DE324266C

DE324266C - Verfahren und Vorrichtung zur Kuehlung von Gasen

Info

Publication number: DE324266C
Application number: DE1917324266D
Authority: DE
Original assignee: GRIESHEIM ELEKTRON CHEM FAB; Chemische Fabrik Griesheim Elektron
Current assignee: GRIESHEIM ELEKTRON CHEM FAB; Chemische Fabrik Griesheim Elektron
Priority date: 1917-02-16
Filing date: 1917-02-16
Publication date: 1920-08-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Gasen. Bei Vorrichtungen zur Verflüssigung tiefsiedender Gase werden -die zu verflüssigenden Gase vor dem Eintritt in den Austauscher möglichst weitgehend getrocknet, um eine Verstopfung der Rohrbündel durch Eis zu verhindern. Nachdem diese Gasse bis zur Verflüssigungstemperatur abgekühlt sind, oder gar die flüssige Phase durchlaufen haben, ist in denselben keine Spur von: Feuchtigkeit mehr enthalten, so daß sie imstande sind, diejenige Wassermenge aufzunehmen, welche der der jeweiligen Temperatur zugehörenden Sättigung entspricht, wobei dem zwecks Sättigung zugeführten Wasser die Verdampfungswärme entzogen und hierdurch dieses und auch gleichzeitig das Gas gekühlt wird.
Die sowohl dem Wasser als auch dem Gase entzogene Wärmemenge erscheint alsdann als latente Wärme desjenigen Wasserdampfes, der nunmehr als dampfförmige Feuchtigkeit dem abziehenden Gase beigemischt ist.
Wird das abziehende Gas einer Verflüssigungsanlage auf diese Weise abgekühlt, so kann es, indem es durch einen Austauscher dem ankommenden zu verflüssigenden Gase entgegengeführt wird, zur Vorkühlung dieses Gases benutzt werden. ' Es sind Vorrichtungen bekannt, welche die Ausnutzung dieser Verdampfungswärme zur Vorkühlung -der zu verflüssigenden Gase bezwecken. Alle diese Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß die .eintretenden zu verflüssigenden, getrockneten und auf Kühlwassertemperatur heruntergekühlten Gase innerhalb des zur Verfügung stehenden Temperaturintervalls nicht die gesamte erzeugte Kältemenge aufnehmen können, so daß noch ein Teil der durch die Verdunstung gewonnenen Kältemenge zur weiteren Ausnutzung verfügbar bleibt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun -die praktisch vollkommene Ausnutzung dieser Kältemenge, wobei von dem Regenerativprinzip zweckentsprechender Gebrauch gemacht wird.
Eine zur Ausübung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist auf der Zeichnung dagestellt.
I ist der Verflüssigungsapparat, II der Hauptkühler mit dem nach dem Regenerativprinzip arbeitenden Kühlmittel, III der Zusatzkühler.
Bei a tritt das zu verflüssigende Gas in den Wärmeaustauscher des Verflüssigers ein; der nicht verflüssigte Anteil, das Abgas, verläßt ihn bei b, nachdem es nahezu die Temperatur des bei a eintretenden Gases angenommen- hat, strömt alsdann in den Hauptkühler-II, wo es mit dem Kühlmittel berieselt wird, und verläßt ihn bei c. Das Kühlmittel, beispielsweise Salzsole, befindet sich in -dem unteren Teile des Hauptkühlers und kühlt das durch die Kühlschlange d streichende komprimierte, zu verflüssigende Gas. Die Pumpe e drückt die Salzsole im Kreislaufe durch die Brause.. Das Abgas tritt nach Verlassen des Hauptkühlers II in den Zusatzkühler III bei g und verläßt ihn bei h, nachdem es durch die bei % aus dem Kompressor kommenden, zu verflüssigenden Gase auf nahezu gleiche Temperatur wie diese vorgewärmt ist.
Auf diesem' Wege hat sich das Abgas auf den mit Wasser gefüllten Schalen k, die gleichzeitig zur Führung des Gases dienen, mit Wasserdampf gesättigt. Beil verlassen die zu verflüssigenden Gase den Zusatzkühler und gehen von hier zur Kühlschlange d in den Hauptkühler 1I.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird aus dem Folgenden klar.
Das bei b austretende Abgas wird in der Praxis mit etwas geringerer Temperatur als das bei a ankommende, komprimierte, zu verflüssigende Gas den V erflüssiger I verlassen. Da es die flüssige Phase durchlaufen hat, ist es vollkommen trocken und sättigt sich deshalb im Hauptkühler II mit Wasserdampf ans der dort in Bewegung befindlichen Salzsole, v erläßt den Hauptkühler bei c mit einer Temperatur, die der des bei f eintretenden Kühlmittels nahezu gleichkommt und in dem dieser Temperatur entsprechenden Sättigungsgrade.
