Verfahren zur Herstellung von Kohlensäureeis ans fiässiger Kohlensäure durch Entspannung derselben. Bei der Herstellung von fester Kohlensäure wird für gewöhnlich flüssige Kohlensäure von einem Drucke von 60-70 at. auf einen Druck zwischen 1 und 5 at. entspannt. Die flüssige Kohlensäure wird dabei zweckmässig unter kühlt, um die Verdampfungsverluste bei der Bildung der festen Kohlensäure zu verringern.
Die Entspannung vom Verflüssigungsdruck (60-70 at.) auf den Erstarrungsdruck (1-5 at.) erfolgt für gewöhnlich in einer Stufe oder in zwei Stufen, und zwar in letzterem Falle von etwa 65 at. auf 15-20 at. und von 15-20 at. auf 1-5 at. Diese Entspannung wird meist in gewöhnlichen Reduzierventilen vorgenommen, wobei eine sehr starkeMischung von gasförmigen mit flüssigen Teilen eintritt,
so dass das nach der Entspannung sich bil dende feste Kohlensäureeis eine mehr oder weniger stark mit Gas durchsetzte feste Masse bildet. Die Folge davon ist, dass das spezifische Gewicht des Kohlensäureeises ver hältnismässig klein und dessen der Aussen- wärme ausgesetzte Angriffsoberfläche verhält nismässig gross ist, was insofern naeliteilig ist, als das Abschmelzen dieses Eises um so rascher erfolgt, je stärker die feste Masse mit Gas durchsetzt ist.
Um möglichst dichtes Kohlensäurecis zu erhalten, ist bei zweistufiger Entspannung bereits vorgeschlagen worden, die zweite Entspannung in einer Expairsionsdüse erfolgen zu lassen. Dabei wird aber die Geschwindig keit der aus dem Diffusor austretenden Teile so stark erhöht, dass ebenfalls eine innige Mischung zwischen Gas- und Flüssigkeits teilen entsteht, was wiederum der Erhaltung von dichtem Kohlensäureeis hindernd im Wege steht.
Gemäss vorliegender Erfindung wird nur) eine mehrstufige Entspannung der flüssigen Kohlensäure so durchgeführt, dass in der Mehrzahl der verschiedenen Entspannungs stufen das kritische Druckverhältnis (ca. 0,505) nicht unterschritten wird. In einem solchen Falle herrscht am Austritt der betreffenden Entspannungsstellen nur eine verhältnismässig geringe Geschwindigkeit, und es wird infolge- desseci keine durch Überentspannung be wirkte Emulsion erhalten. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Festwerden beim Tripel punkt oder unterhalb desselben erfolgt. Beim Vorgehen nach dem neuen Verfahren wird unbedingt eine dichtere Masse aus Kohlen säureeis erhalten, als bisher.
Eine weitergehende Festigung des Strahles kann dadurch erreieht werden, dass nach jeder Entspannung, oder wenigstens nach einzelnen derselben, eine Absaugung der bei der jeweiligen Teilentspannung entstehenden (rase vorgenommen wird.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eile Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung beispielsweise und schematisch veranschaulicht. In der Abbildung bezeichnet 1 eine zum Zuführen flüssiger Koh lensäure dienende Leitung. 2 ist eine Gefrier- zelle mit einem herausnehmbarem Boden 3, in welche die flüssige Kohlensäure hinein expandiert, um sich dort grösstenteils in festes Kohlensäureeis zu verwandeln.
Die Entspannung der durch die Leitung 1 zu strömenden flüssigen Kohlensäure geht in vier Stufen 4, 5, 6 und 7 vor sich, die so aus gebildet sind, dass in keiner derselben das kritische Druckverhältnis (ca. 0,55) unter schritten wird, um eine Überentspannung und durch eine solche bedingte, zu grosse Ge- schwindigkeiten in den Entspannungsstufen zu vermeiden. Die in der Gefrierzelle 2 sich bildenden Kohlensäuredämpfe fliessen in einer Leitung 8, einer nicht gezeigten Verdichter stufe für gasförmige Kohlensäure zu.
