DE1551564C - Vorrichtung zum Verflüssigen von Chlor aus wasserstoffhaltigem, nichtexplo siblem Restchlorgas - Google Patents

Description

' Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verflüssigen von Chlor aus wasserstoffhaltigem, nichtexplosiblem Restchlorgas, bei der ein Sammelbehälter für flüssiges Chlor unten einen Einlaß für den Zutritt von Restchlorgas sowie oben je einen Ablaß für flüssiges Chlor und Gas aufweist und dieser Sammelbehälter sich in einem Kältemittelbehälter befindet.

Bei derartigen Vorrichtungen wird angestrebt, die Ausbeute an verflüssigtem Chlor aus wasserstoffhaltigen Rohgasen aus der Elektrolyse möglichit hoch zu treiben. Mit zunehmender Ausbeute wird die Wasserstoff konzentration im Restchlorgas höher und ergibt so bald ein explosionsfähiges Gas. Es ist erforderlich, solche Vorrichtungen so auszugestalten, daß die explosionsfähigen Gase möglichst nicht zur Explosion kommen und im Falle der Explosion die Vorrichtung nicht zerstört wird.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse eine Vorrichtung vorzusehen, bei der komprimiertes rohes Chlorgas im nichtexplosiblen Zustand von oben in ein oder zwei schraubenlinienförmig ausgebildete Rohre, die sich in einem Kältemittelbehälter befinden, mit hoher Geschwindigkeit geleitet wird, wobei sich in diesen Rohren Chlor teilweise verflüssigt, dieses Gemisch von verflüssigtem Chlor und Restgasgemisch unten in der Nähe des Bodens des Sammelbehälters für flüssiges Chlor in den Sammelbehälter gelangt und ferner oben am Sammelbehälter flüssiges Chlor über eine Überlaufleitung abgezogen und das restliche Gasgemisch, das beim Aufsteigen in der kalten Flüssigchlorsäule nicht verflüssigt worden ist, im höchsten Punkt des Sammelbehälters abgeleitet wird (deutsche Auslegeschrift 1 179 570). Bei dieser Vorrichtung sind Explosionen in den schraubenlinienförmigen Rohren sicher nicht zu vermeiden, und ganz besonders explosionsgefährdet ist der Raum oberhalb der Oberfläche der Flüssigchlorsäule, da hier der Wasserstoffgehalt des Restgasgemisches seinen Höchstwert erreicht hat und das restliche Gasgemisch ohne Verdünnung durch Inertgase dem Austrittsstutzen des Sammelbehälters zufließt. Da das in den Sammelbehälter unten eingeleitete Restgasgemisch in Bläschen sehr unterschiedlicher Größe aufsteigen wird, sind auch in der Flüssigchlorsäule Explosionen bei größeren Blasen nicht auszuschließen, und außerdem ist keine optimale Chlorausbeute zu erwarten.

Um den Wasserstoffgehalt des restlichen Gasgemisches in dem Raum oberhalb der Flüssigchlorsäule der letzten Kondensationsstufe auf einen zulässigen Wert zu verdünnen, ist es weiter bekannt, ein reaktionsträges Spülgas in diesen Raum zu führen (britische Patentschrift 938 073, Fig. 4). Da hier das Spülgas nicht gekühlt ist und durch die einfache seitliche Zuführung desselben sein Strömungsbild tote Ecken zeigt, wodurch ein restloses Ausspülen der Oberfläche nicht möglich ist, ist auch bei dieser Vorrichtung dieser Raum explosionsgefährdet.

Um Explosionsgefahren zu bannen, ist es ferner ι bekannt, das nichtexplosiblc Restgas aus der ersten oder den erslcn Kondensationsstufen in kleinste Räume zerteilt zur Verflüssigung zu bringen und eine Rückströmsicherung zwischen den Kiihlclcmenlcn mit nichtexplosiblem und explosiblem Gasinhalt vorzusehen (deutsche Patentschrift 1 056 155). Auch hei . dieser Vorrichtung können Explosionswellen zwiir (',edämpfl und örtlich eingeschränkt, aber nicht unbedingt vermieden werden. Außer der benötigten Rückströmsicherung müssen alle Anlagejiteile elektrisch geerdet und das Chlorgas nach besonderen Verfahren gereinigt sein, um das Niederschlagen von Verunreinigungen in den kleinsten Räumen zu vermeiden, da dadurch der Durchfluß behindert und die Wärmeübertragung vermindert würde.

