DE1181186B

DE1181186B - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Trockeneis

Info

Publication number: DE1181186B
Application number: DEV17387A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Laszlo Vahl
Original assignee: Dr-Ing Laszlo Vahl
Current assignee: Dr-Ing Laszlo Vahl
Priority date: 1958-10-15
Filing date: 1959-10-12
Publication date: 1964-11-12

Description

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Trockeneis Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung unmittelbar verwendbaren Trockeneises (fester Kohlensäure) mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,5 kg/1, wobei man gasförmige Kohlensäure über eine Kühlfläche leitet und abkühlt. Nach einem bekannten Verfahren soll das Gas auf etwa -70° C abgekühlt und verflüssigt werden. Die flüssige Kohlensäure soll dann in Formgefäßen gefroren werden. Ein derartiges Verfahren ist nicht ausführbar, und es wird dann auch in keiner Weise angegeben, unter welchen Bedingungen man Trockeneis mit einem brauchbaren spezifischen Gewicht, also keinen Reif, herstellen kann. Auch ist bekanntgeworden, die Herstellung von Trockeneis aus gasförmiger Kohlensäure dadurch vorzunehmen, daß reines kohlensäuregas in mehreren Stufen verdichtet wird, dieses Gas mit Hilfe von Kühlwasser kondensiert und danach die erhaltene flüssige Kohlensäure mittels einer Drosselung in einer Anzahl Stufen bis unter den Druck des Tripelpunktes in Schnee umgewandelt wird. Der gebildete lockere Schnee wird dann in Pressen zu Blöcken mit einem spezifischen Gewicht von 1,4 kg/1 verdichtet. Diese Blöcke können dann auf die jeweils gewünschte Größe zersägt werden.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung von Trockeneis, das sehr einfach ist und in einer wenig komplizierten Apparatur zur Anwendung gebracht werden kann.
Nach der Erfindung leitet man die gasförmige Kohlensäure mit einem Gehalt von nicht kondensierbaren Gasen von weniger als 25 Volumprozent in einem kontinuierlichen Strom über die Kühlfläche, deren Temperatur höchstens 25° C niedriger als die dem Partialdruck der Kohlensäure entsprechende Sublimationstemperatur ist. Nach dem Erreichen einer bestimmten Schichtstärke der auf der Kühlfläche sublimierten Kohlensäure erwärmt man diese Fläche bis auf eine Temperatur, die oberhalb der Sublimationstemperatur liegt, damit das gebildete Trockeneis von der Oberfläche freikommt. Wenn man dafür sorgt, daß die beschriebenen Bedingungen vorliegen, bekommt man Trockeneis, dessen spezifisches Gewicht sogar noch größer ist als dasjenige des Trockeneises, ,das nach dem bekannten Verfahren mittels Pressen von Schnee hergestellt ist, während jedoch nicht erforderlich ist, die gasförmige Kohlensäure zu kondensieren und Schnee zu verdichten. Man kann dadurch auf die dazu erforderlichen komplizierten und kostspieligen Vorrichtungen verzichten. Auch die von den Pressen benötigte Energie kommt in Fortfall. Damit der vorgeschriebene Gehalt von nicht kondensierbaren Gasen in der Grenzschicht an der Kühlfläche nicht überschritten wird, leitet man nach der Erfindung die gasförmige Kohlen säure in einem kontinuierlichen Strom über die Kühlfläche.
Die erwähnte Temperaturgrenze ist von großer Bedeutung, weil bei einer größeren Temperaturdifferenz das gebildete Trockeneis infolge Wärmespannungen zerspringt.
Nach der Erfindung bekommt man Trockeneis mit einem hohen spezifischen. Gewicht, wenn der Gehalt der gasförmigen Kohlensäure von nicht kondensierbaren Gasen kleiner als 15 Volumprozent ist.
Beim Verfahren nach der Eifindung kann z. B. bei atmosphärischem Druck und einem Gehalt der gasförmigen Kohlensäure von 90 % eine Temperatur der Kühlfläche von -100° C angewendet werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Trockeneis. Nach der Erfindung ist eine solche Vorrichtung gekennzeichnet durch einen Behälter, der eine Kühlfläche in Form einer oder mehrerer senkrechter Röhren aufweist, welche mit einer Kühlverrichtung verbunden sind, die eine Kühlflüssigkeit mit einer Temperatur, die .höchstens 25°C unterhalb der dem im Gefäß herrschenden Druck entsprechenden Sublimationstemperatur bzw. eine Flüssigkeit mit einer oberhalb der Sublimationstemperatur liegenden Temperatur liefert, während der Behälter in der Nähe des einen Endes einen Anschluß für die kontinuierliche Zufuhr gasförmiger Kohlensäure, in der Nähe des anderen Endes einen Anschluß für das kontinuierliche Abziehen gasförmiger Kohlensäure und nicht kondensierbarer Gase und an der Unterseite eine verschließbare Öffnung zur Entfernung des gebildeten Trockeneises aufweist.
