WO2014183842A1 - Plant for low-temperature refrigeration drying and low-temperature refrigeration drying process - Google Patents

Plant for low-temperature refrigeration drying and low-temperature refrigeration drying process Download PDF

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WO2014183842A1
WO2014183842A1 PCT/EP2014/001206 EP2014001206W WO2014183842A1 WO 2014183842 A1 WO2014183842 A1 WO 2014183842A1 EP 2014001206 W EP2014001206 W EP 2014001206W WO 2014183842 A1 WO2014183842 A1 WO 2014183842A1
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refrigerant
unit
water
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condenser unit
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PCT/EP2014/001206
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Robert Adler
Sascha Dorner
Ekkehardt Klein
Christoph Nagl
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Linde Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/106—Removal of contaminants of water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
    • F25B47/025—Defrosting cycles hot gas defrosting by reversing the cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
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    • F25B2313/02791—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using shut-off valves
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a plant for cryogenic refrigeration drying of a
  • hydrocarbon-rich, hydrous gas stream especially hydrocarbon-rich, hydrous gas stream and a
  • this gas is usually taken from the probe saturated with water (steam).
  • Other hydrocarbon-rich gas mixtures such as biogas, sewage gas and landfill gas have i.d.R. a high water content.
  • dehumidification Separation of water (so-called dehumidification) is to prevent unwanted condensation in downstream equipment and pipelines. Even with the combustion of corresponding gas mixtures, water leads to considerable corrosion damage, for example to gas engines and turbines. Disruptions caused by this damage lead to considerable downtime and high repair costs.
  • the dehumidification is carried out according to the prior art, for example using triethylene glycol.
  • triethylene glycol only a dew point of approx. 10 ° C is achieved in a single-stage process.
  • the process must therefore be carried out in several stages, which increases both the investment costs and the operating costs, since the triethylene glycol must be evaporated at temperatures of up to 200 ° C in each case. Also, this results in losses of triethylene glycol.
  • Refrigeration drying known. In conventional refrigeration drying, however, only dew points above 3 ° C can be achieved because icing of the heat exchanger should be avoided. The achievable residual moisture content of 5.953 g / m 3 is often sufficient for compressed air applications.
  • cryogenic refrigeration drying Field of dehumidification known as cryogenic refrigeration drying (see Barlmeyer, N .: Quadrature of the circle - cryogenic refrigerant dryer in
  • the low-temperature refrigeration drying comprises the condensation and the freezing of the water vapor at suitable condensing units. For regeneration, these are each heated. Pressure dew points of -20 to -70 ° C are reached, so that technically dry compressed air with a residual moisture of only 0.880 to 0.00330 g / m 3 can be produced.
  • This object is achieved by a plant for cryogenic refrigeration drying of a particular hydrocarbon-rich hydrous gas stream, and a
  • the present invention is based on a known low-temperature refrigeration drying plant, which is adapted to reduce a water content of a hydrous gas stream.
  • a known low-temperature refrigeration drying plant which is adapted to reduce a water content of a hydrous gas stream.
  • Plants in particular from the field of dehumidification known.
  • Such a system typically includes a unit powered by a refrigeration unit
  • Typical chiller units comprise a refrigerant inlet and a refrigerant outlet.
  • the refrigerant inlet is also referred to as the "suction side" of the chiller unit, the refrigerant outlet also as its "pressure side”.
  • the refrigeration unit is adapted to suck at the refrigerant inlet (suction side) a vaporized refrigerant to compress this condensate and at the refrigerant outlet (pressure side) increased pressure and deliver liquefied. Such operation corresponds to that of known refrigeration unit units.
  • Capacitor unit to relax.
  • the majority of the cooling power provided by the refrigerant can therefore be used in the first operating phase in the second condenser unit. This cools down accordingly.
  • Chiller unit passed through the second condenser unit and over the
  • a "condenser unit” is understood to mean an apparatus which is designed to cool at least one surface which can be brought into contact with a gas flow and is referred to here as a "contact surface".
  • the temperature of the at least one contact surface can be adjusted so that a gaseous component separates from the gas stream at the surface.
  • gaseous Component is water vapor, which is preferably deposited as ice on the at least one contact surface.
  • the capacitor unit may have suitable surface structures, for example for enlarging the surface of the at least one contact surface and / or for forming suitable support structures for the deposited ice.
  • a “hydrous" gas stream is understood to mean a gas stream which has a relative humidity of 1 to 150%.
  • the relative humidity denotes the water content based on the saturated state.
  • a biogas at 40 ° C is able to absorb about 50 g / m 3 of water at a relative humidity of 100%.
  • this value is 64 g / m 3 , at 10 ° C only 9 g / m 3 .
  • a "water-containing" gas stream can therefore have, for example, 1 to 100 g / m 3 , in particular 10 to 90 g / m 3 , for example 20, 30, 40, 50, 60, 70 or 80 g / m 3 of water.
  • the invention is also suitable for use in water-supersaturated gas mixtures.
  • a "hydrocarbon-rich" gas stream has at least 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% hydrocarbons, especially methane, in molar,
  • volume or mass basis The remainder can be completely off
  • Water vapor or in turn have at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% water on a molar, volume or mass basis.
  • hydrous and hydrocarbon-rich gas streams are, as mentioned, for example, natural gas and biogas.
  • the condenser units are in an otherwise closed space
  • each component to be deposited here water, deposited on the at least one contact surface of the condenser unit.
  • the component to be separated would be completely removed from the gas stream, but in practice certain residual contents of water may also be acceptable, for example below 1%, in particular below 0.5%, 0.4%, 0, 3%, 0.2% or 0, 1%) relative humidity.
  • the invention allows it, for example by adjusting the flow rate of the hydrous gas stream to adjust this residual content of operational and / or economic demands.
  • the system according to the invention can also be coupled at any time with pre- and / or post-purification steps, for example with adsorptive methods and / or conventional cold-drying.
  • a cryogenic refrigeration drying plant can be subordinated to a conventional refrigeration drying plant, in which the main amount of water is reduced or removed by other refrigeration circuits.
  • a cryogenic refrigeration plant comprises means which are adapted to the water-containing gas stream to be dried in the first operating phase with at least one contact surface of the second capacitor unit and in the second operating phase with at least one contact surface of the first
  • the water-containing gas stream to be dried is thus in each case brought into contact with at least one contact surface of that condenser unit, which is cooled in each case by the expansion of the corresponding refrigerant.
  • the means used to control the refrigerant flow i.e., to feed the refrigerant first into the first condenser unit, then into the first condenser unit
  • Relaxation unit and then the second condenser unit or vice versa advantageously comprise a valve arrangement, which, as shown in the figure 1 or 2 explained below, for example, may comprise four valves.
  • a key aspect of the invention is therefore in the "exchange" of the suction and
  • the present invention enables by the explained means an alternating operation of two capacitor units.
  • the capacitor units are in the
  • Cryogenic refrigeration drying system for separating the water contained in the water-containing gas stream to be dried by freezing.
  • the freezing water separates as ice on the surface (here referred to by the term "contact surface") of the condenser unit, which is each fed with the expanded refrigerant off. If the ice layer has exceeded a permissible value on a corresponding condenser unit, the drying capacity of the respective condenser unit drops due to the increasing surface temperature or the insulating effect of the ice layer. In this case, the corresponding capacitor unit must be regenerated, resulting in a
  • Cryogenic refrigeration plant is possible by heating to a temperature above 0 ° C (also referred to as “defrosting”).
  • this heating leads in conventional systems to a "loss" of the cooling power previously used for cooling.
  • a condenser unit according to the invention can be heated by the outlet of the refrigerating machine unit with partial use of the pressurized refrigerant.
  • the time required for regeneration may also be shorter than the time during which the other condenser unit is available to separate the water from the hydrous gas stream.
  • the regenerated condenser unit can already be pre-cooled and is then immediately available for a new Abscheidezyklus. It is therefore a further (third) mode of operation.
  • the water-containing gas stream to be dried is brought into contact with the at least one contact surface of the other condenser unit. This is in turn acted upon by the relaxed refrigerant flow and cools accordingly.
  • this is already pre-cooled before.
  • the refrigerator unit it is possible, during the heating of the respective capacitor unit to be regenerated, to recover the previously invested cooling capacity, which was provided essentially in the form of compressor power.
  • the refrigerant which raises the refrigerant unit via the refrigerant outlet pressure and liquefied, is thereby cooled in the condensing unit to be regenerated and heated in turn.
  • the performance of the refrigerator unit can be reduced by a corresponding amount.
  • This energy reduction proves to be particularly advantageous in the low-temperature refrigeration drying, because this cooling processes take place down to -40 ° C, in corresponding heating phases, however, temperatures of above 0 ° C are needed.
  • Correspondingly large temperature gradients require large amounts of energy, which can be considerably reduced by the measures according to the invention.
  • in the context of the present invention are not high
  • the present invention is suitable in particular for the cold-drying of hydrocarbon-rich, water-containing gas mixtures such as natural gas, sewage gas, biogas and landfill gas. As explained, such gases have i.d.R. a considerable water content and are saturated in extreme cases water.
  • the invention is also suitable for other hydrous gas mixtures such as compressed air.
  • ammonia can be separated from the water-containing gas stream.
  • Refrigerant is passed in liquid form and before the relaxation, a regeneration, i. a defrost. For this purpose, this must have a corresponding temperature.
  • the other condenser unit is used to separate at least part of the water from the hydrous gas stream.
