DE2347000A1 - Verfahren zum schnellen fuellen eines behaelters mit acetylen - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK

8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (0811) 881608

18.9.1973-SK(4) 19O-1O89P

Verfahren zum schnellen Füllen eines Behälters

mit Acetylen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum schnellen Füllen eines Behälters mit Acetylen, bei dem der Behälter eine Füllmasse und ein Lösungsmittel, z.B. Aceton, für das Acetylen enthält.

Es ist bekannt, dass Acetylen wegen seiner !Instabilität aus Sicherheitsgründen insbesondere unter hohem Druck nicht in einfachen Gasbehältern transportiert werden kann, wie sie für andere kondensierbare Gase üblich sind. Acetylen wird im allgemeinen in Behältern transportiert, die ein in einer porösen Masse absorbiertes Lösungsmittel, am häufigsten Aceton, enthalten. Wenn ein solcher Behälter mit Acetylen gefüllt' wird, entsteht bei der Lösung von Acetylen im Lösungsmittel Wärme. Diese Wärme führt dazu, dass der vom aufgelösten Acetylen entwickelte Druck ansteigt und so nach und nach die gleiche Grosse wie das eingefüllte Acetylen erreicht, sofern keine besonderen Massnahmen ergriffen werden. Damit die Aufnahmefähigkeit des Behälters zur Aufnahme von Acetylen zurückgewonnen werden kann, ist es notwendig, dem Behälter während seiner Füllung Gelegenheit zur Abgabe der erzeugten Wärme zu geben, was im allgemeinen eine entsprechend lange zeitliche Ausdehnung des Füll- . Vorganges bedingt. Es ist beispielsweise nicht ungewöhnlich,

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wenn sich der Füllvorgang über einen ganzen Tag und zuweilen auch über einen noch längeren Zeitraum erstreckt.

In der Praxis wird der Füll Vorgang zumeist über einen Oa-T in drei Abschnitte verteilt-. Innerhalb einer gewissen Zeit des ersten Abschnittes wird in den Behälter Acetylen bis zu einem bestimmten Druck eingefüllt. Während der beiden anschliessenden Zeitabschnitte bleibt der Behälter stehen, damit er die erzeugte Wärme abgeben und wieder abkühlen kann. Erst während eines daran anschliessenden weiteren Zeitabschnittes wird in den Behälter weiteres Acetylen abgefüllt, bis er vollständig gefüllt ist. Nachteilig ist dabei nicht nur der grosse Zeitaufwand, sondern auch der beträchtliche Platzbedarf für die in der Fabrik ständig unterzubringenden, erst teilweise gefüllten Behälter.

Wie schon ausgeführt, sind die unerwünscht langen Füllzeiten vor allem auf die beim Lösen von Acetylen entwickelte Wärme zurückzuführen, die einen entsprechenden Temperaturanstieg zur Folge hat. Man hat deshalb schon versucht, den Zeitbedarf für das Abkühlen der teilweise mit Acetylen gefüllten Behälter durch deren V7asserkühlung zu verringern. Ss hat sich jedoch gezeigt, dass die benötigte Füllzeit durch eine Wasserkühlung bestenfalls um etwa 6 Stunden gesenkt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu vervollkommnen, dass der für das Einfüllen von Acetylen in einen Behälter erforderliche Zeitbedr.rf nach Möglichkeit weiter verringert werden kann, als dies bisher der Fallwar.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während des Einfüllens von Acetylen der Behälter mit einern Kühlmittel besprüht und/oder das Acetylen verdichtet wird, derart, dass dadurch die ".'armeentwicklung in der Acetylen-Aceto^- Lösung nahezvi oder <ranz miterdrückt wird.

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Eingehende Untersuchungen des Füllvorganges beim Einfüllen von Acetylen haben ergeben, dass die dabei entwickelte Lösungswärme weitgehend von der Konzentration des Acetylene in der Lösung abhängt, und zwar sinkt die Lösungswärme mit ansteigender Konzentration. Weiterhin zeigte sich, dass die Konzentration ihrerseits sowohl vom Druck des eingefüllten Gases als auch von der Gastemperatur, d.h. damit auch von der Temperatur des angewendeten Kühlmittels abhängt, und zwar derart, dass die Konzentration mit ansteigendem Druck "und mit Fallen der Temperatur der Lösung ansteigt.

