(19) |
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(11) |
EP 1 015 827 B2 |
(12) |
NEUE EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Veröffentlichungstag und Bekanntmachung des Hinweises auf die Entscheidung über den
Einspruch: |
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11.07.2007 Patentblatt 2007/28 |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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13.11.2002 Patentblatt 2002/46 |
(22) |
Anmeldetag: 17.08.1998 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP1998/005182 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 1999/011991 (11.03.1999 Gazette 1999/10) |
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(54) |
ANLAGE ZUR TIEFTEMPERATURZERLEGUNG VON LUFT
LOW-TEMPERATURE AIR SEPARATION INSTALLATION
INSTALLATION POUR LA DECOMPOSITION A BASSE TEMPERATURE DE L'AIR
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH DE ES FR GB GR IT LI SE |
(30) |
Priorität: |
28.08.1997 DE 19737520
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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05.07.2000 Patentblatt 2000/27 |
(73) |
Patentinhaber: Air Liquide Deutschland GmbH |
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40235 Düsseldorf (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- WALTER, Klaus-Peter
D-60388 Frankfurt (DE)
- HOLLING, Bernd
D-47807 Krefeld (DE)
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(74) |
Vertreter: Kahlhöfer, Hermann |
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Patentanwälte
Kahlhöfer Neumann
Herzog Fiesser
Postfach 10 33 63 40024 Düsseldorf 40024 Düsseldorf (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 4 135 302 US-A- 2 916 179
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JP-A- 9 137 627 US-A- 5 205 042
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[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, mit mindestens
einer Rektifiziersäule, die mit einer Luftleitung zur Zufuhr von Zerlegungsluft, mit
einer Stickstoffleitung zum Abzug einer Stickstofffraktion, mit einer Sauerstoffleitung
zum Abzug einer Sauerstofffraktion verbunden und von mindestens einem Isoliermantel
umgeben ist, der einen Isolierraum begrenzt, durch den die Leitungen zur Rektifiziersäule
geführt sind und mit dem die Rektifiziersäule verbunden ist.
[0002] Anlagen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft bestehen im wesentlichen aus einer oder
mehreren Rektifiziersäulen deren Funktion darin besteht, die in einem Wärmetauscher
auf ca. minus 170°C abgekühlte Luft in ihre Bestandteile zu zerlegen. Bei einer Anlage
zur Stickstoffgewinnung kann die Zerlegung in einer Rektifiziersäule erfolgen. Die
sauerstoffreiche Fraktion wird im Sumpf der Säule flüssig abgezogen und im Kondensator
verdampft. Am Kopf der Säule wird gasförmiger reiner Stickstoff entnommen, um ihn
als Produkt zu gewinnen und ein zweiter Teil wird im Kondensator verflüssigt. Zum
Ausgleich der Kältebilanz wird flüssiger Stickstoff aus einem Speichertank in die
Säule eingespeist.
[0003] Der Speichertank wird dabei aus einer äußeren Quelle mit Flüssigstickstoff beschickt.
Speichertank und Rektifiziersäule sind nebeneinander angeordnet. Der Speichertank
für flüssigen Stickstoff ist durch einen Vakuumbehälter isoliert, der die äußere Hülle
des Speicherbehälters umgreift und dessen zwischen Innenund Außenbehälter gebildeter
Isolationsraum evakuiert ist.
[0004] Die im Betrieb tiefkalte Rektifiziersäule ist in einem Blechmantel eingebaut deren
freigebliebener Raum mit Isoliermaterial ausgefüllt ist. International hat sich hierfür
der Name "cold box" eingebürgert.
[0005] Üblicher Weise erfolgt die Verbindung der Rektifiziersäule mit dem Blechmantel über
starre Elemente die ein Festlager an der zum Boden gerichteten Seite bilden. Die Elemente
sind an der Rektifiziersäule und/oder dem Blechmantel lösbar oder unlösbar befestigt.
Im Betrieb steht die Rektifiziersäule auf den Elementen während das gegenüberliegende
Ende im Isolationsraum fixiert ist. Hierzu sind benachbart zum freien Ende der Rektifiziersäule
Fixierelemente und/oder Transportsicherungselemente vorgesehen, die das freie Ende
der Rektifiziersäule am Isoliermantel abstützen, damit die Rektifiziersäule am freien
Ende in der Betriebsstellung fixiert ist und in der Horizontalen transportiert werden
kann.
