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DE3008577A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer tieftemperatur-luftzerlegungsanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer tieftemperatur-luftzerlegungsanlage

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Publication number
DE3008577A1
DE3008577A1 DE19803008577 DE3008577A DE3008577A1 DE 3008577 A1 DE3008577 A1 DE 3008577A1 DE 19803008577 DE19803008577 DE 19803008577 DE 3008577 A DE3008577 A DE 3008577A DE 3008577 A1 DE3008577 A1 DE 3008577A1
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DE
Germany
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air
adsorbers
adsorber
cooler
revex
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19803008577
Other languages
English (en)
Inventor
Jörg Dr. 8000 München Reyhing
Wilhelm Rohde
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 DE19803008577 priority Critical patent/DE3008577A1/de
Publication of DE3008577A1 publication Critical patent/DE3008577A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
(H 1187) H 80/15
Fa/fl 3.3.1980
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage, bei dem die zu zerlegende Luft verdichtet, in Molsiebadsorbern, Regeneratoren oder in Revex gereinigt, gekühlt und einer Zerlegungseinrichtung zugeführt wird.
Die zu zerlegende Luft wird zunächst auf einen Druck verdichtet, der zum Betreiben der Zerlegungseinrichtung erforderlich ist. Die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit muß anschließend zum größten Teil entfernt werden, um ein Zufrieren der kalten Teile der Luftzerlegungsanlage zu verhindern. Hierzu wird die komprimierte Luft entweder über Revex, Regeneratoren oder über Molsiebadsorber geleitet.
In den Revex oder Regeneratoren wird die Luft in indirektem Wärmetausch mit einem kalten Zerlegungsprodukt, beispielsweise Sauerstoff abgekühlt, wobei Wasser, Kohlendioxid und andere Verunreinigungen der Luft auskondensieren bzw. ausfrieren und sich an den Wänden der Strömungsquerschnitte für die Luft niederschlagen. Die Luft-Strömungs-Form. 5729 7.78
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querschnitte werden in periodischem Wechsel von einem anderen Zerlegungsprodukt, z.B. Stickstoff, freigespült.
Bei einer Luftzerlegungsanlage, in der nur reiner Sauerstoff erzeugt werden soll, ist dieses Verfahren ohne Schwierigkeit durchführbar, da etwa 75 % der eingesetzten Luft für Spülzwecke zur Verfügung stehen. Sollen in der Luftzerlegungsanlage jedoch Sauerstoff und Stickstoff produziert werden, so werden bei einer Revex-Anlage etwa 50 % der trockenen Zerlegungsprodukte für Spülzwecke verwendet.
Revex weisen zudem den Nachteil auf, daß Korrosion an den Wänden der mit feuchtem Gas in Berührung kommenden Strömungswege auftreten kann. Außerdem besteht bei Revex die Gefahr, daß bei Anwesenheit von flüssigem Wasser diese bei starken Temperaturänderungen auffrieren. Dieser Nachteil tritt bevorzugt bei Stillständen auf.
Aus diesem Grund werden in letzter Zeit bevorzugt Molsieb-Stationen zum Trocknen und Reinigen der Luft verwendet. Ein Paar periodisch umgeschalteter Molsiebadsorber wird abwechselnd von zu reinigender Luft und Regeneriergas durchströmt. Die Molsiebe weisen jedoch den Nachteil auf, daß zu ihrer Regenerierung rund 25-30 % der trockenen Zerlegungsprodukte benötigt werden. Außerdem ist der spezifische Energieverbrauch der Molsiebe größer als derjenige der Revex.
Kleinere und damit im Betrieb energiesparendere Molsiebadsorber können zwar eingesetzt werden, nämlich wenn die Molsiebadsorber bei tieferen Temperaturen betrieben werden. In diesem Fall ist jedoch eine zusätzliche Kälteanlage erforderlich, die teuer in der Investition und außerdem störanfällig ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das sich durch niedrigen Energieverbrauch und geringe Störanfälligkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Teil der zu zerlegenden Luft vor ihrem Eintritt in die Molsiebadsorber oder Revex zunächst durch den beladenen, dann durch den regenerierten Adsorber eines Paares periodisch umgeschalteter, abwechselnd beladener und regenerierter Adsorber geleitet und zwischen den beiden Adsorbern gekühlt wird, wobei anfallende Kondensate aus der Luft abgetrennt werden.