  • the refrigerant circuit according to the invention is therefore operable so that in the first operating phase, a temperature at a surface of the second
  • the refrigerant circuit can also be operated such that in the first operating phase, a temperature at a surface of the first capacitor unit and in the second operating phase, a temperature at a surface of the second condenser unit is increased to at least 0 °.
  • This temperature increase can be achieved by passing the respective refrigerant, which simultaneously causes cooling of the refrigerant.
  • the previously invested energy can be recovered at least in part.
  • This relaxation unit for example, a bidirectional
  • the mentioned capacitor units are each arranged in corresponding condensation spaces.
  • the first capacitor unit is arranged in a first condensation space and the second capacitor unit in a second condensation space.
  • means are provided which are adapted to the water-containing gas stream in the first operating phase in the second
  • the first condensation chamber and the second condensation chamber are advantageousously, the first condensation chamber and the second condensation chamber.
  • Condensation each on a water outlet on the respective defrosting occurring water can be derived.
  • a system according to the invention if it has means which are adapted to determine the water content of the hydrous gas stream. This makes it possible to plan the duration of the respective first and second operating phases, because it is possible, based on the expected quantity of water or ice, to estimate, at least in terms of the order of magnitude, which time is available in each case up to a required switching between the operating phases.
  • means can also be advantageous which are set up to determine a quantity of water separated off from the water-containing gas stream by means of the first and / or the second condenser unit.
  • the separated water falls, as mentioned, in the context of the present invention predominantly as ice.
  • the means set up for determining the amount of water can therefore, for example, comprise means for determining a thickness of an ice layer on the respective condenser units and / or a weight of one of them
  • Capacitor unit exceeds a predetermined value and switching from the second operating phase to the first operating phase, when an amount of ice on the first capacitor unit exceeds a predetermined value.
  • the process of the invention is particularly suitable for dehumidifying hydrocarbon-rich, water-containing gas mixtures,
  • Figure 1 shows a system according to an embodiment of the invention in a first phase of operation in a schematic representation.
  • FIG. 2 shows the system according to FIG. 1 in a second operating phase in FIG
  • FIG. 1 shows a system according to an embodiment of the invention in
  • the plant is designated 100 in total.
  • the plant 100 can be supplied with a hydrous gas stream illustrated here with FIG.
  • the water-containing gas stream 1 can via appropriate valves 1 a and 1 b either in a first condensation chamber 10 or a second
  • Condensation space 20 are introduced.
  • a dehumidified gas stream 2 can be removed from the condensation chamber 10 or 20 via corresponding lines.
  • the illustration in Figures 1 and 2 is greatly simplified, in particular additional valves, pressure measuring devices, control and / or
  • FIG. 1 illustrates a first operating phase in which the
  • valves for example, the valve 1 a in Figure 1
  • continuously switched valves for example, the valve 1 b in Figure 1
  • dehumidified gas stream 2 and a water stream 3 (see below).
  • first capacitor unit 1 1 is arranged in the first condensation chamber 10.
  • second capacitor unit 21 is arranged in the second condensation chamber 20, a second capacitor unit 21 is arranged. These each have suitably formed contact surfaces (not shown).
  • a refrigerant circuit is indicated at 30 in total.
  • Refrigerant circuit 30 is fed by means of a refrigerator unit 31, which may be formed in a known manner.
  • the refrigerator unit 31 has a
  • Refrigeration unit 31 is adapted to suck via the refrigerant inlet 31 a a vaporized refrigerant from the refrigerant circuit 30 and the
  • Refrigerant at the refrigerant outlet 31 b increased pressure and fed in liquefied form in the refrigerant circuit 30.
  • the refrigerant circuit 30 comprises a valve arrangement 23, which is set up as a means for alternatively charging the condenser units 1 and 21 with refrigerant.
  • the valve arrangement 23 comprises the valves 23a to 23d, whose
  • refrigerant provided at the refrigerant outlet 31 b of the refrigerating machine unit 31 is first conducted through the first condenser unit 1 1.
  • the passed through the condenser unit 1 1 (liquefied and pressurized) refrigerant is optionally further cooled in this and then relaxed at a relaxation unit 32, here illustrated as a relaxation valve, in the second condenser unit 21.
  • the second capacitor unit 21 can thus be released
  • the condenser unit 1 1 is defrosted
  • Refrigerant from the output 31 b of the refrigerator unit 31 can be used.
  • the separating water can be removed as a stream of water 3. If the (first) condenser unit 1 1 is sufficiently defrosted, preferably completely, and if, for example, an amount of ice has separated on the second condenser unit 21 that exceeds a predetermined value, it is switched over to the operating phase shown in FIG.
  • Refrigeration unit 31 provided (liquefied and pressurized)
  • Refrigerant is now first fed into the condensation unit 21, passed through this, relaxed at the expansion valve 23 into the first condensation unit 1 1 and returned via the input 31 a of the chiller unit 31 in this.
  • the second condenser unit 21 can now be regenerated, wherein water is deposited as stream 3.

Abstract

A low-temperature refrigeration drying plant (100) is proposed, designed for reducing the water content of a gas flow (1) that contains water and is particularly rich in hydrocarbons and having a refrigerant circuit (30) which is fed with a refrigerant by means of a refrigerating machine unit (31) and in which an expansion unit (32) for the refrigerant is incorporated, wherein the refrigerating machine unit (31) has a refrigerant inlet (31a) and a refrigerant outlet (31b) and is designed for taking in the refrigerant at the refrigerant inlet (31a) in a gaseous form and discharging it at the refrigerant outlet (31b) in a pressure-increased and liquefied form. The refrigerant circuit (30) comprises a first condenser unit (11) and a second condenser unit (21). Means (23) are provided, designed for conducting the refrigerant in a first operating phase from the refrigerant outlet (31b) through the first condenser unit (11), expanding it by means of the expansion unit (32) into the second condenser unit (21) and conducting it back to the refrigerant inlet (31a). The means (23) are also designed for conducting the refrigerant in a second operating phase from the refrigerant outlet (31b) through the second condenser unit (21), expanding it by means of the expansion unit (32) into the first condenser unit (11) and conducting it back to the refrigerant inlet (31a). Also provided are means (1a, 1b), designed for bringing the water-containing gas flow (1) into contact with at least one contact area of the second condenser unit (21) in the first operating phase and bringing it into contact with at least one contact area of the first condenser unit (11) in the second operating phase. A method for low-temperature refrigeration drying is likewise the subject of the present invention.

Description

Beschreibung  description
Anlage zur Tieftemperatur-Kältetrocknung und Tieftemperatur- Kältetrocknungsverfahren Cryogenic cryogenic drying plant and cryogenic cryogenic drying plant
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Tieftemperatur-Kältetrocknung eines The invention relates to a plant for cryogenic refrigeration drying of a
insbesondere kohlenwasserstoffreichen, wasserhaltigen Gasstroms und ein especially hydrocarbon-rich, hydrous gas stream and a
entsprechendes Tieftemperatur-Kältetrocknungsverfahren. corresponding cryogenic refrigeration drying process.
Stand der Technik Bei der Förderung von Erdgas wird dieses meist mit Wasser (Wasserdampf) gesättigt aus der Sonde entnommen. Auch andere kohlenwasserstoffreiche Gasgemische wie Biogas, Klärgas und Deponiegas weisen i.d.R. einen hohen Wassergehalt auf. PRIOR ART In the production of natural gas, this gas is usually taken from the probe saturated with water (steam). Other hydrocarbon-rich gas mixtures such as biogas, sewage gas and landfill gas have i.d.R. a high water content.
Ein wesentlicher Schritt bei der Aufbereitung derartiger kohlenwasserstoffreicher, wasserhaltiger Gasgemische, beispielsweise in Verdichterstationen, stellt die An essential step in the preparation of such hydrocarbon-rich, water-containing gas mixtures, for example in compressor stations, provides the
Abtrennung des Wassers (sogenannte Entfeuchtung) dar, um ein unerwünschtes Auskondensieren in nachgeschalteten Apparaten und Rohrleitungen zu verhindern. Wasser führt auch bei der Verbrennung entsprechender Gasgemische zu erheblichen Korrosionsschäden, beispielsweise an Gasmotoren und Turbinen. Störungen durch diese Schäden führen zu erheblichen Ausfallzeiten und hohen Reparaturkosten.  Separation of water (so-called dehumidification) is to prevent unwanted condensation in downstream equipment and pipelines. Even with the combustion of corresponding gas mixtures, water leads to considerable corrosion damage, for example to gas engines and turbines. Disruptions caused by this damage lead to considerable downtime and high repair costs.
Die Entfeuchtung wird gemäß Stand der Technik beispielsweise unter Verwendung von Triethylenglycol durchgeführt. Allerdings wird hierbei in einem einstufigen Prozess nur ein Taupunkt von ca. 10 °C erreicht. Der Prozess muss daher mehrstufig ausgeführt werden, wodurch sich sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten erhöhen, da das Triethylenglycol jeweils bei Temperaturen von bis zu 200 °C verdampft werden muss. Auch ergeben sich hierbei Verluste an Triethylenglycol. The dehumidification is carried out according to the prior art, for example using triethylene glycol. However, only a dew point of approx. 10 ° C is achieved in a single-stage process. The process must therefore be carried out in several stages, which increases both the investment costs and the operating costs, since the triethylene glycol must be evaporated at temperatures of up to 200 ° C in each case. Also, this results in losses of triethylene glycol.
