DE102019008334A1

DE102019008334A1 - Method and device for cleaning gas streams by means of condensation

Info

Publication number: DE102019008334A1
Application number: DE102019008334.2A
Authority: DE
Inventors: Juraj Petrovic; Friedhelm Herzog
Original assignee: Messer Group GmbH; Messer Tatragas sro
Current assignee: Messer Tatragas Spol SRO Sk; Messer SE and Co KGaA
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-06-02
Also published as: WO2021104767A1; EP4065254A1

Abstract

Ein Verfahren zum Reinigen eines Gasstroms mittels Kondensation, bei dem ein mit einem wenigstens einem kondensierbaren Stoff beladener Trägergasstrom in einem Kondensator an einer ersten Wärmetauscherfläche mit einem Kältemittel in indirekten Wärmetausch gebracht und auf eine Temperatur unterhalb des Taupunkts des wenigstens einen kondensierbaren Stoffes abgekühlt wird, und der kondensierte Stoff als flüssiges Kondensat aus dem Kondensator abgezogen wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat einer zweiten Wärmetauscherfläche zugeführt und an dieser mit dem Trägergasstrom in indirekten Wärmetausch gebracht wird.

A method for cleaning a gas flow by means of condensation, in which a carrier gas flow loaded with at least one condensable substance is brought into indirect heat exchange with a refrigerant in a condenser on a first heat exchange surface and is cooled to a temperature below the dew point of the at least one condensable substance, and the condensed substance is withdrawn from the condenser as liquid condensate, is characterized according to the invention in that the condensate is fed to a second heat exchanger surface and is brought into indirect heat exchange there with the carrier gas flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Gasstroms mittels Kondensation, bei dem ein mit wenigstens einem kondensierbaren Stoff beladener Trägergasstrom in einem Kondensator an einer ersten Wärmetauscherfläche mit einem Kältemittel in indirekten Wärmetausch gebracht und auf eine Temperatur unterhalb des Taupunkts des kondensierbaren Stoffes abgekühlt wird, wobei der kondensierbare Stoff kondensiert und als flüssiges Kondensat zumindest teilweise aus dem Kondensator abgezogen wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method for cleaning a gas flow by means of condensation, in which a carrier gas flow loaded with at least one condensable substance is brought into indirect heat exchange with a refrigerant in a condenser on a first heat exchanger surface and is cooled to a temperature below the dew point of the condensable substance, wherein the condensable substance is condensed and at least partially withdrawn from the condenser as a liquid condensate. The invention also relates to a corresponding device.

Zur Reinigung von Gasströmen, die mit Fremdstoffen beladen sind, existieren verschiedene Verfahren, die je nach Einsatzzweck der Verringerung von Schadstoffemissionen oder der Rückgewinnung bestimmter Inhaltsstoffe dienen. Bei Wasch- oder Kondensationsprozessen wird ein mit einem kondensierbaren Stoff beladener Trägergasstrom mit einem Kältemedium, insbesondere einem kryogenen Kältemittel wie beispielsweise kalter gasförmiger oder flüssiger Stickstoff, in direkten oder indirekten Wärmekontakt gebracht. Dabei wird der Trägergasstrom soweit abgekühlt, dass sich der in ihm enthaltene kondensierbare Stoff oder die in ihm enthaltenen kondensierbaren Stoffe verflüssigen oder ausfrieren und somit von dem zu reinigenden Trägergasstrom abgetrennt werden kann bzw. können. Verfahren dieser Art werden beispielsweise in der EP 0 537 473 A1 , der EP 0 742 040 A1 , der EP 1 366 793 A1 , oder der EP 1 602 401 A1 beschrieben.There are various methods for cleaning gas streams that are loaded with foreign substances, which, depending on the intended use, serve to reduce pollutant emissions or to recover certain constituents. In washing or condensation processes, a carrier gas stream loaded with a condensable substance is brought into direct or indirect thermal contact with a refrigerant, in particular a cryogenic refrigerant such as cold gaseous or liquid nitrogen. The carrier gas stream is cooled to such an extent that the condensable substance contained in it or the condensable substances contained therein liquefy or freeze out and can thus be separated from the carrier gas flow to be cleaned. Procedures of this type are for example in the EP 0 537 473 A1 , the EP 0 742 040 A1 , the EP 1 366 793 A1 , or the EP 1 602 401 A1 described.

Als „kondensierbarer Stoff“ im Trägergasstrom soll im Folgenden ein vor der Kühlung des Trägergases im Kondensator im Trägergas gas- oder dampfförmig vorliegender Stoff bezeichnet werden, der durch Abkühlung des Trägergases zur Kondensation, d.h. auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur gebracht werden kann, ohne dass dabei das Trägergas selbst kondensiert.In the following, a “condensable substance” in the carrier gas flow is intended to mean a substance which is present in the carrier gas in gaseous or vapor form before the cooling of the carrier gas in the condenser and which, by cooling the carrier gas, can be brought to condensation, ie to a temperature below the dew point temperature, without the carrier gas itself condenses.

Nachteilig bei Verfahren zur Reinigung von Gasströmen mittels Kondensation ist, dass die für diesen Prozess benötigen tiefen Temperaturen häufig nur mit einem sehr hohen Energieaufwand bereitgestellt werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, die Effizienz bei der Reinigung von Gasströmen mittels Kondensation zu steigern und dadurch den Energieeinsatz bei der Kälteerzeugung zu reduzieren.A disadvantage of processes for cleaning gas streams by means of condensation is that the low temperatures required for this process can often only be provided with a very high expenditure of energy. The object of the present invention is therefore to increase the efficiency in the cleaning of gas flows by means of condensation and thereby to reduce the use of energy in the generation of cold.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method with the features of claim 1 or by a device with the features of claim 8. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung ist also dadurch gekennzeichnet, dass das im Kondensator anfallende und aus diesem abgezogene Kondensat einer zweiten Wärmetauscherfläche zugeführt und an dieser mit dem Trägergasstrom in indirekten Wärmetausch gebracht wird.A method of the type and intended purpose mentioned at the beginning is characterized in that the condensate accumulating in the condenser and withdrawn therefrom is fed to a second heat exchanger surface and is brought into indirect heat exchange there with the carrier gas flow.

