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Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer verfahrenstechnischen Anlage und eine entsprechende Anlage.
Hintergrund
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Wasserstoff kann unter Verwendung verschiedenster Verfahren gewonnen werden, beispielsweise durch Dampfreformierung von wasserstoffhaltigen organischen Verbindungen wie Methan, durch Ko-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid, oder durch Elektrolyse von Wasser.
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Die Elektrolyse von Wasser kann insbesondere in Form der herkömmlichen alkalischen Elektrolyse (AEL), unter Verwendung von Protonenaustauschmembranen (engl. proton exchange membrane, PEM), von Anionenaustauschmembranen (engl. anion exchange membrane, AEM) oder von Festoxid-Elektrolysezellen (engl. solid oxide electrolysis cell, SOEC) durchgeführt werden. Es können auch verschiedene dieser Technologien in Kombination bzw. parallel zueinander in einer Anlage verwendet werden.
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Bei der herkömmlichen Elektrolyse von Wasser werden Drücke von typischerweise weniger als 50 mbar eingesetzt (Niederdruckelektrolyse), wohingegen zumindest ein Teil der zuvor erwähnten Verfahren neuerdings auch bei Drücken zwischen 3 bis 40 oder soagr 100 bar durchgeführt wird. Hierdurch lässt sich insbesondre eine anschließende Verdichtung des Wasserstoffs vermeiden.
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Wenngleich die hier vorgeschlagenen Maßnahmen am Beispiel einer Wasserelektrolyse beschrieben werden, sind sie nicht spezifisch hierauf beschränkt, sondern eignen sich in gleicher Weise auch zum Einsatz in anderen verfahrenstechnischen Anlagen und führen auch dort zu besonderen Vorteilen. Beispiele für entsprechende Anlagen sind unten erwähnt.
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Es besteht weiterhin der Bedarf nach einer verbesserten Effizienz und Sicherheit beim Betrieb derartiger verfahrenstechnischer Anlagen.
Übersicht
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Das vorgeschlagene Verfahren dient zum Betreiben einer in einer Einhausung angeordneten verfahrenstechnischen Anlage. Es umfasst ein Abkühlen eines unter Verwendung der Anlage erzeugten und/oder in der Anlage genutzten Fluidstroms unter Verwendung von Kühlluft, und ein Belüften der Einhausung unter Verwendung von Belüftungsluft. Hierbei ist vorgesehen, dass die Kühlluft und die Belüftungsluft gemeinsam unter Verwendung einer Kühleinrichtung gefördert werden.
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Der "unter Verwendung der Anlage erzeugte und/oder in der Anlage genutze Fluidstrom" kann ein in der Anlage erzeugter Produktstrom wie ein Elektrolyserohgas oder ein aus einem Reaktor entnommenes Komponentengemisch, ein unter Verwendung eines derartigen Produktstrom gebildeter Teilstrom oder ein hieraus aufgereingigter oder hieraus abgetrennter Fluidstrom, aber auch ein in der Anlage verarbeiter Einsatzstrom wie beispielsweise ein einem Reaktor zugeführter Kohlenwasserstoffstrom sein. Es kann sich aber auch um einen Stoffstrom wie Kühlwasser, Prozesswasser, zu kondensierenden Dampf oder um einen beliebigen anderen Strom handeln, der im Wärme- und/oder Stoffaustausch mit der Anlage steht, d.h. um einen sogenannte Utilitystrom.
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Unter einem "Fördern" von Kühl- und Belüftungsluft soll ein Inbewegungsetzen eines Luftvolumens verstanden werden. Beispielsweise fördern bekannte Luftkühler Kühlluft, indem sie diese aus der Atmosphäre ansaugen und derart in Bewegung setzen, dass sie auf Kühlstrukturen wie beispielsweise Kühlschlangen, Kühlrippen oder Fins einer Fluidführungsstruktur für ein zu kühlendes Fluid treffen. Der Begriff des "Luftkühlers" wird unten erläutert. Durch eine Ablufteinrichtung, beispielsweise in einem Gebäude, kann auch ein nach außen führender Luftstrom erzeugt werden, indem die Ablufteinrichtung die Luft aus dem Gebäude absaugt. Durch Öffnungen an anderer Stelle, beispielsweise dedizierte Lufteinlassöffnungen, kann auf diese Weise Luft in das Gebäude eingesaugt und ein Belüftungsluftstrom erzeugt werden. Die Ablufteinrichtung fördert damit Belüftungsluft. Je nach Konfiguration kann dabei die Belüftungsluft auch teilweise oder vollständig als Umluft im Kreislauf duch das Gebäude geführt werden.
