Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung der Malte eines tiefkalten, verflüssigtenGases Die Erfindung betriffl ein Verfahren zur Nutzung der Kälte eines tiefkalten, verflussigten Gases, bei dem das tiefkalte, verflüssigte Gas einem Warmetauscher zugefuhrt wird und seinen Kälteinhalt an ein Warmeubertragungsmedium abgibt, welches Warmeubertragungsmedium dafur vorgesehen ist, einen Prozell zu kühlen, und bei dem das Gas aus dem Warmetauscher abgefuhrtwird und einer Verwendung zugefuhrt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Nutzung der Malte eines tiefkalten, verflussigten Gases, welche Vorrichtung einen Warmetauscher aufweist, der mit einer Quelle fur ein tiefkaltes, verftussigtes Gas verbunden ist, in welchem Warmetauscher das tiefkalte, verflüssigte Gas erwarmt wird und anschließend einer Verwendung zugefuhrt wird und welcher Warmetauscher eine Zuführleitung und eine Abführleitung fur ein Warmeubertragungsmedium aufweist, welches Warmeuberrtagungsmedium dafur vorgesehen ist, einen Prozeß zu kühlen.

Bei vielen Benutzern von größeren Mengen eines Industriegases wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Methan oder Kohlendioxid, zum Beispiel in der chemischen Industrie, wird das Gas verfiussigt und in einem Kaltvergaser gelagert. Das tiefkalte, verflüssigte Gase wird bei Bedarf in einem Luftverdampfer verdampft, wobei die Umgebungswarme fur die Verdampfung genutzt wird. Damit wird die in den tiefkalten verfiussigten Gasen, insbesondere in tiefkaltem, verflüssigten Stickstoff, gespeicherte Kälte an die Umgebung abgegeben. In vielen Fällen wird am gleichen Standort auch Prozeßkälte benötigt, wobei der Bedarf an Prozeßkälte nicht gleichzeitig mit dem Gasbedarf anfällt. Der Begriff "Prozeßkälte"bedeutet hier die fur einen bestimmten Prozeß erforderliche Kälte zur Kühlung. In der Regel erfordert der Prozell, daß die Prozeßkälte gegenuber dem Temperaturniveau des verdampfenden Gases ein höheres Temperaturniveau aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu uberwinden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem eine Versorgung mit Prozeßkälte unabhängig von der Verwendung des Gases

erfolgen kann und bei dem die Prozeßkälte das erforderliche Temperaturniveau aufweist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Nutzung der Kälte eines tiefkalten, verflussigten Gases gelösrt, bei dem das tiefkalte, verflüssigte Gas einem Warmetauscher zugefuhrt und seinen Kälteinhalt an ein Warmeubertragungsmedium abgibt, welches Warmeubertragungsmedium dafur vorgesehen ist, einen Prozell zu kühlen, und bei dem das Gas aus dem Warmetauscher abgefuhrt wird und einer Verwendung zugefuhrt wird, und welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dag das tiefkalte verflüssigte Gas einem Warmetauscher zugefuhrt wird, in welchem ersten Warmetauscher das tiefkalte, verflussigte Gas zumindest einen Teil seines Kälteinhalts an ein Kalteubertragungsmedium abgibt und dabei erwärmt wird, daß das erwarmte Gas aus dem ersten Warmetauscher einem zweiten Wärmetauscher zugefuhrt wird, in welchem zweiten Warmetauscher das erwarmte Gas weiter erwärmt wird und anschließend einer Verwendung zugefuhrt wird, daß das gekühlte Kalteubertragungsmedium aus dem ersten Warmetauscher einem Kältespeicher zugefuhrt wird und zumindest einen Teil seines Kälteinhalts an den Kältespeicher abgibt und dabei erwarmt wird, und daß der Kälteinhalt des Kältespeichers im Bedarfsfall an das Wärmeübertragungsmedium zumindest teilweise abgegeben wird.

Vorteilhaft kann so einerseits das Gas bedarfsgerecht mit einer entsprechenden Temperatur fur einen weiteren Zweck eingesetzt werden und andererseits wird der Kälteinhalt des tiefkalten, verflüssigten Gases mit Hilfe des ersten Wärmetauschers durch das Kalteubertragungsmedium in einen Kältespeicher gespeichert und kann so im Bedarfsfall genutzt werden. Es kann ein hoher Anteil des Kalteinhalts des tiefkalten Gases fur Kühlungszwecke eingesetzt werden, was zu einer Kostenreduzierung fur den ProzeR führt.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daa das tiefkalte verflussigte Gas Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Kohlendioxid oder Methan, vorzugsweise Stickstoff, ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dall die erforderliche Malte fur das Verfahren relativ kostengunstig bereitgestellt werden kann.