Der mit dem wenigstens einen kondensierbaren Stoff beladene Trägergasstrom wird also mittels des Kältemittels (im Folgenden auch als „primäres Kältemittel“ bezeichnet), das die erste Wärmetauscherfläche bevorzugt im Gegenstrom zum Trägergasstrom durchströmt, auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur des beladenden Stoffes (oder, bei einer Mehrzahl von beladenden Stoffen im Trägergasstrom, unterhalb der Taupunkttemperatur wenigstens eines der beladenden Stoffe) abgekühlt, wobei der beladende Stoff aus dem Trägergasstrom zumindest teilweise kondensiert und in flüssiger Form aus dem Kondensator abgezogen wird. Das Kondensat liegt also zu diesem Zeitpunkt bei einer Temperatur an oder unterhalb der entsprechenden Taupunkttemperatur vor, jedenfalls bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Temperatur des beladenen Trägergasstroms an dessen Eintritt in den Kondensator.The carrier gas stream loaded with the at least one condensable substance is therefore brought to a temperature below the dew point temperature of the loading substance by means of the refrigerant (hereinafter also referred to as "primary refrigerant"), which flows through the first heat exchanger surface preferably in countercurrent to the carrier gas flow a plurality of loading substances in the carrier gas stream, below the dew point temperature of at least one of the loading materials), the loading material being at least partially condensed from the carrier gas stream and withdrawn from the condenser in liquid form. The condensate is thus at this point in time at a temperature at or below the corresponding dew point temperature, in any case at a temperature which is lower than the temperature of the charged carrier gas stream at its entry into the condenser.

Die Erfindung zielt darauf ab, die für den Kondensationsprozess erforderliche und überwiegend durch das primäre Kältemittel bereitgestellte Kältemenge zu verringern. Dies gelingt dadurch, dass die Kälte des anfallenden Kondensats im Kondensationsprozess genutzt wird, um den Trägergasstrom zu kühlen. Das Kondensat erwärmt sich dabei oder es verdampft und verlässt den Kondensationsprozess angewärmt in flüssigem oder gasförmigem Zustand.The invention aims to reduce the amount of cold required for the condensation process and predominantly provided by the primary refrigerant. This is achieved by using the coldness of the condensate produced in the condensation process to cool the carrier gas flow. The condensate heats up or it evaporates and leaves the condensation process warmed up in a liquid or gaseous state.

Um einen Kühleffekt beim Trägergasstrom zu bewirken, erfolgt der erfindungsgemäß vorgesehene Wärmekontakt des Kondensats mit dem Trägergasstrom parallel oder vor dem Wärmekontakt des beladenen Trägergasstroms mit dem Kältemittel.In order to bring about a cooling effect in the carrier gas flow, the inventive thermal contact of the condensate with the carrier gas flow occurs parallel to or before the thermal contact of the charged carrier gas flow with the refrigerant.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt insbesondere in den Fällen, in denen die Beladung des Trägergasstroms so hoch ist, dass ein nicht unwesentlicher Teil des Kälteinhalts des beladenen Trägergasstroms im Kondensat verbleibt, zu einer merklichen Reduzierung des Energieverbrauchs bei der Bereitstellung der zur Kondensation erforderlichen Kühlung.The method according to the invention leads, in particular, in those cases in which the loading of the carrier gas stream is so high that a not insignificant part of the cold content of the loaded carrier gas stream remains in the condensate, to a noticeable reduction in energy consumption when providing the cooling required for condensation.

Neben der Einsparung von primärem Kältemittel ergibt sich der Vorteil, dass es in vielen Fällen für die weitere Behandlung des Kondensats energetisch oder prozesstechnisch vorteilhaft ist, wenn das Kondensat den Prozess angewärmt oder verdampft verlässt, da Energie zum Anwärmen bzw. Verdampfen eingespart wird.In addition to saving primary refrigerant, there is the advantage that in many cases it is energetically or process-technically advantageous for the further treatment of the condensate if the condensate leaves the process warmed or evaporated, since energy for heating or evaporation is saved.

Die Natur des primären Kältemittels ist für die Erfindung unerheblich. Der Kondensator kann beispielsweise mittels eines zirkulierenden gasförmigen oder flüssigen Kältemittels oder eines kondensierbaren Kältemittels mit Rückkühlung in einer Kälteanlage betrieben werden, oder die Kühlung erfolgt durch indirekten Kontakt mit einem durch den Kondensator strömenden Kältemittel. Eine Kombination der genannten Kühlarten im Kondensator oder in mehreren Kondensatoren ist im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich. Ein bevorzugtes Kältemittel ist ein kryogenes Kältemittel, wie beispielsweise ein verflüssigtes Gas, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff, flüssiger Wasserstoff oder ein verflüssigtes Edelgas.The nature of the primary refrigerant is irrelevant to the invention. The condenser can be operated, for example, by means of a circulating gaseous or liquid refrigerant or a condensable refrigerant with recooling in a refrigeration system, or the cooling takes place through indirect contact with a refrigerant flowing through the condenser. A combination of the types of cooling mentioned in the condenser or in several condensers is also possible within the scope of the invention. A preferred refrigerant is a cryogenic refrigerant, such as, for example, a liquefied gas, such as, for example, liquid nitrogen, liquid hydrogen or a liquefied noble gas.

Bevorzugt verdampft das Kondensat beim Wärmekontakt mit dem Trägergasstrom an der zweiten Wärmetauscherfläche. Hierdurch wird die Verdampfungswärme zur Kühlung des Trägergasstroms genutzt.The condensate preferably evaporates on thermal contact with the carrier gas stream on the second heat exchanger surface. As a result, the heat of evaporation is used to cool the carrier gas flow.

Eine gleichfalls bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat in einem Vorlagebehälter zwischengespeichert und in einem vorgegebenen oder geregelten Mengenstrom der zweiten Wärmetauscherfläche zugeführt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere auch dann, wenn während des Kondensationsprozesses Kondensat nur ungleichmäßig anfällt, das Kondensat im Vorlagebehälter zu sammeln und anschließend, unabhängig vom Zustrom in den Vorlagebehälter, der zweiten Wärmetauscherfläche zuzuführen - beispielsweise als gleichmäßiger Mengenstrom oder geregelt in Abhängigkeit von gemessenen Parametern, wie beispielsweise der Temperatur des Kondensats oder des Trägergasstroms oder der Zusammensetzung der beladenden Stoffe im Trägergasstrom.A likewise preferred embodiment of the invention is characterized in that the condensate is temporarily stored in a storage container and is supplied to the second heat exchanger surface in a predetermined or regulated flow rate. This configuration makes it possible, especially if the condensate only accumulates unevenly during the condensation process, to collect the condensate in the storage tank and then, regardless of the inflow into the storage tank, to feed it to the second heat exchanger surface - for example as a uniform flow rate or regulated depending on measured parameters. such as the temperature of the condensate or the carrier gas flow or the composition of the loading substances in the carrier gas flow.