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Viele Anlagenkühlsysteme basieren auf Luftkühlern mit geführter Luftströmung, so dass entsprechend große Ventilatoren bereits installiert sind. Gemäß dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird nun eine doppelte Nutzung des entsprechenden Luftstroms vorgeschlagen. In herkömmlichen Anlagen werden zur Prozesskühlung, d.h. zur Kühlung eines mit einer entsprechenden Anlage bereitgestellten Prozessstroms, entsprechende Luftkühler dediziert zur Abfuhr von Prozesswärme eingesetzt. Wenn in einer Einhausung (im großtechnischen Maßstab häufig ein Gebäude) eine Belüftung erforderlich ist, wird herkömmlicherweise ein separates Belüftungssystem installiert. Dieses Belüftungssystem wird normalerweise nur verwendet, um den Luftaustausch zu gewährleisten oder um eine bestimmte Temperatur im Gebäude sicherzustellen. Durch die zwei parallelen Systeme ergibt sich ein großer Platzbedarf. Außerdem sind sehr viele Kühlwasserleitungen sowie entsprechende Stahlkonstruktionen und Fundamente erforderlich. Weiterhin resultiert ein erhöhter Wartungsaufwand.
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Die doppelte Nutzung des Luftkühlers, wie nun vorgeschlagen, kann diese Nachteile überwinden. Der Luftkühler wird dabei nicht nur für die Prozesskühlung, also zur Kühlung eines entsprechenden Prozessstroms, verwendet, sondern auch zur Belüftung der Einhasuung. Statt separate Systeme für die Prozesskühlung und die Belüftung zu installieren, wird der vorhandene Luftkühler für beide Aufgaben genutzt. Dadurch entfällt der Bedarf an zusätzlichen Belüftungssystemen, was den Platzbedarf erheblich reduziert.
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Da kein separates Belüftungssystem erforderlich ist, werden auch weniger Kühlwasserleitungen, Stahlkonstruktionen und Fundamente benötigt, was die Baukosten und den Materialaufwand senkt. Gleichzeitig erhöht sich die Redundanz für die Gebäudebelüftung, da das System flexibler genutzt werden kann. Der Wartungsaufwand wird ebenfalls verringert, da weniger Komponenten vorhanden sind und die Wartung auf ein einziges System konzentriert werden kann. Dies führt zu geringeren Wartungskosten und einer insgesamt höheren Effizienz des gesamten Kühlsystems. Eine separate Anwärmung kann ggf. entfallen bzw. kann zumindest energetisch inaktiviert werden, wenn und solange Abwärme eines Prozesses verfügbar ist. Da das Abwärmesystem der Prozesskühlung oft einen größeren Luftbedarf aufweist als eine typische Gebäudelüftung, kann in entsprechenden Ausgestaltungen ohne nennenswerten Zusatzaufwand eine höhere Verdünnung, d.h. nochmals sicherer Anlagenbetrieb, sichergestellt werden.
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Weitere Vorteile bestehen bei der Abfuhr der Abwärme von Prozessanlagen wie Elektrolysestapeln bei Elektrolyseuren, Kompressoren, etc. Die Luftaustauschraten (wie beispielsweise in bestimmten Explosionsschutzzonen) können erhöht werden, so dass ggf. auch nicht explosionsschutzzertifizierte Geräte einsetzbar sind. Die Erfindung muss jedoch nicht im Zusammenhang mit dem Explosionsschutz verwendet werden, sondern eignet sich auch für eine reine Belüftung oder Verdünnung bzw. Abfuhr anderer, nicht explosiver Medien.