Das Kühlmittel (Salzsole) sammelt sich im unteren Teile des Hauptkühlers, nachdem ihm das verdunstende Wasser die Verdampfungswärme entzogen hat. Auch hat ihm das von b kommnde kältere Abgas während seines Durchstreichens durch die herabrieselnde Salzsole noch diejenige Wärmemenge entzogen, durch welche das Abgas von der bei b auf die bei c herrschende. Temperatur gebracht wurde. Das durch die Kühlschlange d gedrückte komprimierte Gas wird nahezu auf die tiefste Kühlmitteltemperatur abgekühlt, welche in den oberen Schichten, des Sammelbehälters herrscht, kann aber, wie bereits eingangs erwähnt, dabei nicht so viel Wärme abgeben, als durch die Verdampfung und durch die Anwärmung des Abgases dem Kühlmittel entzogen wird, so daß das Kühlmittel mit einer geringeren Temperatur den Hauptkühler verläßt, als der Eintrittstemperatur der ankommenden komprimierten Gase entspricht.
Hier setzt die Erfindung ein. Die Pumpe e befördert die kalte Sole im Kreislauf dem Gasstrom entgegen, wobei die Sole einer fortschreitenden Abkühlung unterworfen wird. Mit fortschreitender Abkühlung des Kühlmittels sinkt auch die Temperatur bei a und damit auch bei b. Infqlgedessen wird auch das Abgas mit immer niedrigerer Temperatur in den Hauptkühler eintreten. Mit dem Sinken der Temperatur des Kühlmittels tritt das Abgas auch immer kälter bei c aus, so daß nach bekannten physikalischen Gesetzen die aufgenommene Wassermenge mit fallendem Temperaturniveau des Systems immer geringer wird, woraus schließlich ein Gleichgewicht entsteht zwischen der durch die abziehenden Gase bei c abgeführten und der durch die ankommenden Gase in d zugeführten Wärmemenge. -In diesem Gleichgewichtszttstaride besitzt das den Hauptkühler bei c verlassende Abgas eine Temperatur und eine Sättigung, welche noch eine weitere Ausnutzung durch Behandlung desselben 'in dem Zusatzkühler III g°stattet. ' Im Gegensatz zum Hauptkühler befindet sich hier das Kühlmittel (Wasser) in, Ruhe auf Schalen, welche gleichzeitig zur Führung des Abgases dienen. Dieses Abgas wird durch die bei i eintretenden komprimierten Gase bis nahezu auf die Eintrittstemperatur der letzteren erwärmt und sättigt sich beim Überstreichen der Schalen, wobei dem _ darauf ruhenden Wasser die Verdampfungswärme entzogen wird und damit auch die ankommenden kornpr imierten Gase abgekühlt werden, so daß in die Schlange d des Hauptkühlers ein Gas eintritt, welches im Gleichgewichtszustande des Systems nahezu der Temperatur bei c entspricht. Der Mangel der früheren Vorrichtungen, wonach, wie eingangs gesagt, die zur Vorkühlung benutzten abziehenden Gase (c) die Vorrichtung mixt niedrigerer Temperatur verlassen als derjenigen, welche der Eintrittstemperatur der zu verflüssigenden Gase (in d) entspricht, ist also beseitigt.
Es ist noch zu bemerken, daß die bei i eintretenden Gase möglichst weitgehend getrocknet sind; auf der zeichnerisch dargestellten Anlage ist angenommen worden, daß die Trocknung durch die Kompression erfolgt. Sollte dies jedoch nicht ganügen, so kann die Trocknung auf chemischem oder anderem Wege ergänzt werden.
Es erübrigt sich, noch zu bemerken, daß das in beiden Kühlern allmählich verdampfte Wasser periodisch ersetzt werden muß.

Claims

PATENT-ANSPRÜciiE: r. Verfahren zur Kühlung von Gasen bei Gasverflüssi'gungsapparaten unter Benutzung der entspannten trockenen Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß die letzteren infolge Sättigung mit einer Kühlflüssigkeit abgekühlt und dann zu einem. weiteren Wärmeaustausch den zu verflüssigenden Gasen entgegengeführt werden, wobei die nicht durch die ankommenden zu verflüssigenden Gase aufgenommene Kältemenge nach dem Regentrativprinzip zur Tiefkühlung des Kühlmittels benutzt werden..
2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das im Hauptkühler (II) benutzte entspannte Abgas während des weiteren Austausches mit den komprimierten Gasen im Zusatskühler (III) über ruhende Wasserflächen einer Sättigung unterworfen wird.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch z .und 2, bestehend aus einem nach dem Regenerativprinzip arbeitenden Hauptkühler (II) mit eingebauter Kühlschlange für das zu kühlende gespannte Gas, wobei die Küh'1-flüssigkeit durch eine Pumpe in Umlauf gehalten wird, und einem Zusatzkühler (III), in -welchem wassergefüllte Schalen zur weiteren. Sättigung des den Hauptkühler verlassenden entspannten Gases angeordnet sind.