DE907780C - Verfahren und Vorrichtung zum Kaelteaustausch zwischen den in Gaszerlegungsanlagen gewonnenen Kaltgasen und dem zu zerlegenden Gasgemisch - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Kälteaustausch zwischen den in Gaszerlegungsanlagen gewonnenen Kaltgasen und dem zu zerlegenden Gasgemisch Es sind neuerdings Wärmeaustauscher mit bewegten Speichermassen vorgeschlagen worden, bei welchen in einem oberen Kessel eine größere :Menge kugelförmiger Körper erhitzt und in einen unteren Kessel abgelassen wird, wo sie ihren Wärmeinhalt an entgegenströmende Luft abgeben. Die unten austretende kalte Speichermasse wird dem oberen Kessel durch ein Hebewerk wieder zugeführt. (H. Glaser, Der Regenerator mit bewegter Speichermasse. Forschung auf dem Gebiet des Ingenieurwesens 17 [195i], S. 9 bis 15.) Die Erfindung betrifft eine Anwendung dieses Wärmeaustauschverfahrens auf den Kälteaustausch bei Zerlegungsanlagen mit Tiefkühlung für Luft und andere Gasgemische. Diese Anwendung ist nicht ohne weiteres möglich, weil z. B. bei Kälteregeneratoren die vollständige Entfernung der Kohlensäure und des Wasserdampfes aus dem zu zerlegenden Gasgemisch von entscheidender Bedeutung ist. Außerdem sind die Druckzustände der über die Speichermasse in Kälteaustausch tretenden Gase- und Gasgemische in der Regel und im Gegensatz zu den bekannten Wärmeaustauschern erheblich verschieden. Betrachtet man beispielsweise die Anwendung des Kälteaustauschverfahrens mit bewegter Speichermasse auf die Zerlegung von Luft, so besteht die Aufgabe, den Kälteaustausch zwischen dem in der Anlage gewonnenen nahezu drucklosen Kältestickstoff und der warmen, auf etwa 5 bis 7 ata verdichteten atmosphärischen Luft hierbei zu führen, die mit Kohlensäure und Wasserdampf gesättigt ist. Würde man in einem bekannten Regenerator mit bewegter Speichermasse die Luft im unteren Kessel im Gegenstrom zu der absinkenden kalten Speichermasse hochsteigen lassen, so würde zwar der Wasserdampf der Luft zum größten Teil, aber nicht vollständig, niedergeschlagen und mit der Speichermasse ausgetragen, dagegen würde sich die Kohlensäure im Kessel anreichern, weil der entstehende Kohlensäureschnee im unteren Teil des Kessels wieder verdampft. Außerdem würde Kohlensäureschnee mit der austretenden, auf etwa -17o° C abgekühlten Luft mitgerissen werden.
• Nach der Erfindung wird das bekannte Wärmeaustauschverfahren und die Vorrichtung zum Wärmeaustausch mittels einer bewegten Speichermasse dadurch beispielsweise für den Kälteaustausch zwischen dem Kaltstickstoff und der zu zerlegenden, auf etwa 5 bis 7 ata verdichteten Luft anwendbar gemacht, d:aß der Speichermasse Silikagel in geeigneter Körnung zugemischt und der untere Luftkessel oben und unten durch je eine Druckschleuse abgeschlossen wird, die den Durchlauf der Speichermasse mit dem Silikagel gestattet und den Druck im Luftkessel aufrechterhält. Durch verschiedene Abmessungen der Korngrößen des Speichermaterials und des Silikagels läßt sich unschwer ihre Trennung nach dem Durchlauf durch den Luftkessel erreichen, damit das Silikagel zur Wiederverwendung regeneriert werden kann.