Die Erfindung soll das bessern. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, Explosionen in der Zuleitung für das Restchlorgas in den Sammelbehälter für flüssiges

ίο Chlor der letzten Kondensationsstufe und in dem. Sammelbehälter, und.zwar in dem flüssigen Chlor und in dem Raum oberhalb seiner Oberfläche, zu vermeiden, kleine Räume oder Kammern für die Aufnahme der Restchlorgase zwecks Verflüssigung

und die Rückstromsicherung zwischen den Kühlelementen mit nichtexplosiblem und explosiblem Chlorgasinhalt einzusparen und trotzdem das der weiteren Verflüssigung zuzuführende, nichtexplosible Restchlorgas in kleinsten Mengen aufzuteilen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sammelbehälter für flüssiges Chlor aus einem von einem Innenrohr und einem Verdrängerund Überlaufrohr gebildeten Kreiszylinderraum besteht, der kurz oberhalb des Rohrstutzens zum Zuführen von nichtexplosiblem Restchlorgas eine Feinverteilung aufweist und oben im Verdränger- und Überlaufrohr Schlitze für den Abfluß von flüssigem Clor in das Verdränger- und Überlauf rohr und für den Durchlaß von kaltem Spülgas aus dem Verdränger- und Überlaufrohr heraus zeigt, wobei die Spülgasleitung aus einem Rohrstutzen, einer im Kältemittelbehälter, der aus einem Mantelrohr und dem Innenrohr besteht, gelegenen Kühlschlange und einem das Innenrohr und das Verdränger- und Überlaufrohr durchdringenden Rohrstutzen gebildet ist.

Um zu vermeiden, daß durch eine zu geringe Spülgasmenge ein explosibles Abgas die Vorrichtung verlassen oder eine unnötig große Spülgasmenge den Betrieb der Vorrichtung verteuern kann, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Mengenregler für die Spülgasmenge vorhanden.

Sollte bei einer möglichen Störung der Spülgaszufuhr eine Zündung eines explosiblen Abgases erfolgen, so verschließt als Notbruchstelle der Vor- richtung eine auswechselbare Berstmembrane das Innenrohr nach oben.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt die Endstufe einer Chlorverflüssigungsanlage.

In einem Kreisringzylinderraum, der von dem senkrecht angeordneten Mantelrohr 1 und dem Innenrohr 2 gebildet ist, verdampft siedendes Kältemittel, das durch einen Rohrstutzen 3 entspannt zugeführt und dampfförmig durch einen Rohrstutzen 4 abgesaugt wird. Mit 5 ist die Oberfläche des siedenden Kältemittels bezeichnet. Das verdampfende Kältemittel kühlt das Innenrohr 2 und die im Kältemittel befindliche um das Innenrohr 2 geführte Kühlschlange 6, durch die das Spülgas — durch den Rohrstutzen 7 zu- und den Rohrstutzen 8 abgeführt — von unten nach oben geleitet wird. Als Spülgas wird ein unter den Druck- und Tempcraturbcdingungen der Chlorverflüssigung nicht verfiüssigbares Gas gewählt. Der Kreisringzylinderraum, der von dem Innenmhr 2 und dem Verdränger- und Überiaufrohr 9 gebildet ist, ist zum größten Teil mit flüssigem Chlor gefüllt. Die Flüssigclilorsüule zeigt eine Ober-