Das Kondensat kann in vorteilhafter Weise auch aus dem Kondensator bzw. dem Vorlagebehälter z.B. mittels einer Vakuumpumpe abgesaugt werden. Wenn dabei der Saugdruck tiefer liegt als der Siedepunkt des Kondensats, verdampft das Kondensat und es wird Kälte erzeugt. Da die Verdampfungskälte um ein Vielfaches größer ist als die sensible Kälte des Kondensats, wird die Wirksamkeit der Erfindung dadurch deutlich erhöht.The condensate can advantageously also be sucked out of the condenser or the storage container, e.g. by means of a vacuum pump. If the suction pressure is lower than the boiling point of the condensate, the condensate evaporates and cold is generated. Since the evaporation cold is many times greater than the sensitive cold of the condensate, the effectiveness of the invention is thereby significantly increased.

Eine gleichfalls vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Kondensat vor seiner Zuführung an die zweite Wärmetauscherfläche eine Entspannungsstufe durchläuft, in der es auf einen niedrigeren Druck gebracht wird. Bei der Entspannung kühlt das Kondensat auf eine noch tiefere Temperatur ab und die Kühlwirkung wird verbessert. Der zu Beginn der Entspannung erhöhte Druck wird beispielsweise dadurch realisiert, dass der beladene Trägergasstrom im Kondensator, und damit das Kondensat, bereits auf einem erhöhten Druck vorliegt, wie dies bei vielen Prozessen der Fall ist. In einer anderen Möglichkeit zur Realisierung wird das Kondensat vor Zuführung an die Entspannungsstufe mittels einer Pumpe auf einen erhöhten Druck gebracht, wobei die durch die Pumpe in das Kondensat eingetragene Wärme bevorzugt, etwa mittels eines Wärmetauschers, abgeführt wird. Die Entspannung erfolgt beispielsweise an einer Drossel oder einem regelbaren Entspannungsventil, die bzw. das strömungstechnisch vor der Zuführung des Kondensats an die zweite Wärmetauscherfläche angeordnet ist.A likewise advantageous embodiment of the invention provides that the condensate, before it is fed to the second heat exchanger surface, passes through an expansion stage in which it is brought to a lower pressure. During the expansion, the condensate cools down to an even lower temperature and the cooling effect is improved. The increased pressure at the beginning of the expansion is realized, for example, in that the charged carrier gas flow in the condenser, and thus the condensate, is already at an increased pressure, as is the case with many processes. In another possibility of implementation, the condensate is brought to an increased pressure by means of a pump before being fed to the expansion stage, the heat introduced into the condensate by the pump being preferably dissipated, for example by means of a heat exchanger. The expansion takes place, for example, at a throttle or a controllable expansion valve which is fluidically arranged before the condensate is fed to the second heat exchanger surface.

In einer ebenfalls zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird das Kondensat vor seiner Zuführung an die zweite Wärmetauscherfläche in einem Wärmetauscher mit einem Kältemittel gekühlt. Die Ausleitung für das Kondensat aus dem Kondensator ist also mit einem Wärmetauscher strömungsverbunden, in dem das Kondensat im Wärmekontakt mit einem Kältemittel weiter abgekühlt wird. Bei dem hierzu eingesetzten Kältemittel kann es um das gleiche oder um ein anderes Kältemittel wie das primäre Kältemittel im Kondensator handeln. Im Fall der zuvor genannten Ausführungsform mit einer Entspannungsstufe erfolgt die Kühlung des Kondensats bevorzugt stromauf zur Entspannungskühlung.In a likewise expedient embodiment of the invention, the condensate is cooled with a refrigerant in a heat exchanger before it is fed to the second heat exchanger surface. The discharge for the condensate from the condenser is therefore flow-connected to a heat exchanger in which the condensate is further cooled in thermal contact with a refrigerant. The refrigerant used for this purpose can be the same or a different refrigerant as the primary refrigerant in the condenser. In the case of the aforementioned embodiment with an expansion stage, the condensate is preferably cooled upstream of the expansion cooling.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Gasstroms mittels Kondensation ist mit einem Kondensator ausgestattet, der eine erste Wärmetauscherfläche mit einer Zuführung und einer Ableitung für ein Kältemittel, eine Zuführung für einen mit wenigstens einem kondensierbaren Stoff beladenen Trägergasstrom und eine Ableitung zum Abführen des von dem kondensierbaren Stoff im wesentlichen befreiten Trägergasstroms aufweist und über eine Ableitung für kondensierten Stoff (Kondensat) verfügt, wobei die Ableitung für das Kondensat mit wenigstens einer zweiten Wärmetauscherfläche strömungsverbunden ist, an der das Kondensat mit dem mit dem Trägergasstrom in Wärmekontakt bringbar ist.A device according to the invention for cleaning a gas flow by means of condensation is equipped with a condenser which has a first heat exchanger surface with a feed and a discharge line for a refrigerant, a feed for a carrier gas flow loaded with at least one condensable substance and a discharge line for discharging the condensable substance has essentially freed carrier gas flow and has a discharge line for condensed substance (condensate), the discharge line for the condensate being flow-connected to at least one second heat exchanger surface at which the condensate can be brought into thermal contact with the carrier gas flow.

Im Kondensator erfolgt an der ersten Wärmetauscherfläche ein indirekter Wärmekontakt eines mit wenigstens einem kondensierbaren Stoff beladenen Trägergasstroms mit einem bevorzugt kryogenen Kältemittel, beispielsweise einem verflüssigten Gas. Bei der ersten Wärmetauscherfläche handelt es sich beispielsweise um ein Rohrbündel oder eine Kühlschlange. Dabei wird der beladene Trägergasstrom auf eine Temperatur unterhalb des Taupunkts des kondensierbaren Stoffes abgekühlt. Dieser kondensiert und wird als flüssiges Kondensat über die Ableitung abgeführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht nun eine zusätzliche Kühlung des Trägergasstroms mit dem im Kondensator anfallenden Kondensat, indem dieses der zweiten Wärmetauscherfläche zugeführt wird, die bevorzugt stromauf (in Strömungsrichtung des Trägergases gesehen) oder parallel zur ersten Wärmetauscherfläche angeordnet ist.In the condenser, on the first heat exchanger surface, there is an indirect thermal contact of a carrier gas flow loaded with at least one condensable substance with a preferably cryogenic refrigerant, for example a liquefied gas. The first heat exchanger surface is, for example, a tube bundle or a cooling coil. The loaded carrier gas stream is cooled to a temperature below the dew point of the condensable substance. This condenses and is discharged as liquid condensate via the drain. The device according to the invention now enables additional cooling of the carrier gas flow with the condensate accumulating in the condenser by feeding it to the second heat exchanger surface, which is preferably upstream (in the flow direction of the carrier gas seen) or is arranged parallel to the first heat exchanger surface.

