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Verfahren zum Betrieb eines direkten Gaskühlers Die vorliegende Erfindung
betrifft allgemein ein Verfahren zum Betrieb eines direkten Gaskühlers und insbesondere
zum Betrieb eines solchen Gaskühlers, bei dem die im Gegenstrom zum Gas geführte
Kühlflüssigkeit, vorzugsweise eine wäßrige Flüssigkeit, durch innerhalb des Kühlers
angeordnete rotierende Verteiler, z.B. Scheiben, über den ganzen, von Einbauten
freien Querschnitt des Kühlers verteilt wird.
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Kühler der vorgenannten Art sind bekannt. Bei diesen Kühlern befindet
sich in der Achse des Kühlers eine rotierende Welle, die in Abständen feste Scheiben
trägt. Die auf diese Scheiben aufgegebene Kühlflüssigkeit wird infolge der Zentrifugalkräfte
nach außen geschleudert und dabei zu mehr oder weniger 01 te Kühl-"roßen Tropfen
zerrissen. Die abgeschleuder flüssigkeit prallt gegen die Wand des Kühlers und läuft
dann in einer Rinne zusammen, von der sie dann durch ein radial gerichtetes Rohr
auf die nächsttiefere Verteilerscheibe geleitet wird. Derartig arbeitende Einrichtungen
sind im übrigen nicht nur zum Kühlen von Gasen, sondern auch zum Auswaschen bestimmter.
Bestandteile aus Gasen mittels einer geeigneten Flüssigkeit benutzt worden. Die
sich am Boden des Kühlers ansammelnde Kühlflüssigkeit wird ganz oder teilweise,
nachdem ihre Temperatur durch direkten oder indirekten Wärmeaustausch wieder gesenkt
worden ist, zwecks Behandlung weiterer Gasmengen wieder auf den Kopf des Kühlers
zurückgeführt.
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Die Arbeitsweise solcher Kühler gibt an sich zu keiner ernsthaften
Kritik Anlaß. Die Abmessungen des Kühlers, d. h. seine Bau- und Unterhaltungskosten,
sind jedoch in starker Weise davon abhängig, welche Temperatur das auf den Kopf
des Kühlers aufgegebene Kühlmittel besitzt. Solange! ein Kühlmittel zur Verfügung
steht, dessen Temperatur 15' C unterschreitet, und solange der Wasserdampfgehalt
des zu kühlenden Gases einem Taupunkt von im wesentlichen unter etwa 75' C
entspricht, lassen die Anlage-und Unterhaltungskosten eines solchen Kühlers einen
wirtschaftlichen Betrieb als möglich erscheinen. Die vorgenannten Bedingungen sind
aber nur in seltenen Fällen erfüllt. Kühlwasser mit einer Temperatur von
15' C und darunter steht gewöhnlich nur aus Tiefbrunnen zur Verfügung und
ist infolgedessen vergleichsweise teuer. Außerdem haben beispielsweise im Kokerei-
und Gaswerksbetrieb die zu kühlenden Kohlendestillationsgase sehr häufig einen Tanpunkt,
der 75 und sogar 80' C übersteigt, so daß erhebliche Kühlwassermengen
notwendig sind, um die Kondensa.tionswärme des bei der Abkühlung des Gases kondensierenden
Wasserdampfes abzuführen. Dagegen steht in modernen Industrieanlagen, insbesondere
auch auf Kokereien und Gaswerken, Kühlwasser mit einer Temperatur von etwa. 2511
C, d. h. Normaltemperatur, meistens in ausreichenden Mengen zur Verfügung.
Diese Kühlwassertemperatur reicht aber zur Kühlung des Gases auf die gewünschte
Endtemperatur, beispielsweise etwa 201 bis 22' C, nicht aus.
