DE234308C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JV* 234308 -KLASSE 12 e. GRUPPE - JV * 234308 - CLASS 12 e. GROUP

L'AIR LIQUIDEL'AIR LIQUIDE

strichenen Rohren usw. zu verhindern.to prevent painted pipes etc.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Januar 1910 ab.Patented in the German Empire on January 7, 1910.

Bei der Herstellung von flüssiger Luft, bei der Herstellung von Wasserstoff durch teilweise Verflüssigung des Wassergases, bei der Gewinnung von Ozon und in vielen anderen Fällen besteht eine der notwendigsten Maßnahmen in der vollkommenen Trocknung der behandelten Gase. Ohne diese Vorsichtsmaßregel werden die Rohrbündel, durch welche die Gase hindurchziehen, wenn Temperaturen unter demIn the production of liquid air, in the production of hydrogen by partially Liquefaction of the water gas, in the production of ozone and in many other cases One of the most necessary measures is the complete drying of the treated Gases. Without this precaution, the tube bundles through which the gases pass will when temperatures are below the

ίο Gefrierpunkte des Wassers erreicht werden, sehr rasch durch Reif niederschlage verstopft. Ein bequemes Mittel zur Durchführung dieser Trocknung besteht darin, das zu trocknende Gas oder die Gase abzukühlen, wozu man, wenn die Gase bei niedriger Temperatur weiterbehandelt werden sollen, die Kälte der Gase selbst in dem zu diesem Zwecke geeignet angeordneten Wärmeaustauschapparaten ausnutzen kann. Diese Abkühlung bezweckt die allmähliche Verminderung der Wasserdampfspannung, derart, daß man in einem gegebenen Moment die Überschreitung der Sättigung erreicht. Wenn der Feuchtigkeitsgrad so groß ist, daß diese Sättigung bei Temperaturen über Null erreicht wird, was überwiegend der Fall sein wird, wenn das Gas komprimiert ist, so schlägt sich die Feuchtigkeit in flüssigem Zustande in jenem Teile des Rohrsystems nieder, wo die Temperatur o° überschreitet, und wenn dieser Apparatteil passend angeordnet ist, so wird sich die erzeugte Flüssigkeit von selbst in einem Sammler niederschlagen, aus welchem man dieselbe jederzeit eventuell selbsttätig austreten lassen kann. Dieses Verfahren ist jedoch unvollständig. Tatsächlich ist die Spannung des Wasserdampfes bei 0 ° immer noch abschätzbar bzw. berechenbar und beträgt etwa 4,5 mm Quecksilbersäule. Hieraus ergibt sich, daß nicht das ganze Wasser in flüssigem Zustande ausgeschieden wird. Ein bemerkenswerter Bruchteil, welcher um so größer ist, ein je _schwächerer Druck herrscht, befindet sich nach der Abscheidung noch in der Luft und wird sich notwendigerweise nur in festem Zustande in den kältesten Teilen des Wärmeaustauschapparates niederschlagen können. Dieser Bruchteil wird also mehr oder weniger schnell die Rohre verstopfen, trotzdem diesen, um den Augenblick der vollständigen Verstopfung nach Möglichkeit hinauszuschieben, ein ziemlich großer Querschnitt gegeben ist.ίο freezing points of the water are reached, clogged very quickly by frost. A convenient means of implementation this drying consists in cooling the gas or gases to be dried, for which purpose if the gases are to be treated further at a low temperature, the cold of the Exploit gases themselves in the heat exchange apparatus suitably arranged for this purpose can. The purpose of this cooling is to gradually reduce the water vapor tension, in such a way that at a given moment the saturation is exceeded. When the humidity level is so great is that this saturation is reached at temperatures above zero, which is predominantly the case when the gas is compressed, the moisture turns into a liquid state settles in that part of the pipe system where the temperature exceeds 0 °, and if so If this part of the apparatus is arranged appropriately, the generated liquid will itself precipitate in a collector, from which one can at any time possibly automatically can leak. However, this procedure is incomplete. Indeed it is The tension of the water vapor at 0 ° can still be estimated or calculated and amounts to about 4.5 mm of mercury. This means that not all of the water is in liquid state is excreted. A remarkable fraction, which is all the more so is greater, the weaker the pressure, is still in after the deposition the air and will necessarily be solid only in the coldest parts the heat exchange apparatus can precipitate. So this fraction will be more or less quickly clog the pipes, nevertheless this to the moment of complete If possible to push out the blockage, there is a fairly large cross-section.