Auch die ebenfalls bekannte Entfeuchtung mittels Adsorption an Kieselgel oder Zeolith hat Nachteile. Insbesondere muss die Regeneration des Adsorbens, sofern nicht aufwendig unter Vakuum durchgeführt, auch hier bei relativ hohen Temperaturen zwischen 120 und 250 °C erfolgen. Durch den Temperaturwechsel wird das Adsorbens stark beansprucht und dessen Lebensdauer reduziert. Auch die Absorption mittels Molekularsieben ist hinsichtlich ihres Energieverbrauchs und der zwangsläufig auftretenden Gasverluste häufig nicht wirtschaftlich. Insbesondere aus dem Bereich der Luftentfeuchtung sind Verfahren zur The likewise known dehumidification by means of adsorption on silica gel or zeolite has disadvantages. In particular, the regeneration of the adsorbent, if not carried out consuming under vacuum, also here at relatively high temperatures between 120 and 250 ° C take place. Due to the temperature change, the adsorbent is heavily stressed and its life reduced. The absorption by means of molecular sieves is often not economical in terms of their energy consumption and inevitably occurring gas losses. Especially in the field of dehumidification are methods for
Kältetrocknung bekannt. Bei der herkömmlichen Kältetrocknung sind jedoch nur Taupunkte über 3 °C zu erreichen, weil eine Vereisung des Wärmetauschers vermieden werden soll. Der erzielbare Restfeuchtegehalt von 5,953 g/m3 ist für Druckluftanwendungen häufig ausreichend. Refrigeration drying known. In conventional refrigeration drying, however, only dew points above 3 ° C can be achieved because icing of the heat exchanger should be avoided. The achievable residual moisture content of 5.953 g / m 3 is often sufficient for compressed air applications.
Zur Erreichung niedrigerer Restfeuchtegehalte, wie sie für die eingangs erwähnten kohlenwasserstoffreichen Gasgemische benötigt werden, ist ebenfalls aus dem To achieve lower residual moisture contents, as required for the above-mentioned hydrocarbon-rich gas mixtures, is also from the
Bereich der Luftentfeuchtung die sogenannte Tieftemperatur-Kältetrocknung bekannt (vgl. Barlmeyer, N.: Quadratur des Kreises - Tieftemperatur-Kältetrockner im Field of dehumidification known as cryogenic refrigeration drying (see Barlmeyer, N .: Quadrature of the circle - cryogenic refrigerant dryer in
Praxiseinsatz, Brauindustrie 5/2007, Seite 32). Die Tieftemperatur-Kältetrocknung umfasst die Kondensation und das Ausfrieren des Wasserdampfs an geeigneten Kondensatoreinheiten. Zur Regeneration werden diese jeweils erwärmt. Es werden Drucktaupunkte von -20 bis zu -70 °C erreicht, so dass technisch trockene Druckluft mit einer Restfeuchte von nur 0,880 bis 0,00330 g/m3 erzeugt werden kann. Practical application, brewing industry 5/2007, page 32). The low-temperature refrigeration drying comprises the condensation and the freezing of the water vapor at suitable condensing units. For regeneration, these are each heated. Pressure dew points of -20 to -70 ° C are reached, so that technically dry compressed air with a residual moisture of only 0.880 to 0.00330 g / m 3 can be produced.
Auch bekannte Verfahren zur Kältetrocknung besitzen jedoch Mängel, insbesondere in ihrer Energieeffizienz. Es besteht daher der Bedarf nach Verbesserungen. However, known methods for cold-drying also have shortcomings, in particular in terms of their energy efficiency. There is therefore a need for improvement.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch eine Anlage zur Tieftemperatur-Kältetrocknung eines insbesondere kohlenwasserstoffreichen wasserhaltigen Gasstroms, und ein This object is achieved by a plant for cryogenic refrigeration drying of a particular hydrocarbon-rich hydrous gas stream, and a
entsprechendes Tieftemperatur-Kältetrocknungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. corresponding cryogenic refrigeration drying method with the features of the independent claims solved. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die vorliegende Erfindung geht von einer an sich bekannten Tieftemperatur- Kältetrocknungsanlage aus, die zur Reduzierung eines Wassergehalts eines wasserhaltigen Gasstroms eingerichtet ist. Wie eingangs erläutert, sind derartige Anlagen insbesondere aus dem Bereich der Luftentfeuchtung bekannt. Eine derartige Anlage weist typischerweise einen mit einer Kältemaschineneinheit gespeisten The present invention is based on a known low-temperature refrigeration drying plant, which is adapted to reduce a water content of a hydrous gas stream. As explained above, such Plants in particular from the field of dehumidification known. Such a system typically includes a unit powered by a refrigeration unit
Kältemittelkreislauf mit einer entsprechenden Entspannungseinheit zur kälteleistenden Entspannung des Kältemittels auf. Typische Kältemaschineneinheiten umfassen dabei einen Kältemitteleingang und einen Kältemittelausgang. Der Kältemitteleingang wird auch als "Saugseite" der Kältemaschineneinheit, der Kältemittelausgang entsprechend auch als ihre "Druckseite" bezeichnet. Die Kältemaschineneinheit ist dabei dafür eingerichtet, an dem Kältemitteleingang (Saugseite) ein verdampftes Kältemittel anzusaugen, dieses zu verdichten, zu kondensieren und an dem Kältemittelausgang (Druckseite) druckerhöht und verflüssigt abzugeben. Ein derartiger Betrieb entspricht jenem bekannter Kältemaschineneinheiten. Refrigerant circuit with a corresponding expansion unit for cold-expanding relaxation of the refrigerant. Typical chiller units comprise a refrigerant inlet and a refrigerant outlet. The refrigerant inlet is also referred to as the "suction side" of the chiller unit, the refrigerant outlet also as its "pressure side". The refrigeration unit is adapted to suck at the refrigerant inlet (suction side) a vaporized refrigerant to compress this condensate and at the refrigerant outlet (pressure side) increased pressure and deliver liquefied. Such operation corresponds to that of known refrigeration unit units.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, eine entsprechende Tieftemperatur- Kältetrocknungsanlage mit einem Kältemittelkreislauf auszubilden, in den eine erste Kondensatoreinheit und eine zweite Kondensatoreinheit eingebunden sind. Die erste Kondensatoreinheit und die zweite Kondensatoreinheit sind für einen alternierenden Betrieb, wie nachfolgend erläutert, eingerichtet. Hierbei sind Mittel vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, das Kältemittel von dem erwähnten Kältemittelausgang der Kältemaschineneinheit in einer ersten Betriebsphase zunächst durch die erste According to the invention, it is now provided to form a corresponding cryogenic refrigeration plant with a refrigerant circuit in which a first condenser unit and a second condenser unit are integrated. The first capacitor unit and the second capacitor unit are configured for alternate operation as explained below. In this case, means are provided which are set up, the refrigerant from the mentioned refrigerant outlet of the refrigerator unit in a first operating phase, first through the first
Kondensatoreinheit zu leiten und dann über die Entspannungseinheit in die zweiteConductor unit and then via the expansion unit in the second
Kondensatoreinheit zu entspannen. Der überwiegende Anteil der durch das Kältemittel bereitgestellten Kälteleistung kann daher in der ersten Betriebsphase in der zweiten Kondensatoreinheit genutzt werden. Diese kühlt sich entsprechend ab. In einer zweiten Betriebsphase wird hingegen das Kältemittel von dem Kältemittelausgang der Capacitor unit to relax. The majority of the cooling power provided by the refrigerant can therefore be used in the first operating phase in the second condenser unit. This cools down accordingly. In a second operating phase, however, the refrigerant from the refrigerant outlet of the
Kältemaschineneinheit durch die zweite Kondensatoreinheit geleitet und über dieChiller unit passed through the second condenser unit and over the
Entspannungseinheit in die erste Kondensatoreinheit entspannt. Umgekehrt zur zuvor dargestellten Konstellation steht daher die Entspannungskälte des Kältemittels überwiegend in der ersten Kondensatoreinheit zur Verfügung. Im Rahmen dieser Anmeldung wird dabei unter einer "Kondensatoreinheit" ein Apparat verstanden, der zum Kühlen zumindest einer Oberfläche ausgebildet ist, die mit einem Gasstrom in Kontakt gebracht werden kann und hier als "Kontaktfläche" bezeichnet wird. Die Temperatur der zumindest einen Kontaktfläche kann dabei so eingestellt werden, dass sich eine gasförmige Komponente aus dem Gasstrom an der Oberfläche abscheidet. Die in der erfindungsgemäßen Anlage abgeschiedene gasförmige Komponente ist Wasserdampf, der vorzugsweise als Eis an der zumindest einen Kontaktfläche abgeschieden wird. Die Kondensatoreinheit kann dabei geeignete Oberflächenstrukturen, beispielsweise zur Vergrößerung der Oberfläche der zumindest einen Kontaktfläche und/oder zur Ausbildung geeigneter Trägerstrukturen für das abgeschiedene Eis, aufweisen. Relaxation unit relaxed in the first capacitor unit. In contrast to the previously described constellation, therefore, the expansion cooling of the refrigerant is predominantly available in the first condenser unit. In the context of this application, a "condenser unit" is understood to mean an apparatus which is designed to cool at least one surface which can be brought into contact with a gas flow and is referred to here as a "contact surface". The temperature of the at least one contact surface can be adjusted so that a gaseous component separates from the gas stream at the surface. The deposited in the plant according to the invention gaseous Component is water vapor, which is preferably deposited as ice on the at least one contact surface. The capacitor unit may have suitable surface structures, for example for enlarging the surface of the at least one contact surface and / or for forming suitable support structures for the deposited ice.
