DE683735C

DE683735C - Process for cooling, liquefying and storing chlorine and other aggressive gases

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Publication number: DE683735C
Application number: DEH147556D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-05-12
Filing date: 1936-05-12
Publication date: 1939-11-14
Also published as: US2194654A; FR835473A

Description

Verfahren zur Kühlung, Verflüssigung und Speicherung von Chlor und anderen aggressiven Gasen Bei den bisher bekannten Verflüssigungsverfahren von Chlor und ähnlichen Gasen benutzt man ein Gefäß beliebiger Form, den sogenannten Verflüssiger oder Solebehälter, welcher mit Salzsole gefüllt ist, die auf bekannte Weise durch Lösen von beispielsweise Chlorcalcium mit Wasser hergestellt wird. Mit Hilfe einer Kältemaschine wird das kälteerzeugende Mittel, beispielsweise Ammoniak, den im Verflüssiger liegenden Verdampferschlangen zugeführt und erzeugt hier die für die Verflüssigung erforderliche Tiefkälte. Ein solcher Verflüssiger hat schon bei kleinen Leistungen einen großen Inhalt. Seine Größe wird dadurch bestimmt, daß in ihm nicht nur die obengenannten Verdampferschlangen, sondern auch die Verflüssigungsschlangen für das Chlorgas Aufnahme finden müssen, um durch die gekühlte Salzsohle die Gase zu verflüssigen. Die Salzsohle muß zwangsläufig geführt werden, und zu diesem Zweck erhält der Verflüssiger eine Scheidewand aus Eisenblech, die denselben in zwei Teile zerlegt. In der einen Abteilung befinden sich beispielsweise die Verdampferschlangen für Ammoniak, während in der rechten Abteilung die Rohrschlangen zur Verflüssigung des Gases untergebracht sind. Die Scheidewand hat an zwei Stellen eine Öffnung, und mittels einer Pumpe oder Schiffsschraube wird die Salzsohle durch diese öffnung hindurchgesaugt und auf diese Art bewegt. Bei größeren Anlagen dieser Art hat ein solcher Verflüssiger bereits q.o bis 6o cbm Soleinhalt, und die Gestaltung des Umlaufs mit den Widerständen, welche die Rohrschlangen bieten, erfordert sehr viel Kraft.Process for the cooling, liquefaction and storage of chlorine and other aggressive gases In the previously known liquefaction process of chlorine and similar gases, a vessel of any shape, the so-called liquefier, is used or brine tank, which is filled with brine, carried out in a known manner Dissolving, for example, calcium chloride is produced with water. With the help of a The refrigerating machine is the refrigerant, for example ammonia, in the condenser lying evaporator coils and generates here the one for the liquefaction required low temperature. Such a condenser already has small capacities great content. Its size is determined by the fact that in it not only the above-mentioned evaporator coils, but also the liquefaction coils for the chlorine gas must be absorbed in order to pass the gases through the cooled salt bed liquefy. The salt bed must necessarily be guided, and for this purpose the condenser receives a partition made of sheet iron, dividing the same into two parts disassembled. In one compartment, for example, are the evaporator coils for ammonia, while in the right department the coils for liquefaction of the gas are housed. The partition has an opening in two places, and by means of a pump or a ship's propeller, the salt bed is pushed through this opening sucked through and moved in this way. For larger systems of this type, a Such liquefiers already have q.o to 6o cbm of brine content, and the design of the circulation the resistance offered by the coils requires a great deal of force.