Die Elemente sind starr mit dem Isoliermantel und der Rektifiziersäule verbunden.
Nachteilig ist bei einer derartigen starren Befestigung mittels Schraub- oder Schweißverbindungen,
daß sie im Betrieb nahezu keine Veränderung der Abmessungen der Rektifiziersäule erlauben,
die aufgrund des großen Temperaturunterschiedes zwischen Transport- und Betriebstemperatur
auftreten, da die Werkstoffe aufgrund der tiefkalten Betriebstemperatur von ca -170°
C schrumpfen. Dies erfordert einen hohen Fertigungs- und Berechnungsaufwand um die
Ausdehnung der Anlagenteile zu beherrschen und gegebenenfalls eine Funktionstrennung
in Fixierelemente und Transportsicherungselemente, die nach dem Transport entfernt
werden müssen.
[0006] Dabei weisen die Befestigungselemente ein hohes Gewicht auf und verschlechtern aufgrund
von Wärmeleitung die Wärmebilanz der Anlage.
[0007] Die des Weiteren aus der
US-A-5 205 042 bekannten, zur elastischen Verspannung der Rektifiziersäule mit dem Isolationsmantel
zweckentsprechend angeordneten, flachen Rechteckstahl-Elemente weisen ebenfalls die
vorab aufgezeigten Nachteile auf.
[0008] Aus der
DE-PS 495 022 ist es auch bekannt, einen Behälter für flüssige Gase mittels verspannter Ketten
in einem Isoliergehaüse zu haltern.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Tieftemperaturzerlegung
von Luft schaffen, bei der für Transport und Betrieb ohne Montage/Demotage von Teilen
der cold box die Fixierung der Rektifiziersäule vereinfacht werden kann.
[0010] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0011] Die Erfindung ermöglicht eine wesentlich einfachere Befestigung der im Isolationsraum
angeordneten Anlagenteile, wie Rektifziersäule und ggf. Wärmetauscher, da diese im
Isolationsraum angeordneten Anlagenteile über seilförmige Abspannelemente mit dem
Isoliermantel verbunden sind, die die Anlagenteile im Isolationsraum in vorgegebener
Lage halten. Dabei übernehmen die seilförmigen Elemente gleichzeitig die Fixierung
und Transportsicherung der Rektifiziersäule und ggf. des Wärmetauschers.
[0012] Unter flexiblen seilförmigen Elementen werden Seile, Ketten, Zugstangen und dergleichen
verstanden, die mindestens die Rektifiziersäule in dem Isoliermantel verspannen. Die
seilförmigen Elemente sind mit ihrem einen Ende mit der Rektifiziersäule und ggf.
dem Wärmetauscher über Schellen verbunden, die die Rektifiziersäule und ggf. den Wärmetauscher
an ihrem Umfang ringförmig umgeben, um die bei der Verspannung auftretenden Zugkräfte
aufzunehmen. Die Schellen liegen unter Berücksichtigung üblicher Toleranzen an der
Rektifiziersäule an; gegebenenfalls können Zwischenlagen aus PTFE zwischen der Rektifiziersäule
und den Schellen vorgesehen sein. Sie weisen U-förmige Verbindungselemente auf, an
denen die seilförmigen Elemente befestigt sind. Die Befestigung und der Austausch
der seilförmigen Elemente ist so einfach vorzunehmen. Um im Betrieb der Anlage zwischen
den Schellen und der Rektifiziersäule und ggf. dem Wärmetauscher eine Veränderung
der Abmessungen der Rektifiziersäule und ggf. des Wärmetauschers zu ermöglichen, bestehen
die Schellen aus einem Werkstoff, der einen geringeren Wärmeausdehnugswert aufweist,
als der Werkstoff der Rektifiziersäule und ggf. des Wärmetauschers. Der Werkstoff
der Schellen ist Edelstahl, der Werkstoff der Rektifiziersäule ist Aluminium. Hierbei
schrumpft der Werksoff der Rektifiziersäule bei Betriebstemperaturen von ca, -170°
C stärker als der Werkstoff der Schellen, was eine Veränderung der Abmessungen der
Rektifiziersäule, inbesondere in der Länge, erlaubt. Bei Umgebungstemperatur wirken
erfindungsgemäß die seilförmigen Elemente als Transportsicherungselemente, die einen
Transport der cold box in der Horizontalen erlauben, ohne daß die Rektifiziersäule
und ggf. der Wärmetauscher einer wesentlichen Biegebeanspruchung unterliegen. Durch
die Erfindung kann die cold box beim Hersteller vollständig zusammengebaut und in
horizontaler Lage zum Betreiber der Anlage bei Umgebungstemperatur transportiert und
ohne Demontage von Teilen der Anlage betrieben werden.
