DE2448029A1

DE2448029A1 - Verfahren zum speichern bzw. lagern eines verfluessigten gases in gegenwart eines faserigen adsorbierenden traegers

Info

Publication number: DE2448029A1
Application number: DE19742448029
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ST Dupont SA
Current assignee: ST Dupont SA
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1975-04-30
Also published as: JPS5088618A; US4019850A; GB1488698A; NL7413497A; FR2247668A1; DE2448029C2; DE2448025C2; FR2247668B1; CA1042866A; AR208524A1; CH604098A5; JPS5934200U; DE2448025A1; CH604099A5; BR7408500D0; IT1024211B; AR205002A1; GB1488697A; US4017252A; BE820639A

Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 1810 08 · Bank Deutsche Bank 395 63 72 -Nass. Sparkasse 108 00 30 65

Wiesbaden, den 4.10.1974 D 213 S/v

244802S

S.T„ DUPONT, S.A.
Paris / Frankreich

Verfahren zum Speichern bzw. Lagern eines verflüssigten Gases jLn Gegenwart eines faserigen adsorbierenden Trägers.

Priorität: Französische Patentanmeldung Nr. 73 36.495 vom 12.Oktober 1973

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Die Erfindung betrifft Verbesserungen für das Speichern bzw. Lagern verflüssigter Gase mit Rücksicht auf deren Zuführung ausschliesslich in gasförmigem Zustand zu Anzündgeräten, Heizgeräten, Leuchtgeräten oder anderen Vorrichtungen. In der folgenden Beschreibung wird mit der Bezeichnung "verflüssigtes Gas" jegliches Gas bezeichnet, dessen kritische Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur liegt; mit der Bezeichnung "Gerät fur ausschliesslich gasförmige Abgabe" jegliches Gerät für verflüssigte» Gas, aus dem das Gas ausschliesslich in gasförmiger Phase austritt, und zwar von

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der ersten, in Gebrauchnahme dieses Gerätes an bis zu seiner vollständigen Entleerung; und mit der Bezeichnung "adsorbierender Träger" jegliche kapillaren faserförmigen Produkte.

Es ist bereits in der französischen Patentschrift Nr. 8b>7 vorgeschlagen worden, die Speicherung oder Lagerung von Gas in einem Lagerhohlraum mittels eines adsorbierenden Trägers zu realisieren, der herkömmlicher Weise gewählt wurde, um dieses Gas wieder auf einen Druck zu bringen, der im benachbarten Bereich zu demjenigen Druck liegt, mit dem es benutze wird. Es war dort beabsichtigt, auf diese Weise ein _L; Gerät für ausschliesslich gasförmige Abgabe zu schaffen, dessen Funktion gemäss der Offenbarung dieser Patentscnrift sichergestellt sein sollte durch eine "einfache Leitung mit sehr geringem Querschnitt in vorteilhafter Kombination mit einem Hahn- oder Klappen- oder Verschluss-Ventil".

Die vorgeschlagenen adsorbierenden Träger waren Baumwolle, Infusorien-Erde, Silikate, metallische Schäume, höhere Homologe von Kohlenwasserstoffen, im Fall von Speicherung bzw. Lagerung von Kohlenwasserstoffen Zellulose Materialien una deren Derivate, metallische Salze usw. Die angeführten Gase enthielten Kohlen-Dioxyd, Ammoniakgas, Sauerstoff, flüchtige Essenzen für Parfumeriezwecke, Butan und analoge Produkte sowie Schwefel-Wasserstoff.

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BAD ORIGINAL

Tatsächlich wurden aber niemaxs - sei es vor oder nach dem Anmeldetag des französischen Patentes 897 877 - Geräte kommerziell hergestellt, die ein verflüssigtes Gas in Gegenwart eines adsorbierenden Trägers enthielten, deren Gasabgabe ausschliesslich gasförmig gewesen wäre und die allein aufgrund einer Leitung mit sehr engem Querschnitt funktioniert hätten. In Wirklichkeit wiesen alle Geräte mit einem System zur Verteilung des Gases durch eine Leitung mit sehr geringem Uuerschnfct eine metallische Masse auf, solcher Art, dass die zu verdampfende Flüssigkeit jederzeit die für die Verdampfung erforderliche Wärmemenge erhielt trotz der durch das Verdampfen hervorgerufenen Abkühlung: Nach Kenntnis der Anmelderin wurden in der Praxis niemals Geräte zur ausscnliesslich gasförmigen Abgabe realisiert, bei denen in einem adsorbierenden Träger ©Lagertes verflüssigtes Gas unter Ausschluss jeglicher Hilfseinrichtungen benutzt wurde.

