DE573038C

DE573038C - Verfahren zur Vermeidung der Explosionsgefahr im Verdampferraum von Luftzerlegungsanlagen

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Publication number: DE573038C
Application number: DEF72476D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-12-29
Filing date: 1931-12-29
Publication date: 1933-03-27

Description

Verfahren zur Vermeidung der Explosionsgefahr im Verdampferraum von Luftzerlegungsanlagen Erfahrungsgemäß ist .es praktisch nahezu unmöglich, die zu zerlegende Luft von brennbaren Beimengungen in Form von Öldämpfen aus den Schmiermitteln der Verdichter und von anderen, in der Luft zeitweilig enthaltenen brennbaren Gasen, insbesondere Acetylen, vollkommen freizuhalten.
Wenn solche Beimengungen in der Luft auch nur im kleinsten Ausmaß vorhanden sind, so führt dies bei Anlagen mit sehr langer Betriebszeit, welche nur selten vollständig durch Wiedererwärmen aufgetaut werden, im Laufe der Zeit doch zu Explosionen, weil diese brennbaren Stoffe in der Zerlegungsapparatur ausfrieren und als fein. verteilte kleinste Eiskristalle bis in die Verflüssigungszone gelangen, wo sie von der Flüssigkeit gelöst werden oder als Aufschwemmung in dieser verbleiben.
Nachdem aber bekanntlich bei den Luftzerlegungsanlagen die Flüssigkeit durch den Rektifikationsprozeß in flüssigen Sauerstoff umgewandelt wird, so finden sich schließlich diese brennbaren Beimengungen im Sauerstoffverdampfer vor. Der flüssige Sauerstoff wird nun aber fortlaufend verdampft, während die ausgefrorenen, im flüssigen Sauerstoff gelösten oder aufgeschwemmten brennbaren> Bestandteile zufolge ihrer schwer siedendenEigenscbaft im Verdampfer zurückbleiben und sich dort immer mehr ansammeln. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein Gemisch von flüssigem Sauerstoff und brennbaren Stoffen selbst bei der tiefen Temperatur von -r8o° zu Explosionen führen kann. Dieser Vorgang ist in den letzten Jahrzehnten sehr häufig in Erscheinung getreten.
Nach einem Vorschlag sollte nun diesem Übelstand dadurch abgeholfen werden, daß ständig ein Teil- des flüssigen Sauerstoffs aus dem Hauptverdampfer in einen Nebenverdampfer abgeleitet wird und diesen von oben nach unten durchfließt.
Das verbessert jedoch an sich noch gar nichts, denn so wird nur die Explosionsgefahr in den Kältetauscher verlegt, aber nicht beseitigt. Die Kältetauscher werden meist so betrieben, daß ihr warmes Ende oben und ihr kaltes Ende unten ist, um einem Temperaturausgleich durch das verschiedene spezifische Gewicht des in ihnen befindlichen -Gases zu begegnen.
Eine Beseitigung der Explosionsgefahr ist nur zu erreichen, wenn die wegen ihres höheren Siedepunktes als Verdampfungsrückstände in Form von kleinsten Eiskristallen verbleibenden brennbaren Stoffe fortlaufend sowohl aus dem Hauptverdampfer und dem Nebenverdampfer als auch aus der Apparatur überhaupt entfernt werden.
Erfindungsgemäß wird deshalb der im Nebenverdampfer in bekannter Weise während des Durchflusses durch eine Rohrspirale von oben nach unten verdampfte Sauerstoff in derselben Richtung durch einen Nebenkältetauscher in Form einer Rohrspirale weitergeleitet, damit die in Form von Eiskristallen im verdampften Sauerstoff noch verbleibenden brennbaren Stoffe durch die Dampfströmung in eine wärmere Zone des Kältetauschers mitgenommen, um dort durch fühlbare Luftwärme verdampft zu werden, damit sie restlos aus der Apparatur entfernt werden können.
Die Fortsetzung des Nebenverdampfers bildet deshalb ein Nebenkältetauscher b, in welchem von oben nach unten die Eiskristalle der brennbaren Stoffe aus dem Nebenverdampfer durchgeblasen werden, wobei sie verdampfen. Dieser Nebenkältetauscher b wird mit Luft beheizt, welche im Nebenverdampfer c verflüssigt werden soll.
Der Schwerpunkt des Verfahrens liegt darin, daß der Sauerstoffdampf mit den Eiskristallen der brennbaren Stoffe seine Strömungsrichtung von oben .nach unten so lange beibehalten muß, bis die Eiskristalle restlos verdampf oder vergast sind; sonst bleiben sie in der Apparatur zurück und bilden in dieser eine dauernde Explosionsgefahr.
Die Heizluft für den Nebenkältetauscher b wird in diesen mit etwa -4o bis -5o° eingeleitet, nachdem sie vorher mit einer Ammoniakkältemaschine gekühlt und damit von ihrem Feuchtigkeitsgehalt befreit wurde.