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Um nun den Kühler der vorgenannten Art trotzdem für die Kühlung von
Gasen, insbesondere auch Kohlendestillationsgasen, verwenden zu können, ohne für
den Kühler unwirtschaftlich große Abmessungen und unwirtschaftlich große Mengen
von Brunnenwasser zu benötigen, schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb
eines solchen Kühlers vor, bei dem die vorgenannten Schwierigkeiten beseitigt sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß
die Kühlflüssigkeit dem Kühler in zwei voneinander völlig getrennten Kreisläufen
zugeführt wird, derart, daß die vom Boden des Kühlers ablaufende Kühlflüssigkeit
nach indirektern Wärmeaustausch mit Wasser von Normaltemperatur (etwa
25' C) mit einer zwischen der Gaseintritts- und Gasaustrittstemperatur liegenden
Temperatur einem mittleren Bereich des Kühlers zugeführt wird (unterer Kreislauf),
während unmittelbar oberhalb des Zulaufes des. Kühlwassers des unteren Kreislaufes
ein Kühlwasserstrom abgezogen und nach indirektem Wärmea.ustausch mit Wasser von
Brunnentemperatur (etwa 15' C und darunter) auf den Kopf des Kühlers zurückgeführt
wird (oberer Kreislauf).
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Es ist für die Erfindung entscheidend, daß man die beiden Kühlwasserkreisläufe
völlig voneinander trennt,
was praktisch nur durch den indirekten
Wärmeaustausch möglich ist Wascher mit rotierenden Einbau.ten, die über ihre Höhe
verteilte Kühlzonen verschiedener Temperatur aufweisen, sind an sich bekannt. Bei
solchen Waschern wurde bisher immer eine Zusammenfassung der -gesamten Waschflüssigkeit
vorgesehen, so daß eine Verminderung des Kalt-(Brunnen-) Wasserbedarfs nicht möglich
war.
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Falls das zu kühlende ' Gas Pennenswerte Mengen von Naphthalin
enthält, ist es zweckmäßig, dem Kühler außer der wäßrigen Kühlflüssigkeit auch noch
ein Lösungsmittel für Naphthalin, -beispielsweise ein Teeröl, zuzuführen. Zweckmäßigerw-eise
geschieht dies, indem das durch vorfie#Age Erwärmung dünnflüssig gemachte Teeröl
d&ii obersten Verteiler des Waschers zugeführt -wird, während das Kühlwasser
erst auf den nächsttieferen Verteiler aufgegeben wird. Der dazu benötigte Teer kann
einer beliebigen Quelle entnommen werden. Es ist aber auch möglich, das vom Boden
oder von einen-i--mittleren Teil des Kühlers abgezogene Kühlwasser in einen Teerscheider
zu leiten und den sich dabei absetzenden Teer zur Naphthalinauswaschung zu verwenden.
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In, der Abbildung ist - eine Ausführtmgsform der Erfindung
in scheinatiscl-t&---Forrn dargestellt.
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Der Kühler besteht aus dem zylindrischen Mantel 1
und hat an
seinem unteren---Endr einen Gaseintrittsstutzen 2 und in der Nähe,
des Kopfes einen Gasaustrittsstutzen 3. In der-A#hse des Zylinders befindet
sich eine Welle 4, die unten in einem Lager 5 gelagert ist und an ihrem oberen,
aus dem Kühler herausragenden Ende durch einen Motor 6 in Drehung versetzt
wird. Über die Länge der Welle 4 sind Verteiler 7 in Abständen angeordnet,
die beispielsweise die Form von im wesentlichen ebenen Scheiben haben. Die Kühlflüssigkeit,
die auf diese Scheiben gelangt, wird nach außen geschleudert und prallt gegen die
Zylinderwandung 1. Sie sammelt sich dann beim Herunterla.nfen in Auffangrinnen
8 an, die beispielsweise einen dreieckigen oder auch einen beliebig anderen
Querschnitt haben können. Aus einer solchen Auffangrinne läuft dann die Kühlflüssigkeit
durch eine radial gerichtete Leitung 9 auf die nächsttiefere Verteilerscheibe.
Gemäß der Erfindung läuft die Kühlflüssigkeit in zwei voneinander völlig getrennten
Kreisläufen um. Bei dem unteren Kreislauf wird die am Boden des Kühlers sich ansammelnde
Kühlflüssigkeit durch die Leitung 10 in einen Sammelbehälter ill geführt.
