373D
Authority: DE
Inventors: Bruno Hoffmann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-02-15
Filing date: 1941-02-15
Publication date: 1942-09-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verdichtung wasserdampfgesäfligter Gase für chemische Betriebe Die für chemische Betriebe zu verdichtenden Gase sind meist mit Wasserdampf gesättigt. In der Hauptsache rührt dies von den Gaswaschern und Kühlern her, in denen die Gase in unmittelbare Berührung mit Wasser gebracht werden, um die schädiichen Bleimengungen auszuwaschen und die Gase abzukühlen. Werden dann diese Gase z. B. in Kreiselverdichtern verdichtet, so schlägt sich das Wasser in Form von Tau und Tropfen auf den Wandungen des Verdichters nieder und führt zu Korrosionen, die sich schädlich auf -die Lebensdauer der kostspieligen Verdichteranlage auswirken. Es ist daher -erstrebenswert, während des ganzen Verdichtungsvorganges möglichst oberhalb des Taupunktes zu bleiben, um das Ausfallen von Wasser zu verhindern. Bei ZwischenküElung ist dies im all,gemelnen nicht möglich, da zur Erzielung einer kleinen Verdichtungsarbeit das Gas möglichst auf die Kiihlrvassertemperatur zurückgekühlt werden muß. Andererseits ist z. B. für chemische Reaktionen eine hohe Endtemperatur der verdichteten Gase erwünscht. Die Entziehung von möglichst viel Wasser aus den verdichteten Gasen ist auch aus dem Grunde notwendig, weil die Anwesenheit von Wasser auf die chemischen Reaktionen sich unter Umständen schädlich auswirken kann. Wird nun die bekannte reine Gehäusekühlung des Verdichters angewendet, so kann erreicht werden, daß kein Wasser während des Verdichtungsvorganges ausfällt. Der Taupunkt wird dann nirgends erreicht, da in jeder Stufe immer nur ein Teil der Wärme abgeführt wird. Jedoch ist die ganze unerwünschte Wassermenge noch in Dampfform im Gas vorhanden, wobei die Endtemperatur des Gases verhältnismäßijg niedrig ist. Zur Erreichung des angestrebten Zweckes ist es aber notwendig, daß das Gas einerseits von Wasserdampf befreit und andererseits mit möglichst hoher Temperatur austritt.Method and device for compressing water vapor saturated gases for chemical companies The gases to be compressed for chemical companies are mostly saturated with water vapor. This is mainly due to the gas washers and Coolers in which the gases are brought into direct contact with water, to wash out the harmful lead concentrations and to cool the gases. Will then these gases e.g. B. compressed in centrifugal compressors, the water beats in The form of dew and drops on the walls of the compressor and leads to corrosion, which have a detrimental effect on the service life of the expensive compressor system. It is therefore worthwhile to try as much as possible during the entire compression process stay above the dew point to prevent water from falling out. at Intermediate cooling, this is generally not possible, since it is necessary to achieve a small The compression work cools the gas back to the cooling water temperature as far as possible must become. On the other hand, z. B. for chemical reactions a high final temperature of the compressed gases is desirable. The withdrawal of as much water as possible from the Compressed gas is also necessary because of the presence of water can have harmful effects on the chemical reactions. Will now the well-known pure housing cooling of the compressor is applied, so can be achieved that no water precipitates during the compression process. The dew point is then not reached anywhere, as only part of the heat is dissipated in each stage will. However, the entire amount of undesired water is still present in the gas in vapor form, the end temperature of the gas being relatively low. To achieve the For the intended purpose, it is necessary that the gas on the one hand by water vapor freed and on the other hand emerges at the highest possible temperature.

Diese Aufgabe wird nun durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren in vollkommener Weise gelöst. This object is now achieved by the subject matter of the invention Procedure solved in a perfect way.

Nach dem neuen Verfahren erfolgt die Verdichtung des Gases in zwei Gehäusen bnv. According to the new process, the gas is compressed in two Housings bnv.

Verdichtern, von denen der erstle Teil, der ungefähr die Hälfte der Verdichterarbeit schaffen soll, mit Gehäusekühlung versehen ist. Der zweite Teil, der die gleiche Verdichterarbeit wie der erste leisten soll, ist ungekühlt und läuft entsprechend des kleineren Volumens der Gase mit höh,erèr Dre.hzahl als der erste Verdichter. Zwischen beiden Gehäusen ist ein Zwischenkühler geschaltet, in dem das Gas tief zuruckgekühlt wird und etwa 70 bis So ojo des Wassers ausfallen.Compressors, of which the first part, about half the Compressor work should create, is provided with housing cooling. The second part, which is supposed to do the same compressor work as the first one is uncooled and is running corresponding to the smaller volume of the gases with a higher speed than the first Compressor. An intercooler is connected between the two housings in which the Gas is cooled down deeply and about 70 to so ojo of the water fall out.

