DE549109C

DE549109C - Process for the liquefaction of chlorine

Info

Publication number: DE549109C
Application number: DEK118019D
Authority: DE
Original assignee: Krebs & Co GmbH
Current assignee: Krebs & Co GmbH
Priority date: 1929-12-14
Filing date: 1929-12-15
Publication date: 1932-04-23

Description

Verfahren zur Verflüssigung von Chlor Es ist bekannt, daß das Chlorgas, wie es aus der Elektrolyse kommt, nach der Verdichtung zum Überführen in den flüssigen Zustand in Kondensatoren abgekühlt werden muß. Die Kühlung geschah hier entweder durch ein Kältemedium oder durch gewöhnliches kaltes Wasser. Das Chlorgas wurde bis auf eine Temperatur abgekühlt, welche immer um einige Grade, meistens 5 bis to' C höher liegen mußte, als die Temperatur des Kältemediums war. Hatte z. B. das Kältemedium eine Temperatur von -2o° C, so konnte das Chlor im günstigsten Fall bis auf -15' C abgekühlt werden. Das Chlorgas wurde dabei niemals vollständig verflüssigt, d. h. ein Teil des Gases ging gemischt mit Fremdgasen aus dem Verflüssigungsapparat wieder heraus. Die Menge der hierdurch entstehenden Chlorverluste war von Fall zu Fall verschieden. Wenn man eine kräftige Kompression und eine tiefe Abkühlung vornahm, so hatte man kleinere Chlorverluste, als wenn man sich mit geringerer Kompression und einer höheren Temperatur begnügte. Stand z. B. ein Kältemedium von -2o° C zur Verfügung, so kühlte man das Chlor bis auf -15' C ab und komprimierte es beispielsweise auf 3 atü. Unter diesen Verhältnissen betrug der Verlust an Chlor, welches mit den Abgasen fortging, etwa 34 %, wenn beispielsweise das Gasgemisch, welches in den Kondensator durch den Kompressor hineingepumpt wurde, cgo oio Reinheit aufwies. Ein Verlust von 34 9 war gleichzeitig das Gänstigste, was sich mit einem ideal konstruierten Chlorverflüssigungsapparat erreichen ließ. -Andererseits ist es bereits vorgeschlagen worden, das Chlorgasgemisch, welches in einem Kondensator schon vorgekühlt und teilweise verflüssigt ist, in einem nachgeschalteten weiteren Kondensator erneut zu kühlen und weiter zu verflüssigen. Als Kühlmittel für den zweiten Kondensator ist in diesem Fall Äthan vorgeschlagen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein mit der Chlorverflüssigung nicht in Beziehung stehendes Kältemedium Verwendung findet, welches für diesen Zweck besonders hergestellt, geleitet und überwacht werden muß. Dadurch entsteht eine komplizierte Apparatur.Process for liquefying chlorine It is known that the chlorine gas, as it comes from electrolysis, has to be cooled in condensers after it has been compressed in order to be converted into the liquid state. The cooling was done here either by a cooling medium or by ordinary cold water. The chlorine gas was cooled down to a temperature which always had to be a few degrees, mostly 5 to 'C, higher than the temperature of the cooling medium. Had z. B. the refrigerant medium at a temperature of -2O ° C, the chlorine in the best case was up to - be 15 'C cooled. The chlorine gas was never completely liquefied, ie part of the gas left the liquefaction apparatus mixed with foreign gases. The amount of chlorine losses resulting from this varied from case to case. If one undertook a strong compression and a deep cooling, the chlorine losses were smaller than if one were satisfied with less compression and a higher temperature. Stand z. B. a cooling medium of -2o ° C available, so you cooled the chlorine down to -15 ' C and compressed it, for example, to 3 atm. Under these conditions, the loss of chlorine which went away with the exhaust gases was about 34% if, for example, the gas mixture which was pumped into the condenser by the compressor was approximately 100% pure. A loss of 34 9 was also the cheapest thing that could be achieved with an ideally designed chlorine liquefier. On the other hand, it has already been proposed to cool the chlorine gas mixture, which has already been precooled and partially liquefied in a condenser, again in a further condenser connected downstream and to liquefy it further. In this case, ethane is proposed as the coolant for the second condenser. This method has the disadvantage that a refrigerant is used which is not related to the liquefaction of chlorine and which has to be specially produced, routed and monitored for this purpose. This creates a complicated apparatus.