Aufgrund von Versuchen ergab sich, dass die Temperatur des Kühlmittels unter O⁰ C und vorzugsweise bei -10° C oder niedriger liegen soll. Der Druck sollte über 25 Bar, vorzugsweise jedoch bei etwa 30 Bar liegen.

in der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 ein die Abhängigkeit der Konzentration von der Temperatur des Kühlmittels und vom Druck veranschaulichendes Diagramm;

i'ig. 2 ein die Abhängigkeit der Lösungswärme von der Konzentration des Acetylene in der Lösung veranschaulichendes Diagramm;

Fig. 3 ein weiteres Diagramm, welches die bei unterschiedlichen Füllzuständen (bezüglich Druck und Temperatur der Lösung) benötigte Füllzeit für das Einfüllen verschiedener Mengen an Acetylen in einen Behälter veranschaulicht, und

j ig. 4 eine Füllstation zum Anwenden des erfindungsgemässen Verfahrens in einer schematisch gehaltenen Seitenansicht.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist unter der Konzentration das Verhältnis zwischen der gelösten Acetylenmenge (in kg), sur Acetonmenge (in kg) zu verstehen. Das Diagramm zei^t, dass die Konzentration sowohl mit sinkender Temperatur als auch mit steigendem Druck der Lösung ansteigt«

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Bei dem in Pig. 2 dargestellten Diagramm zeigen - jeweils in Abhängigkeit von der Konzentration C - die Kurve A die Lösungswärme (in kcal/kg GpHp) und den-Wärmeinhalt (in kcal/kg Lösung). Die Kurve B zeigt, wie der Wärmeinhalt der Acetylen-Aceton-Lösung mit steigender Konzentration beträchtlich ansteigt, während die Kurve A das Abfallen der Lösungswärme A mit ansteigender Konzentration zeigt. Daraus folgt, dass ein zunehmender Anteil von Acetylen in der Lösung den Temperaturanstieg in der Lösung zunehmend abschwächt. Dies bedeutet -weiterhin, dass bei einer genügend niedrigen Temperatur des Kühlmittels oder einem genügend hohen Druck des zugeführten Gases oder bei einer geeigneten Kombination der Kühlmitteltemperatur mit dem Druck des zugeführten Gases der Wärmeinhalt der Lösung verhältnismässig bald so gross wird, dass praktisch kein Anstieg der Lösungstemperatur mehr erfolgt. Man kann also auf diese Weise durch eine entsprechend, niedrige Temperatur des Kühlmittels und/oder einen entsprechend hohen Druck des zugeführten Gases die zum Füllen des Behälters erforderliche Zeit beträchtlich herabsetzen.

Das in Fig. 3 dargestellte Diagramm zeigt die zum zunehmenden Füllen eines 40 1-Acetylenbehälters erforderliche Zeit in Abhängigkeit von Druck und Temperatur des zugeführten Gases. Wie ersichtlich, ist die Füllung in kg CpHp als Ordinate über der die Zeit in min darstellenden Abszisse aufgetragen. Die voll ausgezogenen Kurven a¹, a", a"¹ geben die erforderliche Füllzeit für ein unter 25 Bar zugeführtes Gas mit einer Temperatur von 18° C (a·), +2° C (a") und -9° G (a" ') an, während die gestrichelten Kurven b', b" und b'^?l die erforderliche Füllzeit bei gleich abgestuften Temperaturen, jedoch in Verbindung mit einem konstanten Gasdruck von 30 Bar wiedergeben. Aus dem Diagramm ergibt sich damit, dass die Füllzeit durch eine Abkühlung des zugeführten Gases auf +2° G bereits beträchtlich gekürzt werden kann und dieser Zeitbedarf bei einer

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•weiteren Abkühlung auf -9° C nochmals stark verkürzt wird. Ausserdem zeigt das Diagramm mit den gestrichelten Kurven, dass der Zeitbedarf auch durch einen höheren Druck des zugeführten Gases und ganz besonders durch eine Zuführung des Gases unter erhöhtem Druck bei gleichzeitig stark erniedrigter Temperatur abgesenkt werden kann.

Natürlich sind die Kurven des vorgenannten Diagrammes der Fig. 3 nicht nur auf eine gewisse Füllmenge an Acetylen, sondern auch auf eine bestimmte Füllmasse, eine bestimmte Abmessung des Behälters und eine bestimmte Menge Restgas im Behälter bezogen. Trotzdem ist die erzielte Erniedrigung de.r erforderlichen Füllzeit grundsätzlich unabhängig von den vorgenannten Grossen, sofern dieselben in üblichen Grenzen gehalten werden. Sie gilt also insbesondere auch für grössere zugeführte Mengen Acetylen, für unterschiedliche Füllmassen und unterschiedliche Behältergrössen.