U.S sei ferner darauf hingewiesen, dass die Anmelderin bei Versuchen zur Lagerung von verflüaigtem Butan .oder tentan in Berührung mit Baumwolle sowie mit Tuch, Filz oder Vliess oder auch in Berührung mit Kohle festgestellt hat, dass einesteils - wie auch die Natur des adsorbierenden Trägers sein mag sich im Innern des Lagerbehälters praktisch der gleiche Druck einstellt, als wenn die Flüssigkeit dort ohne adsorbierenden Träger gelagert wäre, und zum anderen Teil im Gegensatz zu dem,

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was durch die französische Patentschrift 897 877 erreichbar erscheint, sich ständig am Behälterausgang eine teilweise Kondensation einstellt derart, dass feine Tröpfchen in der verdampften gasförmigen Phase enthalten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Lagerung bzw. zum Speichern eines verflüssigten Gases in Geräten für ausschliesslich gasförmige Abgabe unter blosser benutzung eines adsorbierenden Trägers zu schaffen. Dabei soll das Verfahren gestatten, eine ausschliesslich gasförmige Abgabe mit praktisch konstanten Druck am Aubgang eines Speicherhohlraumes ohne Entspannungs-Hilfseinrichtung zu erzielen.

Das Verfahren gemäss der Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen durch die Tatsache, dass in dem umschlossenen Speicher-Hohlraum zusammen mit dem zu speichernden verflüssigten Gas eine Mindestmenge von kapillarem, fasrigem, adsorbierenden Träger untergebracht wird, dessen Faserdurchmesser bei maximal 25 Micron liegt und dessen Realvolumen - d.h. dessen nach Abzug aller freien Zwischenräume verbleibendes Volumen der Mindestmenge - wie folgt bestimmt istr

a mindestens 2% des Speicherhohlraumes, wenn es sich um einen kapillaren Träger aus als eingeschüttetes Massegut eingebrachten Fasern mit Durchmesser im Bereich zwischen 0,5 und 5 Micron, vorzugsweise von etwa 2 Micron handelt; ,,_

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b mindestens 12% des Speicher-Hohlraumes, wenn es sich um einen kapillaren Träger aus in eiie? Lage eingebrachten Fasern mit Durchmesser im Bereich zwischen 10 und 25 Micron, vorzugsweise von etwa 15 Micron, handelt.

In dieser Definition des Verfahrens gemäss der Erfindung sind mit "als eingeschüttetes Massegut eingebrachten Fasern" Fasern bezeichnet, die nach Drei Dimensionen ungeoxlnet eingebracht sind, während die Bezeichnung "in einer Lage eingebrachte Fasern" eine Einbringung der Fasern im wesentlichen nur in zwei Dimensionen einbezieht. Die weiter unten erläuterten Beispiele sowie die beigefügten fotografischen Wiedergaben erläutern diese Definitionen im einzelnen. In dieser Definition ist auch die Dicke der Lagen aus kapillaren fasrigem Träger nicht im einzelnen angegeben, und zwar aus dem Grund, weil dieser Wert als Funktion des Kompressionsverhältnisses, dem die Lagen unterworfen werden, variiert und die Variationsdifferenz zwischen den Zusammensetzungen verschiedener Natur beträchtlich ist.

Um die Mindestmenge des Realvolumens des adsorbierenden Trägers vfestzulegen, wird ein Füllungsgrad des Speicherhohl-

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raunies mit hO% behalten, was beispielsweise einer Lagerung von 12,8 cnr flüssigem Butan in einem Speicherhohlraum mit Gesamtvolumen von 32 cnr entspricht. Dieses Kriterium mag willkürli^ch erscheinen, aber es gestattet, mit Präzision den durch das Verfahren gemäss der Erfindung überdeckten Bereich zu definieren.

Wohlverstanden betrifft die Erfindung auch die Einrichtungen, um dieses Verfahren auszuführen.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass das Verfahren zum Speichern bzw. Lagern von verflüssigten Gasen gemäss der Erfindung einen prinzipiellen Unterschied gegenüber den bekannten Verfahren darstellt.