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Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels der Kühleinrichtung die Kühlluft angesaugt und als die Belüftungsluft bereitgestellt wird oder umgekehrt. Ein entsprechender Luftstrom zur Belüftung geht also von der Kühleinrichtung aus ("ausblasender Betrieb") oder wird dieser zugeführt ("ansaugender Betrieb"), wobei dies auch umfassen kann, einen Umluftstrom zu erzeugen bzw. die Kühleinrichtung in ein entsprechendes Umluftsystem einzubinden. Desweiteren besteht die Möglichkeit, durch eine Umschaltung der Lüfterdrehrichtung zwischen dem ansaugenden und dem ausblasenden Betrieb umzuschalten. Hierdurch kann insbesondere die abzuführende Wärme aus einem Luftkühler in der Einhausung weggeblasen und/oder zu Heizzwecken in die Einhausung hineingeblasen werden.
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Die Kühleinrichtung kann insbesondere in einem oberen Bereich der Einhausung angeordnet sein, der eine Öffnung zu einem Außenbereich aufweist, beispielsweise unter einem Dach oder First eines entsprechenden Maschinenhauses mit Ventilation nach außen. Dies ermöglicht die gezielte Abfuhr von sich hier sammelnden stofflichen Verbindungen, die leichter als Luft sind. Alternativ ist auch eine Anordnung der Kühleinrichtung vertikal und/oder horizontal in einer Seitenwand der Einhausung und eine Ausblase-und/oder Ansaugöffnung im Dach denkbar. Generell kann eine Anordnung auch auf der Einhausung bzw. nahe neben der Einhausung, mit entsprechenden Öffnungen der Einhausung, vorgesehen sein, wobei die Anordnung nahe der Einhausung sich nach dem jeweiligen Platzangebot und den lüftungstechnischen Erfordernissen richten kann.
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Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich insbesondere für solche Fälle, in denen unter Verwendung der verfahrenstechnischen Anlage inerte, toxische und/oder in Verbindung mit dem Luftsauerstoff brennbare oder explosionsfähige Gase oder Dämpfe bereitgestellt werden. Wie mehrfach erwähnt, kann die Einhausung ein Betriebsgebäude sein. Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen eine Verdünnung und/oder Abfuhr derartiger Gase oder Dämpfe.
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Das vorgeschlagene Verfahren und seine Ausgestaltungen eignen sich insbesondere zur Verwendung im Rahmen des sogenannten primären Explosionsschutzes, wobei die Kühleinrichtung die Belüftungsluft in oder aus einer Explosionsschutzzone, insbesondere einer Zone 1 oder 2 wie unten erläutert, in der Einhausung fördert.
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Das vorgeschlagene Verfahren und seine Ausgestaltungen sehen insbesondere vor, dass die Kühleinrichtung in, auf oder in der Nähe der Einhausung angeordnet ist, so dass keine Ansaugleitungen für Luft von außerhalb der Einhausung und keine Leitungen für das entsprechende Prozessfluid nach außerhalb erforderlich sind. In derartigen Ausgestaltungen wird auch eine Umluftführung vereinfacht, wodurch sich besondere energetische Vorteile ergeben.
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Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren betriebene Anlage kann insbesondere zur Durchführung einer Elektrolyse eingerichtet sein, und zwar beispielsweise in Form einer Wasser- und/oder Kohlendioxidelektrolyse (Ko-Elektrolyse).
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In anderen Ausgestaltungen kann die Anlage zur Durchführung eines Prozesses oder Prozessschritts eingerichtet sein, der aus einer Reformierung, insbesondere einer Dampf- oder Kohlendioxid- bzw. Trockenreformierung, einem thermischen Cracken, einem katalytischen Cracken, einer Dehydrierung, einer Hydrierung oder einer oder mehrerer Kombinationen hiervon eingerichtet ist. Produkte entsprechender Verfahren können beispielsweise Wasserstoff, Synthesegas mit unterschiedlichen Anteilen an Wasserstoff, Kohlenmonoxid und ggf. Kohlendioxid oder Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Paraffine und/oder Olefine sein. Auch in entsprechenden Verfahren können inerte, toxische und/oder in Verbindung mit Sauerstoff brennbare oder explosionsfähige Gas oder Dämpfe zugeführt, gehandhabt oder umgesetzt werden und entsprechende Kühlschritte erforderlich sein. Daher eignen sich die hier vorgeschlagenen Ausgestaltungen auch hierfür.
