DE198503C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Jig 198503 KLASSE Mg. GRUPPE

GOTTHOLD HILDEBRANDT in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. März 1907 ab.

Schwerzuverflüssigende Gase, wie Sauerstoff, Stickstoff usw., bedürfen bekanntlich zur Tiefkühlung mittels eigener Entspannung des hochgepreßten Gases einer größeren Auf-Wendung von mechanischer Arbeit als leichter verflüssigbare Gase, wie Ammoniak, Kohlensäure usw., zur Erzielung des gleichen Kälteeffektes.

Aus diesem Grunde haben sich schon in

ίο der Praxis der Kältetechnik mit Ammoniak, Kohlensäure usw. betriebene Kühlmaschinen den mit Luft betriebenen Kältemaschinen überlegen gezeigt.

Für eine rationellere Tiefkühlung und Verflüssigungschwerverflüssigbarer Gase trägt man diesem Umstände dadurch Rechnung, daß man dem Maschinenparke von Luftverflüssigungsmaschinen besondere mit Ammoniak oder Kohlensäure betriebene Kältemaschinen hinzufügt, um die Preßluft billiger und ergiebiger vorzukühlen, als dies durch bloße eigene Verdichtung, Wasserkühlung und Entspannung der Preßluft selbst möglich sein würde. Dieser an sich praktische Gedanke hat den Nachteil, daß er den Maschinenpark einer Luftverflüssigungs- oder einer ähnlichen Anlage mit der Überwachung weiterer Hilfsmaschinen belastet und die Anlage auch noch verteuert.

Das nachstehend beschriebene Verfahren beseitigt diesen Nachteil dadurch, daß dem Gemisch von Gasen tieferen Siedepunktes geeignete Gase höheren Siedepunktes entweder hinzugemischt, oder wenn bereits darin enthalten, wie Kohlensäure in atmosphärischer Luft, kondensiert statt ausgeschieden werden, um in einen gemeinsamen Kompressions- und Entspannungskreislauf eingeschaltet zu werden, wobei die Entspannungsakte der Gase mit verschiedenen Siedepunkten voneinander getrennt werden, dergestalt, daß das leichter verflüssigbare Gas' schon früher und an anderer geeigneter Stelle verflüssigt wird als das schwerer verflüssigbare Gas, worauf das erstere zwecks Vorkühlung des Gemisches und das letztere zwecks Vorkühlung des restierenden Gases verdampft bzw. entspannt wird.

Die Wahl des zur besseren Vorkühlung zugeführten Hilfsgases wird den besonderen Umständen angepaßt. Handelt es sich z. B. um die Verflüssigung atmosphärischer Luft, die ohnehin eine natürliche Beimengung von Kohlensäure enthält, so wird dieser Umstand benutzt und die bisher in Luftverflüssigungsmaschinen einen lästigen Faktor bildende Kohlensäure nach dem hier beschriebenen Verfahren als Hilfsgas verwendet.

Zum Unterschied von den jetzt bekannten Luftverflüssigungsverfahren werden die leichter verflüssigbaren Gase, in diesem Falle Kohlensäure, hierbei nicht vor der Verflüssigung der Luft mittels chemischer oder mechanischer Mittel beseitigt, sondern als schätzbares Arbeitsmedium absichtlich in den Kreislauf einbezogen.

Man hat nur nötig, den Verflüssigungsraum der mitverdichteten Kohlensäure, den sogenannten Kondensator, in einer Zone des Appar rates anzuordnen, wo ein Einfrieren derselben und damit eine Verstopfung der Rohrleitungen noch nicht stattfinden kann.

Die Ausführungsform dieses Gedankens ist in verschiedener Gestaltung möglich, da seine Ausführbarkeit weder an die Form der Vorrichtungen, noch an Zahl und Größe des Materials gebunden ist, immer aber bietet sich die Gelegenheit, jetzt lästige und durch besondere Kosten zu entfernende Beimengen an der Verdichtungs- und Abkühlungsarbcit besonders nutzbringend mit teilnehmen zu

ίο lassen oder sie gesondert abzuscheiden und sie als Nebenprodukt zu gewinnen.