Die im Kältetausch mit dem Sauerstoff bis etwa -r75° gekühlte Luft wird mit Leitung 3 aus dem Nebenkältetauscher b von unten nach oben in den Sauerstoffnebenverdampfer c geleitet, und zwar auf die Kondensatorseite d dieses Verdampfers, wobei die Luft fraktioniert verflüssigt und dabei in Rohsauerstoff und reinen Stickstoff zerlegt wird, während auf der anderen Seite (im Verdampferraum) der flüssige Sauerstoff verdampft.
Für den im Nebenverdampfer c verdampften Sauerstoff wird fortlaufend aus dem Hauptverdampfer feine gleich große Menge flüssiger Sauerstoff mit Leitung ¢ wieder zugeleitet.
Der auf der Kondensatorseite d verflüssigte Rohsauerstoff wird dann mit Leitung 5 in den Rektifikator h geleitet, um dort in Beinsauerstoff und Stickstoff zerlegt zu werden. Der im Kondensatorraum d ausgeschiedene Stickstoff wird mit Leitung i o der Kondensatorseite des Hauptverdampfers zugeführt.
Wenn dieses neue Verfahren gemäß Abb. a in Verbindung mit dem Regenerativ-Kältespeicher-Wechselbetrieb durchgeführt werden soll, dann wird die Luft für die Beheizung des Nebenkältetauschers b etwa in der Mitte der drei Regeneratoren, und zwar abwechselnd immer aus einem derselben, entnommen, welcher gerade mit Luft beschickt wird, und dem Nebenkältetauscher b zugeführt. Der Sauerstoff aus dem Nebenkältetauscher b wird dann abwechselnd in einen der drei Regeneratoren in derselben Höhe eingeleitet, in welcher die Luft für den Nebenkältetauscher entnommen wurde.
Von dem Flüssigkeitsumsatz im Hauptverdampfer brauchen in den Nebenverdampfer nicht mehr als 5 % abgeleitet zu werden, was vollkommen genügt, um eine Ansammlung von brennbaren Stoffen im Hauptverdampfer im allgemeinen zu verhindern.
Nachdem aber der Hauptverdampfer bei großen Anlagen ziemlich bedeutende Ausmaße besitzt und mit eng beisammen angeordneten Röhren vollständig besetzt ist, so besteht trotzdem noch einige Gefahr einer lokalen Ansiedelung dieser brennbaren Stoffe auf dem Verdampferboden.
Zur Vermeidung dieser Ansiedelungen wird nun ein sehr ausgiebiger künstlicher Flüssigkeitsumlauf im Verdampfer herbeigeführt, um damit eine ganz gleichmäßige Verteilung der brennbaren Stoffe in der Flüssigkeit des Hauptverdampfers zu bewirken und etwaige auf demVerdampferboden sich vorübergehend als feste Bestandteile angesiedelte brennbare Stoffe abzuschwemmen.
Hierzu wird nun das Röhrenbündelr außen mit einem Kupferblechmantel s umgeben, der nicht bis zum unteren Verdampferboden reicht und nur bis etwa 3/4 der Verdampferhöhe hochgeführt ist.
Da sämtliche Röhren sich innerhalb dieses Mantels befinden, so kann nur innerhalb desselben die Verdampfung vor sich gehen. Durch die starke Verdampfung wird nun die Flüssigkeit innerhalb des Mantels vollständig mit Dampfblasen durchsetzt und damit spezifisch leichter als die Flüssigkeit außerhalb des Mantels. Die Folge davon ist ein sehrlebhafter Flüssigkeitsumlauf in der Pfeilrichtung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Vermeidung der Explosionsgefahr im Verdampferraum von Luftzerlegungsanlagen durch ständiges Ableiten einer Teilmenge des Hauptverdampferinhaltes von oben nach unten durch einen Nebenverdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Nebenverdampfer (c) noch als Eiskristalle enthaltenen brennbaren Stoffe vom verdampften Sauerstoff ebenfalls von oben nach unten durch einen Nebenkältetauscher (b) geblasen werden, welcher mit der fühlbaren Wärme von Luft beheizt werden soll, die mit einer Temperatur zugeleitet wird, welche geeignet ist, um die im Sauerstoffdampf noch enthaltenen brennbaren Stoffe zu verdampfen. a. Verfahren nach Anspruch i in Verbindung mit dem Regenerativ-Kältespeicher-Wechselbetrieb, dadurch gekennzeichnet,. daß von zwei oder drei der jeweils angeordneten drei oder vier Regeneratoren die zur Beheizung des Nebenkältetauschers (b) benutzte Luft abwechselnd aus einem derselben mit einer Temperatur entnommen wird, bei welcher der Feuchtigkeitsgehalt derselben bereits weitgehendst ausgefroren ist, die aber noch hoch genug liegt, um das restlose Verdampfen der brennbaren Stoffe im Nebenkältetauscher (b) bewirken zu können, und daß der -verdampfte und erwärmte Sauerstoff in der gleichen Zone in die Regeneratoren geleitet wird, aus welcher die Luft für den Nebenkältetausch entnommen wurde. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen künstlich erzeugten, sehr lebhaften Flüssigkeitsumlauf im Hauptverdampfer alle etwa auftretenden lokalen Ansiedelungen von Eiskristallen aus brennbaren Stoffen fortlaufend abgeschwemmt werden.