Wenn nun die Gase in den Gasverflüssigungsschlangen verflüssigt sind, wird die Flüssigkeit, also z. B. das Chlor, widerstandslos einem außerhalb des Verflüssigers angeordneten Zwischenspeicher zugeführt, der sehr stark isoliert sein muß, da das Chlor die Eigenschaft besitzt, leicht wieder zu verdampfen. Trotz der besten Isolation stellt sich in der Praxis durch Wärmeeinstrahlung eine Verdampfung von ungefähr 15 v. H. in diesem Zwischenspeicher heraus. Dies bedeutet also einen Verlust an dem verflüssigten Chlor. Aus diesem Zwischenspeicher, der zwecks bequemer Bedienung seiner Armaturen auf der Fabriksole steht, gelangt das Chlor mittels Druckluft in die Chlorlagerbehälter, die einen vielfach größeren Inhalt als der Zwischenspeicher haben. Von hier aus endlich muß das flüssige Chlor wiederum durch Druckluft in die Kesselwagen abgefüllt werden: Sowohl der Zwischenspeicher als auch der Lagerbehälter sind zum Zwecke der Aufnahme von flüssigem Chlor mit Absperrorganen sowie zum Abdrücken des Chlorsmit Druckluftventilen und Entlüftungen ver-' sehen, denn die das Chlorgas abgebende Elektrolyse muß unterbrechungslos arbeiten. Ein Rückdruck der Druckluft auf die empfindliche Elektrolyse darf nicht stattfinden. Diese Absperrorgane müssen also sehr oft betätigt werden.When the gases in the gas liquefaction coils are now liquefied, the liquid, so z. B. the chlorine, without resistance outside the condenser arranged intermediate storage, which must be very strongly isolated, since the Chlorine has the property of easily evaporating again. Despite the best isolation in practice there is evaporation of approx 15 BC H. out in this buffer. So this means a loss the liquefied chlorine. From this buffer, which is used for convenient operation its fittings is on the factory brine, the chlorine gets into it by means of compressed air the chlorine storage tank, which has a much larger content than the intermediate storage to have. From here, finally, the liquid chlorine must again be fed into the by compressed air Tank wagons are filled: Both the intermediate storage and even the storage tanks are for the purpose of holding liquid chlorine with shut-off devices as well as with compressed air valves and vents to push off the chlorine, because the electrolysis that emits the chlorine gas must work without interruption. A Back pressure of the compressed air on the sensitive electrolysis must not take place. These shut-off devices must therefore be operated very often.

Es sei erwähnt, daß das Chlorüber- und -abfüllen mit Druckluft große Gefahren in sich schließt. Es kommt häufig vor, daß das Chlor Wasserstoff enthält. Dann können Explosionen der Gefäße eintreten. Die Zufuhr von Druckluft erwärmt jedesmal das flüssige Chlor wieder und reißt beim Entlüften der Behälter eine Menge Chlor mit. Es sind- also nach diesem Verfahren an verschiedenen Stellen Verluste nachzuweisen, die sich aus der Beschaffenheit des Gases erklären.It should be mentioned that the chlorine over- and -filling with compressed air is great Includes dangers. It often happens that the chlorine contains hydrogen. Then explosions of the vessels can occur. The supply of compressed air warms up every time the liquid chlorine again and cracks a lot of chlorine when the container is vented with. According to this method, losses are to be proven at various points, which can be explained by the nature of the gas.

Die Erfindung soll alle diese Nachteile beseitigen. Zu diesem Zweck bildet sie den Verflüssiger so aus, daß die Speicherung des verflüssigten Gases zunächst innerhalb des Verflüssigers selbst erfolgt. Diesem Zweck dienen beispielsweise ein oder mehrere Flüssigkeitsspeicher, die innerhalb des Verflüssigers stehend oder liegend angeordnet sind. Um Verdampfungsverluste auch in dem Hauptlagerbehälter nach Möglichkeit zu vermeiden, können auch diese erfindungsgemäß mit einer Tiefkühlvorrichtung, beispielsweise einem von der Kühlsole des Verflüssigers durchflossenen Mantel, versehen sein.The invention aims to overcome all of these disadvantages. To this end it forms the liquefier so that the storage of the liquefied gas initially takes place within the condenser itself. This is the purpose for example one or more liquid reservoirs standing or inside the condenser are arranged horizontally. To avoid evaporation losses also in the main storage tank to avoid if possible, these can also be used according to the invention with a freezer, for example a jacket through which the cooling brine of the condenser flows be.

Es ist klar, daß die erfindungsgemäße Anordnung der Zwischenspeicher einen erheblichen Mehrbedarf an Raum in dem Verflüssiger selbst bedingt und daß auch der Kältebedarf der ganzen Anlage erhöht wird. Die Erfindung sieht gleichzeitig Mittel vor, um diesen beiden Forderungen genügen zu können. Insbesondere ist es möglich, den durch die Kondensatorschlangen für die Verflüssigung des Gases in Anspruch genommenen Raum und die dadurch bedingten Stromwiderstände gegen die Zirkulation weitgehend in Fortfall kommen zu lassen, da die Scheidewand, die für eine zweckentsprechende Zirkulation der Kühlsole erforderlich ist, gleichzeitig als Kondensator ausgebildet ist. Ein solches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit weiteren Merkmalen auf der Zeichnung schematisch dargestellt und im nachfolgenden beschrieben.It is clear that the inventive arrangement of the buffer a considerable additional space requirement in the condenser itself and that the cooling requirement of the entire system is also increased. The invention sees at the same time Means in order to be able to meet these two requirements. In particular it is possible to use the condenser coils for the liquefaction of the gas taken up space and the resulting electrical resistance to the circulation to a large extent to let come in elimination, as the partition, which is appropriate for a purpose Circulation of the cooling brine is required, at the same time designed as a condenser is. Such an embodiment of the invention has further features shown schematically in the drawing and described below.

