DD121541B1

DD121541B1 - Device for almost complete and safe condensation of hydrogen-containing Chlcrgas

Info

Publication number: DD121541B1
Authority: DD
Publication date: 1980-11-26

Description

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b) Anwendungsgebiet der Erfindung b) Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nahezu vollständigen und gefahrlosen Kondensation von wasserstoffhaltigem Chlorgas, welches durch Alkalichloridelektrolyse entsteht und bei dessen Verflüssigung infolge steigenden Wasserstoffgehaltes explosible Gasgemische entstehen»The invention relates to a device for almost complete and safe condensation of hydrogen-containing chlorine gas, which is produced by alkali chloride electrolysis and the liquefaction due to increasing hydrogen content explosive gas mixtures arise »

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen c) Characteristics eristik the known technical solutions

Bekannt ist eine einem Rohrbündelwärmeübertragex ähnliche Vorrichtung (DE-AS 1272 321), die in ihrem unteren Teil eine Kammer für die Aufnahme von verflüssigtem Chlor zur Reinigung des durjch das Einlaßrohr zugeführten Gasgemisches bildet. Diese Kammer ist mit einem Auslaß für das verflüssigte Chlor und einem Überströmrohr zum Kühler, dem ein Kältemittel zugeführt bzw. abgeführt wird, versehen« Der Kühler besitzt senkrechte Rohre зиг Aufnahme des verflüssigten Chlors, durch die das gereinigte Gasgemisch über den dazwischengeschalteten Flüssigkeitsverschluß geleitet wird. Diese Vorrichtung hat die Nachteile, daß sich bereits im unteren nicht geschützten Teil infolge Überströmens explosibler Gase dtircli die Chlorflüssigleitung Explosionen einstellen können. Weiterhin erfolgt auch keine Verdünnung der Restgase mit Luft. Darüber hinaus v/ird der aufsteigende Gasstrom nicht gleichmäßig auf die Rohre aufgeteilt» Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt (DE-AS 1551 56h), bei der der Sammelbehälter für flüssiges Chlor aus einem von einem Innenrohr und einem Verdränger- und Überlaufrohr gebildeten Kreisringzylinderraura besteht, der kurz oberhalb des Rohrstutzen^ zum Zuführen von nichtexplosiblem Restchlorgas eine Feiuverteilung· aufweist und oben im Verdränger- und Überlaufrohr Schlitze für den Abfluß von flüssigem Chlor in das Verdränger- und Überlaufrohr undKnown is a Rohrbündelwärmeübertragex similar device (DE-AS 1272 321), which forms in its lower part a chamber for receiving liquefied chlorine for cleaning the durich the inlet tube supplied gas mixture. This chamber is provided with an outlet for the liquefied chlorine and an overflow pipe to the condenser to which a refrigerant is supplied or discharged. The condenser has vertical pipes for receiving the liquefied chlorine, through which the purified gas mixture is passed via the liquid closure interposed therebetween. This device has the disadvantages that even in the lower unprotected part due to overflow explosive gases dtircli the chlorine liquid line can set explosions. Furthermore, there is no dilution of the residual gases with air. In addition, the ascending gas flow is not evenly distributed over the tubes. "Furthermore, a device is known (DE-AS 1551 56h), in which the collecting vessel for liquid chlorine consists of a circular ring cylinderura formed by an inner tube and a displacement and overflow tube. having just above the pipe socket ^ for supplying nichtexplosiblem Restchlorgas a Feiuverteilung · and above in the displacement and overflow pipe slots for the outflow of liquid chlorine in the displacement and overflow pipe and

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für den Durchlaß von kaltem Spülgas aus dem Verdränger— und Überlaufrohr heraus zeigt« Die Spülgasleitung besteht aus einem Rohrstutzen, einer im Kältemittelbeliftlter angeordneten Kühlschlange und einem das Verdränger- und Überlaufrohr durchdringenden Rohrstutzen.for the passage of cold purge gas from the displacer and overflow pipe out shows «The purge gas line consists of a pipe socket, arranged in the Kältemittelbeliftlter cooling coil and the displacer and overflow pipe penetrating pipe socket.