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Die vorgeschlagene verfahrenstechnische Anlage ist in einer Einhausung untergebracht, die auch als Teil des Anspruchs angesehen werden kann. Die Anlage ist zum Abkühlen eines unter Verwendung der Anlage bereitgestellten und/oder in der Anlage genutzten Fluidstroms unter Verwendung von Kühlluft, und zum Belüften der Einhausung unter Verwendung von Belüftungsluft eingerichtet, wobei zum Fördern der Kühlluft und der Belüftungsluft eine gemeinsame Kühleinrichtung bereitgestellt ist.
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Zu weiteren Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anlage und Ausgestaltungen hiervon sei auf die obigen Erläuterungen, betreffend das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren und seine Ausgestaltungen, ausdrücklich verwiesen, da diese hierfür in gleicher Weise gelten.
Zeichnungen
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Ausführungsformen von hier vorgeschlagenen Lösungen werden nachfolgend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei
- Figur 1 einer Anordnung entspricht, die gemäß einer Ausgestaltung betrieben wird, und
- Figur 2 einer Anordnung entspricht, die gemäß einer anderen Ausgestaltung betrieben wird.
Ausführungsformen
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltungen werden lediglich zu dem Zweck beschrieben, den Leser beim Verständnis der beanspruchten und zuvor erläuterten Merkmale zu unterstützen. Sie stellen lediglich repräsentative Beispiele dar und sollen hinsichtlich der Merkmale vorgeschlagener Verfahren und Vorrichtungen nicht abschließend und/oder beschränkend betrachtet werden.
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Es versteht sich, dass die zuvor und nachfolgend beschriebenen Vorteile, Ausführungsformen, Beispiele, Funktionen, Merkmale, Strukturen und/oder anderen Aspekte nicht als Beschränkungen des Umfangs der Ansprüche oder als Beschränkungen von Äquivalenten hierzu zu betrachten sind, und dass andere Ausführungsformen verwendet und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.
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Erläuterungen, die sich auf Vorrichtungen, Apparate, Anordnungen, Systeme usw. gemäß vorgeschlagenen Ausführungsformen beziehen, können auch für Verfahren, Prozesse, Methoden usw. gemäß anderen Ausführungsformen gelten und umgekehrt. Gleiche, gleich wirkende, in ihrer Funktion einander entsprechende, baulich identisch oder vergleichbar aufgebaute Elemente, Verfahrensschritte usw. können mit identischen Bezugszeichen angegeben sein.
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Die nachfolgenden Erläuterungen und Definitionen, die einige Grundlagen der Erfindung betreffen, können für alle oder einen Teil der hier vorgestellten Ausgestaltungen gelten, und die Erläuterung bestimmter Aspekte im Zusammenhang mit nur einem Teil oder einer der Ausgestaltungen soll nicht dahingehend verstanden werden, dass diese Aspekte nicht auch mit anderen oder allen Ausgestaltungen, soweit technisch möglich und sinnvoll, verwirklicht sein können.
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Die Konjunktion "und/oder" soll, wenn in einer Aufzählung vor dem letzten Begriff der Aufzählung verwendet, so verstanden werden, dass alle in der Aufzählung zuvor und danach genannten Begriffe beliebig miteinander kombiniert werden können. Mit anderen Worten ist mit "A, B und/oder C" "A und/oder B und/oder C" oder "wenigstens eines der Elemente A, B und C in beliebiger Kombination" gemeint.
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Wie eingangs erwähnt, ist ein Einsatzgebiet der hier vorgeschlagenen Maßnahmen die Elektrolyse von Wasser. Hierzu einsetzbare Verfahren sind teils lange bekannt und in der Fachliteratur beschrieben. Statt vieler sei beispielsweise auf einen Übersichtsartikel von
M. EI-Shafie, "Hydrogen production by water electrolysis technologies: A review", Results in Engineering 20 (2023) 101426, verwiesen.