Wenn tatsächlich ein poröses Material derart komprimiert werden könnte, dass es keinerlei freien Raum zwischen den Fasern mehr hätte und auch kein Zwischenraum mehr zwischen der Hohlraumwandung und dem fasrigen Material mehr bestünde, dann wäre es praktisch nicht möglich, solches Material eine Flüssigkeit adsorbieren zu lassen. Deshalb hat man bis Jetzx in den bekannten Geräten für verflüssigtes Gas, deren Speicherhohlraum mit einem adsorbierenden Träger gefüllt ist, versucht;, diesen adsorbierenden Träger so wenig wie möglich zu komprimieren, um einen maximalen freien Raum zu lassen, in welchem-das ver-

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flüssigte Gas gelagert werden könnte.

Im Gegensatz dazu wird gemäss der Erfindung beabsichtigt, nicht die maximale Menge an verflüssigtem Gas in einem gegebenen Speicherhohlraum zu lagern, sondern ein Gerät für ausschliesslich gasformige Abgabe zu schaffen« Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung in einem gewissen. Mass die Menge des in einen gegebenen Speicherhohlraum eingelagerten adsorbierenden Trägers erhöht, was gleichbedeutend damit ist, dass dieser adsorbierende Trager in diesem Hohlraum komprimiert wird.

Jedoch im Gegensatz zu dem, was man aus der Tatsache schliessen könnte, dass dieses Komprimieren eine Verminderung des freien Raumes für die Lagerung von verflüssigtem Gas mit sich bringt, geht aus durchgeführten Versuchen hervor, dass sich der mögliche Füllungsgrad eines Gerätes für ausschliesslich gasförmige Abgabe mit zunehmendem Komprimieren des benutzten adsorbierenden Trägers bis zu einem gewissen Wert erhöht.

Dies geht aus Resultaten hervor, die in einer der beigefügten Zeichnungen zusammengefasst werden und die im folgenden in einzelnen untersucht werden.

In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine grafische Darstellung, die sich auf eine Gruppe von hundert, im Rahmen der Erfindung

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durchgeführten Versuchen zur Lagerung von Butan mit verschiedenen fasrigen adsorbierenden Trägern bezieht^

Fig. 2 eine fotografische Wiedergabe von in einer Lage eingebrachten Baumwollfasern, die in einem der unten erläuterten Versuche benutzt wurden und

Big· 3 eine fotografische Wiedergabe mit 10Ofacher Vergrösserung von als eingeschüttetes Massegut eingebrachten Polyolefin-Fasern, wie sie in einem der unten beschriebenen Versuche benutzt wurden.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Lezug genommen, in der in Form von Kurven die Versuchsresultate für Lagerung von Butan mit folgenden adsorbierenden Trägern zusammengefasst sind:

Kurve 1: Acryl-Fasern als eingeschüttetes

Massegut mit Durchmesser im Bereich zwischen 12 und 22 Micron;

Kurve 2: Baumwolle angeordnet in Lagen und gebildet durch orientierte Fasern mit Durchmesser im Bereich zwischen 10 bis 23 Micron;

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Kurve 3i Baumwollfasern gleicher Durchmesser,(aber als eingeschüttetes Massegut (Fig. 2);

Kurve 4: Filz aus Polyamid, angeordnet in Lagen , und gebildet aus Fasern mit Durchmesser

im Bereich zwischen 12 und 24 Micron;

Kurve 5J Filz aus Polyamid, wie bei Kurve 4, jedoch zersetzt;

Kurve 6: Polyolefin, angeordnet in Lagen und gebildet aus Fasern mit Durchmesser zwischen 0,5 und 8 Micron;

Kurve 7; Polyolefin, gebildet aus Fasern mi"C Durchmesser von 0,5 bis 8 Micron, angeordnet als eingeschüttetes Massegut (Fig» 3).

Das für diese Versuche benutzte verflüssigte Gas war ein Butan kommerzieller Qualität mit folgender genauer Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

η - Butan 78%

Isobutan 2UJK>

Propan 1,5%

Buten, Isobuten, Pentane 0,5%

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Alle versuche wurden in einem Versuchgefäss (Reagenzglas) mix $2 crrr Aufnahmevolumen und bei einer xemperatur von 2u°C und mit folgendem Verfahrensablauf durchgeführt:

Anbringen einer gewissen Menge des Irägers in dem Versuchsgefäss;

Wiegen des Versuchsgefässes zur Feststellung .des Gewichtes an eingebracntem adsorbierendem Trager;

Füllen des Versuchsgefässes mit verflüssigtem .butan;

tintleeren des Versuchsbehälters über ein an seinem unteren Teil angebrachtes Ventil, bis kein Butan mehr in flüssiger Phase austritt;;

Wiegen des Versuchsgefässes, um das Gewicht des adsorbierten Butans festzustellen.