Nachteile dieser Erfindung sind, daß insbesondere bei einer großen Querschnittsfläche für flüssiges Chlor eine gleichmäßige Verteilung der Gasblasen durch eine einzige Siebverteilung nicht gewährleistet ist und daß ein Vermischen des Plüssigchlors mit explosiblen Restgasen nicht vermeidbar ist, explosible Gasgemische können über die Flüssigchlorleitung den Apparat verlassen· Ferner ist es nicht gelungen, die an die Umgebung übergehende Kulte sinnvoll zur Kühlung der Verdünnungsluft zu verwenden. Außerdem läßt sich diese Vorrichtung durch die drei ineinander gesteckten Rohre sehr schlecht reinigen. In der Patentschrift DD-PS 21360 sind in einer Anlage zur Gasverflüssigung mehrere Siebböden angeordnet, deren Aufgabe es ist, einer ablaufenden Flüssigkeit und einem aufsteigenden Dampf eine möglichst große Berührungsfläche zu geben. Diese Siebe sind nicht über den gesaraten Querschnitt geschlossen und somit nicht in der Lage, eine über dem Siebboden befindliche hydrostatische Säule zu halten.Disadvantages of this invention are that, especially for a large cross-sectional area for liquid chlorine uniform distribution of the gas bubbles is not guaranteed by a single sieve distribution and that a mixing of the Plüssigchlors with explosive residual gases is unavoidable, explosive gas mixtures can leave the apparatus via the liquid chlorine · · Further It has not been possible to use the cults that are transferred to the environment to cool the dilution air. In addition, this device can be very poorly cleaned by the three nested tubes. In the patent DD-PS 21360 several sieve trays are arranged in a plant for gas liquefaction, whose task is to give a running liquid and an ascending vapor as large a contact surface. These screens are not closed over the gesaraten cross-section and thus unable to hold a located above the sieve bottom hydrostatic column.

Der in der DR-PS 212 607 beschriebene Heiz- oder Kühlkörper hat die Aufgabe, die Energie des in die BehälterAvand eingeleiteten Heiz- oder Kühlmittels an die Umgebung abzugeben bzw. aufzunehmen, Ej? ist daher nicht geeignet, die in einem System befindliche Energie gegen die Umgebung zu isolieren»The heating or cooling body described in German Pat. No. 212,607 has the task of discharging the energy of the heating or cooling medium introduced into the container vessel to the environment, Ej? is therefore not suitable for isolating the energy in a system against the environment »

Die in der DR-PS 107100 angegebene Entlüftungsvorrichtung gestattet die Entfernung von Luft aus der Mitte einer Flüssigkeit mittels eines Röhrchens,The venting device specified in DR-PS 107100 allows the removal of air from the center of a liquid by means of a tube,

Eine solche Anordnung ist jedoch nicht geeignet, ein sich in einer gekrümmten Rohrleitung an der obersten Stelle ansammelndes Gaspolster zu entfernen.However, such an arrangement is not suitable for removing a gas cushion accumulating in a curved pipeline at the uppermost point.

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d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die. dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Kondensation von wasserstoffhaltigera Chlorgas zu entwickeln, die wirtschaftlich und mit geringem Energieverbrauch arbeitet sowie einfach zu reinigen ist,The aim of the invention is the. to overcome the disadvantages of the prior art and to develop a device for the continuous condensation of hydrogen-containing chlorine gas, which operates economically and with low energy consumption and is easy to clean,

e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, in der sich wasserstoffhaltiges Chlorgas kontinuierlich, gefahrlos und vollständig mit einem hohen Wirkungsgrad verflüssigen läßt« Die Vorrichtung soll so beschaffen sein, daß die freiwerdende Kälte zur Kühlung der Verdünnungsluft verwendet \tfird» Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß unterhalb des kaiteübertragenden Teiles zwei hintereinander geschalteto Siebverteilungseinrichtungen vorhanden sind, durch die das zu verflüssigende Chlorgas in eine durch ein Rohrbündel aufgeteilte Flüssigchlorsäule von unten'eingeblasen wird, wobei die erste Siebverteilungseinrichtung aus einer einfachen oder doppelten Ringleitung mit einem Lochdurchmesser von 5 bis 10 mm besteht und die zx^eite Verteilungseinrichtting als Siebplatte mit einem Lochdurchmesser von 5 bis 10 mm ausgebildet ist, so daß über den gesamten Querschnitt das Gas gleichmäßig in kleinen Blasen verteilt wird· Um das kälteübertragende Teil ist eine Rohrschlange gewickelt, die in eine an der oberen Stirnfläche des zylindrischen Behälters angeordnete Luftverteilungseinrichtung mündet» Die um das kälteübertragende Teil gewickelte Rohrschlange weist einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, ebenso ist die Luftverteilungseinrichtung als Ringleitung mit halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet*The invention has for its object to develop a device in which hydrogen-containing chlorine gas can be continuously, safely and completely liquefy with high efficiency. The device should be such that the released cold used to cool the dilution air \ tfird »According to the invention This object is achieved in that below the kaiteübertragenden part two successively switched Siebverteilungseinrichtungen are present, through which the liquefied chlorine gas is blown into a divided by a tube bundle Flüssigchlorsäule from below, wherein the first Siebverteilungseinrichtung of a single or double loop with a hole diameter of 5 to 10 mm and the zx ^ eite distribution device is designed as a sieve plate with a hole diameter of 5 to 10 mm, so that over the entire cross-section, the gas is evenly distributed in small bubbles · To the k lteübertragende portion is wound a coil, which opens into a disposed at the upper end surface of the cylindrical container air distribution device »The wound around the cold-transmitting member coiled pipe has a semi-circular cross-section, as well as the air distribution device is designed as a ring line with semi-circular cross-section *