[0013] Im Betrieb der Anlage nehmen die seilförmigen Elemente die Wärmeausdehnung von Isoliermantel
und Rektifiziersäule und ggf. Wärmetauscher auf, die aufgrund der unterschiedlichen
Temperaturen der Anlagenteile bei den verschiedenen Betriebszuständen (im Betrieb/außer
Betrieb) vorhanden sind.
[0014] Durch die Seilverspannung ist neben einer einfacheren Montage der Rektifiziersäule,
eine Verbesserung der Wärmebilanz der Anlage erzielbar, da die seilförmigen Elemente
nur eine geringe Wärmeleitung zwischen der Rektifiziersäule bzw. dem Wärmetauscher
und dem Isoliermantel zulassen. Jedes seilförmige Element bestehet aus einem Seil,
dessen Enden als Augenterminals ausgebildet sind, die in Terminals befestigt sind.
Über mit dem isoliermantel verbundene Gewindestangen und eine Links-/Rechtsmutter
(Mutter mit einem Links- und Rechtsgewinde) tragendes Verstellelement, in der die
U-förmigen Terminals eingeschraubt sind, kann jedes seilförmige Element in seiner
Länge verstellt werden. Andere Ausbildungen der Seilenden, zum Beispiel als Preßhülsen,
Seilklammern, sowie andere Ein- oder Verstellmöglichkeiten, wie z.B. Exzenterhebel,
werden durch die Erfindung mitumfasst und beschränken den Gegenstand der Erfindung
nicht.
Hinzu kommt, daß durch die Verspannung der Anlagenteile im Isolationsraum das Gesamtgewicht
der Anlage reduziert und der Berechnungsaufwand bezüglich der Ausdehnung der Anlagenteile
verringert werden kann.
[0015] Vorteilhaft werden nur die senkrecht zur Längsrichtung der Rektifiziersäule auftretenden
Kräfte von Lagern aufgenommen, die an dem Isoliermantel befestigt sind. Nur die Lager
lassen eine Wärmeleitung über den Isoliermantel zu. Um diese Wärmeleitung zu minimieren
sind die Lager über Isolierwerkstoffe, wie glasfaserverstärktem Kunststoff(GFK)
zwischen dem Lager und der Innenfläche des Isoliermantels als Zwischenlagen angeordnet.
Vorzugsweise wird der Isolationsraum mit Isolierwerkstoff, z. B. "Perlite", mit einer
Dichte zwischen 40 bis 80 kg/m
3, ausgefüllt.
[0016] im Isolationsraum ist vorteilhaft auch der Wärmetauscher angeordnet, in dem die Zerlegungsluft
gegen Produktströme abgekühlt wird. Eine optimierte Wärmebilanz des Wärmetauschers
läßt sich innerhalb des Isolationsraumes dadurch erzielen, daß der Wärmetauscher mit
der Seite, in die die Zerlegungsluft ein- und die Produktströme austreten und die
auf einem Temperatumiveau von ca. plus 10°C liegt, dem Isoliermantel zugeneigt und
damit in unmittelbarer Nähe des wärmeren Isoliermantels angeordnet ist, während der
Zerlegungsluftaus- und der Produktstromeintritt in der Nähe der Rektifiziersäule angeordnet
ist, so daß die auf einem Temperaturniveau von ca. minus 170°C liegende Seite des
Wämetauschers der auf etwa gleichem oder ähnlichem Temperaturniveau liegenden Rektifiziersäule
zugeneigt ist. Durch diese die Temperaturgradienten des Wärmetauschers berücksichtigende
Anordnung bezüglich der Temperaturverteilung in dem zumindest pulverisolierten Isolationsraum,
ist die Wärmebilanz der Anlage durch die Isolierung und der Anordnung der Anlagenteile
und Rektifiziersäule wesentlich optimiert, so daß die Ausdehnung der Anlagenteile
reduziert ist. Dabei ist die Fixierung des Wärmetauschers unter einem Winkel mittels
der vorstehen beschrieben seilförmigen Elemente besonders einfach zu erzielen.