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Wie eingangs erwähnt, sind hier vorgeschlagene Ausgestaltungen aber nicht auf die Elektrolyse von Wasser beschränkt, sondern eignen sich auch für andere Elektrolyseverfahren, beispielsweise zur Herstellung von Kohlenstoffmonoxid aus Kohlenstoffdioxid wie beispielsweise in
WO 2014/154253 A1 ,
WO 2013/131778 A2 ,
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WO 2015/014527 A1 und
EP 2 940 773 A1 beschrieben. In entsprechenden Verfahren kann zusätzlich zu Kohlendioxid auch Wasser der Elektrolyse unterworfen werden, so dass ein Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendes Synthesegas gebildet werden kann. Details hierzu sind ebenfalls in der Fachliteratur beschrieben und können auch im Rahmen hier vorgeschlagener Ausgestaltungen zum Einsatz kommen.
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Bei Elektrolysen entsteht Wasserstoff zunächst als in Wasser gelöstes Gas. Bei einem unerwünschten Austritt kann Wasserstoff mit Sauerstoff ein Gemisch bilden, das bei einem Gehalt zwischen 4 und 77 Volumenprozent explosionsfähig ist. Bereits 0,02 mJ Zündenergie reichen aus, um eine Explosion auszulösen. Die Risiken im Umgang mit Wasserstoff sind durch geeignete Explosionsschutzmaßnahmen, beispielsweise gemäß den Normen IEC 60079 und ISO 22734, beherrschbar.
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Hierbei kann der sogenannte primäre Explosionsschutz und der sogenannte sekundäre Explosionsschutz unterschieden werden. Der primäre Explosionsschutz wird z.B. durch eine dichte Konstruktion oder eine Verdünnung eines Gases oder Gas-Luft-Gemisches erreicht. Austretender Wasserstoff wird durch Gassensoren erkannt. Aufgrund der kleinen Wasserstoffmoleküle, die durch Metalle diffundieren können, erfordert die Dichtigkeit besondere Maßnahmen, insbesondere bei Hochtemperaturprozessen. Auch eine Verunreinigung des Wasserstoffs durch Sauerstoff muss vermieden werden.
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Der sekundäre Explosionsschutz basiert auf einer Zoneneinteilung, insbesondere gemäß IEC 60079-10-1. Dabei werden potenziell gefährliche Bereiche in Zonen eingeteilt, und zwar abhängig davon, wie häufig dort eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann. Zone 0 beschreibt Bereiche mit ständiger Gefahr, Zone 1 solche, in denen gelegentlich eine Gefahr besteht, und Zone 2 Bereiche, in denen eine Gefahr selten und nur kurzzeitig auftritt. Der Schutz konzentriert sich hier auf die Vermeidung von Zündquellen. Eine weitere Klassifizierung ist eine Zone "NE" (negliglible extent, das Volumen potentiell explosionsfähiger Atmosphäre wird durch hohe Luftgeschwindigkeiten der Belüftung so klein gehalten, dass selbst bei einer Zündung keine relevanten negativen Folgen zu erwarten sind). Diese Form des Explosionsschutzes wird gewählt, wenn Zündquellen nicht vollständig vermeidbar sind. Hier offenbarte Ausgestaltungen werden insbesondere für die Belüftung der Zone 1, 2 und/ oder NE vorgeschlagen.
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Für Niederdruckelektrolyseure bis 50 mbar gelten geringere Anforderungen, solange Wasserstoffaustritte minimal bleiben. Hochdrucksysteme bis 100 bar hingegen benötigen strengere Überwachung und schnell ansprechende Gasdetektoren. Der Bereich um den Zellenblock wird in der Regel als Zone 2 oder Zone 2 NE eingestuft.
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Sicherheitstechnisch sind Verfahren, bei denen Wasserstoff gehandhabt wird, vergleichbar. Eine gewisse Vergleichbarkeit ergibt sich auch mit Verfahren, in denen andere inerte, toxische und/oder in Verbindung mit Sauerstoff brennbare oder explosionsfähige Gas oder Dämpfe, wie beispielsweise Methan, Kohlenmonoxid und andere Kohlenwasserstoffe sowie zündfähige Mischungen erzeugt, gehandhabt, oder verbraucht werden. Beispiele für derartige Verfahren wurden bereits im Rahmen der obigen Erläuterungen erwähnt.