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Kälteübertragungsanlage schematisch dargestellt. In den oberen Kessel i, der mit etwa o,5 bis 3 cm großen Kugeln aus Metall oder harter keramischer Masse angefüllt ist, wird durch das Rohr 2 in der Nähe des unteren, sich verjüngenden Endes der Kaltstickstoff auf etwa - 17o° C eingeblasen. Der Stickstoff steigt durch die Speichermasse hoch und verläßt den Kessel durch das Rohr 3 mit einer Temperatur von etwa -f- 5 bis 1o° C. Aus dem Vorratsbehälter q. wird durch eine Schnecke 5 der aus dem Rohr 6 zufließenden Speichermasse Silikagel in geeigneter Körnung (etwa 2 bis q. mm) zugesetzt. Durch die sich drehende Zellenschleuse 7 fällt die mit Silikagel vermengte kalte Speichermasse in den unteren Kessel 8, dem durch das Rohr 9 die zu zerlegende Luft von etwa + 5o bis io° C unter etwa 5 bis 7 ata absolutem Druck zugeführt wird. Nachdem sich die Luft an der Speichermasse auf etwa - 17o° C abgekühlt hat, verläßt sie den Kessel durch das Rohr io. Im Ablaufrohr i i des Luftkessels sitzt eine weitere Zellenschleuse 12 oberhalb eines Abscheiders 13, in welchem die Speichermasse von dem Silikagel wieder getrennt wird, während das mit der Speichermasse ausgetragene Wasser durch das Rohr 14. abfließt. Die Speichermasse wird dem Schachtrohr 15 zugeführt, in welchem ein Becherwerk oder eine andere Fördereinrichtung die Masse in die Höhe fördert, wo sie durch Rohr 6 wieder in den Kessel i gelangt. Um diese Masse zu trocknen, wird am unteren Ende des Rohres 15 trockener, warmer Stickstoff eingeblasen, der durch das Rohr 16 abzieht. Das Silikagel gelangt durch -das schräge Rohr 17, gegebenenfalls unter Einschaltung einer Fördereinrichtung in den Behälter 18, aus dem es entweder durch den zu seiner Trocknung verwendeten Stickstofft oder eine Fördereinrichtung durch das Rohr i9 nach dem Vorratsgefäß q. zurückgefördert wird. Durch den Rohrmantel 2o strömt von oben nach unten heißer Wasserdampf, um das Silikagel in dem Rohr 19 auf eine Temperatur von 8o bis ioo° C zu bringen, bei welcher Temperatur das Silikagel die in dem Kessel 8 absorbierte Kohlensäure und den Wasserdampf am leichtesten wieder abgibt, die durch den gleichzeitig hindurchgeblasenen und durch das Rohr 21 austretenden Stickstoff fortgespült werden. In der Zeichnung nicht angegeben sind zusätzliche Regelvorrichtungen für den Kaltstickstoff, die Druckluft und den Heißdampf in der Trockenvorrichtung, die zur Einhaltung der vorgeschriebenen Temperaturen dienen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Kälteaustausch zwischen den in Gaszerlegungsanlagen gewonnenen Kaltgasen und dem zu zerlegenden Gasgemisch mittels im Gegenstrom zu den Kaltgasen und dem Gasgemisch bewegten Speichermassen, gekennzeichnet durch den Zusatz eines die Kohlensäure, den Wasserdampf und andere unerwünschten Beimengungen absorbierenden Stoffes zur Speichermasse.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i mit einem oberen Kessel für das Kaltgas und einem damit verbundenen Kessel für das Gasgemisch und einer die beiden Kessel im Kreislauf durchlaufenden aus Kugeln bestehenden Speichermasse, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Fördern des Zusatzstoffes zur Speichermasse aus einem Vorratsbehälter über dem oberen Kessel, einer Trenneinrichtung für die Speicher- und Zusatzmasse am Auslauf des unteren Kessels, einer Regenerierungsanlage für den Zusatzstoff und eine Fördereinrichtung zum Vorratsgefäß.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritts- und Austrittsrohr des unteren Kessels je eine druckdichte Zellenschleuse angeordnet ist, welche die Aufrechterhaltung eines höheren Druckes im unteren Kessel ermöglicht, ohne den Durchlauf der Speichermasse und des Zusatzstoffes zu behindern. q.. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der Speichermasse und der Zusatzmasse durch ein oder mehrere aus der Gaszerlegung stammende, erwärmte Teilgase erfolgt.