Durch die ungekühlte Anordnung des zweiten Gehäuseteiles kann die Gasendtemperatur hoch gehalten werden. Der Zwischenkühler ist so ausgebildet, daß er eine möglichst große Menge Wasser aus den Gasen mederschlagen und ableiten kann.Due to the uncooled arrangement of the second housing part, the End gas temperature are kept high. The intercooler is designed so that he can mederschlag and divert as large a quantity of water as possible from the gases.

Kreiselverdichter mit gekühltem und ungekühltem Gehäuse sind bekannt. Auch die Verwendung von Zwischenkühlern ist nicht mehr neu. Ferner sind Kreiselverdichter bekannt, bei denen die letzten Verdichterstufen ungekühlt sind, um in einer nachgeschalteten Turbine Eisbildung aus der expandierenden Luft zu verhindern. In vorliegendem Falle handelt es sich aber um eine neue Aufgabenstellung, deren Lösung erst im Zusammenwirken der einzelnen Elemente zustande kommt. Centrifugal compressors with cooled and uncooled housing are known. The use of intercoolers is also no longer new. There are also centrifugal compressors known, in which the last compressor stages are uncooled to be in a downstream Turbine to prevent ice formation from the expanding air. In the present case But it is a new task that can only be solved in cooperation of the individual elements comes about.

Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der Erfindung veranschaulicht. The drawing shows an example embodiment of the invention illustrated.

Fig. I zeigt schematisch die Anordnung von Antrieb, Verdichter und Zwischenkiihler. Fig. I shows schematically the arrangement of the drive, compressor and Intermediate cooler.

Fig. 2 zeigt einen waagerechten Längsschnitt durch den Zwischenkühler und Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt dazu. Fig. 2 shows a horizontal longitudinal section through the intercooler and FIG. 3 shows a vertical longitudinal section thereto.

Fig. 4 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch die Gassammelkammer des Zwischenkühlers nach Fig. 3. Fig. 4 shows a vertical longitudinal section through the gas collection chamber of the intercooler according to FIG. 3.

In Fig. I stellt a die Antriebsmaschine dar, b das Zahnradvorgelege, c den gehäusegekühlten Teil des Verdichters, d den Zwischrenkühler und e den ungekühlten Verdichterteil. In Fig. I, a represents the prime mover, b the gear reduction, c the casing-cooled part of the compressor, d the intercooler and e the uncooled part Compressor part.

In dem gehäusegekühlten Teil c kann kein Wasser ausfallen, da durch die Gehäusekühlung der Taupunkt nicht erreicht wird. In dem Znischenkühlerd erfolgt eine möglichst tiefe Kühlung des Gases. Hier soll das Wasser ausgeschieden werden. Zu diesem Zweck ist der Kühler besonders ausgebildet. Wird nun trotzdem Wasser aus dem Kühler mitgerissen, so kann nur die erste Stufe des ungekühlsten Verdichterteiles e gefährdet werden.In the case-cooled part c, no water can fall out, because through the housing cooling the dew point is not reached. In the intermediate cooler takes place the deepest possible cooling of the gas. Here the water should be excreted. The cooler is specially designed for this purpose. Is now still water out carried away by the cooler, only the first stage of the uncooled part of the compressor can e are endangered.

Durch die gewählte Aufteilung und die hohe Drehzahl ist aber der Verdichterteil e sehr klein, so daß Überholungsarbeiten bzw. Austausch des gesamten Rotors oder- einzelner Räder sehr schnell vorgenommen werden könneun. Der größere Teil des Verdicllters c mit der Gehäusekühlung ist dagegen vollständig geschützt.Due to the chosen division and the high speed, however, the compressor part is e very small, so that overhaul work or replacement of the entire rotor or individual wheels can be made very quickly. The larger part of the Verdicllters c with the case cooling, however, is completely protected.