Die zweite Wärmetauscherfläche liegt dabei bevorzugt in einem stromauf zum Kondensator angeordneten Vorkondensator vor, wobei „stromauf‟ auch hier in Strömungsrichtung des Trägergasstroms zu verstehen ist, d.h. der Trägergasstrom durchläuft zuerst den Vorkondensator und erst anschließen den Kondensator. Die zweite Wärmetauscherfläche kann jedoch auch innerhalb des Kondensators selbst angeordnet sein, und zwar bevorzugt in einem Bereich des Kondensators, in dem der zugeführte Prozessgasstrom noch eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur des zu entfernenden kondensierbaren Stoffes aufweist. Vorstellbar ist auch eine Kombination dieser beiden Ausgestaltungen in Gestalt einer Aufteilung der zweiten Wärmetauscherfläche in zwei Teilflächen, die hintereinandergeschaltet oder parallel vom Kondensat zu durchlaufen sind, wobei beispielsweise eine erste Teilfläche innerhalb des Kondensators und eine zweite Teilfläche innerhalb eines Vorkondensators angeordnet ist.The second heat exchanger surface is preferably in a precondenser arranged upstream of the condenser, whereby "upstream" is also to be understood here in the direction of flow of the carrier gas flow, i.e. the carrier gas flow first passes through the precondenser and only then passes through the condenser. The second heat exchanger surface can, however, also be arranged within the condenser itself, preferably in an area of the condenser in which the supplied process gas stream is still at a temperature above the dew point temperature of the condensable substance to be removed. A combination of these two configurations is also conceivable in the form of a division of the second heat exchanger surface into two partial surfaces, which are connected in series or through which the condensate passes in parallel, with a first partial surface being arranged within the condenser and a second partial surface being arranged within a precondenser, for example.

In der Ableitung für das Kondensat, stromauf (in Fließrichtung des Kondensats gesehen) zur zweiten Wärmetauscherfläche, ist bevorzugt ein Vorlagebehälter integriert, in dem das Kondensat zwischengespeichert und bei Bedarf beispielsweise mittels einer Pumpe entnommen und zur Kühlung des Trägergasstroms an der zweiten Wärmetauscherfläche eingesetzt werden kann. Weiterhin kann eine Regelungseinrichtung vorgesehen sein, mittels der Kondensat aus dem Vorlagebehälter nach einem vorgegebenen Programm oder in Abhängigkeit von gemessenen Parametern der zweiten Wärmetauscherfläche zuführbar ist.In the discharge line for the condensate, upstream (viewed in the direction of flow of the condensate) to the second heat exchanger surface, a storage container is preferably integrated, in which the condensate is temporarily stored and, if required, can be removed, for example by means of a pump, and used to cool the carrier gas flow on the second heat exchanger surface . Furthermore, a control device can be provided by means of which condensate can be fed from the storage container to the second heat exchanger surface according to a predetermined program or as a function of measured parameters.

Zweckmäßigerweise ist in der Ableitung für das Kondensat, stromauf (in Fließrichtung des Kondensats gesehen) zur zweiten Wärmetauscherfläche und, falls vorhanden, stromab zum Vorlagebehälter, ein Entspannungsstufe vorgesehen, beispielsweise eine Drossel oder ein Entspannungsventil. Die Förderung des Kondensats zur Entspannungsstufe erfolgt beispielsweise mittels einer Pumpe, mit der auch der Druck vor der Entspannungsstufe erhöht werden kann, um mit der anschließenden Entspannung des Kondensats eine noch stärkere Kühlwirkung an der zweiten Wärmetauscherfläche erzielen zu können. Die von der Pumpe eingetragene Wärme wird dabei mittels Wärmetausch mit einem Kältemittel an einem geeigneten Wärmetauscher vor der Entspannung abgeführt. Im Übrigen kann -auch unabhängig vom Vorhandensein einer Pumpe, einer Entspannungsstufe oder eines Vorlagebehälters - ein in der Ableitung für das Kondensat angeordneter Wärmetauscher dazu dienen, das Kondensat durch Wärmekontakt mit einem Kältemittel, etwa flüssiger Stickstoff, weiter zu kühlen.Expediently, in the discharge line for the condensate, upstream (viewed in the direction of flow of the condensate) to the second heat exchanger surface and, if present, downstream of the storage tank, an expansion stage is provided, for example a throttle or an expansion valve. The condensate is conveyed to the expansion stage, for example, by means of a pump, with which the pressure before the expansion stage can also be increased in order to be able to achieve an even stronger cooling effect on the second heat exchanger surface with the subsequent expansion of the condensate. The heat introduced by the pump is dissipated by means of heat exchange with a refrigerant at a suitable heat exchanger before the expansion. Incidentally, regardless of the presence of a pump, an expansion stage or a storage tank, a heat exchanger arranged in the discharge line for the condensate can be used to further cool the condensate through thermal contact with a refrigerant, such as liquid nitrogen.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht eine Doppelanlage vor, also eine Vorrichtung zum Reinigen eines Gasstroms mittels Kondensation, die durch eine Anordnung von zwei wechselweise betreibbaren erfindungsgemäßen Vorrichtungen gekennzeichnet ist. Beide Vorrichtungen weisen jeweils eine erste Wärmetauscherfläche zum Wärmekontakt des Trägergasstroms mit einem primären Kältemittel auf, verfügen über eine Ableitung für kondensierten Stoff (Kondensat) aus dem Kondensator der jeweiligen Vorrichtung und sind mit wenigstens einer zweite Wärmetauscherfläche zum Wärmekontakt des Trägergasstroms mit Kondensat aus dem Kondensator der jeweiligen Vorrichtung ausgestattet. Zudem sind die Zuführungen und die Ableitungen für den Trägergasstrom miteinander strömungsverbunden und mit Armaturen ausgerüstet, die eine wechselweise Ansteuerung der beiden Vorrichtungen ermöglichen.A particularly preferred development of the invention provides a double system, that is to say a device for cleaning a gas stream by means of condensation, which is characterized by an arrangement of two devices according to the invention that can be operated alternately. Both devices each have a first heat exchanger surface for thermal contact of the carrier gas flow with a primary refrigerant, have a discharge line for condensed substance (condensate) from the condenser of the respective device and are equipped with at least one second heat exchanger surface for thermal contact of the carrier gas flow with condensate from the condenser each device equipped. In addition, the inlets and outlets for the carrier gas flow are flow-connected to one another and equipped with fittings that enable the two devices to be controlled alternately.