[0017] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
[0018] Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zur Gewinnung von Stickstoff;
- Figur 2
- ein Ausführungsbeispiel für die Seilverspannung der Rektifiziersäule und des Wärmetauschers,
[0019] Die nur für die Erfindung wesentlichen Teile der Anlage zur Tieftemperaturzerlegung
von Luft sind schematisch in Figur 1 dargestellt. Die Anlage besteht im wesentlichen
aus einem Flüssiggasbehälter 10, einer Rektifiziersäule 15 mit Kopfkondensator 16
und einem Wärmetauscher 17. Die Abbildung ist nicht maßstabsgetreu, eine Rektifiziersäule
15 ist im Verhältnis zum Flüssiggasbehälter 10 in der Regel wesentlich höher als die
dargestellte. Der Flüssiggasbehälter 10 für das Flüssiggas 11 besteht in der üblichen
Weise aus einem Innenbehälter 12 und einem Außenbehälter 13, deren Zwischenraum 14
pulver-vakuumisoliert ist. Rektifiziersäule 15 mit Kopfkondensator 16 und Wärmetauscher
17 sind von einem Isoliermantel 18 umgeben. Der Isoliermantel besteht aus unlegiertem
Baustahl und umschließt Rektifiziersäule 15 mit Kopfkondensator 16 und Wärmetauscher
17. Der von dem Isoliermantel 18 umgebene Isolationsraum 23 ist mit Isoliermittel,
z. B. Perlite, ausgefüllt. Die Perlite füllen alle Hohlräume des Isolationsraumes
23 aus und umgeben die Rektifiziersäule 15 mit dem Kopfkondensator 16, den Wärmetauscher
17 und alle im Isolationsraum 23 angeordneten weiteren Bauteile, wie Rohrleitungen,
Regelarmaturen und dergleichen.
[0020] In dem Isolationsraum 23 steht die Rektifiziersäule 15 auf Lagern 24, die als Füße
ausgebildet und mit dem Isoliermantel 18 verbunden sind.Die Lager 24 nehmen die Gewichtskräfte
der Rektifiziersäule auf. Über ihre Längserstreckung ist die Rektifiziersäule mit
seilförmigen Elementen 20, 21, 22, 25, 26 seitlich verspannt. Seilförmige Elemente
können alle Elemente, wie rostfreie Edelstahlseile, Ketten, Zugstangen und dergleichen
sein, wenn sie zur Verspannung der Rektifiziersäule 15 geeignet sind. Die Rektifiziersäule
wird mindestens nach drei Seiten (120°) mit in ihrer Länge über Verstellelemente 60,
61, 66 einstellbaren Seilen verspannt. Die Verstellelemente 60, 61, 66 bestehen jeweils
aus einer mit dem Isoliermantel 18 verbundenen Gewindestange 62, die in eine Mutter
63 mit Links-/ Rechtsgewinde geschraubt ist. Von der anderen Seite ist ein U-förmiges
Terminal 64 mittels einer daran befestigten Gewindestange in die Mutter 63 geschraubt.
Beim Drehen der Mutter 63 bewegen sich die Gewindestangen aufeinander zu oder voneinander
weg. Das in dem Terminal 64 gelagerte und befestigte seilförmige Element 26 wird entsprechend
in Richtung des Isoliermantels 18 gezogen oder oder zur Rektifiziersäule hin entspannt.