Die gesamte zu zerlegende Luft wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor ihrem Eintritt in nachfolgende Molsiebadsorber, Regeneratoren oder Revex vorgetrocknet. Zunächst wird die Luft unter Ausnutzung der Kompressionswärme durch den beladenen der Adsorber geleitet und regeneriert diesen.
Das desorbierte Wasser wird durch anschließende Kühlung der Luft kondensiert und aus dem Luftstrom abgetrennt. Nun gelangt die Luft in den regenerierten der Adsorber und gibt dort weitere Feuchtigkeit ab.
Erfindungsgemäß wird also der Taupunkt der Luft vor ihrem Eintritt in die Molsiebanlage oder Revex gesenkt. Dadurch ist es möglich, kleinere Molsiebadsorber zu verwenden. Der Energieaufwand bei der Regenerierung der Molsiebadsorber verringert sich, da weniger Wasser desorbiert werden muß.
Als weiterer entscheidender Vorteil, der sich durch den Erfindungsgegenstand ergibt, ist anzusehen, daß nunmehr auch die invieler Hinsicht den Molsiebadsorbern vorzuziehenden Revex eingesetzt werden können, da deren Hauptnachteile, nämlich die Korrosionsanfälligkeit und das Auffrieren, durch die Vortrocknung weitgehend ausgeschaltet sind. Außer-
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dem ist der Heizflächenbedarf bei Revex durch den Erfindungsgegenstand geringer, so daß diese kleiner gebaut werden können. Es hat sich überdies gezeigt, daß aufgrund der Vortrocknung der Luft nachfolgende Revex in einer besonders vorteilhaften Position, nämlich mit ihren warmen Enden nach oben, aufgestellt werden können, da die Gefahr des Auffrierens durch herablaufendes Wasser nicht mehr gegeben ist. Weiterhin wird bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung kein zusätzlicher Spülgasstrom für die Adsorber benötigt, da diese mit der zu trocknenden Luft regeneriert werden. Bei Verwendung von Molsiebadsorbern wird weniger trockenes Spülgas aus der Luftzerlegungsanlage benötigt, da weniger Feuchtigkeit aus den Molsiebadsorbern zu entfernen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird jeweils der zu beladende der Adsorber vor dem Einleiten der zu trocknenden Luft gekühlt. Hierzu wird vorzugsweise am Ende eines Schalttaktes der Adsorber die verdichtete zu zerlegende Luft gekühlt und über den beladenen Adsorber geleitet.
Es ist von Vorteil, wenn die Adsorber im Gleichstrom beladen und regeneriert werden.
Bei dieser Verfahrensführung kann die Zahl der benötigten Armaturen klein gehalten werden. Vor allem läßt sich hierbei erreichen, daß die Vorrichtung zur Kühlung der Luft zwischen den beiden Adsorbern in beiden Schalttakten in derselben Richtung durchströmt wird und infolgedessen nur ein Abscheider nach dem Kühler erforderlich ist, im Gegensatz zu zwei Abscheidern, die erforderlich wären, wenn die Luft abwechselnd aus beiden Richtungen durch die Kühlvorrichtung strömen würde.
Als vorteilhaft hat sich eine Weiterbildung des erfindungs-
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gemäßen Verfahrens erwiesen, bei der die verdichtete Luft vor ihrem Eintritt in die- Adsorber gekühlt, dabei auskondensierende Feuchtigkeit abgeschieden und die vorgetrocknete Luft wieder erwärmt wird. Auf diese Weise wird der Taupunkt der Luft gesenkt, so daß die Adsorber kleiner gebaut werden können.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Wiedererwärmung in Wärmetausch mit der komprimierten Luft durchgeführt wird. Hierbei ist keine zusätzliche Energie zur Wiedererwärmung der vorgetrockneten Luft erforderlich, sondern es wird in besonders energiesparender Weise die Kompressionswärme zurückgewonnen.