Hierzu kann noch bemerkt werden, daß in der Literatur gesagt wird, daß, wenn man gasförmige Kohlensäure mit einer Kühlfläche in Berührung bringt, sich auf der Kühlfläche Kohlensäurereif bildet und daß ein solches Verfahren nicht zur Herstellung fester Kohlensäure verwendet werden kann (Prof. Dr.-Ing. J. Kuprianoff, »Die feste Kohlensäure, Herstellung und Verwendung«, 1953).
In der folgenden Beschreibung wird an Hand der F i g. 1 und 2 die Anlage zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
Im langgestreckten senkrechten Behälter 1 ist eine Kühlfläche 2 angeordnet. An dieser Kühlfläche wird mittels einer Leitung 3 ein flüssiges Medium für Kälte bzw. Wärme zugeführt, während mittels einer Leitung 4 das Kühlmedium von der Pumpe 5 angesaugt und nach einem Kühler 6 zurückgepreßt wird. Dieser Kühler 6 ist mittels der Stutzen 7 und 8 mit einem nicht dargestellten Kühlkreislauf verbunden. Die Erwärmung wird mittels eines in der Leitung 4 angeordneten Wärmeaustauschers 9 vorgenommen, wobei die Leitungen 10 und 11 mit der Druckleitung des Kompressors der Kühlmaschine in Verbindung stehen können.
Der Behälter 1 weist im unteren Teil einen Stutzen 12 auf, durch den die gasförmige Kohlensäure zugeführt wird. Im oberen Teil ist der Behälter 1 mit einem Stutzen 13 versehen, mittels dessen ein Gemisch nicht sublimierter Kohlensäure und nicht kondensierbarer Gase kontinuierlich abgeführt wird. Das Gefäß 1 ist an der unteren Seite mit einer Klappe 14 verschlossen. Die Kühlfläche 2 ist mittels Rippen 15 vergrößert. Wenn sich nach Verlauf einiger Zeit eine genügend starke Schicht Trockeneis auf der Kühloberfläche gebildet hat, wird während einer kurzen Zeit mittels des Wärmeaustauschers 9 erwärmtes Medium nach der Fläche 2 gepumpt, während der Kühler 6 ausgeschaltet ist.
Das gebildete Trockeneis kommt dann von der Oberfläche frei und fällt hinunter. Es kann mittels der Klappe 14 entfernt werden. Die Anlage steht dann gleich wieder zu einer erneuten Bildung von Trockeneis auf der Fläche 2 bereit. Ein Zyklus der Herstellung von Trockeneis besteht also aus einem Zeitintervall zum Sublimieren der gasförmigen Kohlensäure auf der Kühlfläche 2 (Ausfrierperiode) und einem anschließenden Zeitintervall zum Lösen des gebildeten Trockeneises mittels einer Erwärmung der Fläche 2. Der Druck der Kohlensäure im Gefäß 1 kann auch höher als der Atmosphärendruck sein. Der Druck soll jedoch niedriger als der Tripeldruck von etwa 5,3 ata sein. Mittels eines Manometers 16 kann der im Gefäß herrschende -Druck abgelesen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von unmittelbar verwendbarem Trockeneis mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,5 kg/1, wobei man gasförmige Kohlensäure über eine Kühlfläche leitet und abkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß man die gasförmige Kohlensäure mit einem Gehalt von nicht kondensierbaren Gasen von weniger als 25 Volumprozent in einem kontinuierlichen Strom über die Kühlfläche, deren Temperatur höchstens 25° C niedriger als die dem Partialdruck der Kohlensäure entsprechende Sublimationstemperatur gehalten wird, leitet und daß man nach dem Erreichen einer bestimmten Schichtstärke der auf der Kühlfläche sublimierten Kohlensäure diese Fläche auf eine oberhalb der Sublimationstemperatur liegende Temperatur erwärmt und damit das gebildete Trockeneis von der Kühlfläche entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an nicht kondensierbaren Gasen in der gasförmigen Kohlensäure weniger als 15 Volumprozent beträgt.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Behälter (1), der eine Kühlfläche (2) in Form einer oder mehrerer senkrechter Röhren aufweist, die über Leitung (3) mit der Kühlvorrichtung (6) und über Leitung (4) mit dem Wärmeaustauscher (9) verbunden sind, wobei am Behälter (1) ein Stutzen (12) für die Zufuhr gasförmiger Kohlensäure und ein Stutzen (13) für das Abziehen der nicht verfestigten Gase angebracht und an der Unterseite eine verschließbare Klappe (14) zur Entfernung des gebildeten Trockeneises angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 119 947; I. K u p r i a n o f f , Die feste Kohlensäure, 1953, S.37.