Die seilförmigen Elemente 20, 21, 22, 25, 26 sind auf der zur Rektifiziersäule 15
weisende Seite in stationär angeordneten Terminals 65 gelagert. Die verstellbaren
und stationären Terminals 64, 65 bilden zusammen mit den in Augenbolzen 67, 68 endenden
Seilenden Gelenke. Die stationären Terminals 65 sind an Schellen 19, 51 befestigt,
die die Rektifiziersäule 15 an ihrem Umfang ringförmig umfassen. Die Schellen 19,
51 mit den seilförmigen Elemente 20, 21, 22, 25, 26 umgeben die Rektifiziersäule 15
benachbart zu dem dem Lager 24 gegenüberliegenden Ende. Die Schellen bestehen aus
einem Wekstoff, beispielsweise Edelstahl, der einen geringeren Wärmeausdehnungswert
aufweist, als der Werkstoff, beispielsweise Aluminium, der Rektifiziersäule. Im Betrieb
der Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft stellt sich aufgrund der verschiedenen
Wärmeausdehnungswerte der Werkstoffe bei den tiefen Betriebstemperaturen ein Freiraum
zwischen den Schellen 19, 51 und der Rektifiziersäule 15 ein, der eine Veränderung
der Abmessung, insbesondere eine Veränderung der Länge der Rektifiziersäule, erlaubt.
[0021] Vorzugsweise ist in dem Isolationsraum 23 der Wärmetauscher 17 angeordnet, dem über
Leitung 28 verdichtete und gereinigte Luft zugeführt wird. Die kalte Luft wird in
den unteren Bereich der Rektifiziersäule 15 eingeblasen.
[0022] Die Rektifiziersäule 15 wird unter einem Druck von 4,5 bis 12 bar, vorzugsweise etwa
6 bar betrieben. Sie ist in dem Ausführungsbeispiel mit zwei Abschnitten 29, 30 von
geordneten Packungen oder Siebböden ausgestattet. Oberhalb der Packungsabschnitte
29, 30 ist je ein Flüssigkeitssammler und Verteiler 31, 32 vorgesehen.
[0023] Über eine Sauerstoffleitung 33 kann sauerstoffangereicherte Sumpfflüssigkeit entnommen
werden. Eine Stickstoffleitung 34 führt gasförmigen Stickstoff als Produkt durch den
Wärmetauscher 17 ab. Im oberen Bereich der Rektifiziersäule 15 mündet außerdem eine
erste Speiseleitung 35, und zwar direkt in den oberen Flüssigkeitssammler 31. Sie
dient zur Zu- und Abfuhr von Flüssigstickstoff und verbindet die Innenräume von Rektifiziersäule
15 und Stickstofftank 10.
[0024] Ein Kopfkondensator 16 dient zur Verflüssigung von Stickstoff am Kopf der Rektifiziersäule
15. Die in der Zeichnung angedeuteten Passagen sind zum Innenraum der Rektifiziersäule
hin offen und bilden somit die Stickstoffpassagen. Im Außenraum der Passagen steht
sauerstoffangereicherte Flüssigkeit an, die über die Sauerstoffleitung 33 herangeführt
wird. Sie verdampft in direkten Wärmetausch mit kondensierendem Stickstoff. Die verdampfte
Fraktion wird über eine Sauerstoffproduktleitung 36 abgeführt und im Wärmetauscher
17 gegen Zerlegungsluft 28 angewärmt.
[0025] Der Wärmetauscher 17 ist mit zwei Tragkonsolen 37 an dem Isoliermantel 18 befestigt.