Erfindungsgemäß wird bei dem vorliegenden Verfahren die erneute Kühlung des Chlorgasgemisches durch entspanntes flüssiges Chlor z. B.@ von Atmosphärendruck bewirkt.According to the invention, renewed cooling is used in the present method the chlorine gas mixture by relaxed liquid chlorine z. B. @ from atmospheric pressure causes.

Durch das Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, entweder unter denselben Betriebsverhältnissen, wie sie vorstehend ge# schildert wurden, mit einem geringeren Chlorverlust auszukommen oder aber, wenn man denselben Chlorverlust in Rechnung stellen will, bei gleicher Kompression des Chlorgases mit weniger tiefen Temperaturen zu arbeiten. Der Vorteil, welcher hierdurch .gegeben ist, besteht entweder darin, daß man in den Abgasen weniger Chlorverluste hat und folglich eine bessere VerflüssigungsausbeLae erzielt oder, will man die Chlorverluste in derselben Höhe in Kauf nehmen, mit einer bedeutend kleineren Kühlmaschine auskommt.By the method according to the invention it is possible either under the same operating conditions as described above with a to get along with less chlorine loss or, if one has the same chlorine loss in Wants to make the calculation, with the same compression of the chlorine gas with less depth Temperatures to work. The advantage that is given by this is either in the fact that there is less chlorine loss in the exhaust gases and consequently a better one Liquefaction achieved or, if you want, the chlorine losses in accept the same height, get by with a significantly smaller cooling machine.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist beispielsweise und schematisch in der beiliegenden Zeichnung in Ansicht und teilweise im Schnitt veranschaulicht.An apparatus for carrying out the method according to the invention is for example and schematically in the accompanying drawing in view and partially illustrated in section.

In der Zeichnung bedeutet i einen Kondensator, welchem ein Gemisch aus flüssigem Chlor, Chlorgas und Fremdgasen von einem beliebigen Kompressor, z. B. durch eine Leitung 2 und unter entsprechendem Druck, z. B. 3 atü, zugeführt wird. Demgemäß herrscht auch im Innern des Kondensators ein Druck von 3 atü. Dieses Chlorgasgemisch wird einem zweiten Kondensator 3 zugeführt. Dieser zweite Kondensator besteht aus einem Sammelbehälter 4 für das flüssige Chlor, in welchen zweckmäßig die Verbindungsleitung 5 zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator mündet, und aus einer Verflüssigungsstelle, z. B. einem Behälter 6, der mit entsprechenden Röhren 7 besetzt ist.In the drawing, i means a condenser which is a mixture from liquid chlorine, chlorine gas and foreign gases from any compressor, e.g. B. through a line 2 and under appropriate pressure, e.g. B. 3 atü, is supplied. Accordingly, there is also a pressure of 3 atmospheres inside the condenser. This chlorine gas mixture is fed to a second capacitor 3. This second capacitor consists of a collecting tank 4 for the liquid chlorine, in which the connecting line is expedient 5 opens between the first capacitor and the second capacitor, and from a Liquefaction point, e.g. B. a container 6 which is occupied by corresponding tubes 7 is.