Die Kühlflüssigkeit durchströmt diesen Sammelbehälter und verläßt ihn teilweise
durch Leitung 12. Ein weiterer Teil der Kühlflüssigkeit, insbesondere auch der Überschuß,
der durch Kondensation von Wasserdampf entsteht, kann durch Leitung 13
abgezogen
und einem geeigneten Verwendungszweck, beispielsweise zur Berieselung der Vorlage,
dienen. Die durch Leitung 12 abgezogene Kühlflüssigkeit wird durch die Pumpe 14
in einen indirekten Wärmeaustauscher 15 geführt, wo sie - im Wärmeaustausch
mit Wasser von Normaltemperatur auf eine Temperatur abgekühlt wird, die etwa in
der Mitte zwischen der Gaseintritts- und Gasaustrittstemperatur liegt. Nach Verlassen
des 'Wärmeaustauschers 14 gelangt die Kühlflüssigkeit des unteren Kreislaufes durch
Leitung 16 in den mittleren Teil des Vorkühlers zurück, um denbeschrlebenen
Kreislauf zu wiederholen.
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Bei dem oberen Kreislauf wird die Kühlflüssigkeit durch Leitung
17 auf den obersten oder zweitobersten Verteiler des Vorkühlers gegeben.
Nach Durchlaufen des oberen Teiles des Kühlers wird diese Flüssigkeit, deren Temperatur
inzwischen- erhöht worden ist, durch Leitung 18 abgezogen und einem Teerscheider
19 zugeführt, in welchem eine Abtrennung des Teeres von der wäßrigen Flüssigkeit
erfolgt. Der Teer, der auf den Kühler durch Leitung 20 aufgegeben worden ist, und
auch der Teer, der aus dem Gas inzwischen kondensiert wurde, wird, nachdem er im
Abscheider 19 abgetrennt worden ist, durch Leitung 21 aus dein System entfernt
und kann einem beliebigen Verwendungszweck zugeführt werden. Zum Teil wird man ihn
auch wieder durch die Leitung 20 auf den Kopf des Vorkühlers geben. Das Kühlwasser
selbst verläßt den Teerscheider 19 durch Leitung 22 und gelangt über die
Pumpe 23 zu einem indirekten Wärmeaustauscher 24, welcher mit Tieftemperaturwasser,
beispielsweise Brunnenwasser, gespeist wird. In diesem Wärmeaustauscher wird das
Kühlwasser auf eine Temperatur gebracht, die niedriger ist als die beabsichtigte
Gasaustrittstemperatur. Aus dem Wärmeaustauscher 24 gelangt dann das Kühlwasser
wieder durch Leitung 17 in den Vorkühler zurück.
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Die vorstehend beschriebene Anlage kann beispielsweise mit folgenden
Temperaturen betrieben werden -
Das zu kühlende Gas tritt durch den Stutzen
2 mit einer Temperatur von etwa 80' C ein und verläßt den Kühler durch den
Austrittsstutzen 3 mit einer Ternperatur von 22' C. Das am Boden des
Kühlers anfallende Kühlwasser hat eine Temperatur von 65' C,
die in dem indirekten
Kühler 15 auf 50,' C emiedrigt wird. Der indirekte Kühler
15 wird mit einem Rückkühlwasser von 25' C betrieben. Diese Temperatur
erhöht sich auf 45' C. Das Kühlwasser des oberen Kreislaufes wird durch Leitung
18 mit einer Temperatur von 45' C abgezogen und gelangt in den Wärme#-austauscher
24, den es mit einer Temperatur von 20' C wieder verläßt. Der Wärmeaustauscher
wird mit einem Brunnenwasser von 15' C Temperatur betrieben, die dann auf
30' C erhöht wird. Das Kühlwasse.r des oberen Kreislaufes wird mit einer.
Temperatur von 201 C wieder auf den Kopf des Kühlers gegeben.
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Das, erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Ausführungsform
beschränkt, bei der das Kühlmittel lediglich eine kühlende Funktion ausübt. Es ist
natürlich auch möglich, ein solches Kühlmittel -zu wählen, welches gleichzeitig
als Waschmittel für gewisse Bestandteile des Gases dient. So ist es beispielsweise
möglich, für die beiden Kühlmittelkreisläufe ein Kohlenwassersteff51 zu verwenden,
welches neben seiner Kühlwirkung auch noch die Wirkung hat, daß es bestimmte Bestandteile
aus den Gasen, beispielsweise die Benzolkohlenwasserstoffe aus Kohlendestillationsgasen,
auswäscht.