Der Wärmetausch führt jedoch zu einem Druckabfall der zu zerlegenden Luft. Um den Wärmetauscher daher kleiner ausführen oder ganz entbehren zu können, wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Luft zwischen den Adsorbern zusätzliche Kälte zugeführt wird, die gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in einem mit Trockenprodukten aus der Zerlegungseinrichtung betriebenen Verdunstungskühler erzeugt wird.
Durch die Zusatzkühlung läßt sich trotz Wegfall des Wärme-25tauschers ein niedriger Taupunkt in der Luft bei Verlassen der Adsorber erreichen. Zur Kühlung wird ein trockener Produktstrom durch einen Verdunstungskühler geleitet, so daß eine zusätzliche Kälteanlage nicht erforderlich ist. Die Verfügbarkeit eines trockenen Produktstroms resultiert wieder-30um aus der erfindungsgemäßen Verfahrensführung, bei der die den Revex oder Molsiebadsorbern zugeführte Luft bereits weitgehend vorgetrocknet ist, und daher .die zu Spül- bzw. Regenerierzwecken verwendeten trockenen Zerlegungsprodukte weit weniger Feuchtigkeit enthalten als bisher. 35
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Als zusätzliche oder alternative Maßnahme zur Senkung des Taupunktes der Luft wird ein zwischen Kühler eines Verdichters für die zu zerlegende Luft mit einer zusätzlichen Kältequelle versehen. Vorzugsweise wird als zusätzliche Kältequelle ebenfalls ein mit Trockenprodukten aus der Zerlegungseinrichtung betriebener Verdunstungskühler verwendet.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt mindestens einen Verdichter für zu zerlegende Luft, mit dem Verdichter verbundene Molsiebadsorber, Regeneratoren oder Revex und eine nachgeschaltete Zerlegungseinrichtung, und ist gekennzeichnet durch ein Paar periodisch umschaltbarer Adsorber, die zwischen Verdichter und den MoI-siebadsorbern, Regeneratoren oder Revex vorgesehen sind, von denen der Ausgang des einen Adsorbers über einen Kühler mit dem Eingang des anderen Adsorbers verbunden ist.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Adsorber Aluminiumgel als Adsorptionsmittel enthalten.
20
In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, daß der Kühler mit einem Verdunstungskühler in wärmeleitender Verbindung steht.
Bei einer Modifikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, dessen warmes Ende einerseits mit dem Verdichter und andererseits mit den Adsorbern in Verbindung steht und dessen kaltes Ende über einen Kühler kurzgeschlossen ist.
In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, daß Umgehungsleitungen für den Wärmetauscher vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anForm. 5729 7.78
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hand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
Hierbei zeigen die Figuren 1, 2 und 3 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Analoge Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugsziffern versehen.
Zu zerlegende Luft 1, z.B. 50 000 Nm3/h, wird von der ersten stufe 2a eines vierstufigen Luftverdichters 2a, 2b, 2c, 2d angesaugt. Die Verdichterstufen 2a, 2b, 2c, 2d liegen auf einer Welle und werden von einem Motor M angetrieben. Der Verdichter ist als Kolben-, Schrauben- oder Turboverdichter ausgeführt. Nach den ersten drei Verdichterstufen 2a, 2b, 2c wird die Luft jeweils in einem Zwischenkühler 3a, 3b, 3c gekühlt und in die nächste Verdichterstufe geleitet. Die Zwischenkühler 3a, 3b, 3c sind an einem Kühlwasserkreislauf angeschlossen, dessen Vorlauftemperatur (bei 4) 34°C und dessen Rücklauftemperatur (bei 5) ca. 44°C beträgt. 20
Die den Zwischenkühler 3c verlassende Luft hat einen Druck von 4,7 bar absolut und eine Temperatur von 44°C. Ihr Wassergehalt beträgt 17g H2O/Nm3. In der letzten Verdichterstufe 2d wird die Luft auf 7,3 bar absolut verdichtet, wobei sie sich auf 1000C erwärmt. Bei diesem Druck beträgt der Taupunkt 52°C.
