DE229001C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei vielen industriellen Herstellungsverfahren ergeben sich große Mengen von Luft oder von schwer zu verflüssigenden Gasen, die mit geringen Mengen von Dämpfen flüchtiger Flüssigkeiten gemischt sind. Dies ist beispielsweise bei der Herstellung künstlicher Seide aus Kollodium oder bei der Herstellung ■ von rauchlosem Pulver der Fall. Hier bestehen die Dämpfe, welche mit Luft vermischt sind,, ίο im wesentlichen aus Alkohol, Äther und atmo-. sphärischer Feuchtigkeit.

Man hat schon früher verschiedene Vorschläge gemacht, um diese Dämpfe wiederzugewinnen, und zwar hat man unter anderem vorgeschlagen, die Dämpfe dadurch abzui scheiden, daß man das vorher komprimierte Gasgemisch durch Entspannung unter gleichzeitiger Leistung äußerer Arbeit abkühlt und als Kühlmittel das entspannte und abgekühlte Gas selbst benutzt, welches man im Gegenstrom zu dem zu entspannenden Gas strömen läßt. Dazu verwendet man Wärmeaustauscher mit senkrechten Rohrbündeln und einem sie umhüllenden "Behälter, bei denen das zu behandelnde Gas im Innern der Röhren zirkuliert und das entspannte Gas die Röhren von außen umspült.

Bei. dem bekannten Verfahren und der bekannten Einrichtung strömt aber das zu behandelnde Gas einmal von unten nach oben und einmal von oben nach unten, sowie das Kühlmittel jeweils entsprechend umgekehrt. Wenn nun an einem Punkt eines senkrechten Rohres, in welchem das Gas von oben nach unten streicht, ein Stoff sich in flüssiger Form kondensiert, so fließt die Flüssigkeit nach unten, gelangt infolge des Gegenstromlaufes ,an kältere Teile des Rohres und findet demzufolge Gelegenheit, fest zu werden. Dieses Festwerden führt zu Verstopfungen in den Rohren der Rohrbündel. Bei dem bekannten Verfahren ist man genötigt, diese Störungen zu beseitigen. Man setzt den oder die Wärmeaustauscher, welche verstopft sind, außer Betrieb und ersetzt sie durch neue Wärmeaustauscher, oder man erwärmt die Rohre oder Wandungen, taut also ab. Hierdurch wird der Arbeitsgang gestört und unterbrochen; es entstehen Unbequemlichkeiten sowie Verluste an Zeit und an Betriebskraft. Außerdem macht das Festwerden der Stoffe einen Zusatz an Kälte bzw. Energie notwendig, welchen man vermeiden könnte, wenn die Kondensation nur in flüssigem Zustande erfolgen würde.

Vorliegende Erfindung bezweckt die Abscheidung und Gewinnung der Stoffe ausschließlich in flüssiger Form, wodurch man die oben erwähnten Übelstände vermeidet und

demgemäß das Verfahren zu einem vollständig kontinuierlichen macht.

Das Gasgemisch tritt wie bei dem bekannten Verfahren in die Wärmeaustauschröhren ein, wo es im Gegenstrom durch das Kühlmittel bzw. durch die entspannten kalten Gase abgekühlt wird. Die Erfindung besteht nun darin, daß die im Gegenstrom aufeinander wirkenden Stoffe nicht beliebig einmal in der einen

ίο und einmal in der anderen Richtung strömen, sondern daß vielmehr das zu behandelnde komprimierte Gemisch auf seinem ganzen Wege vom Eintritt in den Wärmeaustauschapparat ab bis zum Eintritt in die Entspannung^- oder Abkühlungsvorrichtung nur von unten nach oben und das entspannte Kühlmittel auf seinem ganzen Wege von der Entspannungsvorrichtung bis zum Austritt aus dem Wärmeaustauschapparat nur von oben nach unten geführt wird. Hierbei trifft das herabrieselnde Kondensat ausnahmslos stets auf wärmere Rohrflächen und kann sich nirgends in fester Form niederschlagen.

Die beiliegende Zeichnung gibt mehrere Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Ausübung des neuen Verfahrens wieder.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 tritt die komprimierte und mit den wiederzugewinnenden Dämpfen, beispielsweise mit Alkohol, Äther und Feuchtigkeit geschwängerte Luft bei A in den Apparat ein und steigt in dem senkrechten Röhrenbündel F eines Wärmeaustauschers E in die Höhe. In dem Maße, wie sie aufsteigt, begegnet sie dort immer niedriger werdenden Temperaturen, die auf irgendeine Art und Weise, insbesondere jedoch durch das weiter unten zu erwähnende Mittel erzielt werden. Bald begegnet die Luft dort einer Temperatur, die der Sättigungsspannung der darin enthaltenen am leichtesten kondensierbaren Dämpfe, beispielsweise derjenigen des Wasserdampfes entspricht. Der Wasserdampf fängt also an dieser Stelle an, sich zu kondensieren, aber er nimmt auch eine gewisse Menge Alkohol mit sich, so daß die kondensierte Flüssigkeit von Anfang an nur bei einer unterhalb o° C. belegenen Temperatur fest werden kann.