Eine solche Doppelanlage ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es während des Betriebs zu erheblichen Eisbildungen kommen kann, die ein Abtauen der in Betrieb befindlichen Vorrichtung erforderlich machen. Die Doppelanlage ermöglicht einen kontinuierlichen Anlagenbetrieb, bei denen eine Vorrichtung im Reinigungsbetrieb arbeitet und die andere Vorrichtung abgetaut wird.Such a double system is particularly advantageous if considerable ice formations can occur during operation, which make it necessary to defrost the device that is in operation. The double system enables continuous system operation in which one device works in cleaning mode and the other device is defrosted.

Zweckmäßigerweise ist die Doppelanlage so ausgebildet, dass die Ableitung für kondensierten Stoff der jeweils einen Vorrichtung mit der zweiten Wärmetauscherfläche der jeweils anderen Vorrichtung strömungsverbindbar ist. Bei Bedarf kann so das Kondensat aus der einen Vorrichtung zum Abkühlen der anderen Vorrichtung vor deren Wiederinbetriebnahme nach einem Abtauvorgang verwendet werden.The double system is expediently designed in such a way that the discharge line for condensed substance of the one device in each case can be flow-connected to the second heat exchanger surface of the other device in each case. If necessary, the condensate from one device can be used to cool the other device before it is restarted after a defrosting process.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.The device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.

Anhand der Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:

1: Das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform und
2: Das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.

Exemplary embodiments of the invention are to be explained in more detail with reference to the drawings. In schematic views show:

1 : The circuit diagram of a device according to the invention in a first embodiment and
2 : The circuit diagram of a device according to the invention in a second embodiment.

Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 umfasst einen Kondensator 2, der in an sich bekannter Weise mit einer Eingangsleitung 3 zum Zuführen eines mit wenigstens einem kondensierbaren Stoff beladenen Gasstroms, im Folgenden Trägergasstrom genannt, und einer Ableitung 4 zum Abführen des von wenigstens einem kondensierbaren Stoff befreiten Trägergasstroms ausgerüstet ist. Weiterhin umfasst der Kondensator 2 eine Zuleitung 5 und eine Ableitung 6 für ein Kältemittel und eine erste Wärmetauscherfläche 7, die innerhalb des Kondensatorgehäuses 8 angeordnet sind.In the 1 shown device 1 includes a capacitor 2 , which in a known manner with an input line 3rd for supplying a gas stream loaded with at least one condensable substance, referred to below as a carrier gas stream, and a discharge line 4th is equipped for discharging the carrier gas stream freed from at least one condensable substance. The capacitor 2 a feed line 5 and a derivative 6th for a refrigerant and a first heat exchanger surface 7th that are inside the capacitor case 8th are arranged.

Beim Kältemittel kann sich insbesondere um ein gasförmiges oder flüssiges Kältemittel handeln, oder um ein flüssiges Kältemittel, das beim Wärmekontakt mit dem Gasstrom an der ersten Wärmetauscherfläche 7 verdampft. Beispielsweise handelt es sich dabei um Wasser, um ein kaltes gasförmiges oder verflüssigtes Gas, wie beispielsweise flüssiger oder kalter gasförmiger Stickstoff, oder um ein übliches Kühlmedium einer Kältemaschine. Bei der ersten Wärmetauscherfläche 7 handelt es sich beispielsweise um ein innerhalb des Kondensatorgehäuses 8 angeordnetes Rohrbündel oder um eine Kühlschlange, die, wie hier gezeigt, vom Kältemittel durchströmt und vom Trägergas umströmt wird; es ist jedoch beispielsweise ebenso vorstellbar, das Trägergas durch ein Rohrbündel oder eine Kühlschlange zu führen, die vom Kältemittel umströmt wird.The refrigerant can, in particular, be a gaseous or liquid refrigerant, or a liquid refrigerant that is present on the first heat exchanger surface upon thermal contact with the gas flow 7th evaporates. For example, it is water, a cold gaseous or liquefied gas, such as liquid or cold gaseous nitrogen, or a common cooling medium of a refrigeration machine. At the first heat exchanger surface 7th it is, for example, one inside the capacitor housing 8th arranged tube bundle or around a cooling coil, which, as shown here, flows through the refrigerant and around which the carrier gas flows; however, it is also conceivable, for example, to guide the carrier gas through a tube bundle or a cooling coil around which the refrigerant flows.

Der Kondensator 2 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel horizontal angeordnet, d.h. Eingangsleitung 3 und Ableitung 4 befinden sich im Wesentlichen auf gleicher Höhe. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch ebenso eine Anordnung vorstellbar, bei denen Eingangsleitung 3 und Ableitung 4 auf unterschiedlicher Höhe in den Kondensator 2 einmünden. Insbesondere kann die Ableitung 4 - geodätisch gesehen - oberhalb der Eingangsleitung 3 ausmünden und der Kondensator 2 von der Einmündung der Eingangsleitung 3 in Richtung der Einmündung der Ableitung 4 senkrecht oder schräg nach oben verlaufen. Ebenso können Trägergasstrom und Kältemittel an der ersten Wärmetauscherfläche 7 im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden.The condenser 2 is arranged horizontally in the embodiment shown here, ie input line 3rd and derivation 4th are essentially at the same level. In the context of the invention, however, an arrangement is also conceivable in which the input line 3rd and derivation 4th at different heights in the condenser 2 merge. In particular, the derivation 4th - from a geodetic point of view - above the input line 3rd open out and the condenser 2 from the confluence of the input line 3rd in the direction of the confluence of the discharge 4th run vertically or diagonally upwards. Carrier gas flow and refrigerant can also be applied to the first heat exchanger surface 7th be conducted in cocurrent or in countercurrent.