Die Tragkonsolen sind dem warmen Ende (+ 10°C) des Wärmetauschers 17 zugeordnet und
tragen die senkrechten Lasten von diesem. Dabei ist der Wärmetauscher 17 so im Isolationsraum
angeordnet, daß der Sauerstoffprodukteingang 38 vom Isoliermantel weiter entfernt
ist, als der Sauerstoffproduktausgang 39. Dadurch daß der Wärmetauscher 17 unter einem
Winkel 70 zwischen 3 und 10 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von 5 Grad mit seinem
kalten Ende (ca. - 170°C) zur Rektifiziersäule hin geneigt angeordnet ist, wird der
Kältebedarf reduziert, da das warme Ende dem wärmeren Isoliermantel 18 und das kalte
Ende des Wärmetauschers der Rektifiziersäule zugeordnet ist. Die Befestigung und Ausrichtung
des kalten Endes des Wärmetauschers 17 erfolgt über seilförmige Elemente 40, 41, 46,
47, die als Seilverspannung ausgebildet sind. Die seilförmigen Elemente 40, 41, 46,
47 sind entsprechend den im Zusammenhang mit der Seilverspannung der Rektifiziersäule
beschriebenen seilförmigen Elementen ausgebildet. Die Seile 40, 41, 46, 47 enden in
Augenbolzen 67, 68 die in U-förmigen verstellbaren und stationären Terminals 64, 65
gelagert sind. Die seilförmigen Elemente 46, 47 und 40, 41 verlaufen über Kreuz jeweils
unter einem Winkel 71 von 45° zur Längsachse 72 des Wärmetauschers 17.
[0026] Die seilförmigen Elemente 40, 41, 46, 47 sind an dem Wärmetauscher 17 mittels Schellen
50 befestigt.
[0027] Der Füllstand des Säulensumpfes der Rektifiziersäule wird mittels eines Ventiles
42 gesteuert, welches in der Sauerstoffleitung 33 angeordnet ist. Ventil 42 ist innerhalb
des Isolationsraumes 23 angeordnet und pulver-isoliert. Über ein ebenfalls pulverisoliertes
Abgangsstück 43 ist die Stelleinrichtung 44, beispielsweise eine Regelventilspindel,
durch den Isoliermantel 18 nach außen geführt und mit einem Antrieb 45 so verbunden,
daß das Ventil von außen einstellbar ist.
1. Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, mit mindestens einer Rektifiziersäule,
die mit einer Luftleitung zur Zufuhr von Zerlegungsluft, mit einer Stickstoffleitung
zum Abzug einer Stickstofffraktion, mit einer Sauerstoffleitung zum Abzug einer Sauerstofffraktion
verbunden und von mindestens einem lsoliermantel umgeben ist, der einen Isolationsraum
begrenzt, durch den die Leitungen zur Rektifiziersäule geführt sind und mit dem die
Rektifiziersäule verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rektifiziersäule (15) über ihre Längserstreckung mittels senkrecht zu der Längserstreckung
verlaufender seilförmiger Elemente (20, 21, 22, 25, 26) so im Isolationsraum (23)
verspannt ist, dass sie in einer vorgegebenen Lage angeordnet ist, wobei die Elemente
(20, 21, 22, 25, 26) mit ihrem einen Ende mit der Rektifiziersäule über Mittel (51,
19), insbesondere Schellen, verbunden sind, die die Rektifiziersäule (15) an ihrem
Umfang ringförmig umgeben und die Verbindungselemente aufweisen, an denen die Elemente
(20, 21, 22, 25, 26) befestigt sind.
2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rektifiziersäule (15) einen im Isolationsraum (23) angeordneten Kopfkondensator
(16) aufweist, der ausgangsseitig über eine Sauerstoffproduktleitung (36) mit einem
Wärmetauscher (17) verbunden ist und eingangsseitig über eine im lsolationsraum (23)
angeordnete Sauerstoffleitung (33) mit dem unteren Bereich der Rektifiziersäule (15).
3. Anlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (17) im Isolationsraum (23) angeordnet ist
4. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (17) mittels seilförmigen Elementen (40, 41) so im Isolationsraum
(23) verspannt ist, daß er in einer vorgegebenen Lage angeordnet ist.
5. Anlage nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente (40, 41) mit ihrem einen Ende mit dem Wärmetauscher über Mittel (50),
insbesondere Schellen, verbunden sind, die den Wärmetauscher an ihrem Umfang ringförmig
umgeben und die Verbindungselemente aufweisen, an denen die Elemente (40,41) befestigt
sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (50, 51, 19) aus einem Werkstoff bestehen, der einen geringeren Wärmeausdehnugswert
aufweist, als der Werkstoff der Rektifiziersäule (15) und/oder des Wärmetauschers.
