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DE1019334B - Verfahren zur Trennung von Gasgemischen in einer Waermeaustauschvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Trennung von Gasgemischen in einer Waermeaustauschvorrichtung

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Publication number
DE1019334B
DE1019334B DEA24421A DEA0024421A DE1019334B DE 1019334 B DE1019334 B DE 1019334B DE A24421 A DEA24421 A DE A24421A DE A0024421 A DEA0024421 A DE A0024421A DE 1019334 B DE1019334 B DE 1019334B
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DE
Germany
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tubes
liquid
gas
heat exchange
liquefied
Prior art date
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Pending
Application number
DEA24421A
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English (en)
Inventor
Alfred Etienne
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.)
Air Liquide SA
Original Assignee
Air Liquide SA
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Publication date
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung von Gasgemischen in einer ein Röhrenbündel enthaltenden Wärmeaustauschvorrichtung. Bei den bekannten Verfahren dieser Art wird das Gasgemisch im Inneren der Röhren, des Bündels verflüssigt und das flüssige Gemisch in der Umgebung derselben Röhren verdampft, oder wenn das Gasgemisch in der Umgebung der Röhren verflüssigt und das flüssige Gemisch im Inneren der Röhren verdampft wird, werden die im Verlauf der teilweisen Verdampfung gebildeten Dämpfe mit der Flüssigkeit mitgerissen und gegebenenfalls von dieser erst außerhalb der Wärmeaustauschvorrichtung abgetrennt.
Demgegenüber ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gemisch unter Schwerkraftwirkung in Form einer verhältnismäßig dünnen Schicht über die innere Fläche der Röhren geleitet wird und die gebildeten Dämpfe durch Aufstieg in Berührung mit der Flüssigkeit rektifiziert werden. Der aufsteigende Dampf reichert sich beständig an aus der Flüssigkeit stammenden flüchtigen Bestandteilen an, während die absinkende Flüssigkeit sich beständig an aus dem Dampf stammenden, wenig flüchtigen Bestandteilen anreichert. Die erhaltenen Produkte sind infolgedessen reiner. Ferner erfolgt die Rektifizierung ohne Anbringung von irgendwelchen Rektifiziereinsätzen im Inneren der Röhren. Es kann daher ein ziemlich einfacher und billiger Wärmeaustauscher beim Verfahren nach der Erfindung benutzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die dieser Verdampfung im Gegenstrom unterzogene Flüssigkeitsmischung aus dem verflüssigten Anteil des Gasgemisches, das von einer Seite der Austauschfläche übertritt. Dieser verflüssigte Anteil wird auf einen niederen Druck entspannt und oben in die Röhren eingeführt, wo er der teilweisen Verdampfung gemäß der Erfindung unterzogen wird. Die bereits erreichte Trennung durch teilweise Verflüssigung des Gasgemisches wird so durch die Verdampfung im Gegenstrom gemäß der Erfindung vervollständigt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die teilweise Verflüssigung des Gasgemisches, das von der einen Seite der Austauschflache übertritt, am Rückfluß in an sich bekannter Weise vorgenommen. Man erzielt so auf beiden Seiten der Austauschfläche zwei symmetrische Rektifikationsvorgänge, nämlich einerseits eine Rektifizierung durch Kondensation am Rückfluß und andererseits eine Rektifizierung durch Verdampfung im Gegenstrom.
Beispielshalber ist nachstehend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.
Verfahren zur Trennung
von Gasgemischen
in einer Wärmeaustauschvorrichtung
Anmelder:
L'Air Liquide, Societe Anonyme
pour l'Etude et !'Exploitation des Procedes
Georges Claude, Paris
Vertreter: Dr. H. H. Willrath, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hildastr. 32
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. März 1955
Alfred Etienne, Paris,
ist als Erfinder genannt worden
Die Zeichnung ist ein schematischer Axialschnitt durch einen Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung, der in einer Trennanlage für Koksofengas zwecks Rückflußkondensation des Äthylens verwendet wird.
Der Austauschkondensator 5 enthält in einem Zylindermantel 8, der gegen den Druck des zu behandelnden Gases widerstandsfähig ist, ein senkrechtes Rohrbündel 9, dessen Rohre waagerechte Prallscheiben 7 und Rektifizierboden 6 durchsetzen.