Erfindungsgenäß ist das Kaiteubertragungsmedium ein Wasser-Glykol-Gemisch.

Die dazu,daßvorteihaftdieKältedeskryogenenKältemediumsführt genutzt werden kann und sicher auf den Kaltespeicher ubertragen werden kann.

Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dall der Kaltespeicher hohif6rmige Korper, vorzugsweise kugelige Körper, aufweist, welche hohiformigen Körper mit einem Stoff, vorzugsweise eine eutektische Flüssigkeit, gefüllt sind, welcher Stoff, durch Zufuhr des gekuhiten Kalteubertragungsmedium zumindest teilweise einfriert und bei Zufuhr des Warmeubertragungsmediums in den Kältespeicher schmilzt und so seine latente Malte an das Warmeubertragungsmedium abgibt. Durch diese Verfahrensweise wird vorteilhaft eine sichere und effiziente Speicherung des Kalteinhalts im Kältespeicher ermöglicht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Nutzung der Malte eines tiefkalten, verflüssigten Gases, insbesondere zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens, gelöst, welche Vorrichtung einen Warmetauscher aufweist, der mit einer Quelle für ein tiefkaltes, verflüssigtes Gas verbunden ist, in welchem Wärmetauscher das tiefkalte, verflussigte Gas erwarmt wird und anschließend einer Verwendung zugefuhrt wird und welcher Wärmetauscher eine Zuführleitung und eine Abführleitung fur ein Warmeubertragungsmedium aufweist, welches Warmeubertragungsmedium dafur vorgesehen ist, einen Prozell zu kühlen, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dall ein erster Warmetauscher eine Zuführleitung fur das tiefkalte, verflüssigte Gas und eine Abführleitung fur das erwarmte Gas und eine eineAbführleitungfüreinKälteübertragungsmediumaufweist,Z uführleitungund daß die Abführleitung fur das erwärmte Gas aus dem ersten Wärmetauscher mit einem zweiten Wärmetauscher verbunden ist, in welchem zweiten Warmetauscher das erwarmte Gas weiter erwärmt wird und welcher zweite Wärmetauscher eine Abführleitung fur das weiter erwarmte Gas aufweist, um das weiter erwarmte Gas einer Verwendung zuzufuhren, daß die Zuführleitung und die Abführleitung fur das Kalteubertragungsmedium mit einem Kältespeicher verbunden sind, um zumindest einen Teil des Kälteinhalts des Katteubertragungsmediums an den Kältespeicher abzugeben, und dall der

Kältespeicher mit einer Zufuhrfeitung und einer Abfuhrleitung fur das Warmeubertragungsmedium verbunden ist, um den Kälteinhalt des Kältespeichers im Bedarfsfall zumindest teilweise an das Warmeubertragungsmedium abzugeben.

Durch diese Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der Kälteinhalt des tiefkalten Gases besonders effizient genutzt. Zumindest ein Teil des Kälteinhalts wird in dem Kaltespeicher gespeichert und das Gas kann andererseits der Verwendung zugefuhrt werden.

Nach der Erfindung ist die Quelle fur das tiefkalte, verflüssigte Gas ein Vorratsbehälter fur Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Kohlendioxid oder Methan, vorzugsweise Stickstoff. Durch Einsatz dieser Gase kann vorteilhaft die erforderliche Malte relativ kostengunstig bereitgestellt werden. Zudem ist der apparative Aufwand relativ gering, die Entstehungskosten der Anlage sind daher relativ niedrig.

Erfindungsgemäß ist das Kalteubertragungsmedium ein Wasser-Glykol-Gemisch.

Daraus ergibt sich der Vorteii einer relativ sicheren Obertragung des Kalteinhalts auf den Kältespeicher.

Es ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dall der Kaltespeicher hohlförmige Körper, vorzugsweise kugelige Körper, entait, welche hohiformigen Körper mit einem Stoff, vorzugsweise einer eutektischen Flüssigkeit, gefüllt sind, welcher Stoff durch Zufuhr des gekuhlten Kalteubertragungsmedium zumindest teilweise einfriert und bei Zufuhr des Warmeubertragungsmediums in den Kältespeicher schmilzt und so seine latente Malte an das Warmeubertragungsmedium abgibt.

