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Procéda pour faire passer des gaz à l'état solide.
Pour faire passer à l'état solide des substances, qui sont à l'état de gaz à là température habituelle, on procède ordinairement de la manière suivante: on liquéfie d'abord les gaz, par compression et .-par évacuation de la chaleur de compres- sion, et on les détend ensuite jusqu'à une pression inférieure à la pression correspondant au point de fusion. Une fraction x est ainsi obtenue à l'état solide, le reste est obtenu à l'état de vapeurs, à une température correspondant à la pression de détente. Par une transmission de chaleur à contre-courant, on peut transmettre le !froid des vapeurs au liquide se trouvant sous pression.
Si, par exemple, on prépare conformément à ce procédé de l'anhydride carbonique solide, en liquéfiant à la température. de.l'eau de refroidissement' (20 C.) de l'anhydride carbonique comprimé et en le détendant à la pression atmosphérique, on obtient, dans le cas idéal, par suppression de toutes les pertes de froid et par un éohange parfait de froid entra le gaz comprimé et le reste gazeux non condensé, seulement 89,%'de l'acide,
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carbonique liquide à l'état soliaet., ; . \ 1. ' '
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La présente invention concerne un procédé, qui permet d'accroître très notablement la fraction du gaz obtenu à l'état solide, en augmentant en même temps faiblement la dépense d'é- nergie.
Ce procédé consiste en ce qu'on soumet à un refroidis- sement préalable.le fluide liquéfié, avant sa détente, jusqu'au voisinage de son point de fusion, tandis que dans le mode opéra- toire employé jusqu'ici, le froid des gaz non condensés à éva- cuer ne permet de-refroidir le gaz comprimé qu'à une température beaucoup plus élevée. Le refroidissement préalable est de préférence produit par une vaporisation d'une partie de la substance à traiter, sous une pression située un peu au-dessus de la pression corres- pondant au triple point. La fraction, vaporisée pour ce refroidis- sement auxiliaire, est à nouveau comprimée à la pression de liqué- faction et décrit ainsi un cycle fermé.
Le travail de compression, à partir de la pression intermédiaire jusqu'à la pression de liqué- faction, ne s'élève qu'à une fraction du travail qui est nécessaire pour la compression à partir de la pression atmosphérique.
Le procédé'suivant l'invention est décrit ci-après en référence au dessin ci-joint dans le cas d'un exemple particulier, se rapportant à la solidification de l'anhydride carbonique.
L'anhydride carbonique, comprimé, jusqu'à la pression de liquéfaction ou une pression plus élevée et liquéfié au moyen d'eau de refroi- dissement, est soumis à un refroidissement préalable dans l'échan- geur de température 1, au moyen des produits détendus circulant en sens inverse. Une partie de 1'anhydride carbonique liquéfié est détendue, au moyen de la soupape 4, à une pression intermédiaire de 6 atm. et est vaporisée dans le refroidisseur 2, en refroidissant ainsi l'autre partie de l'anhydride carbonique liquéfié, à - 50 C.
Dans certains cas, on peut, dans un échangeur de température auxi- liaire 3, encore réaliser un refroidissement additionnel par du CO2 détendu. L'anhydride carbonique est détendu à la pression atmos- phérique par la soupape 5 ; on obtient ainsi théoriquement, c'est-à- dire sans tenir compte des pertes de froid, 61,5 % du CO2 détendu à l'état solide.- La détente d'une partie (anviron 1/3) de l'anhydride
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oarbonique à la pression intermédiaire de 6 atm.
exige une consom- mation supplémentaire d'énergie, qui est toutefois faible, etant donné que pour la compression à partir de 7 à 58 atm., il ne faut dépenser que la moitié environ de l'énergie qui est nécessaire pour la compression à partir de la pression atmosphérique.
On peut encore réduire cette dépense supplémentaire d'énergie en détendant à une pression intermédiaire un peu plus élevée. l'anhydride carbonique, détendu à la pression intermédiaire (6 atm. ou davan- tage) est, après vaporisation et réchauffage dans l'échangeur de température à contre-courant 1, à nouveau aspiré à partir du deuxiè- me étage du compresseur, On peut encore atteindre une réduction de la dépense d'énergie en effectuant la démonte par la soupape 5, non pas jusqu'à la pression atmosphérique, mais à une pression qui n'est située qu'un peu en dessous de la pression correspondant au triple point et en ramenant, sous cette dernière pression, le gaz dans le compresseur.
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Pour obtenir l'anhydride carbonique solide en morceaux compacts, on peut utiliser l'énergie cinétique de l'anhydride car- bonique s'écoulant de la soupape 5 et faire couler le mélange de CO2 solide et gazeux contre des surfaces filtrantes ou des surfaces d'arrêt 7 dans un séparateur 6, avec une vites'ae si grande que les particules solides se réunissent en un gâtaau compact, tandis que le gaz s'écoule à travers la surface filtrante ou à côté de la sur- face d'arrêt par le tuyau 8.