Zwischen dem Behälter 4 und der Verflüssigungsstelle ist ferner eine Rieseleinrichtung eingeschaltet, z. B. ein Behälter 8, in dessen Innern Raschig-Ringe o. dgl. 9 enthalten sind. Der Unterteil des Sammelbehälters 4, in welchem der Flüssigkeitsstand bei A angedeutet ist, ist erfindungsgemäß durch eine Rohrleitung io mit Absperr- und Drosselorgan i i mit dem Innern des Behälters 6 verbunden, während eine weitere Leitung 12 zum Abführen von Chlorgasen dient, wobei diese Leitung zweckmäßig zu der Ansaugstelle des Chlorkompressors geführt ist. Auf diese Weise wird in dem zweiten Kondensator die erneute Kühlung und die weitere Verflüssigung durch entspanntes flüssiges Chlor z. B. von Atmosphärendruck bewirkt.There is also one between the container 4 and the liquefaction point Trickle device switched on, z. B. a container 8, inside which Raschig rings o. The like. 9 are included. The lower part of the collecting container 4, in which the liquid level at A is indicated, according to the invention by a pipeline io with shut-off and throttle member i i connected to the interior of the container 6, while another Line 12 is used to discharge chlorine gases, this line being expedient to the suction point of the chlorine compressor. In this way, in the second Condenser the renewed cooling and the further liquefaction by relaxed liquid chlorine e.g. B. caused by atmospheric pressure.

In dem Behälter 6 ist ferner ein Raum 13 zur Sammlung der nicht verflüssigten Gasteile vorgesehen, und von diesem führt eine Leitung 14 mit Drosselorgan 15 nach außen.In the container 6 is also a space 13 for collecting the non-liquefied Gas parts provided, and from this a line 14 with a throttle member 15 leads to Outside.

Aus dem Behälter 4 kann das flüssige Chlor unmittelbar in Transportgefäße abgefüllt werden, wie bei 16 und 17 angedeutet.The liquid chlorine can be taken directly from the container 4 into transport vessels be filled as indicated at 16 and 17.

Für besondere Fälle kann ferner eine weitere Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator und dem Behälter 4 zum Zwecke des Druckausgleiches vorgesehen sein, wie bei 18 angedeutet.For special cases, a further connection line can also be used between the condenser and the container 4 be provided for the purpose of pressure equalization, as indicated at 18.

Die Wirkungsweise des Verfahrens ist folgende: Vor der Benutzung der Vorrichtung wird in den Behälter .l flüssiges Chlor eingefüllt ungefähr bis zu dem Flüssigkeitsstand, der bei A angedeutet ist. Nach Inbetriebsetzung der Vorrichtung strömt das Chlorgasgemisch durch die Leitung 5 aus dem Kondensator i unter entsprechendem Druck, z. B. 3 Atm-, ein, und in diesem Behälter findet eine Scheidung zwischen dem flüssigen Chlor und dem gasförmigen Bestandteil des Gemisches statt. Es ist aber auch möglich, daß man das flüssige Chlor von den Abgasen getrennt in den Behälter 4 hineinleitet. In diesem Fall wird für die Einleitung der Abgase die L«itung 18 verwendet. In den Räumen ¢, 8, 7 und 13 herrscht genau derselbe Druck wie in dem Kondensator i. Die Regelung dieses Druckes erfolgt durch das Regelventil 15. Der Druck wird beispielsweise auf 3 Atm. gehalten. Das Chlor strömt nun, gemischt mit den Fremdgasen, aus dem Raum 4 durch den Raum 8 urid durch die Kondensationsrohre 7 in den Raum 13 und verläßt die Apparatur durch das Ventil 15.The method works as follows: Before using the Device is poured into the container .l liquid chlorine up to approximately Fluid level, which is indicated at A. After putting the device into operation the chlorine gas mixture flows through the line 5 from the condenser i under the same Pressure, e.g. B. 3 Atm-, one, and in this container there is a divorce between the liquid chlorine and the gaseous component of the mixture instead. It is but it is also possible to separate the liquid chlorine from the exhaust gases into the container 4 leads into it. In this case, line 18 is used to introduce the exhaust gases used. In rooms ¢, 8, 7 and 13 there is exactly the same pressure as in that Capacitor i. The regulation of this pressure is carried out by the control valve 15. The For example, the pressure is set to 3 atm. held. The chlorine now flows, mixed with it the foreign gases, from room 4 through room 8 and through the condensation pipes 7 into space 13 and leaves the apparatus through valve 15.

