DE524352C - Verfahren zur Tiefkuehlung von zu zerlegenden Gasgemischen - Google Patents

Verfahren zur Tiefkuehlung von zu zerlegenden Gasgemischen

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DE524352C
DE524352C DEG76429D DEG0076429D DE524352C DE 524352 C DE524352 C DE 524352C DE G76429 D DEG76429 D DE G76429D DE G0076429 D DEG0076429 D DE G0076429D DE 524352 C DE524352 C DE 524352C
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Germany
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liquid
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cooled
mixture
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Description

  • Verfahren zur Tiefkühlung von zu zerlegenden Gasgemischen Es ist bekannt, Kälteleistungen durch Verdainpfung tiefsiedender Flüssigkeiten unter niedrigem Partialdruck in der Weise zu erzielen, daß man ein bei der tiefsten Temperatur nicht kondensierendes Hilfsgas durch die als Kühlbad dienende Flüssigkeit Ihidurchleitet. Je tiefer die Temperatur und je kleiner entsprechend der Partialdruck der lüssigkeit ist, um so größer ist die Menge Hilfsgas, die für eine bestimmte Kältemenge erforderlich ist.
  • Die vorliegende Erfin;lung betrifft die Tiefkühlung von beliebigen, insbesondere wasserstofflialtigen Gasgemischen zum Zwecke der Feingewinnung des Wasserstoü-'es. Ins Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird für die Erzeugung einer gleichen Kältemenge eilte geringere Hilfsgasmen ge benötigt. .Die Neuerung beruht darauf, Aß num nur einen verhältnismüßig kleinen Bruchteil der Kälte durch hliissigkeitsverdanipfung bei der tiefsten Temperatur erzeugt. Dies wird dadurch erreicht, tlaß man die KüNtliissigkeit in Gegenwart eines Hilfsgases über einen weiten Temperaturbereich ins Wärmeaustausch nlit dein zu kühlenden Geniscli allmählich verdampft, wol)ei Glas Hilfsas in entgegengesetzter Richtung strö ntt wie das zu kühleide Gruiscli. Die für den Verclunstungsvorgang benötigte Fliissigkeit sowie das Hilfsgas wenden entweder aus fremder Quelle oder zweckmäßig aus den Zcrlegungsllro ,dl<-
    teil entnommen. wobei zur Einstellung .der
    geeigneten Mengen für jeden Bestandteil je
    ein Regelorgan vorgesehen ist. Eine besoil-
    ders zweckmäßige und die _Apparatur wesent-
    lich vereinfachende Form ergibt sich, wenn
    man den Würineaustatisch der (Taszerlegtiiigs-
    produkte finit dein Frischgas auf dein Weg
    über die verdunstende Flüssigkeit erfolgen
    läßt.
    Da ein weitgehender Wärmeaustausch zwi-
    schen "l_erlegungsprodukteilund Gemisch vor-
    gesellen lt. richtet sich der Bedarf rui zti ver-
    datnpfetider Flüssigkeit in erster Linie stach
    der Menge des auszukonaensicrenden Gas-
    bestandteiles sowie den 1`;iltevcrlusteu, wäll-
    rend llie Menge und Reinheit des Hilfsgases
    so bemessen werden nuil), daß sie die bei .dein
    tiefsten 'l'enil)erattirintervrill zu erzeugende
    1)ainptilwnge bei entsprechend geringem Par-
    Mahlruck aufnehmen und abfiihren kann.
    Die Art, wie sich die Verdampfung der
    Flüssigkeit in dein Autnahintgas sowie die
    l%ertmgtmg dnr Vercltunllfuitgskülte auf iwti
    zu zerlegeildrs Gas vollzieht, 5o11 all Hand
    der Zeichnung für ein Wasserstott-Sticl:-
    stc)ttSeiniäch als l;eispiel näher erläutert
    werden.