Mit einem derartigen Kaitespeicher kann der Kälteinhalt ohne einen besonderen technischen Aufwand sicher, effizient und uber einen relativ langen Zeitraum gespeichert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren oder die Vorrichtung wird vorteilhaft fur die Kühlung eines chemischen Prozesses eingesetzt.

Die erfindungsgenäße Vorrichtung sowie das Verfahren werden nun anhand einer Abbildung (Fig.) und eines nähererläutert.beispielhaft Die Fig. zeigt eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Warmetauschern und einem Kältespeicher.

Die in der Fig. dargestellte Vorrichtung weist einen Vorratsbehälter 1 fur ein tiefkaltes, hiertiefkalter,flüssigerStickstoff,auf.Dertiefkatle,Gas, flussige Stickstoff wird uber eine Leitung 2 einem ersten Wärmetauscher 3 zugefuhrt. Der tiefkalte, flüssige Stickstoff wird in dem ersten Wärmetauscher 3 erwärmt und gibt seine Malte zumindest teilweise an ein Kalteubertragungsmedium, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch, ab. Der erwärmte Stickstoff wird uber eine Leitung 4 einem zweiten Warmetauscher 5 zugefuhrt, der durch die Umgebungswärme erhitzt wird und in welchem der Stickstoff weiter erwärmt und verdampft wird. Der gasförmige Stickstoff wird anschließend über eine Leitung 6 beispielsweise in eine Leitung 7 eines vorhandenen Gasnetzes eingespeist und so einer Verwendung zugefuhrt. Das im ersten Warmetauscher 3 gekuhite Kälteübertragungsmedium wird über eine Leitung 8 einem Kältespeicher 8 zugefuhrt, der vorzugsweise eine Schuttung von hohlen Kunststoffkugein aufweist. Diese Kunststoffkugeln sind mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise einer eutektischen Fiussigkeit, gefüllt, wobei der Schmeizpunkt der Flüssigkeit hoher liegt als die Temperatur des zugefuhrten Kalteubertragungsmediums. Daher gefriert die Flüssigkeit in den Kugeln durch das zugeführte Kaiteubertragungsmedium und speichert die Kälte. Ober eine Leitung 10 und einen Verdichter 11, beispielsweise eine Pumpe, wird das Kälteübertragungsmedium in den ersten Warmetauscher 3 zuruckgefuhrt. Bei Bedarf an Prozeßkälte wird das erwarmte Warmeubertragungsmedium von einem Kälteverbraucher 12 uber eine Leitung 13 dem Kältespeicher 9 zugefuhrt. An den Kugeln mit der gefrorenen Fiussigkeit wird das Warmeubertragungsmedium gekuhlt. Die Kugeln werden dabei erwarmt, wobei die gefrorene Fiussigkeit in den Kugeln schmilzt, der Umgebung Wärme entzieht und die latente Malte an das Warmeubertragungsmedium abgibt. Das gekuhite Warmeubertragungsmedium wird aus dem Kältespeicher 9 uber eine Leitung 14 zum Kälteverbraucher 12 zuruckgefuhrt. Bei der Kältespeicherung kann die Zufuhr des tiefkalten, flüssigen

Stickstoffs entsprechend dem jeweiligen Gasbedarf geregelt werden. Wenn in dem Kältespeicher die Flüssigkeit in allen Kugeln gefroren ist, dann wird der tiefkalte, flüssige Stickstoff aus dem Vorratsbehälter 1 mit Hilfe eines Ventils 15 uber eine Leitung 16 direkt in die Leitung 4 geführt und dem zweiten Warmetauscher 5 zugefuhrt. Dadurch kann ein Einfrieren des Kalteubertragungsmediums im ersten Warmetauscher 3 verhindert werden. Falls bei der Kältenutzung das aus dem Kältespeicher 9 kommende Warmeubertragungsmedium nicht die geeignete Temperatur aufweist, kann das Warmeubertragungsmedium aus dem Kälteverbraucher 12 mit Hilfe des Ventils 17 uber eine Leitung 18 direkt in die Leitung 14 und somit direkt zum Verbraucher 12 zuruckgefuhrt werden. Bei Bedarf können beide Verfahrensvarianten auch gleichzeitig durchgefuhrt werden.