7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich im Betrieb der Anlage zwischen den Mitteln (50, 51, 19) und der Rektifiziersäule
(15) und/oder dem Wärmetauscher (17) ein Freiraum einstellt, der eine Veränderung
der Abmessung der Rektifiziersäule (15) und/oder des Wärmetauschers (17) erlaubt.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente (20, 21, 22, 25, 26, 40,41) mit ihrem anderen Ende am Isoliermantel
(18) befestigt sind und am Isoliermantel (18) Lager (24, 37) vorgesehen sind, die
die Lasten der Rektifiziersäule (15) und/oder des Wärmetauschers (17) im Betrieb aufnehmen.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente (20, 21, 22, 25, 26; 40, 41) über Verstellelemente (60, 61, 66) in ihrer
Länge einstellbar sind
10. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (17) im lsolationsraum (23) unter einem Winkel (70) geneigt angeordnet
ist, so daß das kalte Ende (ca. -175°C) des Wärmetauschers in der Nähe der Rektifiziersäule
(15) und das warme Ende (ca. + 10°C) in der Nähe des lsoliermantels (18) angeordnet
ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (17) unter einem Winkel zwischen 1 und 45° geneigt im Isolationsraum
(23) angeordnet ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Isolationsraum (23) mit Isolierwerkstoff, z B. Perlite, ausgefüllt ist.
1. Installation for the low-temperature fractionation of air, having at least one rectification
column, which is connected to an air line for supplying fractionation air, to a nitrogen
line for extracting a nitrogen fraction, and to an oxygen line for extracting an oxygen
fraction, and which is surrounded by at least one insulating jacket which delimits
an insulation chamber, through which the lines are guided to the rectification column
and to which the rectification column is connected, characterized in that the rectification column (15) is held in the insulation chamber (23) over its longitudinal
extent by means of cable-like elements (20, 21, 22, 25, 26) that extend perpendicular
to the longitudinal extent in such a way that it is arranged in a predetermined position,
wherein the elements (20, 21, 22, 25, 26) are connected at one end to the rectification
column via means (51, 19), in particular clips, which surround the rectification column
(15) on its circumference in the form of a ring and have connecting elements, to which
the elements (20, 21, 22, 25, 26) are secured.
2. Installation according to Claim 1, characterized in that the rectification column (15) has a top condenser (16) which is arranged in the insulation
chamber (23) and on the outlet side is connected to a heat exchanger (17) via an oxygen
product line (36) and on the inlet side is connected to the lower region of the rectification
column (15) via an oxygen line (33) arranged in the insulation chamber (23).
3. Installation according to Claim 2, characterized in that the heat exchanger (17) is arranged in the insulation chamber (23).
4. Installation according to either of Claims 2 and 3, characterized in that the heat exchanger (17) is held in the insulation chamber (23) by means of cable-like
elements (40, 41) in such a way that it is arranged in a predetermined position.
5. Installation according to Claim 4, characterized in that the elements (40, 41) are connected at one end to the heat exchanger via means (50),
in particular clips, which surround the heat exchanger on its circumference in the
form of a ring and have connecting elements, to which the elements (40, 41) are secured.
6. Installation according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the means (50, 51, 19) consist of a material which has a lower coefficient of thermal
expansion than the material of the rectification column (15) and/or of the heat exchanger.
7. Installation according to Claim 5 or 6,
characterized in that, when the installation is operating, a free space is established between the means
(50, 51, 19) and the rectification column (15) and/or the heat exchanger (17), allowing
the dimensions of the rectification column (15) and/or of the heat exchanger (17)
to change.
8. Installation according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the elements (20, 21, 22, 25, 26, 40, 41) are secured, by means of their other end,
to the insulating jacket (18), and bearings (24, 37) which absorb the loads of the
rectification column (15) and/or of the heat exchanger (17) during operation are provided
on the insulating jacket (18).
9. Installation according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the length of the elements (20, 21, 22, 25, 26; 40, 41) can be adjusted by means
of adjustment elements (60, 61, 66).
10. Installation according to one of Claims 2 to 9, characterized in that the heat exchanger (17) is arranged inclined at an angle (70) in the insulation chamber
(23), so that the cold end (approx. -175°C) of the heat exchanger is arranged in the
vicinity of the rectification column (15) and the hot end (approx. +10°C) is arranged
in the vicinity of the insulating jacket (18).