Wie in gestrichelten Linien angedeutet ist, werden die nach jeder Teilentspannung entstehenden Gase zweckmässig durch Lei tungen 9, bezw. 10, 11 ebenfalls abgesaugt und einer passenden Stufe des Kohlensä.ure verdichters (nicht gezeigt) zugeführt.
Die Zahl der Entspannungsstufen spielt für das Wesen der Erfindung keine Rolle. In manchen Fällen wird es zur Erreichung des angestrebten Zweckes bereits genügen, wenn nur in der Mehrzahl der Entspannungs stufen, also nicht in allen Stufen, das kri tische Druckverhältnis nicht unterschritten wird.
Process for the production of carbonic acid ice from liquid carbonic acid by expanding the same. In the production of solid carbonic acid, liquid carbonic acid is usually expanded from a pressure of 60-70 at. To a pressure between 1 and 5 at. The liquid carbonic acid is expediently undercooled in order to reduce the evaporation losses during the formation of the solid carbonic acid.
The relaxation from the liquefaction pressure (60-70 at.) To the solidification pressure (1-5 at.) Usually takes place in one stage or in two stages, namely in the latter case from about 65 at. To 15-20 at. And from 15-20 at. To 1-5 at. This expansion is usually carried out in ordinary reducing valves, whereby a very strong mixture of gaseous and liquid parts occurs,
so that the solid carbonic acid ice formed after the expansion forms a solid mass permeated more or less with gas. The consequence of this is that the specific gravity of carbonic acid ice is relatively small and its surface exposed to the outside heat is relatively large, which is part of the naelite fact that the more the solid mass penetrates the gas, the faster the melting of this ice takes place is.
In order to obtain carbon dioxide as dense as possible, it has already been proposed in the case of two-stage expansion that the second expansion should take place in an expansion nozzle. However, the speed of the parts emerging from the diffuser is increased so much that an intimate mixture between gas and liquid parts is also created, which in turn prevents the preservation of dense carbonic acid ice.
According to the present invention, only) a multi-stage expansion of the liquid carbonic acid is carried out in such a way that the critical pressure ratio (approx. 0.505) is not undershot in the majority of the different expansion stages. In such a case there is only a comparatively low speed at the outlet of the relaxation points in question, and consequently no emulsion caused by over-relaxation is obtained. It does not matter whether the solidification takes place at the triple point or below it. When proceeding according to the new process, a denser mass of carbon acid ice is necessarily obtained than before.
A further strengthening of the jet can be achieved in that after each relaxation, or at least after individual ones of these, a suction of the flow created during the respective partial relaxation is carried out.
In the accompanying drawing, a device for carrying out the method according to the invention is illustrated schematically by way of example. In the figure, 1 denotes a line serving for supplying liquid carbonic acid. 2 is a freezing cell with a removable bottom 3, into which the liquid carbonic acid expands in order to largely turn into solid carbonic acid ice.
The expansion of the liquid carbonic acid flowing through the line 1 takes place in four stages 4, 5, 6 and 7, which are formed in such a way that the critical pressure ratio (approx. 0.55) is not fallen below in any of them To avoid over-relaxation and, as a result of this, excessive speeds in the relaxation stages. The carbonic acid vapors formed in the freezing cell 2 flow in a line 8 to a compressor stage, not shown, for gaseous carbonic acid.
As indicated in dashed lines, the gases formed after each partial expansion are expediently lines 9, respectively. 10, 11 also sucked off and fed to a suitable stage of the carbonic acid compressor (not shown).
The number of relaxation stages does not matter to the essence of the invention. In some cases it will be sufficient to achieve the intended purpose if the critical pressure ratio is not fallen below only in the majority of the relaxation stages, that is, not in all stages.