Während bei bisher üblichen Verfahren die Luft über einen Kühler geleitet wurde und mit einem Taupunkt von rund 410C entsprechend einem Wassergehalt von 9g H2O/Nm3 in die MoI-siebadsorber, Regeneratoren oder Revex enthaltende Trocknungseinrichtung der Luftzerlegungsanlage geleitet wurde, wird die Luft erfindungsgemäß vorgetrocknet, und zwar mit dem in Figur 1 dargestellten Verfahren auf einen Taupunkt von ca. 2,7g H2O/Nm3 entsprechend einem Taupunkt von 2O0C bei 7,1 bar.
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Hierzu wird die Luft über 2 im periodischen Wechsel beladene und regenerierte Adsorber 6a, 6b geleitet. Das Umschalten erfolgt durch eine Schaltklappe 7. Eine typische Dauer eines Schalttaktes ist 30 Minuten. Als Adsorptionsmittel enthalten die Adsorber 6a, 6b Aluminiumgel. Ihr Durchmesser beträgt beispielsweise 2700 mm, die Schütthöhe 1300 mm.
Erfindungsgemäß wird die Luft zunächst über den beladenen der beiden Adsorber geleitet; in Figur 1 ist dies Adsorber 6a. Von der heißen Luft wird unter Ausnutzung der Kompressionsenergie des Luftverdichters das im vorhergehenden Schaltzyklus adsorbierte Wasser bis auf eine Restbeladung von etwa 9,5 Gew.% desorbiert. Nach Verlassen des Adsorbers 6a wird die Luft in einen Kühler 8 geleitet und auf 410C gekühlt. Der Kühler 8 ist ebenfalls an den Kühlwasserkreislauf angeschlossen. Bei der Abkühlung kondensiert das desorbierte Wasser und wird in einem nachfolgenden Abscheider 9b ausgeschieden. Im anderen Schalttakt, wenn zuerst der Adsorber 6b durchströmt wird und die Strömungsrichtung der Luft im Kühler 8 umgekehrt ist, wird das auskondensierte Wasser in einem Abscheider 9b ausgeschieden. Die Luft durchströmt dann mit einem Taupunkt von 410C bei 7,25 bar (ca. 8,8 g H2O/Nm3) Adsorber 6b von unten nach oben. Dabei wird der Adsorber 6b zum Luftstrom am Eintritt gekühlt und Wasser adsorbiert. Da der Adsorber 6b nicht kalt gefahren worden ist, vor er in Adsorption geht, desorbiert etwa während der ersten 5 Minuten des Schalttaktes Wasser vom warmen Ende der Schüttung. In dieser Zeit tritt die am Eintritt der Schüttung auf etwa 2,7 g H2O/Nm3 getrocknete Luft am Adsorberaustritt mit 1000C aus, wobei sich entsprechend der Wasserrestbeladung des Adsorbers 6b ein Wassertaupunkt von 520C bei 7,1 bar entsprechend 17 g H2O/ Nm3 einstellt. In einem nachgeschalteten Kühler 10 zur Abführung der Adsorptionswärma, der ebenfalls an den Kühlwasserkreislauf angeschlossen ist, wird die Luft auf 410C abgekühlt und auskondensierendes Wasser in einem nachfolgenden
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Abscheider 11 abgetrennt. Der Wassergehalt in der Luft nach dem Abscheider 11 beträgt innerhalb der ersten 5 Minuten des Schalttaktes etwa 9 g H2O/Nm3, anschließend 2,7 g H2O/Nm3 entsprechend einem Taupunkt von 200C bei 7,1 bar. Die vorgetrocknete Luft wird nun einer in der Figur nicht dargestellten Trocknungsstation zugeführt, die Molsiebadsorber oder Revex enthält.
Im folgenden wird die Wasserbilanz, bezogen auf eine Stunde bei einer Schalttaktdauer von einer halben Stunde für das Verfahren gemäß Figur 1 und für das bisher übliche Verfahren gegenübergestellt.