11. Installation according to one of Claims 2 to 10, characterized in that the heat exchanger (17) is arranged inclined at an angle of between 1 and 45° in
the insulation chamber (23).
12. Installation according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the insulation chamber (23) is filled with insulating material, e.g. perlite.
1. Installation pour la décomposition de l'air à basse température comprenant au moins
une colonne de rectification, reliée à une conduite d'air pour l'alimentation en air
à décomposer, une conduite d'azote pour extraire la fraction d'azote, une conduite
d'oxygène pour extraire la fraction d'oxygène, et entourée par au moins une enveloppe
isolante qui délimite une enceinte isolée à travers laquelle passent les conduites
reliées à la colonne de rectification,
caractérisée en ce que
sur son étendu longitudinale la colonne de rectification (15) est serrée dans l'enceinte
isolée (23) à l'aide d'éléments (20, 21, 22, 25, 26, 40, 41) en forme de câbles perpendiculaires
à l'étendue longitudinale de façon à se trouver dans une position prédéterminée, et
les éléments (20, 21, 22, 25, 26) sont reliés par une extrémité à la colonne de rectification
par des moyens (51, 19), notamment des colliers, qui entourent la colonne de rectification
(15) au niveau de sa périphérie de manière annulaire, et qui comportent des éléments
de liaison auxquels sont fixés les éléments (20, 21, 22, 25, 26).
2. Installation selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la colonne de rectification (15) comporte un condenseur de tête (16) installé dans
l'enceinte isolée (23), relié du côté de la sortie par une conduite de production
d'oxygène (36) à un échangeur de chaleur (17), et du côté de l'entrée par une conduite
d'oxygène (33) installée dans l'enceinte d'isolée (23) à la zone inférieure de la
colonne de rectification (15).
3. Installation selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
l'échangeur de chaleur (17) est installé dans l'enceinte isolée (23).
4. Installation selon l'une des revendications 2 à 3,
caractérisée en ce que
l'échangeur de chaleur (17) est mis en tension dans l'enceinte isolée (23) avec des
éléments en forme de câbles (40, 41) pour se trouver dans une position prédéterminée.
5. Installation selon la revendication 4,
caractérisée en ce que
les éléments (40, 41) ont une extrémité reliée à l'échangeur de chaleur par des moyens
(50), notamment des colliers qui entourent la périphérie de l'échangeur de manière
annulaire, et qui ont des éléments de liaison sur lesquels se fixent les éléments
(40, 41).
6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que les moyens (50, 51, 19) sont en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique
plus faible que celui du matériau de la colonne de rectification (15) et/ou de l'échangeur
de chaleur.
7. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6,
caractérisée en ce que
lorsque l'installation fonctionne, un espace libre situé entre les moyens (50, 51,
19) et la colonne de rectification (15) et/ou l'échangeur de chaleur (17), permet
une modification des dimensions de la colonne de rectification (15) et/ou de l'échangeur
de chaleur (17).
8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que
les éléments (20, 21, 22, 25, 26, 40, 41) sont fixés par leur autre extrémité à l'enveloppe
isolante (18), et l'enveloppe isolante (18) comporte des paliers (24, 37) qui reçoivent
la charge de la colonne de rectification (15) et/ou de l'échangeur de chaleur (17)
en fonctionnement.
9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisée en ce que les éléments (20, 21, 22, 25, 26 ; 40, 41) sont de longueur réglable par des éléments
de réglage (60, 61, 66) .
10. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 9,
caractérisée en ce que
l'échangeur de chaleur (17) est disposé incliné dans l'enceinte isolée (23) suivant
un angle (70) pour que l'extrémité froide (environ -175°C) de l'échangeur de chaleur
se trouve à proximité de la colonne de rectification (15) et l'extrémité chaude (environ
+10°C) à proximité de l'enveloppe isolante (18).
11. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 10,
caractérisée en ce que
l'échangeur de chaleur (17) est incliné suivant un angle compris entre 1 et 45° dans
l'enceinte isolée (23).
12. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,
caractérisée en ce que
l'enceinte isolée (23) est remplie de matériau isolant, par exemple de la perlite.
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