    (n Alen "/.cichnungen i und 2 ist ICIliglich
    der zur attsführung des Vcrfallrens niitil;e
    Anlunstungskühler dargestellt. in dein die
    zusätzliche Kälte ei-zottgt werden soll,
    rund clie ül»-igeii lkstati.:iteile des Zerlegungs-
    apliarates, wie Hauptflüssigkeitsabscheider: Verdenipfer usw., weggelassen worden sind. Die Abb. t zeit den .Lall, rlaß die @-craanilifung im eatgegenströniend.en Hilfsgas, also hei sinkenden Temperaturen, und die Abb. 2 den Fall, elaß die Verdampfung im Gleichstrom mit deni Hilfsgas bei steigenden Teinperaturen erfolgt. In beiden Fällen ist der Sonderfall dargestellt; claß sowohl als Hilfsas ein kleiner Teil des reinen Restaases sowie als zu verdunstende Flüssigkeit ein Teil des ausgeschiedenen Kondensates ge-ebenenfalls unter Ergänzung von außen leer verwendet wird. Beispiel Der bei i in den Apparat unter einem Druck von 16 atü und in einer 1Ienge von ioo cbm eintretende, in bekannter Weise auf die atmosphärische Stickstoffsiedetemperatur vorgekühlte Wasserstoff mit etwa i i ";" Stickstoff .durchströmt in geraden oder geneigten spiralförmigen Rohren (der Klarheit halber ist nur ein Rohr gezeichnet) den Verdunstun,slühler 0 nach unten und kühlt sich zunehmend ab, während die letzten kondensierbaren Bestandteile ausfallen und ihre Kondensationswärme an den bei a in den Verdunstungskühler entspannten und über die Böden 7 herabfließenden Stickstoff abgeben. Nach Abtrennung <las Kondensates im Abscheider 2 durchströmt der auf etwa 68° abs. abgekühlte, etwa 980,/ oige `Uasserstoff in tun-ekehrtcr Richtung den Verdunstungskühler unter Abgabe seiner IC-älte an neu zuströtnendes Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch auf dem Wege über die auf den Boden befindliche Flüssigkeit. Ein kleiner Teil des Wasserstoffs (etwa io cbm) wird durch Ventil g in den unteren Teil des Verdunstungskühlers entspannt und li:inimt im Aufsteigen die Dämpfe des ihm entgegenströnren.den verdampfenden Stickstoffs finit. Der auf seinem gesamten Wege durch (las konipritnierte W asserstoff-Stickstoff-Gernisch beheizte flüssige Stickstoff verdampft infolgedessen in einer an Wasserstoff immer reicheren Atmosphäre; d. h. also bei stets vermindertem Partialdruck und elementsprechend sinkender Temperatur, so daß am unteren Eade des Verdunstungskühlers die tiefste Temperatur von etwa 65° abs: erreicht wird. Der ini kompritnierten Gemisch ausgeschiedene und im Abscheider 2 gesammelte Stickstoff wird nach Abgabe seiner Kälte im Verdunstungskühler und gegebenenfalls unter Ergänzunf; (über Ventil 13) durch Flüssigkeit tins dein Hauptstickstoff köndensator in den oberen Teil des Verdünstungsskühlers durch Ventil 4 entspannt. Der Partialdruckabfall,(fier im Hilfsgas verdampfenden Flüssigkeit wird durch clie Gegenstromführung des Hilfsgases zii 1eiti zu kühlenden Gemisch erzwungen. Ain Eintritt des kontprinlierten zu kühlenden Gases steht dieses iin Wärmeaustausch finit I#lüssigkeit:@lie in einer Atmosphäre des tnit l)änipfen sclioti stark angereicherten l-Tilfsgases verdampft und die -Ausscheidung einer äquivalenten -Menge Kondensates im zu kühlenden Gemisch bewirkt. Bei Austritt aus dein Verdunstungskühler vermag das weitgehend vorgekühlte und zerlegte Gemisch nur nasch wenig Kondensat auszuscheiden. Die ini \V ärineaustausch mit ihm stehende .Flüssigkeit kann infolgedessen nur in geringar Menge in das dampfarme Hilfsaas verclanipfen.
  • Man kann, statt die Flüssigkeit im Gegenstrom zum Aufnahmegas zu verdampfen, auch die Gleichstroinverdanipfung anwenden. Behält das komprimierte Gas seine Abwärtsrichtung bei, so läßt man die unten eingeführte hlüssi-l.cit durch den gleichzeitig eingeführten Teil des. unkondensierbaren Gases eniportragen uns verdampfen. Strömt ills kornpriinierte Gas aufwärts, so wird Flüssigkeit und Hilfsgas oben aufgegeben. W hrend durch geeignete Vorrichtungen für ä eine genügende Berührung der Flüssigkeit mit dem Hilfsgas einerseits und dem zu kühlenden Frischgas andererseits Sorge getragen werden muß.