fläche 10, die dadurch entsteht, daß das Ende des Rohrstutzens 8 im oben verschlossenen Verdrängerund Überlaufrohr 9 nach oben gerichtet ist und das Spülgas so gleichmäßig verteilt durch den oberen Teil der Schlitze 11 nach außen gegen das flüssige Chlor bläst, während durch den unteren Teil der Schlitze 11 infolge laufender Verflüssigung überschüssiges flüssiges Chlor nach innen in das Verdränger- und Überlaufrohr 9 abfließt. Durch den Rohrstutzen 12 wird Restchlorgas von nicht explosibler Zusammensetzung aus der oder den Vorverflüssigungsstufen in das Innenrohr 2 und somit in den von flüssigem Chlor gefüllten Kreisringzylinderraum geleitet. Das Restchlorgas, das sich bei der Einleitung in das flüssige Chlor in Form von ganz verschiedenen großen Blasen in der Chlorflüssigkeit befindet, wird durch die Feinverteilung 13 — eine Wand innerhalb des Kreisringzylinderraumes mit sehr kleinen Durchtrittsquerschnitten — in sehr kleine Mengen aufgeteilt, die in einer Vielzahl einzelner Bläschen in der flüssigen Chlorsäule nach oben steigen. Aus den Bläschen wird zufolge der weiteren Abkühlung in der ständig gekühlten Chlorflüssigkeit das in den Bläschen befindliche Restchlor weitgehendst verflüssigt, wodurch die Bläschen mit verhältnismäßig zunehmendem Wasserstoffgehalt noch kleiner, aber explosibler werden. Durch den unteren Teil der Schlitze 11 fließt — wie schon oben beschrieben — das überflüssige Chlor nach innen in das Verdränger- und Überlaufrohr 9 und verläßt durch einen Rohrstutzen 14 die Vorrichtung. Das durch den oberen Teil der Schlitze 11 strömende, tiefer gekühlte Spülgas spült die Restgasbläschen aus der Oberfläche 10 heraus, kühlt die explosiblen Restgasbläschen, die aus der Flüssigchlorsäule entweichen, noch mehr ab und vermischt sich gleichzeitig mit ihnen, so daß der Wasserstoffgehalt des sich bildenden neuen Gasgemisches unter der Explosionsgrenze zu liegen kommt. Das neue Gasgemisch wird als Abgas durch einen Rohrstutzen 15 am Innenrohr 2 abgeführt. Vorsorglich ist der Querschnitt des Innenrohres 2 durch eine Berstmembrane 16 verschlossen, die so bemessen ist, daß sie bei einer eventuellen Störung der Spülgaszufuhr und damit möglichen Zündung eines explosiblen Abgases zerbrechen und so die Vorrichtung vor einer Zerstörung bewahren kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Zerlegung des Restchlorgases mittels der Feinverteilung 13 in kleinste Bläschen in der unterkühlten Flüssigchlorsäule einerseits und das Ausspülen der wasserstoffangereicherten Restgasbläschen aus der Oberfläche der Flüssigchlorsäule mit gleichzeitiger Verdünnung des Wasserstoffgehaltes bis unter die Zündgrenze mit Hilfe des tiefgekühlten Spülgases andererseits sich größere

ίο Sicherheiten bei höchster Chlorausbeute ergeben und außerdem die Vorrichtung gegenüber den bekannten Ausführungen bedeutend einfacher gestaltet ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verflüssigen von Chlor aus wasserstoffhaltigem, nichtexplosiblem Restchlorgas, bei der ein Sammelbehälter für flüssiges Chlor unten einen Einlaß für den Zutritt von Restchlorgas sowie oben je einen Ablaß für flüssiges Chlor und Gas aufweist und dieser Sammelbehälter sich in einem Kältemittelbehälter befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter für flüssiges Chlor aus einem von einem Innenrohr (2) und einem Verdränger- und Überlaufrohr (9) gebildeten Kreisringzylinderraum besteht, der kurz oberhalb des Rohrstutzens (12) zum Zuführen von nichtexplosiblem Restchlorgas eine Feinverteilung (13) aufweist und oben im Verdränger- und Überlaufrohr (9) Schlitze (11) für den Abfluß von flüssigem Chlor in das Verdränger- und Überlaufrohr (9) und für den Durchlaß von kaltem Spülgas aus dem Verdränger- und Überlaufrohr (9) heraus zeigt, wobei die Spülgasleitung aus einem Rohrstutzen (7), einer im Kältemittelbehälter, der aus einem Mantelrohr (1) und dem Innenrohr (2) besteht, gelegenen Kühlschlange (6) und einem das Innenrohr (2) und das Verdränger- und Überlaufrohr (9) durchdringenden Rohrstutzen (8) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mengenregler für die Spülgasmenge vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berstmembrane (16) das Innenrohr (2) nach oben verschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen