DE676863C - Verfahren zur Lagerung von fluessigem Acetylen - Google Patents
Verfahren zur Lagerung von fluessigem AcetylenInfo
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Description
L 90233
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Lagerung von flüssigem Acetylen in einem allseits geschlossenen
Druckbehälter, der durch ein Kühlmittel gekühlt wird.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art wird der Druck des ver-.fLüssigten
Brenngases auf einem nicht zu hohen Wert gehalten, und zwar durch zeit-
JO weiliges Öffnen des Auslaßhahnes des Kühlmittelbehälters,
so daß das Kühlmittel eine angenähert konstante Temperatur beibehält. Gegenüber diesem bekannten Verfahren bezweckt
die Erfindung eine selbsttätige Regelung unter genauer Konstanthaltung der Temperatur
des Kühlmittels und mithin auch des Acetylendruckes, und zwar auf einen so niedrigen
Wert, daß praktisch keine Verluste an Brenngas auftreten können. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß als Kühlmittel eine Mischung von festem Kohlendioxyd und Aceton verwendet und der Druck
im Kühlmittelraum konstant gehalten wird. Man erzielt hierdurch noch den zusätzlichen
Vorteil, daß durch Beimischung von Aceton zum Kohlensäureeis sowohl eine bessere Berührung
des als Kühlmittel dienenden Trockeneises mit dem Brennstoffbehälter vermittelt als auch die Absorption etwa austretenden
Acetylene bewirkt wird, wodurch Unglücksfällen zufolge zufälliger Undichtigkeiten vorgebeugt
wird.
Eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besonders geeignete
Vorrichtung, welche aus einem Behälter mit Außen- und Innenwandungen besteht, die
einen Isolierraum zur Aufnahme von Wärmeisolierstoffen einschließen, sowie aus einem
Gefäß zur Aufnahme für das flüssige Acetylen, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Acetylenaufnahmegefäß
innerhalb des Behälters mit einem Kühlzwischenraum gelagert ist, der zur Aufnahme von einer Kühlmittelmischung
aus fester Kohlensäure und Aceton dient, und daß Hilfsmittel vorgesehen sind, um den Druck im Kühlmittelraum konstant
zu halten.
•Festes Acetylen sublimiert bekanntlich bei normalem Atmosphärendruck bei einer Temperatur
von —83,70C in ähnlicher Weise
wie festes Kohlendioxyd. Es wird bei einer Temperatur von —82,4° C flüssig und unter
einem Druck von 1,1 kg/cm2. Festes Kohlendioxyd
sublimiert bei einer konstanten Temperatur von —78,5 ° C bei Atmosphärendruck,
was einem Dampf druck von 1,4 kg/cm2 für flüssiges Acetylen entspricht. Festes
Kohlendioxyd dient so als ideales Kühlmittel
zur Behandlung von flüssigem Acetylen bei niedrigen Drucken ohne Verdampfung. Das
flüssige Acetylen wird in einen Behälter eingefüllt, welcher mit festem Köhlendioxyd gepackt
oder umgeben ist, der seinerseits von einer geeigneten Isolation umgeben sein kann.
Die Wärme, welche unvermeidbar durch die Isolation eindringt, wird durch die Sublimation
des festen Kohlendioxyds bei einer konstanten Temperatur von —78,50C verbraucht
und zerstreut, so daß das flüssige Acetylen bei dieser Temperatur und einem
entsprechenden Druck von 1,4 kg/cm2 ohne Verdampfung gehalten wird.
Es ist möglich, die Sublimationstemperatur des festen Kohlendioxyds dadurch zu erhöhen,
daß man den Druck, unter welchem es suhlimiert, erhöht,' wodurch die Sublimationsgeschwindigkeit verringert wird, da der Temperaturgradient
nicht so steil ist. Der Druck des flüssigen Acetylene würde dann entsprechend
zunehmen. So sublimiert das feste Kohlendioxyd unter einem Druck von 1,78 kg/cm2 bei einer Temperatur von etwa
—72,10C, bei welcher Temperatur flüssiges
Acetylen einen Dampfdruck von etwa 1,9 kg/cm2 aufweist.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einem mit C bezeichneten Behälter, dessen unterer Teil mit
10 und dessen Deckelteil mit 11 bezeichnet
ist, welche Teile in geeigneter Weise, vorzugsweise flüssigkeitsdicht miteinander verbunden
werden können. Der Unterteil 10 besteht aus einer Außenwandung oder Kasten 12
und einer Innenwandung 13, zwischen welchen sich ein isolierender Zwischenraum befindet.
Der Deckel 11 besteht in ähnlicher Weise aus einer Außen- und Innenwandung 14 bzw. 15
mit dazwischen befindlichem Isolationsraum. Die Isolationsräume sind vorzugsweise mit
einem geeigneten Wärmeisoliermittel 16 ausgefüllt, beispielsweise mit Magnesiumkarbonät,
Holzkohle, Asbest, Schlackenwolle, Schafwolle oder Seide oder Mischungen derselben,
um den Wärmedurchgang in den Behälter auf einem Mindestwert zu halten.
Innerhalb des Behälters C ist in irgendeiner geeigneten Weise im Abstand von der
Innenwandung ein Gefäß 17 zur Aufnahme von flüssigem Acetylen 18 gelagert. Mit dem
Gefäß 17 kann eine Fülleitung 19 verbunden
sein, welche oben in das Gefäß einmündet, eine Flüssigkeitsentnahmeleitung 20', welche
vom Boden des Gefäßes ausgeht, und eine Dampfentnahmeleitung 21', welche im oberen
Teil des Gefäßes mündet. Die Dampfabzugs-Ieitung2i'
kann mit einem Sicherheitsventil 22 versehen sein, das auf irgendeinen erwünschten
Höchstdruck eingestellt wird.
In dem Zwischenraum zwischen dem Gefäß
17 und der Innen wandung 13 des Behälters C »
ist das Kühlmittel 23', bestehend aus einer . Mischung von festem Kohlendioxyd und Aceton,
derart angeordnet, daß es das Gefäß umgibt. Dieses Kühlmittel wird zufolge seiner
Aggregatszustandänderung (Sublimation des festen Kohlendioxyds) auf einer im wesentlichen
konstanten tiefen Temperatur gehalten. Die Wärme, welche durch die Isolierung in
den Behälter eindringt, wird durch die Sublimationswärme des festen Kohlendioxyds aufgefangen
und zerstreut und dringt daher nicht bis zum flüssigen Acetylen vor, welches
mithin bei der -konstanten Temperatur des Kohlendioxyds ohne Verdampfung verharrt.
Das flüssige Aceton erleichtert den thermischen Kontakt zwischen dem festen Kohlendioxyd
und dem Gefäß 17, so daß örtliche Temperaturschwankungen verhindert werden,
die möglicherweise eintreten können, beispielsweise wenn die Zufuhr des festen Kohlendioxyds
gering wird.
Der Kohlendioxyddampf wird bei Atmosphärendruck durch eine Rohrleitung 24 abgeführt,
welche vorzugsweise im Isolierraum zwischen Innenwandung und Außenwandung
des Behälters C in einer Reihe von Wicklungen und in wärmeleitender Beziehung zum
Isoliermaterial angeordnet ist, um diesem die Kälte zu übertragen. Auf diese Weise wird
die im Dampf enthaltene Restkälte ausgenutzt. Das feste Kohlendioxyd kann leicht nach Abheben
des Deckels 11 vom Behälter C nachgefüllt werden und irgendein übermäßiger
oder gefährlicher Druckanstieg zufolge Erschöpfung des festen Kohlendioxyds wird
durch das Sicherheitsventil 22 verhindert.
Falls es erwünscht ist, die Sublimations- 1°°. temperatur des festen Kohlendioxyds zu er-.
höhen, so daß das flüssige Acetylen eine entsprechend hohe Temperatur erhält und mithin
einen entsprechend höheren Druck, kann die Kohlendioxydgasableitung 24 mit einem i°5
Sicherheitsventil ausgerüstet sein, welches so eingestellt wird, daß es sich bei irgendeinem
erwünschten Druck öffnet.
Um den Wärmedurchtritt in den Behälter C auf einem Mindestwert zu halten und
mithin auch die Verdampfungsgeschwindigkeit des festen Kohlendioxyds, sind besondere
Hilfsmittel vorgesehen, um die Abkühlung des Kohlendioxyddampfes und des flüssigen
und dampfförmigen Acetylene zu konservieren. Ein Körper von hoher Wärmeleitfähigkeit
und hoher Wärmekapazität ist innerhalb der Isolierung gelagert und zwischen
Außen- und Innenwandung des Behälters C eingeschoben, derart, daß er min- >aodestens
einen wesentlichen Teil des Gefäßes umgibt. Dieser Körper stapelt Warme-
mengen, welche ihm kontinuierlich oder intermittierend durch das abströmende Kohlendioxydgas
und das entnommene flüssige oder dampfförmige Acetylen übertragen werden. Der Körper kann vorzugsweise aus einem
metallischen Wärmeschild 25 bestehen, mit welchem in wärmeleitender Verbindung das
Abzugsrohr 24 für die gasförmige Kohlensäure, das Entnahmerohr 20' für das flüssige
Acetylen und 21' für das dampfförmige Acetylen stehen. Während der Zeiten der Acetylenentnahme
wird das Wärmeschild vergleichsweise sehr kalt, indem es seine Eigenwärme auf das Acetylen überträgt, worauf
es. in den. Behälter eindringende Wärme zu absorbieren vermag, welche sonst bis
zum festen Kohlendioxyd vordringen und von letzterem erst 'durch- Sublimation zerstreut
würde.
ao Gewisse Isolierstoffe werden bei Benutzung
mit Wasser zerstört oder in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigt. Wenn ein solcher Isolierkörper
zwischen der Innen- und Außenwandung des Behälters C benutzt wird, müssen Hilfsmittel vorgesehen sein, um den Körper
in wesentlich trockenem Zustande zu erhalten. Der Isolierzwischenraum zwischen Innen-
und Außenwandung des Behälters ist weiten Schwankungen der Kontraktion und Expan-3"
sion als Folge großer Temperaturschwankungen unterworfen zwischen den Zeiten, während
welcher die Vorrichtung im Gebrauch ist, und jenen Zeiten, während welcher sie in
Ruhe verharrt. Falls feuchte atmosphärische Luft in jenen Isolierraum eindringen kann,
wenn die Temperatur sinkt, wird sich ein Teil der Feuchtigkeit in der Luft bei Berührung
mit der kalten Isolation und anderen kalten Teilen kondensieren und so die Isolation
benetzen. Dies kann dadurch vermieden werden, daß man die Innen- und Außenwände des Behälters gasdicht ausbildet. Die Wände
müssen jedoch dann hinreichend fest sein, um den Druckbeanspruchungen zu widerstehen,
welche zufolge der wechselnden Kontraktion und Expansion · auftreten. Ist dagegen der
Außenbehälter nicht gasdicht, dann können Hilfsmittel vorgesehen werden, um die Feuchtigkeit
aus der in den Isolierzwischenraum eindringenden Luft zu entfernen. Solche Hilfsmittel können vorzugsweise die Feuchtigkeitsfänger
26 und 27 bilden, welche mit dem Isolierraum kommunizieren und einen stark hygroskopischen Körper, wie z. B. CaI-ciumchlorid
oder Bariumoxyd, enthalten, um die hindurchstreichende Luft zu trocknen.