Unter einem "wasserhaltigen" Gasstrom wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Gasstrom verstanden, der eine relative Feuchte von 1 bis 150 % aufweist. Die relative Feuchte bezeichnet, wie dem Fachmann bekannt, den Wassergehalt bezogen auf den gesättigten Zustand. Beispielsweise ist ein Biogas bei 40 °C in der Lage, bei einer relativen Feuchte von 100% ca. 50 g/m3 Wasser aufzunehmen. Bei 45 °C beträgt dieser Wert 64 g/m3, bei 10 °C nur noch 9 g/m3. Ein "wasserhaltiger" Gasstrom kann daher abhängig von seiner Temperatur beispielsweise 1 bis 100 g/m3, insbesondere 10 bis 90 g/m3, beispielsweise 20, 30, 40, 50, 60, 70 oder 80 g/m3 Wasser aufweisen. Die Erfindung eignet sich auch zum Einsatz bei wasserübersättigten Gasgemischen. In the context of this application, a "hydrous" gas stream is understood to mean a gas stream which has a relative humidity of 1 to 150%. The relative humidity, as known in the art, denotes the water content based on the saturated state. For example, a biogas at 40 ° C is able to absorb about 50 g / m 3 of water at a relative humidity of 100%. At 45 ° C this value is 64 g / m 3 , at 10 ° C only 9 g / m 3 . Depending on its temperature, a "water-containing" gas stream can therefore have, for example, 1 to 100 g / m 3 , in particular 10 to 90 g / m 3 , for example 20, 30, 40, 50, 60, 70 or 80 g / m 3 of water. The invention is also suitable for use in water-supersaturated gas mixtures.
Ein "kohlenwasserstoffreicher" Gasstrom weist zumindest 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan, auf molarer, A "hydrocarbon-rich" gas stream has at least 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% hydrocarbons, especially methane, in molar,
Volumen- oder Massebasis auf. Der verbleibende Rest kann vollständig aus Volume or mass basis. The remainder can be completely off
Wasserdampf bestehen oder seinerseits zumindest 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% Wasser auf molarer, Volumen- oder Massebasis aufweisen. Beispiele für wasserhaltige und kohlenwasserstoffreiche Gasströme sind, wie erwähnt, beispielsweise Erdgas und Biogas. Die Kondensatoreinheiten sind in einem ansonsten abgeschlossenen Raum Water vapor or in turn have at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% water on a molar, volume or mass basis. Examples of hydrous and hydrocarbon-rich gas streams are, as mentioned, for example, natural gas and biogas. The condenser units are in an otherwise closed space
angeordnet, der von dem entsprechenden Gasstrom durchströmt werden kann. Dieser wird hier als "Kondensationsraum" bezeichnet. Die Geschwindigkeit des Gasstroms, dessen Druck, seine Temperatur und die Temperatur an der zumindest einen arranged, which can be flowed through by the corresponding gas stream. This is referred to here as the "condensation room". The speed of the gas flow, its pressure, its temperature and the temperature at the at least one
Kontaktfläche der Kondensatoreinheit werden dabei so eingestellt, dass sich ein gewünschter Anteil der jeweils abzuscheidenden Komponente, hier Wasser, an der zumindest einen Kontaktfläche der Kondensatoreinheit abscheidet. Im Idealfall würde die abzuscheidende Komponente dabei vollständig aus dem Gasstrom entfernt, in der Praxis können jedoch auch ggf. gewisse Restgehalte an Wasser akzeptabel sein, die beispielsweise bei unter 1 %, insbesondere bei unter 0,5%, 0,4%, 0,3%, 0,2% oder 0, 1 %) relativer Feuchte liegen. Die Erfindung erlaubt es, beispielsweise durch Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des wasserhaltigen Gasstroms, diesen Restgehalt an betriebliche und/oder wirtschaftliche Forderungen anzupassen. Die erfindungsgemäße Anlage kann auch jederzeit mit Vor- und/oder Nachreinigungsschritten gekoppelt werden, beispielsweise mit adsorptiven Verfahren und/oder einer herkömmlichen Kältetrocknung. Die vorliegende Erfindung kann also zusätzlich oder alternativ zu bekannten Verfahren zur Entfeuchtung eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage einer herkömmlichen Kältetrocknungsanlage nachgeordnet werden, in der die Hauptwassermenge durch andere Kältekreisläufe reduziert bzw. entfernt wird. Contact surface of the condenser unit are adjusted so that a desired portion of each component to be deposited, here water, deposited on the at least one contact surface of the condenser unit. Ideally, the component to be separated would be completely removed from the gas stream, but in practice certain residual contents of water may also be acceptable, for example below 1%, in particular below 0.5%, 0.4%, 0, 3%, 0.2% or 0, 1%) relative humidity. The invention allows it, for example by adjusting the flow rate of the hydrous gas stream to adjust this residual content of operational and / or economic demands. The system according to the invention can also be coupled at any time with pre- and / or post-purification steps, for example with adsorptive methods and / or conventional cold-drying. The present invention can therefore be used in addition to or as an alternative to known methods for dehumidifying. For example, a cryogenic refrigeration drying plant can be subordinated to a conventional refrigeration drying plant, in which the main amount of water is reduced or removed by other refrigeration circuits.
Eine erfindungsgemäße Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage umfasst Mittel, die dafür eingerichtet sind, den zu trocknenden wasserhaltigen Gasstrom in der ersten Betriebsphase mit zumindest einer Kontaktfläche der zweiten Kondensatoreinheit und in der zweiten Betriebsphase mit zumindest einer Kontaktfläche der ersten A cryogenic refrigeration plant according to the invention comprises means which are adapted to the water-containing gas stream to be dried in the first operating phase with at least one contact surface of the second capacitor unit and in the second operating phase with at least one contact surface of the first
Kondensatoreinheit in Kontakt zu bringen. Der zu trocknende wasserhaltige Gasstrom wird damit also jeweils mit zumindest einer Kontaktfläche jener Kondensatoreinheit in Kontakt gebracht, die jeweils durch die Entspannung des entsprechenden Kältemittels gekühlt wird. Die Mittel, die zur Steuerung des Kältemittelstroms (d.h. zur Einspeisung des Kältemittels zunächst in die erste Kondensatoreinheit, anschließend in die To bring the capacitor unit into contact. The water-containing gas stream to be dried is thus in each case brought into contact with at least one contact surface of that condenser unit, which is cooled in each case by the expansion of the corresponding refrigerant. The means used to control the refrigerant flow (i.e., to feed the refrigerant first into the first condenser unit, then into the first condenser unit
Entspannungseinheit und dann die zweite Kondensatoreinheit oder umgekehrt) eingerichtet sind, umfassen vorteilhafterweise eine Ventilanordnung, die, wie in der unten erläuterten Figur 1 oder 2 dargestellt, beispielsweise vier Ventile umfassen kann. Relaxation unit and then the second condenser unit or vice versa), advantageously comprise a valve arrangement, which, as shown in the figure 1 or 2 explained below, for example, may comprise four valves.
Ein Kernaspekt der Erfindung liegt daher in der "Vertauschung" der Saug- und A key aspect of the invention is therefore in the "exchange" of the suction and
Druckseite der verwendeten Kältemaschineneinheit (bezogen auf die jeweils durch diese gespeisten Kondensatoren). Wie nachfolgend erläutert, lassen sich hierdurch die Temperaturpotentiale einer entsprechenden Kältemaschineneinheit deutlich besser nutzen als dies bei herkömmlichen Anlagen der Fall ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die erläuterten Mittel einen alternierenden Betrieb zweier Kondensatoreinheiten. Die Kondensatoreinheiten sind in der Pressure side of the refrigeration unit used (based on the respectively fed by these capacitors). As explained below, this allows the temperature potentials of a corresponding refrigeration unit significantly better use than is the case with conventional systems. The present invention enables by the explained means an alternating operation of two capacitor units. The capacitor units are in the
erfindungsgemäßen Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage zum Abscheiden des in dem zu trocknenden wasserhaltigen Gasstrom enthaltenden Wassers durch Ausfrieren eingerichtet. Das ausfrierende Wasser scheidet sich dabei naturgemäß als Eis an der Oberfläche (hier mit dem Begriff "Kontaktfläche" bezeichnet) der Kondensatoreinheit, die jeweils mit dem entspannten Kältemittel gespeist wird, ab. Hat die Eisschicht auf einer entsprechenden Kondensatoreinheit einen zulässigen Wert überschritten, sinkt die Trocknungsleistung der jeweiligen Kondensatoreinheit aufgrund der zunehmenden Oberflächentemperatur bzw. der Isolationswirkung der Eisschicht ab. In diesem Fall muss die entsprechende Kondensatoreinheit regeneriert werden, was in einer Cryogenic refrigeration drying system according to the invention for separating the water contained in the water-containing gas stream to be dried by freezing. Naturally, the freezing water separates as ice on the surface (here referred to by the term "contact surface") of the condenser unit, which is each fed with the expanded refrigerant off. If the ice layer has exceeded a permissible value on a corresponding condenser unit, the drying capacity of the respective condenser unit drops due to the increasing surface temperature or the insulating effect of the ice layer. In this case, the corresponding capacitor unit must be regenerated, resulting in a
Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage durch Erwärmen auf eine Temperatur von über 0° C möglich ist (hier auch als "Abtauen" bezeichnet). Diese Erwärmung führt jedoch in herkömmlichen Anlagen zu einem "Verlust" der zuvor für die Kühlung eingesetzten Kälteleistung. Eine erfindungsgemäße Kondensatoreinheit kann hingegen unter teilweiser Verwendung des unter Druck stehenden Kältemittels vom Ausgang der Kältemaschineneinheit angewärmt werden.  Cryogenic refrigeration plant is possible by heating to a temperature above 0 ° C (also referred to as "defrosting"). However, this heating leads in conventional systems to a "loss" of the cooling power previously used for cooling. On the other hand, a condenser unit according to the invention can be heated by the outlet of the refrigerating machine unit with partial use of the pressurized refrigerant.