Erfindungsgemäßes Verfahren;
10 Min χ 50 000 Nm3/h χ 0,009 kg/Nm3 + 50 Min χ 50 000 Nm3/h χ 0,0027 kg/Nm3 = 187,5 kg/h.
Bisheriges Verfahren:
60 Min χ 50 000 Nm3/h x 0,009 kg/Nm3 = 450 kg/h. 20
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelangt also um rund 58 % weniger Wasser in die nachfolgende Reinigungseinrichtung. Der hierzu benötigte technische Aufwand ist sehr gering. Es werden nur zwei Adsorber, eine Schaltuhr, ein Zwischenkühler zwischen den Adsorbern und ein Nachkühler zum Abführen der Adsorptionswärme benötigt.
InFigur 2 ist eine Verfahrensführung dargestellt, mit der der Taupunkt der Luft noch weiter gesenkt werden kann und außerdem die Schwankungen im Taupunkt während eines Schalttaktes vermieden werden.
Zunächst wird auch hier die Luft in einem vierstufigen Verdichter 2a, 2b, 2c, 2d komprimiert und gelangt dann jedoch (Ventil 15 ist zunächst geschlossen) in einen Wärme-Form. 5729 7.78
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tauscher 12, in dem die Luft einen Teil ihrer Wärme abgibt. In einem Kühler 13 wird die Luft weiter abgekühlt und auskondensierendes Wasser in einem nachfolgenden Abscheider 14 abgeschieden. Der Drucktaupunkt der Luft wird hierbei auf 410C entsprechend 8,8 g H2O/Nm3 gesenkt. Der Kühler 13 kann beispielsweise an den Kühlwasserkreislauf angeschlossen sein.
Die Luft gelangt über Ventil 16 in den Wärmetauscher 12 und nimmt dort die Wärme der die Verdichterstufe 2d verlassenden Luft auf. Die Kompressionsenergie bleibt auf diese Weise erhalten. Nun wird die Luft wiederum in periodisch umgeschaltete Adsorber 6a, 6b geleitet. Im Unterschied zu der Anordnung gemäß Figur 1 werden die Adsorber 6a, 6b im Gleichstrom beladen und regeneriert. Auf diese Weise lassen sich Armaturen einsparen, außerdem wird der Kühler 19 zwischen den Adsorbern 6a, 6b in beiden Schalttakten in derselben Richtung durchströmt. Dadurch ist nur noch ein einziger Abscheider 20 erforderlich.
Die Luft wird über Schaltklappe 7 in den ersten Adsorber 6a geführt und gelangt dann über eine Schaltklappe 18 in den Kühler 19, der beispielsweise ebenfalls an den Kühlwasserkreislauf angeschlossen ist. Auskondensierendes Wasser wird im Abscheider 20 abgetrennt und die Luft im Adsorber 6b getrocknet. Im Kühler 10 wird die Adsorptionswärme abgeführt. Anschließend wird die Luft in Revex, Regeneratoren oder Mdsiebadsorbern geleitet.
Schwankungen im Taupunkt der Luft während eines Schalttaktes werden dadurch vermieden, daß die Adsorber 6a, 6b vor der Adsorptionsphase gekühlt werden. Jeweils der regenerierte Adsorber wird zur Kühlung 5 bis 10 Minuten lang von kalter Luft durchströmt. Zu diesem Zweck wird Ventil 15 geöffnet und Ventil 16 so eingestellt, daß die Luft unter Umgehung des Wärmetauschers 12 durch Bypass-Leitung 17 strömt.