Um die in den Behälter C eindringenden
Wärmemengen noch weiter zu verringern und die restliche Kälte des Kohlendioxydgases zu
regenerieren, können Hilfsmittel vorgesehen sein, um das Kohlendioxydgas durch den Isolationsraum
zwischen Innen- und Außenwandung des Behälters C hindurchzuleiten. Solche
Hilfsmittel können beispielsweise aus einer durchlochten Rohrleitung 24' bestehen, welche
in die Kohlendioxydabgasleitung 24 eingesetzt ist. Eine Verschlußkappe 28 kann dann am
Ende dieser Rohrleitung 24 angeordnet sein, an deren Stelle auch ein Sicherheitsventil benutzt
werden kann. Der Kohlendioxyddampf durchdringt die Isolation und tritt schließlich
durch den Trockner 26 in die Atmosphäre aus. Da Kohlendioxyd schwerer als Luft ist,
wird die Luft aus dem Isolierraum verdrängt und durch eine Isolierschicht aus Kohlendioxyd
ersetzt. Das Hindurchströmen des Kohlendioxyds hält die Isolation trocken und verringert wesentlich die gesamte thermische
Leitfähigkeit der Isolation, da die Hauptleitfähigkeit einer porösen Isolation dem Gas
zuzuschreiben ist, welches seine Zwischenräume erfüllt, und da Kohlendioxyd eine beträchtlich
geringere Leitfähigkeit aufweist als Luft. Bei einer derartigen Ausbildungsform
dient mithin das Kohlendioxyd einem dreifachen Zweck. Das feste Kohlendioxyd fängt
zufolge seiner Sublimationswärme alle diejenigen Wärmemengen auf und zerstreut diese, welche bis in das verflüssigte Gas vorzudringen
suchen, wodurch eine Verdampfung des letzteren verhindert wird; der Kohlendioxyddampf
hält die Isolation trocken, indem er in dem Isolierraum eine Atmosphäre von trockenem Kohlendioxyd schafft, wodurch
die Zerstörung der Isolation verhindert wird. Schließlich bildet das Kohlendioxydgas selbst
eine Isolierschicht im Isolierzwischenraum, welche den Isolierwirkungsgrad erhöht und
so den Wärmedurchfluß zum festen Kohlendioxyd und zum verflüssigten Gas verringert.
Endlich wird die im Kohlendioxydgas enthaltene Restkälte durch Übertragung auf das
thermische Schild und die Isolation nutzbar gemacht.
Die Außenwandung des Behälters C ist vorzugsweise aus Aluminium, und die Innenwandung,
die als Behälter für das Kühlmittel 23' dient, ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Das Gefäß 17 für das verflüssigte Gas
.kann gewünschtenfalls auch aus rostfreiem
Stahl bestehen und bildet vorzugsweise eine einheitliche verschweißte Konstruktion mit
den Füll- und Abzugsleitungen. Das Wärmeschild 25 besteht vorzugsweise aus Metall
von hoher Wärmeleitfähigkeit und Kapazität, wie z: B. Aluminium oder Kupfer, und die
Kolhlendioxydabgasleitung sowie die Acetylenfüll- und -entnahmeleitung bestehen vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl. Das Unterteil 10 und der Deckel 11 des Behälters C
ind vorzugsweise gesonderte Einheiten und bestehen aus einem einzigen Stück.
Claims (2)
- Patentansprüche:ι. Verfahren zur Lagerung von flüssigem Acetylen in einem allseits geschlossenen Druckbehälter, der durch ein Kühlmittel gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel eine Mischung von festem Kohlendioxyd und Aceton verwendet und der Druck im Kühlmittelraum konstant gehalten wird.
- 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, bestehend aus einem Behälter mit Außen- und Innenwandungen, die einen Isolierraum zur Aufnahme von Wärmeisolierstoffen einschließen, und aus einem Gefäß zur Aufnahme für das flüssige Acetylen, dadurch gekennzeichnet, daß das Acetylenaufnahmegefäß (17) innerhalb des Behälters (13) mit einem Kühlzwischenraum gelagert ist, der zur Aufnahme von einer Kühlmittelmischung (23') aus fester Kohlensäure und Aceton dient, und daß Hilfsmittel vorgesehen sind, um den Druck im Kühlmittelraum konstant zu halten.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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