Ba es praktisch unmöglich ist, jeden freien Raum in einer mehr oder weniger komprimierten kapillaren Masse festzustellen und zu messen, sind in der grafischen Darstellung der Fig. 1 (nicht unterstrichene Zahlen an der Abszisse) das reale Volumen der adsorbierenden Träger sowie die Prozentsätze des Hohlraumvolumens angegeben, die durch diese Realvolumen wiedergegeben sind.

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Das Volumen der freien Räume,in denen es möglich i&t, Butan zu lagern, ist dabei gleich der Differenz zwischen dem Gesamtvolumen des Versuchsgefässes und dem Realvolumen des adsorbierenden Trägers, der in dem Versuchsgefäss enthalten ist. Es ist möglich, auf derselben Kurve das Volumen dieser freien Räume abzulesen. Deshalb ist auf der gleichen grafischen Darstellung unterhalb der Abszissenachse eine Skala mit unterstrichenen Zahlen angeordnet, die dieses Volumen angibt.

Über die Ordinatenachse ist das Volumen des adsorbierten Butans aufgetragen.

Jede Kurve trägt die oben angegebenem Nummer des entsprechenden adsorbierenden Trägers.

Die Gesamtheit der Kurven ist in der folgenden Tabelle I zusammengestellt, die die Volumen von verflüssigtem Butan

Tt. -z -x -x

wiedergibt, die man in 2 cm , 5 cm , Y cnr und 1u cnr Realvolumen von adsorbierenden Trägern von gleichem scheinbaren Volumen lagern kann, um eine ausschliesslich gasförmige Verteilung bzw. Abgabe zu erzielen.

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TABELLE I

adsor bierend. Träger	1	2	-	13	cm	5	cm	7	cnr	3	10	cm	3
No	2	8	21	cm	18	cm	20	cm	cm	18,	5	cnr
No	3	4	16	cnr	10	cnr	13	,5	cnr	18		cm
No	4	13	cnr	21	cnr	23		cnr	21		cm
No	VJl		15	cnr	17		cnr	17		cnr
No	6	cnr	18	cnr	20		cnr	21		cm
No	7	cm	2b	cnr	24	,5	cm	21,	5	cnr
No	cm	22	cm	23		21		cnr

Es ergibt sich somit sowohl aus der beigefügten Zeichnung wie auch aus Tabelle I, dass die Kompression des adsorbierenden Trägers in einer ersten Phase eine Erhöhung der Butanmenge hervorbringt, die in einem gegebenen Volumen unter Sichei'stellung der gasförmigen Verteilung gelagert bzw. gespeichert werden kann.

Dies zeigt, dass in dieser ersten Phase die Verminderung des scheinbaren Volumens einer gegebenen Gewichtsmenge von adsor-

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bierendem Träger schneller war, als die Verminderung des Volumens an Butan, das in diesem scheinbaren Volumen gelagert bzw. gespeichert werden konnte, um eine Verteilung ausschliesslich in gasförmiger Phase zu erzielen, ohne irgendeine spezielle Verdampfungseinrichtung einzusetzen.

Es ist auch festzustellen, dass flr jedes geprüfte kapillare Produkt ein optimaler Wert des Realvolumens des adsorbierenden Trägers bezüglich des Gesamtvolumens des Speicherhohlraumes besteht. Folglich geht aus der Vielzahl im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuche hervor, dass Optimale Prozentsätze des Realvolumens bezüglich des Speicherhohlraumvolumens bestehen, wie sie für die bevorzugten Zusammensetzungen im folgenden aufgeführt werden:

Polyolefin etwa
Filz aus Polyamid etwa 25% Baumwolle etwa 20%

Die folgende Tabelle II gibt für ein konstantes Realvolumen des adsorbierenden Trägers und bezogen auf die Resultate eines ersten Versuches mit nicht oder nur wenig komprimiertem adsorbierenden Träger mix scheinbarem Volumen A die relative Menge an gelagertem bzw. gespeichertem verflüssigtem Butan an, während das scheinbare Volumen dieses

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adsorbierenden Trägers vermindert wird auf 40% (zweiter Versuch), 2596 (dritter Versuch) und 10% (vierter Versuch).