Das zu rektifizierende Gasgemisch wird durch das Rohr 4 in den Wärmeaustauscher 5 eingeführt. Es steigt in den Raum zwischen dem Mantel 8 und den Röhren 9 auf und wird zugleich teilweise verflüssigt. Das unverflüssigte Gas wird durch das Rohr 10 abgezogen. Die kondensierte Flüssigkeit wird durch das Rohr 11 in einem Topf 12 gesammelt und steigt durch das Rohr 13 und das Entspannungsventil 14 zur Spitze des Austauschers in einen Abscheider 15. Von diesem Abscheider fließt die Flüssigkeit durch ein Rohr 17 in eine Kammer 16 und wird dann auf einen Teil der Rohre des Bündels des Kondensators 5 verteilt, um dort teilweise zu verdampfen. Die Verteilung der Flüssigkeit soll in einer möglichst gleichmäßigen Weise sichergestellt werden, indem man sie entweder zerstäubt oder jedes Rohr mit einem Verteilerorgan ausrüstet. Außerdem sollen Anzahl und Querschnitt der Rohre ausreichend sein, damit die Flüssigkeit über die Innenfläche fließt und das bei der teilweisen Verdampfung anfallende Gas in der Achse der verschiedenen Rohre aufsteigt. Das Gas wird in dem
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Kasten 16 gesammelt, von wo es durch ein Rohr 18 zu dem Abscheider 15 gelangt. Aus dem Abscheider 15 wird das erhaltene Gas durch das Entspannungsventil 19 in ein Rohr 20 geschickt, wo es sich mit einem von einem anderen Wärmeaustauscher abgezogenen kalten Gas, z. B. Methan, vereinigt. Der in dem Unterteil der Röhren gesammelte flüssige Rückstand wird durch das Rohr 21 abgezogen; der durch eine spätere Rektifikation ausgeschiedene Dampf wird durch das Rohr 22 in die Röhren 9 zurückgeschickt. Kalte Gase aus anderen Wärmeaustauschern werden in bestimmte Rohre 9 des Wärmeaustauschers 5 durch Rohre 20, 23, 24 und 25 eingeführt und nach Erwärmung durch die Rohre 26, 27, 28 und 29 abgezogen.
Mit dieser Vorrichtung erreicht man eine echte Rektifizierung der Äthylenflüssigkeit. Beim Herabwandern im Inneren der Rohre erfährt die Flüssigkeit tatsächlich eine Temperaturänderung nach Maßgabe ihres Fortschrittes in Richtung zu den wärmeren Teilen des Austauschers. Die leichtesten Bestandteile, wie das Methan, verflüchtigen sich, und indem sie aufsteigen, treffen sie auf die immer kalter werdende Flüssigkeit, wobei sie ihre schwersten Bestandteile abgeben. Die Flüssigkeit reichert sich also· an schweren Bestandteilen und das Gas an leichten Bestandteilen an. Am Boden ergibt sich eine an Äthylen konzentrierte Flüssigkeit und an der Spitze hauptsächlich Methan enthaltendes Gas, das man mit dem aus der folgenden Kondensationsstufe stammenden Methan vereinigen kann.
In derselben Vorrichtung erhält man also zwei symmetrische Erscheinungen, nämlich einerseits rings um die Rohre eine Rückflußkondensation von Äthylenflüssigkeit und andererseits im Inneren eines Teiles der Rohre eine Verdampfung derselben Äthylenflüssigkeit unter Rückfluß gegen die Spitze der erhaltenen Dämpfe.
Es kann sich indessen bei gewissen Anwendungsformen als vorteilhaft erweisen, diese Verdampfung in den Rohren eines anderen Austauschers vorzunehmen als derjenige, der die zu rektifizierende Flüssigkeit geliefert hat. Wenn zwei Rückflußkondensatoren hintereinandergeschaltet verwendet werden, kann man auch beide übereinander anordnen und in dem unteren Kondensator die zur Konzentrierung der Flüssigkeit des oberen Kondensators bestimmten Rohre derart verlängern, daß die Wirksamkeit der Rektifizierung gesteigert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Trennung von Gasgemischen in einer ein Röhrenbündel enthaltenden Wärmeaustauschvorrichtung, in der ein Gasgemisch außerhalb der Röhren teilweise verflüssigt wird, während ein flüssiges Gemisch innerhalb derselben Röhren teilweise verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gemisch unter ,Schwerkraftwirkung über die innere Fläche der Röhren in Form einer verhältnismäßg dünnen Schicht geleitet wird und die gebildeten Dämpfe durch Aufstieg in Berührung mit der Flüssigkeit rektifiziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte Anteil dieses Gasgemisches auf einen niederen Druck entspannt und eben in die Röhren eingeführt wird, um dort das genannte flüssige Gemisch darzustellen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch unter Rückfluß verflüssigt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 617 485.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 7S&/95 11.57
DEA24421A 1955-03-09 1956-03-03 Verfahren zur Trennung von Gasgemischen in einer Waermeaustauschvorrichtung Pending DE1019334B (de)

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FR1019334X 1955-03-09

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