Aus dieser Tatsache ergibt sich, daß die in Rede stehenden Apparate nicht unbeschränkt lange arbeiten können, und daß nach einer mehr oder weniger langen Betriebszeit — die um so kürzer ist, je geringer bei sonst gleichen Verhältnissen die Betriebsspannung ist —It follows from this fact that the apparatus in question is not unlimited can work for a long time, and that after a more or less long period of operation - the the shorter, the lower the operating voltage is under otherwise identical conditions -

es nötig wird, die Austauschapparate auszuwechseln und sie wieder zu erhitzen, um den Reif abzutauen und sie wiederum betriebsfähig zu machen. Es leuchtet ein, daß diese Hilfsmaßnahmen unbequem und störend sind, und daß es wertvoll sein würde, sie möglichst ganz überflüssig zu machen.it becomes necessary to change the exchangers and reheat them in order to achieve the Thaw frost and make them operational again. It stands to reason that these relief efforts are inconvenient and annoying, and that it would be valuable to have them as whole as possible to make superfluous.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einThe present invention relates to a

sehr wirksames und sehr wirtschaftliches Mittel, um zu diesem Ziele zu kommen, indem praktisch die ganze Feuchtigkeit im flüssigen Zustande aus den Gasen abgeschieden wird.very effective and very economical means of achieving this goal by practically all of the moisture is separated from the gases in the liquid state.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dem zu trocknenden Gase vor seinem Eintritt in den Wärmeaustauschapparat Dämpfe einer erheblich flüchtigeren Flüssigkeit als Wasser zuzusetzen, welche mit Wasser mischbar sind und mit demselben weniger leicht gefrierende Mischungen bilden. Diese Mischungen können sich daher vom Beginn der Abkühlung an in flüssiger Form bis sogar bei unter Null liegenden Temperaturen kondensieren, und sie können sich in diesem flüssigen Zustande bei solchen Temperaturen bilden, wo die Spanas nung des Wasserdampfes praktisch Null sein . muß und wo das ganze Wasser zusammen mit einem Teil der Gase aus der flüchtigen Flüssigkeit kondensiert sein wird.The essence of the invention consists in the gases to be dried before its entry in the heat exchange apparatus vapors of a liquid that is considerably more volatile than water add, which are miscible with water and less easily freezing with the same Form mixtures. These mixtures can therefore become in liquid form to condense even at temperatures below zero, and they can form in this liquid state at such temperatures as the spanas the water vapor can be practically zero. must and where all the water comes together with some of the gases from the volatile liquid will be condensed.

Die Hilfsflüssigkeit, welche hierzu in Betracht kommen könnte, muß eine wichtige Bedingung erfüllen, nämlich ihre Dampfspannung bei ihrem Gefrierpunkt muß niedriger als die des Wasserdampfes bei o° sein, denn andernfalls würde man nur in dem zu behandelnden Gase das Wasser durch eine . andere Flüssigkeit ersetzt haben, welche die-. selben Verstopfungsgefahren allerdings bei einer anderen Temperatur herbeiführt.The auxiliary liquid which could be used for this purpose must be an important one Fulfill the condition, namely their vapor tension at their freezing point must be lower than that of water vapor should be at o °, because otherwise one would only be in that too treating gases the water through a. have replaced other fluid which the-. the same risk of clogging, however, at a different temperature.

Unter einer Anzahl von Flüssigkeiten entsprechen die Alkohole (Methylalkohol oder Äthylalkohol) dieser Bedingung besonders gut. Der Äthylalkohol ist sehr billig und mischt sich leicht mit Wasser, mit welchem er Mischungen bildet, von denen die soprozentige erst bei — 50⁰ gefriert. Ferner erreicht die Spannung des reinen Alkoholdampfes bei seinem Gefrierpunkte (— 100 °) noch nicht 0,02 mm Quecksilbersäule, ist also 200 mal schwächer als die Spannung des Wasser-So dampfes bei o°.Among a number of liquids, the alcohols (methyl alcohol or ethyl alcohol) meet this condition particularly well. The ethyl alcohol is very cheap and mixes easily with water, with which it forms mixtures, of which the soprozentige only at - 50 freezes ^0th Furthermore, the tension of the pure alcohol vapor at its freezing point (- 100 °) does not yet reach 0.02 mm of mercury, i.e. it is 200 times weaker than the tension of the water vapor at 0 °.

Hieraus ergibt sich, daß das Wasser zunächst mit Teilen des Alkohols in flüssigem Zustande ausgeschieden wird, bis der Alkoholrest in reinem Zustande übrig bleibt, welcher sich dann noch bei Temperaturen bis herab zu — ioo° flüssig absetzt und nur einen vollkommen vernachlässigbaren festen Rückstand ergibt, welcher 200 mal kleiner ist als der, den die Wasserdämpfe allein bilden würden. Das Verfahren kann in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführt werden. Als Beispiel ist die Verflüssigung von Luft durch das Verflüssigungsverfahren unter Druck gewählt. From this it follows that the water initially with parts of the alcohol in liquid State is excreted until the residue of alcohol remains in a pure state, which then settles in liquid form at temperatures down to - 100 ° and only one completely results in negligible solid residue which is 200 times smaller than that which the water vapors alone would form. The procedure can be followed in the following described manner. As an example, the liquefaction of air is through the liquefaction process under pressure was chosen.