Es versteht sich, dass die zur Regeneration ("Abtauen") erforderliche Zeit auch kürzer sein kann als die Zeit, während derer die jeweils andere Kondensatoreinheit zum Abscheiden des Wassers aus dem wasserhaltigen Gasstrom zur Verfügung steht. In diesem Fall kann die regenerierte Kondensatoreinheit bereits vorgekühlt werden und steht dann unmittelbar für einen neuen Abscheidezyklus zur Verfügung. Es handelt sich also um einen weiteren (dritten) Betriebsmodus. Um eine kontinuierliche Trocknung zu ermöglichen, wird während der Regeneration, während derer die eine Kondensatoreinheit erwärmt wird, der zu trocknende, wasserhaltige Gasstrom mit der zumindest einen Kontaktfläche der jeweils anderen Kondensatoreinheit in Kontakt gebracht. Diese wird ihrerseits mit dem entspannten Kältemittelstrom beaufschlagt und kühlt sich dementsprechend ab. Vorteilhafterweise wird diese bereits zuvor vorgekühlt. It will be understood that the time required for regeneration ("defrosting") may also be shorter than the time during which the other condenser unit is available to separate the water from the hydrous gas stream. In this case, the regenerated condenser unit can already be pre-cooled and is then immediately available for a new Abscheidezyklus. It is therefore a further (third) mode of operation. In order to enable continuous drying, during the regeneration during which one condenser unit is heated, the water-containing gas stream to be dried is brought into contact with the at least one contact surface of the other condenser unit. This is in turn acted upon by the relaxed refrigerant flow and cools accordingly. Advantageously, this is already pre-cooled before.
Erfindungsgemäß ist es möglich, bei der Erwärmung der jeweils zu regenerierenden Kondensatoreinheit die zuvor investierte Kälteleistung, die im Wesentlichen in Form von Verdichterleistung bereitgestellt wurde, zurückzugewinnen. Das Kältemittel, das die Kältemaschineneinheit über den Kältemittelausgang druckerhöht und verflüssigt verlässt, wird dabei in der zu regenerierenden Kondensatoreinheit abgekühlt und diese im Gegenzug erwärmt. Hierdurch lässt sich die Leistung der Kältemaschineneinheit um einen entsprechenden Betrag reduzieren. Diese Energiereduktion erweist sich insbesondere bei der Tieftemperatur- Kältetrocknung als vorteilhaft, weil hierbei Abkühlprozesse auf bis zu -40 °C erfolgen, in entsprechenden Erwärmungsphasen jedoch Temperaturen von über 0 °C benötigt werden. Entsprechend große Temperaturgradienten erfordern hohe Energiemengen, die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen beträchtlich reduziert werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind ferner keine hohen According to the invention, it is possible, during the heating of the respective capacitor unit to be regenerated, to recover the previously invested cooling capacity, which was provided essentially in the form of compressor power. The refrigerant, which raises the refrigerant unit via the refrigerant outlet pressure and liquefied, is thereby cooled in the condensing unit to be regenerated and heated in turn. As a result, the performance of the refrigerator unit can be reduced by a corresponding amount. This energy reduction proves to be particularly advantageous in the low-temperature refrigeration drying, because this cooling processes take place down to -40 ° C, in corresponding heating phases, however, temperatures of above 0 ° C are needed. Correspondingly large temperature gradients require large amounts of energy, which can be considerably reduced by the measures according to the invention. Furthermore, in the context of the present invention are not high
Regenerationstemperaturen für verwendete Absorber und/oder Lösungsmittel, wie eingangs erläutert, erforderlich. Die vorliegende Erfindung eignet sich dabei insbesondere zur Kältetrocknung von kohlenwasserstoffreichen, wasserhaltigen Gasgemischen wie beispielsweise Erdgas, Klärgas, Biogas und Deponiegas. Derartige Gase weisen, wie erläutert, i.d.R. einen beträchtlichen Wassergehalt auf und sind im Extremfall wassergesättigt. Die Erfindung eignet sich auch für andere wasserhaltige Gasgemische wie Druckluft. Regeneration temperatures for absorbers and / or solvents used, as explained above, required. The present invention is suitable in particular for the cold-drying of hydrocarbon-rich, water-containing gas mixtures such as natural gas, sewage gas, biogas and landfill gas. As explained, such gases have i.d.R. a considerable water content and are saturated in extreme cases water. The invention is also suitable for other hydrous gas mixtures such as compressed air.
Als weiterer positiver Effekt der erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich eine weitgehende Entfernung auch anderer störender Komponenten aus dem As a further positive effect of the measures according to the invention results in a substantial removal of other interfering components from the
wasserhaltigen Gasstrom, die gegebenenfalls nachgeordnete Verfahrensschritte stören können. Beispielsweise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung Ammoniak aus dem wasserhaltigen Gasstrom abgeschieden werden. hydrous gas stream, which may interfere with downstream process steps, if necessary. For example, in the context of the present invention, ammonia can be separated from the water-containing gas stream.
Wie bereits erläutert, erfolgt in der Kondensatoreinheit, durch die jeweils das As already explained, takes place in the condenser unit, through which each
Kältemittel in flüssiger Form und vor der Entspannung geleitet wird, eine Regeneration, d.h. ein Abtauen. Hierzu muss dieses eine entsprechende Temperatur aufweisen. Die jeweils andere Kondensatoreinheit wird zum Abscheiden zumindest eines Teils des Wassers aus dem wasserhaltigen Gasstrom verwendet. Refrigerant is passed in liquid form and before the relaxation, a regeneration, i. a defrost. For this purpose, this must have a corresponding temperature. The other condenser unit is used to separate at least part of the water from the hydrous gas stream.
Der erfindungsgemäße Kältemittelkreislauf ist daher derart betreibbar, dass sich in der ersten Betriebsphase eine Temperatur an einer Oberfläche der zweiten The refrigerant circuit according to the invention is therefore operable so that in the first operating phase, a temperature at a surface of the second
Kondensatoreinheit und in der zweiten Betriebsphase eine Temperatur an einerCondenser unit and in the second phase of operation, a temperature at a
Oberfläche der ersten Kondensatoreinheit auf weniger als 0 °C, insbesondere auf -60 bis -20 °C, beispielsweise auf -40 °C, verringert. Diese Kondensatoreinheit wird damit jeweils zum "Ausfrieren" des Wassers aus dem wasserhaltigen Gasstrom eingesetzt. Entsprechend ist der Kältemittelkreislauf auch derart betreibbar, dass sich in der ersten Betriebsphase eine Temperatur an einer Oberfläche der ersten Kondensatoreinheit und in der zweiten Betriebsphase eine Temperatur an einer Oberfläche der zweiten Kondensatoreinheit auf wenigstens 0° erhöht. Surface of the first capacitor unit to less than 0 ° C, in particular to -60 to -20 ° C, for example to -40 ° C, reduced. This capacitor unit is thus used in each case to "freeze" the water from the hydrous gas stream. Accordingly, the refrigerant circuit can also be operated such that in the first operating phase, a temperature at a surface of the first capacitor unit and in the second operating phase, a temperature at a surface of the second condenser unit is increased to at least 0 °.
Diese Temperaturerhöhung kann durch das Durchleiten des jeweiligen Kältemittels, das gleichzeitig ein Abkühlen des Kältemittels bewirkt, erzielt werden. Hierdurch kann, wie erläutert, die zuvor investierte Energie zumindest zum Teil zurückgewonnen werden. Die Temperaturerhöhung auf wenigstens 0 °C, insbesondere auf 20 bis 60 °C, beispielsweise auf 40 °C, ermöglicht ein rasches Abtauen der jeweiligen This temperature increase can be achieved by passing the respective refrigerant, which simultaneously causes cooling of the refrigerant. As a result, as explained, the previously invested energy can be recovered at least in part. The temperature increase to at least 0 ° C, in particular to 20 to 60 ° C, for example to 40 ° C, allows rapid defrosting of the respective
Kondensatoreinheit. Dem Fachmann sind Kältemittel, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, hinlänglich bekannt, so dass diesbezüglich auf bekannte Nachschlagewerke verwiesen werden kann. Der Fachmann entnimmt die jeweils möglichen Temperaturbereiche derartiger Kältemittel den beispielsweise durch die Hersteller zur Verfügung gestellten Zustandsdiagrammen. In dem erfindungsgemäß verwendeten Kältemittelkreislauf sind die beiden Condenser unit. Refrigerants which can be used in the context of the present invention are well known to the person skilled in the art, so that reference can be made in this regard to known reference works. The person skilled in the art takes the respective possible temperature ranges of such refrigerants into the state diagrams provided, for example, by the manufacturers. In the refrigerant circuit used in the invention are the two
Kondensatoreinheiten über eine Entspannungseinheit, wie zuvor erläutert, miteinander verbunden. Diese Entspannungseinheit kann beispielsweise ein bidirektionales  Condenser units via a relaxation unit, as previously explained, interconnected. This relaxation unit, for example, a bidirectional
Entspannungsventil umfassen, das es ermöglicht, das Kältemittel sowohl in dem ersten Betriebsmodus als auch in dem zweiten Betriebsmodus in die jeweils dafür Relaxing valve, which allows the refrigerant in both in the first operating mode and in the second operating mode in each case
vorgesehene Kondensatoreinheit zu entspannen. Alternativ dazu können jedoch auch mehrere (beispielsweise zwei) unidirektionale Entspannungsventile verwendet werden, wobei jeweils eines der unidirektionalen Entspannungsventile über eine Bypassleitung umgangen werden kann. Vorteilhafterweise sind die erwähnten Kondensatoreinheiten jeweils in entsprechenden Kondensationsräumen angeordnet. Die erste Kondensatoreinheit ist dabei in einem ersten Kondensationsraum und die zweite Kondensatoreinheit in einem zweiten Kondensationsraum angeordnet. Ferner sind Mittel vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, den wasserhaltigen Gasstrom in der ersten Betriebsphase in den zweiten to relax condenser unit provided. Alternatively, however, several (for example two) unidirectional expansion valves can be used, wherein in each case one of the unidirectional expansion valves can be bypassed via a bypass line. Advantageously, the mentioned capacitor units are each arranged in corresponding condensation spaces. The first capacitor unit is arranged in a first condensation space and the second capacitor unit in a second condensation space. Further, means are provided which are adapted to the water-containing gas stream in the first operating phase in the second
Kondensationsraum und in der zweiten Betriebsphase in den ersten Condensation room and in the second phase of operation in the first
Kondensationsraum einzuleiten. Initiate condensation room.