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Im regenerierten Adsorber (z.B. Adsorber 6b) stellt sich eine Restbeladung von 9,5 Gew.% ein. Bei der oben beschriebenen Kühlphase wird kalte Luft durch den Adsorber 6b geleitet und die Temperatur der Schüttung hierbei auf 410C gesenkt. Nach 5 bis 10 Minuten werden die Ventile 15 und 16 und die Schaltklappen 7 und 18 umgeschaltet, so daß die Luft über den Wärmetauscher 12 zunächst in den Adsorber 6a strömt. Da Adsorber 6b bereits vorgekühlt ist, desorbiert keine Feuchtigkeit in die Luft. Infolge der Adsorptionswärme steigt die Lufttemperatur im Adsorber 6b auf 590C an, wodurch sich unter Berücksichtigung der Restbeladung des Adsorbers 6b hinter dem Abscheider 11 ein Drucktaupunkt der Luft von 100C entsprechend 1,4 g H2O/Nm3 einstellt. Die von der nachfolgenden Reinigungsvorrichtung (Molsiebadsorber, Regeneratoren oder Revex) zu entfernende Wassermenge beträgt nur noch 71 kg/h entsprechend 16 % der ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingefahrenen Menge. In gleichem Maß reduziert sich die Desorptionsenergie, die in nachfolgenden Molsiebadsorbern für die Wasserentfernung aufgewendet werden muß.
Der Wärmetauscher 12 in Figur 2 macht aufgrund des Druckabfalls einen höheren Verfahrensdruck erforderlich, der den Energiebedarf der Luftverdichtung um ca. 2 % erhöht. Außerdem ist mit dieser Anordnung ein tieferer Drucktaupunkt als 10°C nicht zu erreichen.
In Figur 3 ist ein abgewandeltes Verfahren gemäß Figur 2 dargestellt, das die erwähnten Nachteile nicht beinhaltet und das es gestattet, den Drucktaupunkt der Luft auf z.B. -20C zu senken.
Bei diesem Verfahren entfällt der Wärmetauscher 12, stattdessen wird die Luft durch eine Zusatzkühlung des Zwischenkühlers 3c der dritten Verdichterstufe 2c und/oder des
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1-15
Kühlers 19 stärker abgekühlt. Die zusätzliche Kältezuführung ist durch die Leitungen 22 und 23 dargestellt. Die Kälte wird in besonders vorteilhafter Weise in einem in der Figur nicht dargestellten Verdunstungskühler erzeugt, in dem Wasser durch Einleiten eines trockenen Produktstroms, insbesondere Stickstoff verdunstet wird. Trockene Zerlegungsprodukte stehen
in ausreichender Menge für den Verdunstungskühler zu Verfügung. Bei nachfolgenden Adsorbern wird weniger Regeneriergas benötigt, so daß mehr Restgas für den Verdunstungskühler
zur Verfügung steht, bei nachfolgenden Regeneratoren oder
Revex enthält das Regeneriergas weniger Feuchtigkeit und ist somit für den Verdunstungskühler besser geeignet.
Drucktaupunkt
Tabelle 1
erford. Lufttenperatur nach Kühler 19
Wassermenge n. Kühler 10
5 -2
30 24
kg/h %
49 11 29 6,5
Drucktaupunkt
0C
-2
Tabelle 2
erforder 1. Luf ttenaperatur
nach Zwischenkühler 3c
Wassernenge
n. Kühler 10
0C kg/h % '
27 49 11
21 29 6,5
*) bezogen auf die Wassermenge bei einem Drucktaupunkt von 41 0C.
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Wie die Tabellen zeigen, muß zur Erreichung desselben Drucktaupunktes bei Zusatzkühlung im Kühler 3c die Temperatur der Luft weiter abgesenkt werden als bei Zusatzkühlung im Kühler 19. Der Energiebedarf für die Zusatzkühlung bei Einsatz im Kühler 19 ist daher geringer als im Kühler 3c.
Die Zahlenwerte für den Drucktaupunkt wurden im Hinblick darauf gewählt, daß ein Drucktaupunkt von 50C ausreichend ist für die weitere Reinigung der Luft in Molsiebadsorbern, ein solcher von -2°C vorteilhaft für die weitere Reinigung in Revex und/oder Regeneratoren.
Bei Regeneratoranlagen ergibt sich der weitere Vorteil, daß für die Wasserkondensation weniger Wärmespeicherkapazitat eingebaut werden muß und daß bei solchen Anlagen der austretende unreine Spülstickstoff einen Taupunkt von unter O0C aufweist.