	1	2	TABELLE	II	Versuch Nr. 3	Versuch Nr. 4	ra	40% von	A	25% von A	10% von A
	3				Scheinbare Volumen des adsorbierenden Trägers für ein konstantes Realvolumen		0,900		0,625	0,230
	4	Versuch Nr. 1	Versuch Nr. 2		A		1,000		0,940	0,450
	5			1		0,545		0,430	0,163
	b		1		0,666		0,486	0,18y
	7		1		0,554		0,395	0,163
	1		0,495		0,281	0,105
Adsorb. Träger	1	0,550		O,35U	0,13'i
Nr.	1
Nr.	1
Nr.
ϊ<ϊγ.
Nr.
Nr.
i*r.

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Das Verfahren zum Lagern bzw. Speichern gemäss der Erflndng findet eine direkxe Anwendung in allen den Fällen, in welchen ein verflüssigtes Gas in ein iüedium verteilt wird, dessen Druck niedriger als der Speicherdruck ist. Dies ist beispielsweise bei Aerosolverteilern (Sprühdosen), Verbrennungsgeräten fur brennbares Gas und insbesondere Gasfeuerzeugen der Fall.

In unerwarteter Weise wird im übrigen erreicht, dass die verflüssigtes Gas in Gegenwart eines adsorbierenden faserigen Trägers gemäss der Erfindung enthaltenden Brennstoffbehälter oder sonstigen Reservoirs die gasförmige Phase unter einem praktisch konstanten Druck freigeben, ohne dass es notwendig wäre, Entspannungseinrichtungen zu benutzen. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft und wirtschaftlich für Geräte zum Verteilen von Gas, insbesondere brennbarem Gas.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

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1.j] Verfahren zum Speichern bzw. Lagern eines verflüssigten Gases mit Rücksicht auf seine ausschliesslich gasförmige Verteilung in ein Medium, dessen Druck geringer als der Speicherdruck jfct, dadurch gekennzeichnet, dass in dem umschlossenen Speicher-Hohlraum zusammen mit dem zu speichernden verflüssigten Gas eine Mindestmenge von kapillarem, faserigem adsorbierenden Träger untergebracht wird, dessen Faserdurchmesser bei maximal 25 Micron liegt und dessen Realvolumen - d.h. dessen nach Abzug aller freien Zwischenräume verbleibendes Volumen der Mindestmenge - wie folgt bestimmt ist:

a mindestens 2% des Speicher-Hohlraumes, wenn es sich um einen kapillaren Träger aus als eingeschüttetes Massegut angebrachten Fasern mit Durchmesser im Bereich zwischen 0,5 und 5 Micron, vorzugsweise von etwa 2 Micron handelt;

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b mindestens 12% des Speicher-Hohlraumes, wenn

es sich um einen kapillaren Träger aus in einer Lage eingebrachten Fasern mit Durchmesser im Bereicn zwischen 10 una 25 Micron, vorzugsweise von etwa 15 Micron handelt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als absorbierender Träger ein Tuch, Filz oder Vliess aus Polyamid-Fasern benutzt wird, dessen in Lagen angeordneten oder zerfaserten Fasern Durchmesser im Bereich zwischen 12 und 24 Micron aufweisen.

3.) Verfahren nach Anspruch 2φ dadurch gekennzeichnet, dass der adsorbierende Träger aus Tuen, Filz oder Vlies aus Polyamidfasern in einem Realvolumen von etwa 25% des Speicher-Hohlraumes benutzt wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierender Träger Polyolefin-Fasern mit Durchmesser im Bereich zwischen 0,5 und 8 Micron in Lagen oder als eingeschüttetes Massegut benutzt werden·

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i?.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefin-Fasern in einem Realvolumen von 15% des Speicher-Hohlraumes benutzt werden.

6.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierender !'rager Baumwolle-* asern ott Durcnmesser zwischen 10 una 23 Micron in Lagen oder als eingeschüttetes Massegut benutzt werden.

7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumwolle-Fasern in einem Realvolumen von etwa 20% des Speicher-Hohlraumes benutze werden.

8.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als adsorbierender Träger Acryl-Fasern mit Durchmesser zwischen 12 und 22 Micron benutzt werden.

9.) Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche bis 8 zum Speichern bzw. Lagern von verflüssigtem brennbaren Gas im Brennstoffbehälter eines Gas-Feuerzeugs, dessen jjrenner direkt - d.h. ohne verdampfungs-Hilfseinrichtung und ohne Entspannungs-Hilfseinrichtung mit der Öffnung des Brennstoffbehälters verbunden ist.

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