  • Dieser Fall wird .durch Abb. 2 dargestellt. Des auf die atmosphärische Siedetemperatur des Stickstoffs gekühlte konipriniierte Geinisch tritt bei i in den Rückflulikon(Iensator a ein, durchströmt unter Abschcidung der zurückfließenden kondensierten Anteile in Aufwärtsrichtung den Kühler 6 in Richtung von ? nach 8 und darauf zwecks Abgabe seiner Kälte in umgekehrter Richtung denselben, und verläßt ihn bei 12. Die in 2 kon-.densierten Anteile werden nach Vorkühlung und Entspannung durch Ventil 4. in den Kühler bei 5 eingeführt. (in Gleichstrom zu der über die versetzten Böden 7 herabrieselnden Flüssigkeit wird ein bei 8 abgezweigter und durch Ventil g in den Kühler bei iö eiltspannter Teil des Reingases geführt: Derselbe verläßt nach Aufnahme <leg verdampften Fliissigkeit bei i i den Kühler: Iin Gegensatz zu (leg ersten Ausfcihrungsforni verläuft das Temperaturgefälle von unten nach oben. Die erzielbare Temperatursenkung ist infolge des großen Flüssigkeitsüberschusses ain Ver-Ilanipfun gsbegtnn etwas geringer als itli ersten Fall (Abh. i ), wo die Entspannungskälte des unten nur noch wenig Flüssigkeit antreffenden \ufnahincgases bei tieferer Temperatur ausgenutzt werden kann. Da die oben aufzugebende Flüssigkeit vorher auf die tiefste Temperatur herunter gekühlt wird, tritt sie mit einem geringen Partialdruck in den Veriletlistun;;skiililer ein, während ihr andererseits durch den Rest der auszukondensierenden Bestandteile im zu kühlenden Gemisch nur wenig Wärine zugeführt wird. Dagegen verdampfen auf ihrem Abwiirtswege unter dauernder Wärmezufuhr durch die im koinprirnierten Gemisch auskondensierenclen Bestail!tlteile immer größere Anteile in (las gleichzeitig abwärts strömende Hilfsas.
  • Für die Aufnahme der Flüssigkeitsdämpfe kann jedes Gas verwendet werden, welches bei den vorkommenden tiefen Temperaturen nicht kondensierbar ist. Zweckmäßig entspannt man jedoch zu dieseln Zweck einen Teil des reinen oder nahezu reinen komprimierten Restgases. Welche Reinheit (lieses Gas besitzen muß, das richtet sich nach der Größe der zu erzielenden Temperatursenkung; zum mindesten muß die Dampfspannung der zu verdampfenden Flüssigkeit bei der tiefsten Temperatur größer sein als der Partialdruck- der im Aufnahmegas noch enthaltenen Verunreinigungen. In gleicher Weise wie (las Restgas kann inan auch die zu verdampfende Flüssigkeit den im Verlaufe des @er@egungsprozesses abgeschiedenen honclensaten entnehmen.
  • Das entspannte und mit Fliissigkeitsdäinpfen beladene Gas kann wieder angesaugt
    wild komprimiert in den @e:rlegungslirozeß
    zurückgeführt werden. Man vcrmei(let da-
    durch einerseits einen Verlust ein (las, an-
    aerersuits reichert inan, falls (las rein zu ge-
    \vinnende .Kestgas Wasserstoff ist, (las Aus-
    gan l;sremisch so weitgehen(1 mit Bestawl-
    teilen von positivem Drosseleffekt an, ((aß
    unter Uniständen ein gesoil(lerter zusätzlicher
    I`reislauf eines nur zur K.*ilteei-zetigting (lie-
    nendt:n Gases wegfallen kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur oder Zerlegung von Gasgemischen, insbesondere zwecks Gewinnung von Wasserstoff durch N'erdampfung tiefsiedender K-iihlflüssigkeiten in einem nicht kondensierenden Hilfsgas, dadurch gekennzeichnet, daß <lie tiefsiedende Kühlflüssigkeit in Gegenwart eines Hilfsgases über einen weiten Temperaturbereich im Wflrineaustatisch mit dein zu kühlenden Gemisch allmählich verdampft wird, wobei (las 1-lilfsgas in entgegengesetzter Richtung str( .>nit wie '(las zu kühlende Gemisch.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, da(lurch gekennzeichnet, claß nian Kühlflüssigkeit und Hilfsgas aus den Zerlegungsprodukten selbst entnimmt.
DEG76429D 1929-05-16 1929-05-16 Verfahren zur Tiefkuehlung von zu zerlegenden Gasgemischen Expired DE524352C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE925174C (de) * 1939-07-19 1955-03-14 Air Liquide Verfahren zur Gewinnung eines Gemisches mit bestimmten Anteilen zweier schwer zu verfluessigender Gase
DE1083287B (de) * 1958-08-06 1960-06-15 Linde Eismasch Ag Verfahren und Einrichtung zur Ausscheidung von Bestandteilen aus Gasgemischen

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