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An der über dem kälteübertragenden Teil angeordneten Plussig-Chlorablaufleitung ist eine Ablenkvorrichtung und eine Entliiftungsbohrung angebracht» Erfindungsgemäß ist die Ablenkvorrichtung konisch gestaltet und vor der Eintrittsöffnung der nach unten gekrümmten Ablaufleitung für flüssiges Chlor angebracht, wodurch das Eintreten von Gasblasen in die Ablaufleitung vermieden wird.At the arranged over the cold-transmitting part Plussig-Chlorablaufleitung a deflector and a Entliiftungsbohrung is attached »According to the invention the deflector is conical and mounted in front of the inlet opening of the downwardly curved drain line for liquid chlorine, whereby the entry of gas bubbles in the drain line is avoided.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das zu kondensierende Chlorgas gleichmäßig mittels der zwei Siebverteilungseinrichtungen in kleinste Bläschen über den Behälterquerschnitt zu verteilen und unter explosionssicheren Bedingungen innerhalb der Flüssigchlorsäule zu kondensieren. Ein Eindringen explosibler Gase in die Flüssigchloraustrittsleitung wird durch die spezielle Gestaltung der Anlaufleitung vermieden und im Falle einer eventuellen Explosion wird die Flüssigchlorleitung sofort leergedrückt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unmittelbar nach Verlassen der Flüssigchlorsäule das bei der Verflüssigung entstehende explosible Restgas durch getrocknete und gekühlte Luft verdünnt und unschädlich gemacht wird· Durch die Anordnung der Rohrschlange mit halbkreisförmigem Querschnitt um das kälteübertragende Teil kann die sonst an die Umgebung abgegebene Kälte zur Kühlung der Verdünnungsluft verwendet werden.With the device according to the invention, it is possible to evenly distribute the chlorine gas to be condensed by means of the two Siebverteilungseinrichtungen in tiny bubbles over the container cross-section and to condense under explosion-proof conditions within the liquid chlorine column. Penetration of explosive gases into the liquid chlorine outlet line is avoided by the special design of the startup line and in the case of a possible explosion, the liquid chlorine line is immediately depressed. Another advantage of the invention is that immediately after leaving the Flüssigchlorsäule resulting in the liquefaction explosive residual gas is diluted and rendered harmless by dried and cooled air · By arranging the coil with a semicircular cross-section around the cold-transmitting part that can otherwise to the environment discharged cold can be used for cooling the dilution air.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß mit dieser Vorrichtung nicht nur-eine gefahrlose und vollständige, sondern auch eine kontinuierliche Kondensation von wasserstoffhaltigem Chlorgas möglich ist, gegenüber bekannten Vorrichtungen ist diese einfacher gestaltet und leichter zu reinigen·A further advantage is that with this device not only a safe and complete, but also a continuous condensation of hydrogen-containing chlorine gas is possible, compared to known devices this is simpler and easier to clean

f) Ausführung be is pi elf) Design be it pi el

Die Erfindung wird nachstehend an einem AusführungsbeispielThe invention will be explained below with reference to an embodiment

- 5 - 18 5 18 9- 5 - 18 5 18 9

das in einer Zeichnung dargestellt ist, erläutert« Das zu verflüssigende Chlorgas, mit einem Wasserstoffgehalt von k Volt-%, das als Restgas aus einer Vorverflüssigungsstufe kommt, strömt durch den Rohrstutzen 1 in eine mit vielen Löchern versehene einfache oder doppelte Ringleitung 2, die einen Lochdurchmesser von 10 mm aufweist« Hier wird der Gasstrom in grobe (Durchmesser 10 mm) und dann durch eine zweite Verteilungseinrichtung 3 (Lochdurchmesser 5 mm), die als Siebplatte ausgeführt ist, in feine Gasblasen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt verteilt» Die Kondensation des Chlorgases findet im Innenraum von mehreren Rohren h, die mit flüssigem Chlor gefüllt sind, statt. Dabei liegt das Chlorgas in sehr kleinen Gasblasen vor, die mit steigender Höhe der Vorrichtung immer kleiner werden» Die Wasserstoffkonzentration steigt dabei bis auf einen Wert von 20 VoI»-fo an»which is shown in a drawing, explained "The liquefied chlorine gas, with a hydrogen content of k vol%, which comes as residual gas from a Vorverflüssigungsstufe flows through the pipe socket 1 in a multi-hole provided with single or double ring line 2, the Hole diameter of 10 mm «Here, the gas flow in coarse (diameter 10 mm) and then by a second distribution device 3 (hole diameter 5 mm), which is designed as a sieve plate, evenly distributed in fine gas bubbles over the entire cross-section» The condensation of chlorine gas takes place in the interior of several tubes h, which are filled with liquid chlorine instead. The chlorine gas is present in very small gas bubbles, which become smaller and smaller with increasing height of the device »The hydrogen concentration increases up to a value of 20 VoI» -fo »