Die Ausführung des Zwischenkühlers ist folgende: In dem Rühlermantelf befinden sich Rohrbündel, die von der Kühlflüssigkeit durchflossen werden. Im ersten Teil des Kühlers g ist durch Ausgestaltung der Kühlerwandungen, z. B. durch eine Einschnürung und durch enge Aneinanderreihung der Rohrteilung, dafür gesorgt, daß die bei i eintretenden Gase mit großer Geschwindigkeit den ersten Teil des Z'vischenkühl-ers d durchströmen. In dem zweiten Teil lt des Zwischenkühle/rs ist die Geschwindigkeit der Gase wesentlich geringer, da hier durch größeren Abstand der Rohrteilung und Erweiterung der Gehäusewandungen eine geringere Geschwindigkeit der Gase -erzielt wird. Die Isühlrohre des ersten Teils: werden von möglichst warmem Wasser durchflossen, das zweckmäßig aus der Kühlung des gehäusegelaihlten Verdickterteiles c herrührt. The design of the intercooler is as follows: In the Rühlermantelf there are tube bundles through which the coolant flows. In the first Part of the cooler g is formed by the design of the cooler walls, for. B. by a Constriction and by stringing together the pipe division, ensured that the gases entering at i move at high speed over the first part of the cooler d flow through. In the second part of the intermediate cooler is the speed of the gases is significantly lower, because the pipe division and the greater spacing here Enlargement of the housing walls results in a lower speed of the gases will. The Isühlrohre of the first part: are flowed through by the warmest possible water, which appropriately stems from the cooling of the thickener part c, which is coated with the housing.

Für die Kühlung im zweiten Kühlerteil h wird möglichst kaltes Wasser verwendet. The cold water possible is used for cooling in the second cooler part h used.

Durch diese Anordnung wird erreicht' dal das im Gas befindliche Wasser erst in dem nachgeschalteten Kühlerte;il tz ausgeschieden wird, welcher von dem Gas nur mit geringer Geschwindigkeit durchströmt wird. Die Gasgeschwindigkeit ist hierbei so niedrig zu wählen, daß das an den Rohren ausfallende Wasser ablaufen kann, ohne vom Gas strom wieder mitgerissen zu werden, während in dem vorgeschalteten Teil g nach Möglichkeit gar kein Wasser ausgeschieden wird. Durch Verwendung von warmem Kühlwasser wird hier erreicht, daß auch die Temperaturen der Rohrwandungen möglichst noch über der Taugrenze liegen. Die Rückkühlung des Gases soll hier hauptsächlich durch die große Gasgeschwindigkeit bewirkt werden. Ist die Wandungstemperatur der Kühlrohre hier sehr niedrig. so würde schon am Anfang viel Wasser ausgeschieden erden, wobei der im Gas vorhandene Schmutz in Form einer Paste die Kühlrohre überziehen würde. Dem Rohrbündel im zweiten Kühlerteil lt ist ein Gassammelraum k nachgeschaltet, den das Gas mit sehr geringer Geschwindigkeit durchströmt, so daß auch hier das Wasser gut ablaufen kann. In diesem Raum k sind eine Reihe von schrägen Wänden vorgesehen. die zur Ableitung des Wassers dienen sollen. Der Austritt des Gases erfolgt an der höchsten Stelle des Raumes bei itt. Dieser Teil fit ist durch eine halbrunde Wand gut abgeschirmt. This arrangement achieves the water in the gas only in the downstream cooling unit; it is separated from the Gas flows through only at low speed. The gas velocity is should be chosen so low that the water falling on the pipes drain can without being swept away by the gas flow again, while in the upstream Part g, if possible, no water is excreted. Using warm cooling water is achieved here that the temperatures of the pipe walls as far as possible still above the dew limit. The recooling of the gas is mainly intended here caused by the high gas velocity. Is the wall temperature of the Cooling pipes very low here. in this way a lot of water would be excreted right from the start earth, whereby the dirt present in the gas covers the cooling tubes in the form of a paste would. A gas collecting chamber k is connected downstream of the tube bundle in the second cooler part lt, through which the gas flows at a very low speed, so that here too the Water can drain well. A number of sloping walls are provided in this space k. which should serve to drain the water. The gas is discharged at the highest point of the room at itt. This part is fit by a semicircular wall well shielded.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Process for compressing water vapor saturated Gases for chemical plants, characterized in that the gases are cooled in a housing Compressor pre-compressed without falling below% cr of the dew point and then in one Intercooler to be cooled to below the dew point so that they are in the The main thing is to enter a second uncooled compressor freed from water vapor and leave it at a high temperature.

2. Intercooler for carrying out the method according to claim I, characterized by such dimensions that the gases make it with two different Flow through velocities, in the first part (g) with greater and in the second Part (h) at a slower speed.

3. Intercooler according to claim 2, characterized in that the different speeds of the gases by designing the cooling chamber walls and different dimensioning of the pipe spacing for the cooling pipes are achieved.

4- intercooler according to claim 2 and 3, characterized in that that the two cooler parts (g and h) have a gas collecting space (k) with separating walls (1) is connected downstream, which is dimensioned so that the gas him at low speed flows through.

5. The method according to claim I using the intercooler according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the cooling pipes of the intercooler In the first part (g) heated water flows through it, in the second part (h) cold water flows through it will.

6. The method according to claim 5, characterized in that the im first part (g) lying cooling pipes of the intermediate cooler from the cooling water of the housing e-cooled compressor (c) are flowed through.