Dem Kondensator 2 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Vorkondensator 9 zugeordnet, der stromauf zum Kondensator 2 an der Eingangsleitung 3 angeordnet ist. Der Vorkondensator 9 umfasst ebenso wie der Kondensator 2 ein Gehäuse 10 und eine in dieses einmündende Eingangsleitung 11 für den Trägergasstrom. Zum Abführen des Trägergases aus dem Vorkondensator 9 dient die Eingangsleitung 3. Im Gehäuse 10 des Vorkondensators 9 ist eine zweite Wärmetauscherfläche 12 angeordnet, beispielsweise eine Rohrschlange oder ein Rohrbündel, die mit einer Zuleitung 13 und einer Ableitung 14 für ein Kühlmedium ausgerüstet ist, als welches, wie unten näher erläutert, Kondensat aus dem Kondensator 2 fungiert.The condenser 2 is a precondenser in the embodiment shown here 9 assigned to the upstream of the condenser 2 on the input line 3rd is arranged. The precondenser 9 includes as well as the capacitor 2 a housing 10 and an input line opening into this 11 for the carrier gas flow. For discharging the carrier gas from the precondenser 9 serves the input line 3rd . In the case 10 of the precondenser 9 is a second heat exchanger surface 12th arranged, for example, a coil or a tube bundle with a supply line 13th and a derivative 14th is equipped for a cooling medium, as which, as explained in more detail below, condensate from the condenser 2 acts.

Der Kondensator 2 weist des Weiteren eine Kondensatableitung 15 auf, durch die im Kondensator 2 anfallendes flüssiges Kondensat aus dem Kondensator 2 abgeführt wird. In der Kondensatableitung 15 ist ein Vorlagebehälter 16 zum Zwischenspeichern einer bestimmten Menge an Kondensat vorgesehen.The condenser 2 also has a condensate drain 15th on, through those in the condenser 2 accruing liquid condensate from the condenser 2 is discharged. In the condensate drain 15th is a storage container 16 intended for the intermediate storage of a certain amount of condensate.

Stromab (in Strömungsrichtung des Kondensats gesehen) zum Vorlagebehälter 16 führt die Kondensatableitung 15 zu einer zweiten Wärmetauscherfläche 17 innerhalb des Kondensatorgehäuses 8 und mündet schließlich stromab zu dieser in die Zuleitung 13 zur zweiten Wärmetauscherfläche 12 im Vorkondensator 9 ein.Downstream (seen in the direction of flow of the condensate) to the storage tank 16 conducts the condensate drainage 15th to a second heat exchanger surface 17th inside the capacitor case 8th and finally opens into the feed line downstream of this 13th to the second heat exchanger surface 12th in the precondenser 9 a.

Im Betrieb der Vorrichtung 1 strömt ein mit wenigstens einem kondensierbaren Stoff beladener Trägergasstrom durch die Eingangsleitung 11, den Vorkondensator 9 und die Eingangsleitung 3 in den Kondensator 2 ein. Dort kommt er an der ersten Wärmetauscherfläche 7 in indirekten Wärmekontakt mit dem durch die erste Wärmetauscherfläche 7 geführten Kältemittel (im Folgenden auch „primäres Kältemittel“ genannt) und kühlt sich dabei ab. Die Zuströmungen von Trägergas und Kältemittel in den Kondensator 2 werden so geregelt, dass die Temperatur des Trägergasstroms in einem Bereich 18 auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur des kondensierbaren Stoffes abfällt. Der kondensierbare Stoff kondensiert aus, und der kondensierte Stoff (im Folgenden als „Kondensat“ bezeichnet) wird über die Kondensatableitung 15 aus dem Kondensator 2 abgeführt und im Vorlagebehälter 16 gesammelt. Im Vorlagebehälter 16 besitzt das Kondensat immer noch eine recht niedrige Temperatur nahe der Taupunkttemperatur; zumindest ist diese Temperatur niedriger als die Temperatur des Trägergases am Eintritt der Eingangsleitung 3 in den Kondensator 2.In operation of the device 1 a carrier gas stream loaded with at least one condensable substance flows through the inlet line 11 , the precondenser 9 and the input line 3rd into the condenser 2 a. There it comes to the first heat exchanger surface 7th in indirect thermal contact with that through the first heat exchanger surface 7th guided refrigerant (hereinafter also referred to as “primary refrigerant”) and cools down in the process. The inflow of carrier gas and refrigerant into the condenser 2 are controlled so that the temperature of the carrier gas flow is in a range 18th drops to a temperature below the dew point temperature of the condensable substance. The condensable substance condenses out, and the condensed substance (hereinafter referred to as "condensate") is discharged via the condensate drain 15th from the condenser 2 discharged and in the storage container 16 collected. In the storage container 16 the condensate is still at a fairly low temperature, close to the dew point temperature; at least this temperature is lower than the temperature of the carrier gas at the inlet of the inlet line 3rd into the condenser 2 .

Um den Verbrauch an primärem Kältemittel zu reduzieren, wird der Kühlvorgang durch einen stromauf zum Bereich 18 erfolgenden Wärmekontakt zwischen dem kalten Kondensat aus dem Vorlagebehälter 16 und dem Trägergasstrom unterstützt. Dazu wird das Kondensat, beispielsweise mittels einer hier nicht gezeigten Pumpe, aus dem Vorlagebehälter 16 entnommen und zur zweiten Wärmetauscherfläche 17 im Kondensator 2 sowie anschließend zur zweiten Wärmetauscherfläche 12 im Vorkondensator 9 geführt. Die Zwischenspeicherung einer vorgegebenen Menge von Kondensat im Vorlagebehälter 16 ermöglicht dabei insbesondere bei schwankenden Trägergasströmen oder Trägergasbeladungen eine Entnahme von Kondensat unabhängig von Zeit und Menge des im Kondensationsprozess anfallenden Kondensats.In order to reduce the consumption of primary refrigerant, the cooling process is carried out by an upstream of the area 18th thermal contact between the cold condensate from the storage tank 16 and the carrier gas flow supported. For this purpose, the condensate is removed from the storage container, for example by means of a pump not shown here 16 removed and to the second heat exchanger surface 17th in the condenser 2 and then to the second heat exchanger surface 12th in the precondenser 9 guided. The intermediate storage of a specified amount of condensate in the storage tank 16 enables condensate to be withdrawn irrespective of the time and amount of the condensate occurring in the condensation process, particularly in the case of fluctuating carrier gas flows or carrier gas loads.