Die Flüssigkeit, welche sich an irgendeinem Punkt des Rohrsystems bildet, kann immer ohne Gefahr der Erstarrung von oben nach unten fließen, weil sie bei ihrem Abstieg in immer wärmere Zonen eintritt.

Das Gas, welches an dem Punkt zurückbleibt, wo die Kondensation des Wasserdampfes und des Alkohols begonnen hat, enthält weniger Wasserdampf.. Es setzt seinen Aufstieg nach oben in Zonen mit immer niedriger werdenden Temperaturen fort. Die Sättigungsbedingungen für dieses gasförmige Gemisch werden von neuem erfüllt, und die sich jetzt bildende Flüssigkeit enthält noch mehr Alkohol, wodurch ihr Erstarrungspunkt sich noch erniedrigt. Demzufolge kann auch diese Flüssigkeit noch bei dieser niedrigen Temperatur unverändert bestehen bleiben, ohne fest zu werden, und sie fließt wie die vorangegangene Flüssigkeit nach wärmer werdenden Zonen ab, ΛνοαυΓΰΙι sie der Gefahr, fest zu werden, entgeht. '

Die gleiche Überlegung gilt für den aufsteigenden Gasstrom an jedem Punkt. Die Temperaturen erniedrigen sich fortschreitend, aber die gebildeten Flüssigkeiten werden ihrerseits weniger leicht fest, und zwar durch den immer größer werdenden Gehalt zuerst an Alkohol und dann an Äther in den Dämpfen, welch letzterer eine Temperatur von — 115⁰C. er-, tragen kann, ohne fest zu werden.

Ist die Arbeit einmal im Gange, so vollzieht sich die Kondensation in dem Röhrenbündel ausschließlich im flüssigen Zustande, unten beginnend und sich nach oben fortsetzend, und die gesamte wiedergewonnene Flüssigkeit fließt nach B ab, wo sie etwa die gewöhnliche Temperatur besitzt, nachdem sie ihre Kälte während ihres Abstieges an die aufsteigenden Gase abgegeben hat.

Die Quelle zur Gewinnung der zum Verfahren notwendigen Kälte kann beliebig sein. g₀ Aber wenn man die behandelte Luft komprimiert, um den darin enthaltenen Wasserdampf bei gewöhnlicher Temperatur zu sättigen, so erscheint es angezeigt, die Kälte durch die Entspannung dieser Luft in irgendeiner beliebigen Maschine hervorzubringen. Die entspannte Luft strömt von oben nach unten durch den Wärmeaustauscher E und gibt fortschreitend ihre Kälte an die komprimierte Luft ab. Sie tritt im unteren Teil bei C, etwa bis auf die umgebende Temperatur abgekühlt, aus, wodurch die Kälte so vollkommen wie möglich wiedergewonnen wird. Die Entspannungsmaschine hat also nur die · notwendige Kälte für die Verflüssigung der wiederzugewinnenden Stoffe und zur Deckung der Kälteverluste durch den Eintritt äußerer Wärme und durch die Unvollkommenheit des Wärmeaustauschers herzustellen.

Für ungestörten, ununterbrochenen Betrieb genügt es, daß das Temperaturminimum, welches im Innern der Röhren erreicht wird, höchstens gleich der niedrigsten Erstarrungstemperatur ist, also — 115⁰ C. in dem gewählten Beispiel. Man muß danach die voran^ gehende Kompression und damit die Entspannung der zu behandelnden Luft regeln. Eventuell kann man durch geeignetes Öffnen eines Hahnes V² (Fig. 2) am Auspuff der Entspannungsmaschine oder eines Hahnes F¹ (Fig. 2)

zwischen den beiden Austauschern E und G einen Teil der entspannten Luft nach außen abführen, und zwar im ersten Falle hinter der Maschine und im zweiten Falle hinter dem Austauscher G.

Man kann auch einen Teil der aus der Maschine austretenden entspannten Luft unmittelbar in den zweiten Austauscher E (Fig. 2) überführen.

Die in B (Fig. 1) gesammelte Flüssigkeit besteht nach dem vorhergehenden aus einem Gemisch von Wasser, Alkohol und Äther. Im Falle der Verwendung der Einrichtungen

. nach Fig. 2 oder 3 sammelt man die Flüssigkeiten gesondert, d. h. in B eine aus Alkohol und wenig Wasser bestehende Flüssigkeit und in B¹ eine aus Äther und wenig Alkohol bestehende Flüssigkeit.

Dasselbe Verfahren ist augenscheinlich auch auf andere Mischungen von flüchtigen, schwer kondensierbaren Flüssigkeiten anwendbar, die in der Industrie vorkommen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Wiedergewinnung fluchtiger Flüssigkeiten, die sich im Dampfzustande in großen Mengen von Luft oder schwer zu verflüssigenden Gasen befinden, durch Kompression des Gasgemisches und Abkühlung desselben in Wärmeaustauschern, dadurch gekennzeichnet, daß daa zu behandelnde komprimierte Gemisch auf seinem ganzen Wege vom Eintritt in den ■ Wärmeaustauschapparat bis zum Eintritt in die Entspannungsvorrichtung nur von unten nach oben und das entspannte Kühlmittel auf seinem ganzen Wege von der Entspannungsvorrichtung bis zum Austritt aus dem Wärmeaustauschapparat nur von oben nach unten geführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.