Fig. z ist ein schematischer Querschnitt durch eine Anlage.Fig. Z is a schematic cross section through a plant.

Die Fig. z, z a, 3 und 4. zeigen verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten des Scheidewandkondensators.FIGS. Z, z a, 3 and 4 show various training options of the septum capacitor.

Fig. 5 ist ein schematischer Grundriß, und Fig.6 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Verflüssiger in einer Ebene, die rechtwinklig zu der der Fig. r steht.Fig. 5 is a schematic plan view and Fig. 6 shows a schematic Section through the condenser in a plane which is perpendicular to that of Fig. r stands.

#". Der Verflüssigungsbehälter, im nachfolgen-"den kurz Verflüssiger genannt, ist mit a bezeichnet. In ihm sind zwei Zwischenstapelgefäße g und g1 neben den Kühlschlangen angeordnet. Um ungeachtet des zusätzlichen Einbaues dieser Speichergefäße g und g1 das Verflüssigungsgefäß a nicht nur nicht vergrößern, sondern sogar in seinen Abmessungen auch gegenüber jetzt bekannten Ausführungsformen noch verkleinern zu können, wird die Scheidewand b gleichzeitig als Kondensator ausgebildet. Die dadurch ermöglichte Verkleinerung des Verflüssigers a hat zur Folge, daß viel weniger Salzsohle zu bewegen ist. Dadurch, daß gleichzeitig der durch die Kondensatorschlangen gebildete Strömungswiderstand entfällt, kann diese geringe Solemenge auf anderer Seite viel schneller bewegt werden, so daß dadurch die Kühlwirkung gesteigert und ein Mehrbedarf an Kälte leicht gedeckt werden kann. Die Ausbildung des Kondensators als Scheidewand kann in beliebiger Weise erfolgen. Die Fig. a bis q. geben verschiedene Ausführungsbeispiele. Die Wand kann aus Rohren runden, rechteckigen, rhomboidenförmigen oder andersartigen Querschnittes bestehen. Der Kondensator kann auch aus zwei Platten bestehen, die durch zwischengelegte Stege in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Stege gleichzeitig zur Führung der Gase in dem Zwischenraum zwischen den Platten dienen. Die Rohre können direkt oder unter Zwischenschaltung von Blechstegen b1 miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt sein. Wesentlich ist, daß der Kondensator eine wirkliche Unterteilung der Verflüssigungskammer bildet, so daß die Flüssigkeit in diesem in bekannter Weise zirkulieren, beziehungsweise umgepumpt werden kann. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß ungeachtet der wandartigen Ausbildung im wesentlichen der ganze Umfang der einzelnen Rohre als Kühlfläche wirksam ist. Die Kühlwirkung ist infolgedessen rriehr als ausreichend, insbesondere auch in der Vergrößerung der Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit infolge des Fortfalles des Strömungswiderstandes der Kondensatorschlangen. Es ist klar, daß die Kühlschlangen und Speichergefäße sehr weitgehend an die dem Kondensator gegenüberliegende Wand des VerflÜssigers herangerückt werden können.# ". The condensing tank, in the following" condenser for short called, is denoted by a. Two intermediate stacking vessels g and g1 are next to it the cooling coils arranged. To regardless of the additional installation of these storage vessels g and g1 not only do not enlarge the liquefaction vessel a, but even in reduce its dimensions even compared to now known embodiments to be able to, the partition b is formed at the same time as a capacitor. the the reduction in size of the condenser a made possible by this means that much less To be moved. The fact that at the same time by the condenser coils If there is no flow resistance, this small amount of brine can be transferred to another Page are moved much faster, so that the cooling effect is increased and an additional requirement for cold can easily be met. The formation of the capacitor as a partition can be done in any way. Figures a to q. give different Embodiments. The wall can be made of pipes round, rectangular, rhomboid-shaped or a different cross-section. The capacitor can also consist of two plates consist of interposed webs at a certain distance from each other are held, the webs at the same time for guiding the gases in the space serve between the plates. The pipes can be used directly or interposed connected to one another by sheet metal webs b1, for example welded to one another be. It is essential that the condenser is a real subdivision of the liquefaction chamber forms so that the liquid circulate in this in a known manner, respectively can be pumped around. From the drawing it can be seen that regardless of the wall-like Training essentially the entire circumference of the individual tubes effective as a cooling surface is. The cooling effect is consequently less than sufficient, in particular also in the increase in the rate of circulation of the liquid as a result of the fall the flow resistance of the condenser coils. It is clear that the cooling coils and storage vessels very largely to the wall opposite the condenser of the condenser can be moved up.