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In entsprechenden Elektrolyseverfahren, aber auch in anderen verfahrenstechnischen Prozessen, ist es erforderlich, bestimmte flüssige oder gasförmige Stoffströme zu kühlen, beispielsweise nach vor Einspeisung und/oder nach Entnahme aus einer Elektrolysezelle oder einem Reaktor und/oder nach einer Verdichtung. Auch zur Kühlung von Utilityströmen wie zuvor erläutert kann eine entsprechende Kühlung vorgenommen werden. Hierfür können Luftkühler zum Einsatz kommen.
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Unter einem "Luftkühler", der als Kühleinrichtung in den hier vorgeschlagenen Ausgestaltungen verwendet werden kann, wird hier eine Kühleinrichtung verstanden, in der ein oder mehrere Luftströme, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Gebläse, bereitgestellt und über Wärmeaustauschstrukturen geführt wird, die wärmeleitend mit einer Fluidführungsstruktur für ein abzukühlendes Fluid verbunden sind. Luftkühler werden auch als luftgekühlte Wärmetauscher bzw. luftgekühlte Wärmeübertrager bezeichnet und sind beispielsweise im
Unterkapitel "Air Cooled Heat Exchangers" von Kapitel 11, "Heat-Transfer Equipment" in "Perry's Chemical Engineers' Handbook", 7. Auflage, McGraw-Hill, 1997, ab Seite 11-48 beschrieben.
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Luftkühler weisen beispielsweise eine Rohrbündel für das zu kühlende Fluid auf, das mit typischerweise spiralförmig ausgebildeten Rippen (Fins) ausgestattet ist, sowie ein Gebläse, das die Luft über die Rohre des Rohrbündels bewegt und mit einem Antrieb, typischerweise einem Elektromotor, ausgestattet ist. Zu weiteren Details und Ausgestaltungen, die auch im Rahmen der vorgeschlagenen Ausgestaltungen eingesetzt werden können, sei auf die erwähnte Literaturstelle verwiesen.
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In Figur 1 ist eine Anordnung, die gemäß einer hier vorgeschlagenen Ausgestaltung betreibbar ist, schematisch dargestellt und insgesamt mit 1000 bezeichnet. Die Anordnung 1000 umfasst eine verfahrenstechnische Anlage 10, die in einer Einhausung 100, beispielsweise einem Maschinen- bzw. Betriebsgebäude, untergebracht ist.
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Das Ausfürungsbeispiel der Figur 1 ist in vielfacher Hinsicht stark vereinfacht, um den Kerngedanken der hier vorgeschlagenen Maßnahmen besser darzustellen. So fehlen beispielsweise Prozessströme, Ventile, Leitungen, Antriebe, Steuer- und Regeleinheiten sowie Aufbereitungseinheiten usw., ohne dass der Umfang der Offenbarung hierdurch beschränkt ist. Die Luftführung ist ebenfalls nur symbolisch dargestellt, um die Lesbarkeit zu gewährleisten. Die Komponenten sind nur schematisch und nicht entsprechend den tatsächlichen Größenverhältnissen dargestellt. In anderen Ausgestaltungen kann die Lage der Lufkühler und weiterer Komponenten relativ zueinander und relativ zum Gebäude anders sein. In anderen Ausgestaltungen müssen nicht alle dargestellten Komponenten enthalten sein, und Komponenten können sich in anderer Lage zueinander befinden.
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Die Anlage 10 umfasst im dargestellten Beispiel eine Prozesseinheit 11, beispielsweise eine Elektrolyseeinheit oder einen Reaktor, dem ein Einsatz 1, beispielsweise Wasser, zugeführt wird, und dem ein Prozessstrom 2, beispielsweise Rohwasserstoff, entnommen werden kann. Die Prozesseinheit 11 kann beispielsweise Separatoren zur Trennung von Wasserstoff und Wasser, sogenannte Deoxo-Einheiten zur katalytischen Entfernung von Sauerstoff, Trockner und beliebige weitere Einheiten zur Trennung oder Bearbeitung von Fluidströmen aufweisen.
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Der Prozessstrom 2 wird, ggf. nach einer nicht veranschaulichten Aufbereitung und/oder Vorkühlung, einer Verdichtungseinheit 12 zugeführt, wodurch ein verdichteter und durch die Verdichtungswärme erwärmter Prozessstrom 3 erhalten wird. Dieser wird in einer Kühleinrichtung 13 gekühlt, die im dargestellten Beispiel als Luftkühler im First bzw. unter einem Dach 101 der Einhausung 100, untergebracht ist.