Die Luft oder das zu behandelnde komprimierte Gas werden gemäß Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung beispielsweise mittels eines Tropfenzählers A nach Art eines Schmierapparates in dem gewünschten Verhältnis mit Alkoholdämpfen gemischt.The air or the compressed gas to be treated are mixed with alcohol vapors in the desired ratio according to FIG. 1 of the accompanying drawing, for example by means of a drop counter A in the manner of a lubricating apparatus.

Das Gemisch wandert durch den ersten Teil des senkrechten Wärmeaustauschapparates E, welcher aus einem Vielrohrbündel besteht, das sich in einem Mantel befindet, welcher den zweiten Teil des Austauschapparates darstellt. Im Gegensatz zu der gewöhnlichen Zirkulation in derartigen Wärmeaustauschapparaten steigt hier die komprimierte Luft in dem Rohrbündel in die Höhe, während die in der Maschine M entspannte Luft nach dem Durchgange durch den Verflüssiger L in dem zweiten Teil des Austauschappafates herabsinkt. Infolge dieser Einrichtung begegnet die komprimierte Luft, je höher sie steigt, immer niedrigeren Temperaturen, und infolgedessen kondensieren die darin enthaltenen Dämpfe allmählich. Je höher der Punkt des Röhrenbündels liegt, an welchem die Dämpfe frei werden, um so mehr werden diese einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt, g₀ um so mehr Alkohol enthalten dieselben aber auch, sind also um so weniger gefrierbar. Sie schlagen sich also ausschließlich in flüssigem Zustande nieder und rieseln durch das Röhrenbündel nach unten, wo sie im Sammelraum G aufgespeichert werden. Der Alkohol kann natürlich aus der angesammelten Flüssigkeit leicht wiedergewonnen werden.The mixture travels through the first part of the vertical heat exchange apparatus E, which consists of a multi-tube bundle which is located in a jacket, which represents the second part of the exchange apparatus. In contrast to the usual circulation in such heat exchange apparatuses, the compressed air in the tube bundle rises here, while the air expanded in the machine M sinks after passing through the condenser L in the second part of the exchange apparatus. As a result of this arrangement, the higher the compressed air rises, the lower the temperature it encounters, and as a result the vapors contained therein gradually condense. The higher the point of the tube bundle is located at which the fumes are released, the more this a lower temperature are exposed, g is _0, the same but the more alcohol also contain, and are therefore the less freezable. They are therefore deposited exclusively in a liquid state and trickle down through the tube bundle, where they are stored in the collecting space G. The alcohol can of course be easily recovered from the accumulated liquid.

Man kann ebensogut die Anordnung so treffen, daß die übliche Durchflußrichtung in den Austauschapparaten nicht geändert wird. Gemäß Fig. 2 wird die mit Alkoholdämpfen beschickte komprimierte Luft am oberen Ende des Wärmeaustauschapparates E eingeführt, aber das Röhrenbündel ist hier in eine Anzahl übereinander stehender Bündel geteilt, welche Sammelräume C, C¹, C² mit Zwischenplatten M, M¹ zwischen sich einschließen. In dem obersten, also dem am wenigsten kalten" Röhrenbündel kondensieren die wasserreichsten Dämpfe, und das Kondensat wird in C gesammelt. Im zweiten Röhrenbündel kondensieren die an Alkohol reicheren Dämpfe, deren Kondensat in C¹ gesammelt wird. Wenn nun die Temperatur im dritten Röhrenbündel mögliehst nahe beim Gefrierpunkte des Alkohols liegt, so kondensieren dort die Dämpfe, welche praktisch nur noch aus Alkohol bestehen und deren Kondensat in C² gesammelt wird. Die oben beschriebenen Apparatanordnungen sowie die gewählte Zusatzflüssigkeit bilden natürlich im Sinne der Erfindung nur Beispiele.You can just as easily make the arrangement so that the usual direction of flow in the exchange apparatus is not changed. According to Fig. 2, the compressed air charged with alcohol vapors is introduced at the upper end of the heat exchange apparatus E , but the tube bundle is here divided into a number of stacked bundles which include collecting spaces C, C ¹ , C ² with intermediate plates M, M ¹ between them . In the top, so the cold at least "tube bundle the most water vapor condenses, and the condensate is collected in C. In the second tube bundle condense the richer of alcohol vapors, which condensate is collected in ^C1. Now, if the temperature in the third tube bundle mögliehst is close to the freezing point of the alcohol, the vapors condense there, which practically only consist of alcohol and the condensate of which is ^{collected in C 2.} The apparatus arrangements described above and the additional liquid selected are of course only examples in the context of the invention.

Claims

Patent claim:

Process by using volatile liquids during cooling or Liquefaction of moist gases to prevent the formation of ice in the pipes etc. through which the gases pass, characterized in that that vapors of a volatile liquid are added to the gas without prior drying in such proportions be that the water vapors during the progressive cooling of the condense gases to be dried in mixtures that are difficult to freeze.

For this purpose ι sheet of drawings.