Der ovale, runde oder eckige Verflüssiger a wird durch b in zwei Teile zerlegt. Bei sehr großen Leistungen kann eine weitere Unterteilung mit mehreren Scheidewandkühlern erfolgen. Dabei kann selbstverständlich auch die Form und der Grundriß der Scheidewand ein beliebiger sein. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist an einem Ende der Rohrgardine b ein Gasverteilungsrohr c und airi anderen Ende ein Auslaufrohr d vorgesehen. Die beiden Rohre c und d sowie das unterste Rohr der Rohrgardine b können durch Blechstege cl, c= und c3 fest mit den Wänden des Verflüssigers a verbunden sein, wobei natürlich die für die Zirkulation der Kühlsole erforderlichen Durchlässe vorzusehen und an geeigneten Stellen bekannte Antriebselemente für die Flüssigkeit anzuwenden sind. Der Richtungsverlauf der Kondensatorrohre b kann natürlich auch senkrecht oder in einem Winkel zur Horizontalen gewählt werden. Die in c eintretenden Gase werden durch die tiefgekühlte Salzsole kondensiert, durchlaufen die Länge der zweckmäßig schwach geneigten Rohre von b, werden auf diesem Wege verflüssigt und gelangen nach d. Hier tritt bei e die Flüssigkeit aus und in die Flüssigkeitsverschlüsse f, f1 über.The oval, round or angular condenser a is divided into two by b disassembled. In the case of very large achievements, a further subdivision with several Partition wall coolers take place. Of course you can the Shape and plan of the partition can be any. In the illustrated embodiment is at one end of the tubular curtain b a gas distribution pipe c and airi the other end an outlet pipe d is provided. The two tubes c and d as well as the lowest tube of the Pipe curtain b can be fixed to the walls of the condenser using sheet metal webs cl, c = and c3 a, of course the ones required for the circulation of the cooling brine Provide passages and known drive elements for the appropriate places Liquid are to be applied. The course of the direction of the condenser tubes b can of course can also be chosen perpendicular or at an angle to the horizontal. The ones entering in c Gases are condensed by the frozen brine, traverse the length of the appropriately slightly inclined pipes from b, are liquefied in this way and get to d. Here at e the liquid exits and into the liquid closures f, f1 over.

Der oder die Flüssigkeitsspeicher g, g1 sind geschlossene Gefäße bis auf die Öffnungen für den Eintritt und Austritt des Chlors und die Entlüftungen lt, hl.The liquid reservoir or reservoirs g, g1 are closed vessels to the openings for the entry and exit of the chlorine and the vents lt, hl.

Wie bereits eingangs ausgeführt, sind sie durch ihre Anordnung in dem Verflüssiger selbst dauernd von der tiefgekühlten Salzsole überflutet. Jede Wärmeeinstrahlung und Verdampfung von bereits verflüssigtem Chlor wird dadurch vermieden. Die Kühlfläche des Kondensators wird durch die Oberfläche des Flüssigkeitsspeichers stark unterstützt. Diesem Zweck dient insbesondere auch die Führung des verflüssigten Gases vor seinem Eintritt in die eigentlichen Speicherkammern. Die Flüssigkeitsverschlüsse f, f1 münden. in die auch oben offenen Rohre i, il, welche das Chlor zwangsläufig auf den Boden der Flüssigkeitsspeicher führen, während die Begleitgase aus dem Verflüssigungsvorgang sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels sammeln und durch die Entlüftungen lt, hl abgeführt werden. Das Chlor steigt mit ganz geringer Strömungsgeschwindigkeit auf und muß ebenso zwangsläufig durch die Rohre k, k1, welche die Höhe des Flüssigkeitsspiegels bestimmen, ablaufen. Je nach den örtlichen Verhältnissen kann der Ablauf auch seitlich erfolgen.As already stated at the beginning, their arrangement in the condenser itself is constantly flooded by the frozen brine. Every This avoids heat radiation and evaporation of already liquefied chlorine. The cooling surface of the condenser is created by the surface of the liquid reservoir strongly supported. The management of the liquefied material also serves this purpose Gas before it enters the actual storage chambers. The liquid closures f, f1 open. into the tubes i, il, which are also open at the top, which inevitably contain the chlorine lead to the bottom of the liquid reservoir, while the accompanying gases from the liquefaction process collect above the liquid level and through the vents lt, hl be discharged. The chlorine rises at a very low flow rate and must also inevitably go through the pipes k, k1, which are the height of the liquid level determine, expire. Depending on the local conditions, the drain can also be sideways take place.