Bei Revexanlagen entfällt bei der Heizflächenberechnung der Anteil für die Wasserkondensation, wesentlicher ist jedoch die Tatsache, daß mit erheblich geringeren Korrosionsproblemen oder Auffrierungen in den Revexblöcken zu rechnen ist.
wie bereits in der Beschreibung von Figur 2 erläutert wur, de, wird auch bei dem abgewandelten Verfahren gemäß Figur 3 jeweils der in Adsorption gehende Adsorber vorgekühlt. Hierzu wird die Luft zunächst für kurze Zeit (etwa 5 bis 10 Minuten) über Ventil 15 geleitet und nach Beendigung der Vorkühlung über Ventil 21. Gleichzeitig werden die Schaltklappen 7 und 18 umgestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich grundsätzlich nicht nur bei der Luftzerlegung, sondern auch bei der Zerlegung anderer Gasgemische anwenden, wenn diese Gasgemische unter Druck vorliegen und getrocknet werden müssen.
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Claims (14)

  1. (H 1187) H 80/15
    Fa/fl 3.3.1980
    Patentansprüche
    Verfahren zum Betreiben einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage, bei dem die zu zerlegende Luft verdichtet, in Molsiebadsorbern, Regeneratoren oder Revex gereinigt, gekühlt und einer Zerlegungseinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der zu zerlegenden Luft vor ihrem Eintritt in die Molsiebadsorber, Regeneratoren oder Revex zunächst durch den beladenen, dann durch den regenerierten Adsorber eines Paares periodisch umgeschalteter abwechselnd beladener und regenerierter Adsorber (6a, 6b) geleitet und zwischen den beiden Adsorbern (6a, 6b) gekühlt wird, wobei anfallende Kondensate aus der Luft abgetrennt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der zu beladende der Adsorber (6a, 6b) vor dem Einleiten der zu trocknenden Luft gekühlt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende eines Schalttaktes der Adsorber (6a, 6b) die verdichtete zu zerlegende Luft gekühlt und über den beladenen Adsorber geleitet wird.
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    k * <- 4
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber (6a, 6b) im Gleichstrom beladen und regeneriert werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Luft vor ihrem Eintritt in die Adsorber (6a, 6b) gekühlt, dabei auskondensierende Feuchtigkeit abgeschieden und die vorgetrocknete Luft wiedererwärmt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedererwärmung in Wärmetausch mit da: komprimierten Luft durchgeführt wird.
  7. 157. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft zwischen den Adsorbern (6,a, 6b) zusätzlich Kälte zugeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einem Zwischenkühler (3c) eines Verdichters (2c) für die zu zerlegende Luft zusätzliche Kälte zugeführt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kälte für den Kühler (19) zwischen den Adsorbern (6a, 6b) und/oder' für den Zwischenkühler (3c) durch einen mit trockenem Zerlegungsprodukt aus der Zerlegungseinrichtung betriebenen Verdunstungskühler erzeugt wird.
  10. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Verdichter und mit dem Verdichter verbundenen Molsiebadsorbern, Regenerar toren oder Revex und einer nachgeschalteten Zerlegungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar perio-
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    disch umschaltbarer Adsorber (6a, 6b) zwischen Verdichter (2a,2b,2c,2d) und den Molsiebadsorbern, Regeneratoren oder Revex vorgesehen ist, wobei der Ausgang des einen Adsorbers über einen Kühler (8,19) mit dem Eingang des anderen Adsorbers verbunden ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber (6a,6b) Aluminiumgel als Adsorptionsmittel enthalten. 10
  12. /-ν 12. Vorrichtung nach Anspruch 1 ο oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (8,19) mit einem Verdunstungskühler in wärmeleitender Verbindung steht.
  13. "15 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 ο bis 12, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (12), dessen warmes Ende einerseits mit dem Verdichter (2d) für die zu zerlegende Luft und andererseits mit den Adsorbern (6a,6b) in Verbindung steht,und dessen kaltes Ende über einen Kühler (8,91) kurzgeschlossen ist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Umgehungsleitungen (15,17)
    ' für den Wärmetauscher (12) vorgesehen sind.
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    35
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