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Der verdichtete und abgekühlte Prozessstrom, nun mit 4 bezeichnet, kann beispielsweise einer Aufreinigungseinheit 14 zugeführt und anschließend gasförmig als Produktwasserstoff 5 in einem nicht dargestellten Tank eingelagert, einem Verbraucher zugeführt, oder verflüssigt werden.
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Wie in Form eines Pfeils dargestellt, kann mittels der Kühleinrichtung 13 ein Luftstrom angesaugt werden, so dass Belüftungsluft 102 über Öffnungen 103 in der Einhausung 100, beispielsweise Lufteinlassgitter, eingesaugt und die Einhausung auf diese Weise belüftet werden kann. Die Belüftungsluft 102 wird als Kühlluft 104 zur Kühlung des Prozessstroms 3 verwendet und anschließend aus der Einhausung 100 geführt.
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In Figur 2 ist eine Anordnung, die gemäß einer hier vorgeschlagenen Ausgestaltung betreibbar ist, schematisch dargestellt und insgesamt mit 2000 bezeichnet. Die Anordnung 2000 umfasst, wie die in Figur 1 veranschaulichte Anlage 1000, eine verfahrenstechnische Anlage 10, die in einer Einhausung 100, beispielsweise einem Maschinen- bzw. Betriebsgebäude, untergebracht ist.
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Auch die in Anordnung 2000 verwendete Anlage 10 umfasst eine Prozesseinheit 11, beispielsweise eine Elektrolyseeinheit oder einen Reaktor, der ein Einsatz 1, beispielsweise Wasser, zugeführt wird, und der ein Prozessstrom 2, beispielsweise Rohwasserstoff, entnommen werden kann. Zur weiteren möglichen Ausstattung der Prozesseinheit 11 sei auf die Erläuterungen zu Anlage 1000 verwiesen.
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In der Anlage 10 der Anordnung 2000 ist eine Behandlungseinheit 15 vorgesehen, die beispielsweise eine Vorkühleinrichtung oder eine unter Verwendung von Kühlwasser betriebene Trennkolonne umfassen kann. Diese wird beispielsweise unter Verwendung eines Kühlwasserstroms 8 betrieben, der als erwärmter Kühlwasserstrom 7 der Behandlungseinheit 15 wieder entnommen wird.
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Zum Rückkühlen des erwärmten Kühlwasserstroms 7, der im oben erläuterten Sinn wie ein in der Anlage 10 verwendeter Fluidstrom ist, wird die Abkühleinheit 13 rückgekühlt, wobei eine Unterbrechung der entsprechenden Flusspfeile 7 und 8 in Figur 2 nur zeichnerisch und der Übersichtlichkeit halber vorgenommen ist. Es versteht sich, dass sich hier vorgeschlagene Ausgestaltungen nicht auf einen Kühlwasserstrom 7 als in der Anlage 10 verwendeten Fluidstrom beschränkt sind.
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Der in der Behandlungseinheit 15 behandelte Prozessstrom, nun mit 6 bezeichnet, kann auch hier einer Aufreinigungseinheit 14 zugeführt und anschließend als Produkt 5 abgegeben oder in jeder anderen Weise behandelt werden.
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Generell gilt für die in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Anordnungen 1000 und 2000, daß die Auskopplung der Kühlung an beliebiger Stelle geschehen kann, somit auch nach/in der Prozesseinheit 11, der Kühleinrichtung 13, der Aufreinigungseinheit 14 und/oder der Behandlungseinheit 15. Die Darstellung in den Figuren ist rein beispielhaft und nicht einschränkend. Zur Prozesseinheit 11 sei insbesondere darauf hingewiesen, dass diese auch Separatoren bzw. Gasaufbereitungseinheiten als separate Prozesseinheiten aufweisen kann und lediglich der Übersichtlichkeit halber auf eine entsprechende Darstellung verzichtet wurde. Die verwendeten Medien können bei direkter Kühlung bei Elektrolysen Gas (Wasserstoff) aber auch Zwei-Phasen Strömungen aus Wasser und Gas bzw. Lauge und Gas etc. sein.