De préférence, on dispose plusieurs de tels dispositifs séparateurs de facon à pouvoir les utiliser alternativement et on las munit d'un couvercle obturateur 9, pou- vant facilement être enleve, après l'enlèvement duquel - $.près fermeture de la soupape d'admissin 5 et de la soupape de sortie sur le tuyau 8 - le gâteau peut être ratiré. De préférence on peut favoriser l'agglutination des particules solides par l'addition de substances, qui agisaent comme aggloméranta.
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Proceeded to change gases to the solid state.
In order to convert substances, which are in the state of gas at the usual temperature, to the solid state, the procedure is usually as follows: the gases are first liquefied, by compression and by removing the heat. compression, and then expanded to a pressure below the pressure corresponding to the melting point. A fraction x is thus obtained in the solid state, the remainder is obtained in the vapor state, at a temperature corresponding to the expansion pressure. By countercurrent heat transfer, the cold from the vapors can be transferred to the pressurized liquid.
If, for example, solid carbon dioxide is prepared in accordance with this process by liquefying at temperature. of cooling water (20 C.) of the compressed carbon dioxide and by expanding it to atmospheric pressure, one obtains, in the ideal case, by elimination of all the losses of cold and by a perfect exchange of cold entered the compressed gas and the non-condensed gaseous rest, only 89,% 'of the acid,
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liquid carbon dioxide in the soliaet state,; . \ 1. ''
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The present invention relates to a process which makes it possible to increase very significantly the fraction of the gas obtained in the solid state, while at the same time slightly increasing the expenditure of energy.
This process consists in subjecting the liquefied fluid to a preliminary cooling, before its expansion, to the vicinity of its melting point, while in the operating mode employed hitherto, the cold of the The uncondensed gas to be evacuated only allows the compressed gas to be cooled to a much higher temperature. The pre-cooling is preferably produced by vaporization of part of the substance to be treated, under a pressure situated a little above the pressure corresponding to the triple point. The fraction, vaporized for this auxiliary cooling, is again compressed to the liquefaction pressure and thus describes a closed cycle.
The compressive work, from intermediate pressure to the liquefaction pressure, amounts to only a fraction of the work which is required for compression from atmospheric pressure.
The process following the invention is described below with reference to the accompanying drawing in the case of a specific example, relating to the solidification of carbon dioxide.
Carbon dioxide, compressed to the liquefaction pressure or a higher pressure and liquefied by means of cooling water, is pre-cooled in the temperature exchanger 1 by means of relaxed products flowing in the opposite direction. Part of the liquefied carbon dioxide is expanded, by means of the valve 4, to an intermediate pressure of 6 atm. and is vaporized in cooler 2, thereby cooling the other part of the liquefied carbon dioxide, to - 50 C.
In some cases, it is still possible, in an auxiliary heat exchanger 3, to carry out additional cooling with expanded CO2. Carbon dioxide is expanded to atmospheric pressure through valve 5; theoretically, that is to say without taking cold losses into account, 61.5% of the CO2 expanded in the solid state is thus obtained. - The expansion of a part (about 1/3) of the anhydride
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oarbonic at the intermediate pressure of 6 atm.
requires additional energy consumption, which is however low, since for compression from 7 to 58 atm. only about half of the energy required for compression from atmospheric pressure.
This additional expenditure of energy can be further reduced by expanding to a slightly higher intermediate pressure. carbon dioxide, expanded to intermediate pressure (6 atm. or more) is, after vaporization and reheating in the counter-current heat exchanger 1, again sucked from the second stage of the compressor, It is still possible to achieve a reduction in the expenditure of energy by carrying out the disassembly through the valve 5, not up to atmospheric pressure, but at a pressure which is situated only a little below the pressure corresponding to the triple point and by returning the gas to the compressor under this last pressure.
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To obtain solid carbon dioxide in compact pieces, one can use the kinetic energy of the carbon dioxide flowing from valve 5 and cause the mixture of solid and gaseous CO2 to flow against filtering surfaces or surfaces of gas. 'stop 7 in a separator 6, with a speed so great that the solid particles come together in a compact cake, while the gas flows through the filter surface or beside the stop surface by pipe 8.
Preferably, several such separating devices are arranged so that they can be used alternately and they are provided with a shut-off cover 9, which can easily be removed, after the removal of which - after closing the valve. inlet 5 and the outlet valve on pipe 8 - the cake can be raked. Preferably, the agglutination of the solid particles can be promoted by the addition of substances which act as an agglomerating agent.