In der Praxis hat sich ausserdem gezeigt, dass sich eine Herabsetzung der Temperatur des Kühlmittels verhältnismässig leicht erreichen lässt und besonders vorteilhaft auswirkt. Als geeignetes Kühlmittel kann beispielsweise eine Mischung von Wasser und Alkohol betrachtet werden, in der der Alkohqlanteil etwa 25 ^c/° des Gesamtgewichtes der Mischung beträgt. Eine solche Mischung lässt sich ohne Gefahr einer Vereisung gut anwenden, braucht nicht feuergefährlich und trotz des verhältnismässig grossen Bedarfes auch nicht teuer zu sein und hinterlässt auf dem Behälter bei ihrer Anwendung schliesslich auch keine schmierigen Rückstände.

Die in Fig. 4 dargestellte Füllstation weist die zu füllenden Behälter 1 in einem gesonderten Füllraum auf. Über jedem Behälter 1 ist ein Sprühring 2 angeordnet, entlang dessen Umfang verteilt viele Austrittsbohrungen für das Kühlmittel vorgesehen sind, das während des Füllvorganges fortlaufend auf die Behälter 1 gesprüht wird.

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Den Sprühringen 2 wird das Kühlmittel durch eine Leitung 3 zugeführt, die von einer ausserhalb des Füllraumes angeordneten Kühlmaschine 4 ausgeht. Die Kühlmaschine 4 ist so ausgelegt, dass das Kühlmittel ständig auf einer Temperatur zwischen -5° C und -10° C gehalten wird. Der Kühlmaschine 4 wird die Kühlflüssigkeit von einem Sammelbehälter 7 her über eine Pumpe 6 und ein Filter 5 zugeführt. Dabei ist der die Kühlmaschine 4» den Sammelbehälter 7» das Filter 5 und die Pumpe 6 aufweisende .Raum vom Füllraum durch eine gasdichte Wand abgetrennt.

Die aus den Sprühringen 2 über die Behälter 1 ausgesprühte Kühlflüssigkeit wird unter den Behältern 1 in entsprechenden Wannen 8 gesammelt und von diesen einem Sinkbehälter 9 zugeführt, in dem sich die von den Behältern 1 abgespülten Verunreinigungen absetzen. Aus dem Sinkbehälter 9 gelangt das gereinigte Kühlmittel mittels einer Siphonleitung 10 von selbst in den Sammelbehälter 7.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens und der in Fig. 4 dargestellten Anlage ist es möglich, die zum Füllen der üblichen Acetylenbehälter erforderliche Zeit auf weniger als 10 °ß> der bisher benötigten üblichen Füllzeit zu verringern. Dabei ist diese Verkürzung bei unverminderter, ja sogar erhöhter Sicherheit erzielt. Die kurze Füllzeit hat zur Folge, dass die Behälter die Füllstation entsprechend schneller als bisher durchlaufen können und die Füllstation damit wesentlich rationeller als bisher eingesetzt werden kann, d.h. auch, dass die Leistungsfähigkeit einer eine bestimmte Grosse aufweisenden Füllstation vervielfacht werden kann. Weiterhin bedeutet dies, dass auch die Gesamtkosten für die Behälterfüllung mit Acetylen und damit für die Acetylenbeschaffung beträchtlich gesenkt werden können.

Statt der in den Ausführungsbeispielen angeführten Druck- und Temperaturwerte können im Rahmen des erfindungsgemässen

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Verfahrens selbstverständlich auch noch andere geeignete Druck- und Temperaturwerte mit ähnlichem Erfolg angewendet werden.

Patentansprüche:

A 0 9 8 1 5 , 0 7 β fe

Claims (7)

1. Patentansprüche

   (1. ) Verfahren zum schnellen Füllen eines Behälters mit Acetylen, bei dem der Behälter eine Füllmasse und ein Lösungsmittel, z.B. Aceton, für das Acetylen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einfüllens von Acetylen der Behälter (1) mit einem Kühlmittel besprüht und/oder das Acetylen verdichtet wird, derart, dass dadurch die Wärmeentwicklung in der Acetylen-Aceton-Lösung nahezu oder ganz unterdrückt wird.

   das Kühlmittel mit einer Temperatur von unter 0° C versprüht
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das K
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das K

   das Kühlmittel mit einer Temperatur von etwa -10° C versprüht
4. 4. Verfahren nach 'einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel eine Mischung von Wasser und Alkohol verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung mit etwa 25 Gewichtsprozent Alkohol verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Acetylen in den Behälter (1) mit einem Druck von über 25 Bar eingefüllt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Acetylen in den Behälter (1) mit einem Druck von etwa 30 Bar 'eingefüllt wird.

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