Vorteilhafterweise weisen der erste Kondensationsraum und der zweite Advantageously, the first condensation chamber and the second
Kondensationsraum jeweils einen Wasserabzug auf, über den beim Abtauen jeweils anfallendes Wasser abgeleitet werden kann. Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Anlage, wenn diese Mittel aufweist, die dafür eingerichtet sind, den Wassergehalt des wasserhaltigen Gasstroms zu bestimmen. Dies ermöglicht eine Planung der Dauer der jeweiligen ersten und zweiten Betriebsphasen, weil auf Grundlage der erwarteten Wasser- bzw. Eismenge zumindest größenordnungsmäßig abschätzbar ist, welche Zeit jeweils bis zu einem erforderlichen Umschalten zwischen den Betriebsphasen zur Verfügung steht. Condensation each on a water outlet on the respective defrosting occurring water can be derived. Particularly advantageous is a system according to the invention, if it has means which are adapted to determine the water content of the hydrous gas stream. This makes it possible to plan the duration of the respective first and second operating phases, because it is possible, based on the expected quantity of water or ice, to estimate, at least in terms of the order of magnitude, which time is available in each case up to a required switching between the operating phases.
In entsprechender Weise können auch Mittel vorteilhaft sein, die dafür eingerichtet sind, eine mittels der ersten und/oder der zweiten Kondensatoreinheit aus dem wasserhaltigen Gasstrom abgeschiedene Wassermenge zu bestimmen. Das abgeschiedene Wasser fällt, wie erwähnt, im Rahmen der vorliegenden Erfindung überwiegend als Eis an. Die zur Bestimmung der Wassermenge eingerichteten Mittel können daher beispielsweise Mittel zur Bestimmung einer Dicke einer Eisschicht auf den jeweiligen Kondensatoreinheiten und/oder eines Gewichts einer daran In a corresponding manner, means can also be advantageous which are set up to determine a quantity of water separated off from the water-containing gas stream by means of the first and / or the second condenser unit. The separated water falls, as mentioned, in the context of the present invention predominantly as ice. The means set up for determining the amount of water can therefore, for example, comprise means for determining a thickness of an ice layer on the respective condenser units and / or a weight of one of them
abgeschiedene Wasser- bzw. Eismenge umfassen. Überschreitet die jeweilige Menge einen vorgegebenen Wert, kann jeweils von der Betriebsart "Abscheiden" zu der Betriebsart "Regeneration" (bezogen auf die jeweilige Kondensatoreinheit) include separated amount of water or ice. If the respective quantity exceeds a predetermined value, it is possible in each case to switch from the "Separation" operating mode to the "Regeneration" operating mode (relative to the respective capacitor unit).
umgeschaltet werden. Die jeweils andere Kondensatoreinheit übernimmt dann die Aufgabe der Wasserentfernung. be switched. The other capacitor unit then takes over the task of water removal.
Insgesamt erweisen sich insbesondere Mittel als vorteilhaft, die dafür eingerichtet sind, ein auf Grundlage des Wassergehalts des wasserhaltigen Gasstroms und/oder einer aus dem wasserhaltigen Gasstrom abgeschiedenen Wassermenge zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umzuschalten. Eine entsprechende Anlage läuft vollständig automatisch und bedarf keines Benutzereingriffs. Insbesondere bietet eine derartige Anlage eine erhöhte Sicherheit, weil die Ausschleusung eines nicht ausreichend entfeuchteten Gasstroms verhindert wird. Das erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehene Verfahren zur Tieftemperatur- Kältetrocknung, bei dem eine Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage wie zuvor erläutert eingesetzt wird, profitiert von den zuvor erläuterten Vorteilen, auf die daher ausdrücklich verwiesen wird. Insbesondere wird in einem derartigen Verfahren in dem wasserhaltigen Gasstrom enthaltenes Wasser in der ersten Betriebsphase an der zweiten Kondensatoreinheit und in der zweiten Betriebsphase an der ersten Overall, in particular means prove to be advantageous, which are adapted to switch on the basis of the water content of the water-containing gas stream and / or a separated from the water-containing gas stream amount of water between the first and the second operating mode. A corresponding system runs completely automatically and requires no user intervention. In particular, such a system offers increased safety, because the discharge of an insufficiently dehumidified gas flow is prevented. The inventively also provided method for cryogenic refrigeration drying, in which a cryogenic refrigeration drying plant is used as explained above, benefits from the advantages explained above, to which express reference is therefore made. In particular, in such a process water contained in the hydrous gas stream in the first phase of operation at the second capacitor unit and in the second operating phase at the first
Kondensatoreinheit in Form von Eis abgeschieden, wie zuvor erläutert. Condenser unit deposited in the form of ice, as previously explained.
Auch erfolgt in einem derartigen Verfahren ein Umschalten von der ersten Also, in such a method, switching occurs from the first one
Betriebsphase in die zweite Betriebsphase, wenn eine Eismenge auf der zweitenOperating phase in the second phase of operation, when a quantity of ice on the second
Kondensatoreinheit einen vorgegebenen Wert übersteigt und ein Umschalten von der zweiten Betriebsphase in die erste Betriebsphase, wenn eine Eismenge auf der ersten Kondensatoreinheit einen vorgegebenen Wert übersteigt. Wie mehrfach erläutert, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zum Entfeuchten kohlenwasserstoffreicher, wasserhaltiger Gasgemische, Capacitor unit exceeds a predetermined value and switching from the second operating phase to the first operating phase, when an amount of ice on the first capacitor unit exceeds a predetermined value. As explained several times, the process of the invention is particularly suitable for dehumidifying hydrocarbon-rich, water-containing gas mixtures,
insbesondere Erdgas, Biogas, Klärgas und/oder Deponiegas. in particular natural gas, biogas, sewage gas and / or landfill gas.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. The invention will be explained in more detail below with reference to the attached figures which show a preferred embodiment of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Betriebsphase in schematischer Darstellung. Figure 1 shows a system according to an embodiment of the invention in a first phase of operation in a schematic representation.
Figur 2 zeigt die Anlage gemäß Figur 1 in einer zweiten Betriebsphase in FIG. 2 shows the system according to FIG. 1 in a second operating phase in FIG
schematischer Darstellung. Ausführungsformen der Erfindung schematic representation. Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Figure 1 shows a system according to an embodiment of the invention in
schematischer Darstellung. Die Anlage ist insgesamt mit 100 bezeichnet. Der Anlage 100 kann ein hier mit 1 veranschaulichter wasserhaltiger Gasstrom zugeführt werden. Der wasserhaltige Gasstrom 1 kann über entsprechende Ventile 1 a und 1 b wahlweise in einen ersten Kondensationsraum 10 oder einen zweiten schematic representation. The plant is designated 100 in total. The plant 100 can be supplied with a hydrous gas stream illustrated here with FIG. The water-containing gas stream 1 can via appropriate valves 1 a and 1 b either in a first condensation chamber 10 or a second
Kondensationsraum 20 eingeleitet werden. Über entsprechende Leitungen kann jeweils ein entfeuchteter Gasstrom 2 aus dem Kondensationsraum 10 oder 20 entnommen werden. Die Darstellung in den Figuren 1 und 2 ist stark vereinfacht, insbesondere sind zusätzliche Ventile, Druckmesseinrichtungen, Steuer- und/oder Condensation space 20 are introduced. In each case a dehumidified gas stream 2 can be removed from the condensation chamber 10 or 20 via corresponding lines. The illustration in Figures 1 and 2 is greatly simplified, in particular additional valves, pressure measuring devices, control and / or
Regelungseinrichtungen und dergleichen der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Control devices and the like for clarity not shown.