Durch die Rohre k, k1 läuft das Chlor ohne Anwendung von Druckluft oder anderen gespannten Gasen durch eigenes Gefälle in die Lagerbehälter 1, h, die zu dem Zweck unmittelbar unter den Flüssigkeitsspeichern angeordnet sind, seitlich oder in der Mitte, um die nach diesem Verfahren tiefgekühlte Flüssigkeit ebenso drucklos durch ein Heberohr in den Kesselwagen oder sonstige Behälter abfüllen zu können. Zwischen k und k1 besteht zum wechselseitigen Arbeiten die Rohrverbindung m mit Ventilen. Die Lagerbehälter l und 11, in denen das Chlor oft tagelang lagert, werden trotz bester Isolation durch Einstrahlung erwärmt. Um Chlorverluste zu vermeiden, kann erfindungsgemäß die Kühlung mit der Kältesole auch auf sie ausgedehnt werden, was durch einen Doppelmantel 1=, durch Rohre oder andere Einrichtungen geschehen kann. So wie im Verflüssiger die Salzsole durch eine oder mehrere Pumpen bewegt und in Umlauf gebracht wird, so kann auch für die Lagerbehälter eine .solche Vorrichtung angebracht werden.The chlorine runs through the pipes k, k1 without the use of compressed air or other pressurized gases by its own gradient into the storage containers 1, h, which are arranged directly below the liquid reservoirs for this purpose, on the side or in the middle, around the deep-frozen according to this process To be able to fill liquid into the tank wagon or other container also without pressure through a lifting tube. The pipe connection m with valves exists between k and k1 for mutual working. The storage tanks 1 and 11, in which the chlorine is often stored for days, are heated by radiation despite the best insulation. In order to avoid chlorine losses, the cooling with the cold brine can also be extended to them according to the invention, which can be done through a double jacket 1 =, through pipes or other devices. Just as the brine is moved and circulated in the liquefier by one or more pumps, such a device can also be attached for the storage containers.

Der beschriebene Verflüssiger kann wegen seines geringen Soleinhalts auch bei großen Leistungen und damit starke verringerten Gewichtes beispielsweise im ersten Stockwerk eines Gebäudes aufgestellt werden. Die Ableitung des flüssigen Chlors in die Lagerbehälter und aus diesen in die Kesselwagen erfolgt dann drucklos bzw. durch eigenes Gefälle.The liquefier described can because of its low brine content even with high performance and thus greatly reduced weight, for example be placed on the first floor of a building. The derivative of the liquid Chlorine into the storage containers and from these into the tank wagons then takes place without pressure or by your own gradient.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the cooling, liquefaction and storage of chlorine and other aggressive gases, characterized in that the gases after their complete liquefaction within the liquefier (a) or within the area of the cooling brine, for example in one or more storage vessels, en '( g, g1), can be stacked. z. Device for carrying out the method according to claim i, characterized in that the partition (b) or the partition which determine the inevitable circulation of the cooling brine are designed as a condenser for the gas to be liquefied. 3. Apparatus according to claim i or 2, characterized in that a longer conduction path (tube f, fl, i, il) is switched on for the liquefied gas between the condenser and the storage vessels. q .. Device according to claim 2, characterized in that the condenser consists of a tubular curtain of tubes of any cross-section, which can be connected to one another directly or with the interposition of sheet metal webs (bl) to form the partitions. 5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the capacitor äus consists of two plates which are connected to one another by webs which simultaneously form a channel subdivision within the plates for the gases to be passed through and to be condensed. 6. Apparatus according to claim 2 or 4, characterized in that a gas distribution (c) and a gas discharge pipe (d) are connected through the tubular curtain (b). 7. Apparatus according to claim 2 or 6, characterized in that the tubes of the condenser are connected to the wall of the condenser (a) by sheet metal webs (cl, cE, c9). B. Apparatus according to claim 3, characterized in that the condensed gases are fed to the storage vessels (g, g1) through pipes (i, il) which extend almost to the bottom of the storage vessels and with their open top over - the liquid level of the storage vessels protrude. 9. Apparatus for performing the method according to claim i, characterized in that the liquid gas is passed through overflow pipes (k, k1) from the liquid reservoir (g, g1) into collecting containers (l, h) which are arranged below. ok Apparatus according to claim 9, characterized in that the storage containers are frozen continuously or temporarily, expediently with the aid of the cooling brine of the liquefier, which can circulate through a double jacket (12), for example.