An einer der verschiedenartig möglichen Ausführungsformen, wie sie beispielsweise die beiliegende Zeichnung zeigt, soll der Arbeitsgang näher erläutert werden.

Das im Kompressor A verdichtete Gasgernenge, beispielsweise bestehend aus Luft und Kohlensäure, durchfließt, nachdem ihm die Kompressionswärme durch Kühlwasser ent-

ao zogen ist, die Rohrwindungen des Vorkühlers B und scheidet im Sammelgefäß C die sich vor der Verflüssigung der Luft verflüssigende Kohlensäure ab. Während die flüssige Kohlensäure in das den Vorkühler umgebende Gefäß D expandiert, strömt die von Kohlensäure befreite Luft durch einen beliebigen Wärmeaustauschapparat E und expandiert dann in dem Raum F, in welchem sie sich verflüssigt. Die verflüssigte Luft fließt nun in das Sammel- oder Trennungsgefäß G. Die unverflüssigt gebliebene Luft umspült den Wärmeaustauscher E und fließt dann ins Freie oder in Auffanggefäße ab.
Die Zumischung von leichter verflüssigbaren Gasen kann entweder künstlich oder durch natürliche Anreicherung erfolgen. In dem hier vorausgesetzten Falle kann der Gasauslaß der Kohlensäureverdampfungsvorrichtung D an das Saugventil der Kompressionspumpe angeschlossen und das diese Verbindung herstellende Rohr gleichzeitig mit einem Luftsaugventil H ausgerüstet werden, um bei jedem Kolbenhube gleichzeitig mit der im Vorkühler entspannten Kohlensäure wieder Frischluft anzusaugen, die ja bekanntlich immer einen geringen Prozentgehalt neuer freier Kohlensäure enthält.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   j. Verfahren zur Tiefkühlung und Verflüssigung . von Gasen mit tiefliegenden Siedepunkten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch, bestehend aus Gasen mit tiefliegenden Siedepunkten und Gasen mit höher liegenden Siedepunkten, gemeinsam verdichtet wird und nach Entziehung der Kompressionswärme die letzteren früher zur Expansion gebracht und verflüssigt werden, als die Gase mit tiefer liegenden Siedepunkten, um dann bei ihrer Expansion zur Vorkühlung dieser oder des frisch zugeführten Mischgases zu dienen.
2. 2. Verfahren zur Tiefkühlung und Verflüssigung von Gasen mit tiefliegenden Siedepunkten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Gasen mit tieferen Siedepunkten solche mit höheren Siedepunkten künstlich beigemischt werden, oder aber, falls letztere bereits im natürlichen Zustande den ersteren in geringeren Mengen beigemischt sind (z.B. die Kohlensäure in der atmosphärischen Luft), durch fortlaufende Verflüssigung, Verdampfung und Wiederansaugen im Kreislauf erhalten bleiben und angereichert werden.
3. 3. Verfahren zur Tiefkühlung und Verflüssigung von Gasen mit tiefliegenden Siedepunkten nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer Verflüssigungsstufen in dem Arbeitsprozeß dergestalt, daß die Verflüssigung von Gasen mit höheren Siedepunkten in einer solchen Verflüssigungsstufe vor sich geht, in welche die Temperatur noch hoch genug ist, um ein Einfrieren dieser Gase zu verhindern.
4. 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verbindung einer Kompressionsvorrichtung, einer Wasserkühlvorrichtung und einer Verflüssigungsvorrichtung für die Gase verschiedenen Siedepunktes, in welcher die Verflüssigung für Gase hohen und Gase tiefen Siedepunktes getrennt voneinander vorgenommen werden, dergestalt, daß die Gase mit höherem Siedepunkt zur Vorkühlung des Gasgemisches dienen und dann von der Kompressionsvorrichtung von neuem mit frischen Gasen tiefen Siedepunktes zusammengesaugt und komprimiert werden, während die Gase mit tiefgelegenen Siedepunkten nach ihrer Wiederverdampfung zur weiteren Tiefkühlung der zur Verflüssigungsstelle strömenden Gase mit tieferem Siedepunkte dienen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.