In der Figur 1 ist dabei eine erste Betriebsphase veranschaulicht, in der der FIG. 1 illustrates a first operating phase in which the
wasserhaltige Gasstrom 1 in den zweiten Kondensationsraum 20 eingeleitet und der entfeuchtete Gasstrom 2 aus diesem entnommen wird. In der Figur 1 und in der unten erläuterten Figur 2 sind aktive, d.h. von einem Fluid durchströmte Leitungen jeweils mit durchgezogenen Linien und Pfeilen und nicht aktive, d.h. leere und/oder versperrteintroduced water-containing gas stream 1 in the second condensation chamber 20 and the dehumidified gas stream 2 is removed from this. In Figure 1 and in Figure 2, discussed below, active, i. lines traversed by a fluid, each with solid lines and arrows and non-active, i. empty and / or locked
Leitungen jeweils mit gestrichelten Linien und Pfeilen dargestellt. Jeweils in sperrender Stellung befindliche Ventile (beispielsweise das Ventil 1 a in Figur 1 ) sind schwarz, durchgängig geschaltete Ventile (beispielsweise das Ventil 1 b in Figur 1 ) sind hingegen weiß dargestellt. Dies betrifft sowohl den wasserhaltigen Gasstrom 1 , den Lines each shown with dashed lines and arrows. Each in the blocking position located valves (for example, the valve 1 a in Figure 1) are black, continuously switched valves (for example, the valve 1 b in Figure 1), however, are shown in white. This applies both to the hydrous gas stream 1, the
entfeuchteten Gasstrom 2 und einen Wasserstrom 3 (siehe hierzu unten). dehumidified gas stream 2 and a water stream 3 (see below).
In dem ersten Kondensationsraum 10 ist eine erste Kondensatoreinheit 1 1 angeordnet. In dem zweiten Kondensationsraum 20 ist eine zweite Kondensatoreinheit 21 angeordnet. Diese weisen jeweils geeignet ausgebildete Kontaktflächen auf (nicht dargestellt). Ein Kältemittelkreislauf ist insgesamt mit 30 angegeben. Der In the first condensation chamber 10, a first capacitor unit 1 1 is arranged. In the second condensation chamber 20, a second capacitor unit 21 is arranged. These each have suitably formed contact surfaces (not shown). A refrigerant circuit is indicated at 30 in total. Of the
Kältemittelkreislauf 30 wird mittels einer Kältemaschineneinheit 31 gespeist, die in bekannter Art ausgebildet sein kann. Die Kältemaschineneinheit 31 weist einen  Refrigerant circuit 30 is fed by means of a refrigerator unit 31, which may be formed in a known manner. The refrigerator unit 31 has a
Kältemitteleingang 31 a und einen Kältemittelausgang 31 b auf. Die Refrigerant inlet 31 a and a refrigerant outlet 31 b on. The
Kältemaschineneinheit 31 ist dazu ausgebildet, über den Kältemitteleingang 31 a ein verdampftes Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 30 anzusaugen und das Refrigeration unit 31 is adapted to suck via the refrigerant inlet 31 a a vaporized refrigerant from the refrigerant circuit 30 and the
Kältemittel an dem Kältemittelausgang 31 b druckerhöht und in verflüssigter Form in den Kältemittelkreislauf 30 einzuspeisen.  Refrigerant at the refrigerant outlet 31 b increased pressure and fed in liquefied form in the refrigerant circuit 30.
Der Kältemittelkreislauf 30 umfasst eine Ventilanordnung 23, die als Mittel zur alternativen Beaufschlagung der Kondensatoreinheiten 1 bzw. 21 mit Kältemittel eingerichtet ist. Die Ventilanordnung 23 umfasst die Ventile 23a bis 23d, deren The refrigerant circuit 30 comprises a valve arrangement 23, which is set up as a means for alternatively charging the condenser units 1 and 21 with refrigerant. The valve arrangement 23 comprises the valves 23a to 23d, whose
Funktion sich aus der Figur 1 bzw. 2 ergibt. In der ersten Betriebsphase (Figur 1 ) wird dabei an dem Kältemittelausgang 31 b der Kältemaschineneinheit 31 bereitgestelltes Kältemittel zunächst durch die erste Kondensatoreinheit 1 1 geleitet. Das durch die Kondensatoreinheit 1 1 geleitete (verflüssigte und druckbeaufschlagte) Kältemittel wird in dieser ggf. weiter abgekühlt und anschließend an einer Entspannungseinheit 32, hier als Entspannungsventil veranschaulicht, in die zweite Kondensatoreinheit 21 entspannt. Die zweite Kondensatoreinheit 21 kann damit die freiwerdende Function is apparent from the figure 1 or 2. In the first operating phase (FIG. 1), refrigerant provided at the refrigerant outlet 31 b of the refrigerating machine unit 31 is first conducted through the first condenser unit 1 1. The passed through the condenser unit 1 1 (liquefied and pressurized) refrigerant is optionally further cooled in this and then relaxed at a relaxation unit 32, here illustrated as a relaxation valve, in the second condenser unit 21. The second capacitor unit 21 can thus be released
Entspannungskälte nutzen und dient damit zum Abscheiden des Wassers aus dem wasserhaltigen Gasstrom 1. Das Kältemittel wird anschließend zum Kältemitteleingang 31 a der Kältemaschineneinheit 31 zurückgeführt. Use relaxation cold and thus serves to separate the water from the hydrous gas stream 1. The refrigerant is then returned to the refrigerant inlet 31 a of the refrigerator unit 31.
In der dargestellten Betriebsphase wird die Kondensatoreinheit 1 1 abgetaut In the illustrated operating phase, the condenser unit 1 1 is defrosted
(regeneriert), wozu die Wärme des (verflüssigten und druckbeaufschlagten) (regenerated), to which the heat of the (liquefied and pressurized)
Kältemittels von dem Ausgang 31 b der Kältemaschineneinheit 31 genutzt werden kann. Das sich abscheidende Wasser kann als Wasserstrom 3 abgezogen werden. Ist die (erste) Kondensatoreinheit 1 1 hinreichend abgetaut, vorzugsweise vollständig, und hat sich beispielsweise auf der zweiten Kondensatoreinheit 21 eine Eismenge abgeschieden, die einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird in die der Figur 2 dargestellte Betriebsphase umgeschaltet. Refrigerant from the output 31 b of the refrigerator unit 31 can be used. The separating water can be removed as a stream of water 3. If the (first) condenser unit 1 1 is sufficiently defrosted, preferably completely, and if, for example, an amount of ice has separated on the second condenser unit 21 that exceeds a predetermined value, it is switched over to the operating phase shown in FIG.
Die in der Figur 2 dargestellte Betriebsphase der Tieftemperatur- Kältetrocknungsanlage 100 ergibt sich aus der Zeichnung entsprechend der The operating phase of the cryogenic refrigeration plant 100 shown in FIG. 2 results from the drawing corresponding to FIG
Strichelung der entsprechenden Ströme. Das an dem Ausgang 31b der Dashed lines of the corresponding currents. That at the output 31b of the
Kältemaschineneinheit 31 bereitgestellte (verflüssigte und druckbeaufschlagte)Refrigeration unit 31 provided (liquefied and pressurized)
Kältemittel wird nun zunächst in die Kondensationseinheit 21 eingespeist, durch diese geführt, an dem Entspannungsventil 23 in die erste Kondensationseinheit 1 1 entspannt und über den Eingang 31 a der Kältemaschineneinheit 31 in diese zurückgeführt. Refrigerant is now first fed into the condensation unit 21, passed through this, relaxed at the expansion valve 23 into the first condensation unit 1 1 and returned via the input 31 a of the chiller unit 31 in this.
Entsprechend kann nun die zweite Kondensatoreinheit 21 regeneriert werden, wobei Wasser als Strom 3 abgeschieden wird. Accordingly, the second condenser unit 21 can now be regenerated, wherein water is deposited as stream 3.

Claims

Patentansprüche claims
Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100), die zur Reduzierung eines Low-temperature refrigeration drying plant (100), which helps to reduce a
Wassergehalts eines wasserhaltigen Gasstroms (1) eingerichtet ist und einen mittels einer Kältemaschineneinheit (31) mit einem Kältemittel gespeisten Water content of a hydrous gas stream (1) is set up and one by means of a refrigerator unit (31) fed with a refrigerant
Kältemittelkreislauf (30) aufweist, in den eine Entspannungseinheit (32) für das Kältemittel eingebunden ist, wobei die Kältemaschineneinheit (31) einen Refrigerant circuit (30), in which a relaxation unit (32) is integrated for the refrigerant, wherein the refrigerator unit (31) has a
Kältemitteleingang (31a) und einen Kältemittelausgang (31 b) aufweist und dafür eingerichtet ist, das Kältemittel an dem Kältemitteleingang (31a) gasförmig anzusaugen und an dem Kältemittelausgang (31 b) druckerhöht und verflüssigt abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (30) eine erste Kondensatoreinheit (11) und eine zweite Kondensatoreinheit (21) umfasst, dass Mittel (23) vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, das Kältemittel in einer ersten Betriebsphase von dem Kältemittelausgang (31 b) durch die erste Kondensatoreinheit (11) zu leiten, mittels der Entspannungseinheit (32) in die zweite Kondensatoreinheit (21) zu entspannen und anschließend zu dem Has refrigerant inlet (31 a) and a refrigerant outlet (31 b) and is adapted to the refrigerant at the refrigerant inlet (31 a) suck in gaseous and at the refrigerant outlet (31 b) pressure increased and deliver liquefied, characterized in that the refrigerant circuit (30) a first condenser unit (11) and a second condenser unit (21), in that means (23) are provided which are adapted to conduct the refrigerant in a first operating phase from the refrigerant outlet (31 b) through the first condenser unit (11), relax by means of the relaxation unit (32) in the second capacitor unit (21) and then to the
Kältemitteleingang (31a) zurückzuleiten, und die dafür eingerichtet sind, das Kältemittel in einer zweiten Betriebsphase von dem Kältemittelausgang (31 b) durch die zweite Kondensatoreinheit (21) zu leiten, mittels der Return refrigerant inlet (31 a), and which are adapted to conduct the refrigerant in a second operating phase of the refrigerant outlet (31 b) through the second condenser unit (21), by means of
Entspannungseinheit (32) in die erste Kondensatoreinheit (1 1) zu entspannen und zu dem Kältemitteleingang (31 a) zurückzuleiten, und dass ferner Mittel (1a, 1 b) vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, den wasserhaltigen Gasstrom (1) in der ersten Betriebsphase mit zumindest einer Kontaktfläche der zweiten Relaxation unit (32) in the first condenser unit (1 1) to relax and return to the refrigerant inlet (31 a), and further comprising means (1a, 1 b) are provided, which are adapted to the water-containing gas stream (1) in the first operating phase with at least one contact surface of the second
Kondensatoreinheit (21) und in der zweiten Betriebsphase mit zumindest einer Kontaktfläche der ersten Kondensatoreinheit (22) in Kontakt zu bringen. Condenser unit (21) and bring in the second operating phase with at least one contact surface of the first capacitor unit (22) into contact.
Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach Anspruch 1 , bei der der Kältemittelkreislauf (30) derart betreibbar ist, dass sich in der ersten Betriebsphase eine Temperatur an der zumindest einen Kontaktfläche der zweiten The cryogenic refrigeration drying system (100) according to claim 1, wherein the refrigerant circuit (30) is operable such that in the first operating phase, a temperature at the at least one contact surface of the second
Kondensatoreinheit (21 ) und in der zweiten Betriebsphase eine Temperatur an der zumindest einen Kontaktfläche der ersten Kondensatoreinheit (1 1) auf weniger als 0 °C, insbesondere auf -60 bis -20 °C, beispielsweise auf -40 °C, verringert. Condenser unit (21) and in the second phase of operation, a temperature at the at least one contact surface of the first capacitor unit (1 1) to less than 0 ° C, in particular to -60 to -20 ° C, for example to -40 ° C, reduced.
3. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Kältemittelkreislauf (30) derart betreibbar ist, dass sich in der ersten Betriebsphase eine Temperatur an der zumindest einen Kontaktfläche der ersten 3. cryogenic refrigeration drying plant (100) according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant circuit (30) is operable such that in the first operating phase, a temperature at the at least one contact surface of the first
Kondensatoreinheit (1 1 ) und in der zweiten Betriebsphase eine Temperatur an der zumindest einen Kontaktfläche der zweiten Kondensatoreinheit (21 ) auf wenigstens 0 °C, insbesondere auf 20 bis 60 °C, beispielsweise auf 40 °C, erhöht.  Condenser unit (1 1) and in the second phase of operation, a temperature at the at least one contact surface of the second capacitor unit (21) to at least 0 ° C, in particular to 20 to 60 ° C, for example to 40 ° C, increased.
4. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach einem der vorstehenden 4. Cryogenic refrigeration drying plant (100) according to one of the preceding
Ansprüche, bei der die Entspannungseinheit (32) wenigstens ein bidirektionales Entspannungsventil umfasst.  Claims in which the expansion unit (32) comprises at least one bidirectional expansion valve.
5. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach einem der vorstehenden 5. cryogenic Kältetrocknungsanlage (100) according to one of the preceding
Ansprüche, bei der die erste Kondensatoreinheit (1 1 ) in einem ersten  Claims, wherein the first capacitor unit (1 1) in a first
Kondensationsraum (10) und die zweite Kondensatoreinheit (21 ) in einem zweiten Kondensationsraum (20) angeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, den wasserhaltigen Gasstrom (1 ) in der ersten Betriebsphase in den zweiten Kondensationsraum (20) und in der zweiten Betriebsphase in den ersten Kondensationsraum (10) einzuleiten. 6. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach Anspruch 5, bei der der erste Kondensationsraum (10) und der zweite Kondensationsraum (20) jeweils einen Wasserabzug zur Entnahme eines Wasserstroms (3) aufweisen.  Condensation space (10) and the second condenser unit (21) in a second condensation space (20) is arranged and means are provided which are adapted to the water-containing gas stream (1) in the first operating phase in the second condensation space (20) and in the second operating phase in the first condensation chamber (10) to initiate. 6. cryogenic refrigeration drying plant (100) according to claim 5, wherein the first condensation chamber (10) and the second condensation chamber (20) each have a water outlet for removing a water flow (3).
7. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach einem der vorstehenden 7. cryogenic Kältetrocknungsanlage (100) according to one of the preceding
Ansprüche, bei der Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, den  Claims in which means are provided which are adapted to the
Wassergehalt des wasserhaltigen Gasstroms (1 ) zu bestimmen.  Determine water content of the hydrous gas stream (1).
8. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach einem der vorstehenden 8. cryogenic Kältetrocknungsanlage (100) according to one of the preceding
Ansprüche, bei der Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, eine aus dem wasserhaltigen Gasstrom (1 ) abgeschiedene Wassermenge zu bestimmen.  Claims in which means are provided which are adapted to determine a quantity of water separated from the water-containing gas stream (1).
9. Tieftemperatur-Kältetrocknungsanlage (100) nach einem der vorstehenden 9. cryogenic Kältetrocknungsanlage (100) according to one of the preceding
Ansprüche, bei der Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, auf  Claims in which means are provided which are set up for
Grundlage eines Wassergehalts des wasserhaltigen Gasstroms (1) und/oder einer aus dem wasserhaltigen Gasstrom (1 ) abgeschiedenen Wassermenge zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umzuschalten. Basis of a water content of the hydrous gas stream (1) and / or a to switch from the water-containing gas stream (1) separated amount of water between the first and the second operating mode.
10. Verfahren zur Tieftemperatur-Kältetrocknung, bei dem eine Tieftemperatur- Kältetrocknungsanlage (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche verwendet wird, wobei das Kältemittel in der ersten Betriebsphase von dem 10. A method for cryogenic refrigeration drying, in which a cryogenic Kältetrocknungsanlage (100) is used according to one of the preceding claims, wherein the refrigerant in the first phase of operation of the
Kältemittelausgang (31 b) durch die erste Kondensatoreinheit (1 1) geleitet, mittels der Entspannungseinheit (32) in die zweite Kondensatoreinheit (21 ) entspannt und anschließend zu dem Kältemitteleingang (31 a) zurückgeleitet wird, und wobei das Kältemittel in der zweiten Betriebsphase von dem Kältemittelausgang (31 b) durch die zweite Kondensatoreinheit (21 ) geleitet, mittels der Entspannungseinheit (32) in die erste Kondensatoreinheit (1 1 ) entspannt und zu dem Kältemitteleingang (31 a) zurückgeleitet wird, wobei der wasserhaltige Gasstrom (1 ) in der ersten Betriebsphase mit zumindest einer Kontaktfläche der zweiten Kondensatoreinheit (21 ) und in der zweiten Betriebsphase mit zumindest einer Kontaktfläche der ersten Kondensatoreinheit (22) in Kontakt gebracht wird.  Refrigerant output (31 b) passed through the first condenser unit (1 1), by means of the expansion unit (32) in the second condenser unit (21) and then returned to the refrigerant inlet (31 a), and wherein the refrigerant in the second phase of operation the refrigerant outlet (31 b) passed through the second condenser unit (21), by means of the expansion unit (32) in the first condenser unit (1 1) relaxed and returned to the refrigerant inlet (31 a), wherein the water-containing gas stream (1) in the first operating phase with at least one contact surface of the second capacitor unit (21) and in the second operating phase with at least one contact surface of the first capacitor unit (22) is brought into contact.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in dem wasserhaltigen Gasstrom (1 ) 1 1. A method according to claim 10, wherein in the hydrous gas stream (1)
enthaltenes Wasser in der ersten Betriebsphase auf der zumindest einen  contained water in the first phase of operation on the at least one
Kontaktfläche der zweiten Kondensatoreinheit (21 ) und in der zweiten  Contact surface of the second capacitor unit (21) and in the second
Betriebsphase auf der zumindest einen Kontaktfläche der ersten  Operating phase on the at least one contact surface of the first
Kondensatoreinheit (1 1) in Form von Eis abgeschieden wird. 12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem jeweils von der ersten Betriebsphase in die zweite Betriebsphase umgeschaltet wird, wenn eine Eismenge auf der zweiten Kondensatoreinheit (21 ) einen vorgegebenen Wert übersteigt, und bei dem jeweils von der zweiten Betriebsphase in die erste Betriebsphase umgeschaltet wird, wenn eine Eismenge auf der ersten Kondensatoreinheit (11 ) einen vorgegebenen Wert übersteigt.  Condenser unit (1 1) is deposited in the form of ice. 12. The method of claim 1 1, wherein in each case is switched from the first operating phase to the second operating phase, when an amount of ice on the second capacitor unit (21) exceeds a predetermined value, and switched in each case from the second operating phase to the first operating phase becomes when an amount of ice on the first capacitor unit (11) exceeds a predetermined value.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem ein 13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein a
kohlenwasserstoffreicher wasserhaltiger Gasstrom (1 ), insbesondere Erdgas, Biogas, Klärgas und/oder Deponiegas, verwendet wird.  hydrocarbon-rich hydrous gas stream (1), in particular natural gas, biogas, sewage gas and / or landfill gas, is used.
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