Eventuell auftretende Explosionen innerhalb der Gasblasen werden durch die große und kalte Masse des flüssigen Chlors und der Rotnrwandungen erstickt. Nachdem das nichtverflüssigte Restgas die Flüssigchlorsäulo verlassen hat, wird es sofort mit kalter Luft verdünnt» Die Luft gelangt dabei über den Rohrstutzen 5 in eine um den Kältemittelbehälter gewickelt о Rohrschlange 6 mit halbkreisförmigem Querschnitt und einem Übergangsrohr 7 in eine als Rohr mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildete Verteilereinrichtung 8« Das Restgas verläßt mit einem Wasserstoffgehalt von k Vol.-Jo den Chlorverflüssiger über die Abgasleitung 9» Das verflüssigte Chlor verläßt durch die Ablaufleitung 10 den Apparat und wird in einem Lagerbehälter gesammelt· Die Ablaufleitung ist nach unten gekrümmt» An ihr ist zum Zwecke der Verhinderung des Eintretens von Gasblasen in die Ablaufleitung eine konische Ablenkvorrichtung 11 vor der Eintrittsöf£nung angebracht. Eine Entlüftungsbohrung 12 im höchsten Punkt«der Ab— · laufleitung verhindert die Bildung eines Gaspolsters im oberen Raum der Abiaufleitung. Als Überdrucksicherung ist am Kopf der Vorrichtung eine Berstscheibe 13 vorgesehen» Die für die Verflüssigung vorgesehene KälteAny occurring explosions within the gas bubbles are stifled by the large and cold mass of the liquid chlorine and the Rotnrwandungen. After the non-liquefied residual gas has left the Flüssigchlorsäulo, it is immediately diluted with cold air. The air passes through the pipe socket 5 in a wrapped around the refrigerant tank о tube coil 6 with a semicircular cross-section and a transition pipe 7 in a designed as a pipe with a semicircular cross-section distribution device 8 "The residual gas leaves the chlorine liquefier via the exhaust pipe 9 with a hydrogen content of k Vol-Jo." The liquefied chlorine leaves the apparatus through the drain pipe 10 and is collected in a storage tank · The drain pipe is curved downwards to prevent the entry of gas bubbles into the drain line, a conical deflector 11 is mounted in front of the inlet opening. A ventilation bore 12 at the highest point of the discharge line prevents the formation of a gas cushion in the upper space of the waste discharge line. As overpressure protection a rupture disk 13 is provided at the head of the device »The intended for liquefaction cold

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wird mittels verdampfendem Kältemittel, -welches über den Stutzen 1*f mit der Verteilungseinrichtung 15 ein- und über den Stutzen 16 mit der Verteilungseinrichtung 17 austritt, erzeugt.is by means of evaporating refrigerant, which on the nozzle 1 * f with the distribution device 15 on and exits through the nozzle 16 with the distribution device 17 is generated.

Claims

-7- t85 ί 89

invention claim

1, device for almost complete and safe condensation of hydrogen-containing chlorine gas, consisting of a standing cylindrical container with supply line for chlorine gas, dilution air and refrigerant and corresponding discharges for liquid chlorine, exhaust gas and refrigerant and consisting of vertical tubes killteübertragenden part with a sieve distribution device arranged underneath , a coil for cooling the dilution air and a safety device, characterized in that below the kälteübortragenden part two successively connected Siebverteilungseinrichtungen (2,3) are arranged.

2 »device according to claim 1, characterized in that the first sieve distribution device (2) consists of a single or double ring line and the second distribution device (3) is designed as a sieve plate, wherein the Lochdurchsiesser both distribution devices are preferably 5 to 10 mm,

3 »device according to claim 1 and 2, characterized in that around the IiKlteübertragende part a tube coil (6) is wound, which opens into a arranged on the upper end face of the cylindrical container air distribution device (S) *

k » Apparatus according to claim 1 to 3», characterized in that the tube coil (6) has a semicircular cross-section.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Luftvorteilungseinrichtung · (8) is designed as a loop with a semicircular cross-section.

* I.Jim. Шчі * 8

18 5 18 9

Apparatus according to claims 1 to 5, characterized in that at the part above the cold transfer part
arranged liquid chlorine drain line a deflector (11) and a vent hole (12)
are attached.

Apparatus according to claims 1 and 6, characterized in that the deflecting device (11) is of conical design and is mounted in front of the inlet opening of the downwardly curved drainage pipe (10) for liquid chlorine *

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