Beim indirekten Wärmekontakt mit dem Trägergasstrom an den zweiten Wärmetauscherflächen 12, 17 erwärmt sich das Kondensat, während der Trägergasstrom abkühlt. Das erwärmte Kondensat wird anschließend über die Ableitung 14 abgeführt und einer hier nicht gezeigten und nicht weiter interessierenden Entsorgungseinrichtung zugeführt. Um einen erhöhten Kühleffekt zu erzielen, sind die zweiten Wärmetauscherflächen 12, 17 so ausgelegt, dass das Kondensat in einer der zweiten Wärmetauscherflächen 12, 17 beim Wärmekontakt mit dem Trägergasstrom verdampft, also die Verdampfungswärme des Kondensats zur Kühlung des Trägergases genutzt wird.In the event of indirect thermal contact with the carrier gas flow on the second heat exchanger surfaces 12th , 17th the condensate heats up while the carrier gas stream cools down. The heated condensate is then drained 14th led away and one not shown here and no further interesting disposal facility supplied. In order to achieve an increased cooling effect, the second heat exchanger surfaces are 12th , 17th designed so that the condensate in one of the second heat exchanger surfaces 12th , 17th evaporated on thermal contact with the carrier gas flow, i.e. the heat of evaporation of the condensate is used to cool the carrier gas.

Die in 2 gezeigte Vorrichtung 20 unterscheidet sich von der in der 1 gezeigten Vorrichtung 1 lediglich im Bereich der Kondensatableitung. Die übrigen Merkmale entsprechen den in 1 gezeigten und sind daher mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the 2 shown device 20th differs from that in the 1 device shown 1 only in the area of the condensate drainage. The other features correspond to those in 1 and are therefore marked with the same reference numerals.

Bei der Vorrichtung 20 ist in der Kondensatableitung 15, stromab zum Vorlagebehälter 16, ein Entspannungsorgan 21 vorgesehen. Durch die Entspannung von einem höheren Druck in der Kondensatableitung 15 auf einen niedrigeren Druck, beispielsweise einem in einer sich an die Ableitung 14 anschließenden Entsorgungseinrichtung herrschenden Betriebsdruck, wird das Kondensat abgekühlt, wodurch zusätzliche Kühlleistung zum Kühlen des Trägergases an den Wärmetauscherflächen 12, 17 geschaffen wird. Der erhöhte Druck stromauf zum Entspannungsorgan 21 kommt beispielsweise dadurch zustande, dass der beladene Trägergasstrom im Kondensator 2 und somit das Kondensat im Vorlagebehälter 16 bereits auf solch einem erhöhten Druck vorliegt. Beispielsweise beträgt der Druck im Vorlagebehälter 16 10 (zehn) bar und der Druck stromab zum Entspannungsorgan 21 etwa 1 (ein) bar. Der Druck des Kondensats kann jedoch auch mittels einer optional in der Kondensatableitung 15 eingebauten Pumpe 22 erhöht werden. Die von der Pumpe 22 in das Kondensat eingebrachte Wärme kann beispielsweise an einem Wärmetauscher 23 im Wärmekontakt mit einem Kühlmedium abgeführt werden. Der Wärmetauscher 23 kann selbstverständlich auch dazu genutzt werden, das Kondensat auf eine noch tiefere Temperatur abzukühlen. Als Kühlmedium im Wärmetauscher 23 kommt das gleiche oder ein anderes Kühlmedium als in der Wärmetauscherfläche 7 zum Einsatz.At the device 20th is in the condensate drain 15th , downstream of the storage tank 16 , a relaxation organ 21 intended. By releasing a higher pressure in the condensate drain 15th to a lower pressure, for example one in one to the derivation 14th subsequent disposal device prevailing operating pressure, the condensate is cooled, whereby additional cooling capacity for cooling the carrier gas on the heat exchanger surfaces 12th , 17th is created. The increased pressure upstream of the expansion organ 21 comes about, for example, that the loaded carrier gas flow in the condenser 2 and thus the condensate in the storage tank 16 is already at such an increased pressure. For example, the pressure in the storage tank is 16 10 (ten) bar and the pressure downstream of the expansion device 21 about 1 (one) bar. However, the pressure of the condensate can also optionally be in the condensate drain 15th built-in pump 22nd increase. The one from the pump 22nd Heat introduced into the condensate can, for example, be transferred to a heat exchanger 23 be dissipated in thermal contact with a cooling medium. The heat exchanger 23 can of course also be used to cool the condensate to an even lower temperature. As a cooling medium in the heat exchanger 23 the same or a different cooling medium than in the heat exchanger surface comes in 7th for use.

Im Übrigen ist es im Rahmen der Erfindung keineswegs erforderlich, in den Vorrichtungen 1, 20 zwei zweite Wärmetauscherflächen 12, 17 vorzusehen; es sind ebenso Ausgestaltungen denkbar, bei denen lediglich eine zweite Wärmetauscherfläche 12 in einem Vorkondensator 10 oder lediglich eine zweite Wärmetauscherfläche 17 im Kondensator 2 vorhanden ist. Im letzteren Falle kann insoweit der Vorkondensator 9 auch komplett entfallen; im ersteren Falle kann der Aufbau des Kondensators 2 deutlich einfacher und insofern preisgünstiger gestaltet werden. Um die Kühlleistung noch weiter zu erhöhen kann die Ableitung 14 der Vorrichtungen 1, 20 auch an eine Vakuumpumpe angeschlossen sein, um den Druck des verdampften Kondensats in den Wärmetauscherflächen 12, 17 und damit dessen Temperatur weiter zu reduzieren.Incidentally, in the context of the invention, it is by no means necessary in the devices 1 , 20th two second heat exchanger surfaces 12th , 17th to provide; there are also configurations conceivable in which only a second heat exchanger surface 12th in a precondenser 10 or just a second heat exchanger surface 17th in the condenser 2 is available. In the latter case, the precondenser can 9 also completely omitted; in the former case, the structure of the capacitor 2 can be made much simpler and, in this respect, cheaper. In order to increase the cooling capacity even further, the discharge 14th of the devices 1 , 20th also be connected to a vacuum pump to reduce the pressure of the evaporated condensate in the heat exchanger surfaces 12th , 17th and thus to further reduce its temperature.

Kommt es im Kondensator 2 zur Eisbildung, so muss die Vorrichtung 1; 20 abgetaut werden, sobald die Eisbildung zu einen zu großen Druckverlust im Kondensator 2 führt. Beim Abtauen fließt dann das geschmolzene Eis in den Vorlagebehälter 16. Bevor (oder während) der Kondensator 2 erneut kaltgefahren wird, kann die kalte Flüssigkeit vorteilhafterweise aus dem Vorlagebehälter 16 an den Wärmetauscherflächen 12, 17 zur Vorkühlung der Kondensatoren 2, 9 genutzt werden, bevor Trägergas über die Eingangsleitungen 11, 3 zugeführt wird.It comes in the capacitor 2 for ice formation, the device must 1 ; 20th be defrosted as soon as the ice formation leads to too great a pressure loss in the condenser 2 leads. When defrosting, the melted ice then flows into the storage container 16 . Before (or during) the capacitor 2 is run cold again, the cold liquid can advantageously from the storage container 16 on the heat exchanger surfaces 12th , 17th for pre-cooling the capacitors 2 , 9 be used before carrier gas enters the inlet lines 11 , 3rd is fed.