Gleichzeitig strömt durch das Rohr io und das Drosselventil 1i flüssiges Chlor in Richtung des Pfeiles B aus dem Behälter ¢ in den Behälter 6. Das flüssige Chlor, welches in dem Behälter 4 unter einem Druck von beispielsweise 3 Atm. gestanden hat, wird in dem Behälter 6 auf atmosphärischen Druck entspannt. In dem Behälter ¢ wird bei einem Druck von 3 Atrn. die Temperatur -f-3° C.betragen. Wenn das Chlor in dem Behälter 6 auf atmosphärischen Druck entspannt wird, so sinkt in diesem Behälter die Temperatur auf -34° C., Das Chlor, welches, wie schon weiter oben erwähnt, aus dem Behälter 4 durch den Behälter 8 durch die Rohre 7 hindurchstreicht, wird nun infolge der Temperaturdifferenzen zwischen +3° C und -34'C weiter abgekühlt, wodurch die gasförmigen Chlorbestandteile zum größten Teil zur Kondensation gebracht werden. Das kondensierte Chlor rieselt in den Röhren nach unten über die Rieselkörper 9 in dem Raum 8, wobei es auf das aufsteigende Chlorgas trifft und hier eine fraktionierte Rektifikation bewirkt. Das flüssige Chlor, welches in dem Behälter 6 bei einer Temperatur von -34° C verdampft wurde, verläßt diesen Behälter mit einer Temperatur von ungefähr -3o° bis -34° C durch die Leitung 12, also in, verhältnismäßig kaltem Zustand. Außerdem ist dieses hier austretende Gas reines Chlorgas ohne Beimengung von Fremdgasen. Dieses Gas ist deshalb besonders geeignet, dem Chlorkompressor zugeführt zu werden und kann hier dazu verwendet werden, eine wirksame Kühlung des Zylindermantels dieses Kompressors zu erzielen. Außerdem wird durch Mischen dieses kalten Gases mit dem von der Elektrolyse kommenden verhältnismäßig warmen Gas die Temperatur des Gemisches erheblich herabgesetzt, außerdem noch der Reinigungsgrad des Gemisches vergrößert, so daß das Arbeiten des Kompressors besonders günstig Vor sich geht. At the same time, liquid chlorine flows through the pipe io and the throttle valve 1i in the direction of arrow B from the container [into the container 6. The liquid chlorine, which is in the container 4 under a pressure of, for example, 3 atm. has stood, is expanded in the container 6 to atmospheric pressure. In the container ¢ is at a pressure of 3 Atrn. the temperature is -f -3 ° C. When the chlorine in the container 6 is expanded to atmospheric pressure, the temperature in this container drops to -34 ° C. passes through, is now cooled further due to the temperature differences between + 3 ° C and -34'C, whereby the gaseous chlorine components are mostly condensed. The condensed chlorine trickles down the tubes over the trickle bodies 9 in the space 8, where it meets the rising chlorine gas and here causes a fractional rectification. The liquid chlorine which has evaporated in the container 6 at a temperature of -34 ° C. leaves this container at a temperature of approximately -3o ° to -34 ° C. through the line 12, that is to say in a relatively cold state. In addition, this gas escaping here is pure chlorine gas without the addition of foreign gases. This gas is therefore particularly suitable for being fed to the chlorine compressor and can be used here to achieve effective cooling of the cylinder jacket of this compressor. In addition, by mixing this cold gas with the relatively warm gas coming from the electrolysis, the temperature of the mixture is considerably reduced, and the degree of purification of the mixture is also increased, so that the compressor works particularly favorably .

Claims

PATENT APPLICATION; cüF: i. Process for liquefying chlorine from a Mixture of chlorine and pure pure gases by means of a compressor and a cooled one Condenser, in which the compressed chlorine gas mixture after pre-cooling and partial liquefaction in this condenser in a second condenser again is cooled and further liquefied, characterized in that the renewed cooling by relaxed liquid Clilor z. ß. caused by atmospheric pressure. z. procedure according to claim i, characterized in that the for renewed cooling and re-liquefaction the cold chlorine vapor used is fed back to the suction side of the compressor, where it cools the compressor after mixing with the fresh gas. '