Um auch bei häufigen oder starken Eisbildungen einen kontinuierlichen Anlagenbetrieb zu gewährleisten, können jeweils zwei Vorrichtungen 1; 20 zu Doppelanlagen zusammengeschaltet werden, bei denen jeweils eine Vorrichtung 1; 20 im Reinigungsbetrieb arbeitet, während die andere Vorrichtung 1; 20 abgetaut wird. Für das Abkühlen der Kondensatoren 2, 9 nach dem Abtauen einer Vorrichtung kann dann auch Flüssigkeit aus dem Vorlagebehälter 16 der jeweils anderen Vorrichtung 1; 20 verwendet werden.In order to ensure continuous system operation even with frequent or heavy ice formations, two devices can be used 1 ; 20th are interconnected to double systems, each with one device 1 ; 20th operates in cleaning mode while the other device 1 ; 20th is defrosted. For cooling the capacitors 2 , 9 After defrosting a device, liquid can then also be removed from the storage container 16 the other device 1 ; 20th be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere für die Reinigung von Prozessgasströmen geeignet, die in einem erheblichem Umfang mit kondensierbaren Stoffen beladen sind und bei denen das Kondensat in einem Maße anfällt, dass ein nicht unerheblicher Teil der üblicherweise durch das Kältemittel erzielten Kälteleistung von der Vorkühlung bzw. begleitenden Kühlung durch das anfallende Kondensat übernommen werden kann. Beispielsweise handelt es sich dabei um Prozessgasströme in der Petrochemie und bei den beladenden Stoffen um Kohlenwasserstoffe.The method according to the invention and the device according to the invention are particularly suitable for the purification of process gas streams which are loaded to a considerable extent with condensable substances and in which the condensate accumulates to such an extent that a not inconsiderable part of the cooling capacity usually achieved by the refrigerant is reduced by the Pre-cooling or accompanying cooling can be taken over by the resulting condensate. For example, these are process gas flows in the petrochemical industry and the polluting substances are hydrocarbons.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Vorrichtungcontraption
22: Kondensatorcapacitor
33: EingangsleitungInput line
44th: AbleitungDerivation
55: ZuleitungSupply line
66th: AbleitungDerivation
77th: Erste WärmetauscherflächeFirst heat exchanger surface
88th: KondensatorgehäuseCapacitor case
99: VorkondensatorPrecondenser
1010: Gehäusecasing
1111: EingangsleitungInput line
1212th: Zweite Wärmetauscherfläche (im Vorkondensator)Second heat exchanger surface (in the pre-condenser)
1313th: ZuleitungSupply line
1414th: AbleitungDerivation
1515th: KondensatableitungCondensate drainage
1616: VorlagebehälterStorage container
1717th: Zweite Wärmetauscherfläche (im Kondensator)Second heat exchanger surface (in the condenser)
1818th: Bereich (im Kondensator)Area (in condenser)
1919th: --
2020th: Vorrichtungcontraption
2121: EntspannungsorganRelaxation organ
2222nd: Pumpepump
2323: WärmetauscherHeat exchanger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 0537473 A1 [0002]
EP 0742040 A1 [0002]
EP 1366793 A1 [0002]
EP 1602401 A1 [0002]

Claims

Process for cleaning a gas flow by means of condensation, in which a carrier gas flow loaded with at least one condensable substance is brought into indirect heat exchange with a refrigerant in a condenser (2) on a first heat exchanger surface (7) and cooled to a temperature below the dew point of the condensable substance , wherein the condensable substance is condensed and at least partially withdrawn from the condenser (2) as liquid condensate, characterized in that the condensate accumulating in the condenser (2) and withdrawn therefrom is fed to a second heat exchanger surface (12, 17) and on this with the carrier gas flow is brought into indirect heat exchange.

Procedure according to Claim 1 that the condensate at least partially evaporates on thermal contact with the carrier gas flow on the second heat exchanger surface (12, 17).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the condensate is temporarily stored in a storage container (16) and is fed to the second heat exchanger surface (12, 17) in a predetermined or regulated flow rate.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the condensate is sucked out of the condenser (12) and / or the storage container (16) and evaporates in the process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the condensate, before being fed to the second heat exchanger surface (12, 17), passes through an expansion stage (21) in which it is brought to a lower pressure.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the condensate is cooled with a refrigerant in a heat exchanger (23) before it is fed to the second heat exchanger surface (12, 17).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant used on the first heat exchanger surface (7) is a cryogenic refrigerant, in particular a liquefied gas.

Device for cleaning a gas flow by means of condensation, with a condenser (2) which has a first heat exchanger surface (7) with a feed (5) and a discharge line (6) for a refrigerant and a feed (3) for a with at least one condensable substance loaded carrier gas flow and a discharge line (4) for discharging the carrier gas flow essentially freed from the condensable substance and has a discharge line (15) for condensable substance (condensate) condensed in the condenser (2), characterized in that the discharge line (15) for the condensate is flow-connected to at least one second heat exchanger surface (12, 17) at which the condensate can be brought into thermal contact with the carrier gas flow.

Device according to Claim 8 , characterized in that the second heat exchanger surface (12, 17) is arranged in a pre-condenser (9) and / or within the condenser (2) arranged upstream - seen in the direction of flow of the carrier gas flow - to the condenser (2).

Device according to Claim 8 or 9 , characterized in that a storage tank (16) is integrated in the discharge line (15) for the condensate, upstream - seen in the direction of flow of the condensate - to the second heat exchanger surface (12, 17).

Device according to one of the Claims 8 to 10 , characterized in that an expansion stage (21) is arranged in the discharge line (15) for the condensate, upstream - viewed in the direction of flow of the condensate - to the second heat exchanger surface.

Device for cleaning a gas stream by means of condensation, characterized by an arrangement of two alternately operable devices (1, 20) according to one of the Claims 8 to 11 each having a first heat exchanger surface (7) and at least one second heat exchanger surface (12, 17) and a discharge line (15) for condensed condensable substance (condensate) from the condenser (2) of the respective device (1, 20).

Device according to Claim 12 , characterized in that the discharge line (15) for condensed substance of one device (1, 20) can be flow-connected to the second heat exchanger surface (12, 17) of the other device (20, 1).