DE808123C

DE808123C - Process for transferring carbonic acid

Info

Publication number: DE808123C
Application number: DEP54166A
Authority: DE
Inventors: Josef Kobold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-09-06
Filing date: 1949-09-07
Publication date: 1951-07-12

Description

Verfahren zum Umfüllen von Kohlensäure Es ist bekannt, verflüssigte Gase, wie z. B. Kohlensäure (CO.) in großen Niederdrucklagerbehältern, die gut isoliert sind, in tiefgekühlter Form aufzuspeichern. Solche Behälter sind schon vielfach in Verwendung. Es hat sich gezeigt, daß das Umfüllen dieser niedergespannten, tiefgekühlten Speicherflüssigkeit auf Schwierigkeiten stößt.Process for decanting carbonic acid It is known to use liquefied gases, such as. B. Carbon dioxide (CO.) In large low-pressure storage containers that are well insulated to store in frozen form. Such containers are already widely used. It has been shown that the transferring of this low-tension, deep-frozen storage fluid encounters difficulties.

Beim Abfüllen direkt aus dem Niederdrucklagerbehälter in die gebräuchlichen Stahlflaschen müssen sich diese erst auf die Temperatur der Lagerflüssigkeit abkühlen, wodurch einerseits große Verdampfungsverluste entstehen und andrerseits das Verdampfungsgas infolge auftretenden Überdrucks das weitere Einlaufen der Speicherflüssigkeit in die Abfüllflasche durch die engen Ventilbohrungen verhindert, zum mindesten aber sehr erschwert. Die bekannten Verfahren durch Einschalten eines oder mehrerer Zwischenbehälter mit Druckausgleich, die man auch vorübergehend unter höheren Druck zwecks Beschleunigung des Abfüllens setzt, haben diese Schwierigkeiten nur teilweise behoben und sind umständlich. Auch hat sich gezeigt, daß bei der Weiterleitung der tiefgekühlten, niedergespannten Flüssigkeit in Rohrleitungen auf größere Entfernungen infolge Druckabfalls bei Verengungen leicht Verstopfungen durch Einfrieren auftreten, wie dies z. B. bei Kohlensäure leicht der Fall ist.When filling directly from the low-pressure storage container into the usual Steel bottles must first cool down to the temperature of the storage liquid, whereby, on the one hand, large evaporation losses occur and, on the other hand, the evaporation gas as a result of the overpressure that occurs, the storage fluid continues to flow into the filling bottle prevented by the narrow valve bores, but at least very difficult. The known methods by switching on one or more intermediate containers with pressure compensation, which can also be temporarily applied under higher pressure for the purpose of acceleration of bottling sets, these difficulties have only been partially resolved laborious. It has also been shown that when the frozen, Low-pressure liquid in pipelines at greater distances due to a drop in pressure in the case of constrictions, blockages easily occur due to freezing, as z. B. is easily the case with carbon dioxide.

Man behilft sich auch dadurch, daß man die Kohlensäure in Gasform oben aus dem Niederdrucklagerbehälter absaugt, dieselbe nach dem normalen Hochdruckverfahren wieder verflüssigt und dann in die Flaschen abfüllt oder einem anderen Verwendungszweck, wie z. B. der Trockeneiserzeugung, zuführt. In der Regel wird die flüssige Kohlensäure in größeren Mengen bei einem Druck von 12 bis 15 atü gelagert, also bei einer Temperatur von -36°C bis -30°C. Beim Absaugen des Kohlensäuregases oben aus dem Behälter tritt allmählich ein Druckabfall und damit eine Verdampfung der Lagerflüssigkeit ein, und da von außen durch die Isolierung kaum eine Wärmezufuhr stattfindet, wird die Verdampfungswärme der Lagerflüssigkeit selbst entzogen, bis Druck und Temperatur bis zum Tripelpunkt absinken, der bei Kohlensäure z. B. bei 5,26 atü und -56°C liegt. Diese beginnt dann zu frieren, d. h. es tritt Schneebildung im Niederdrucklagerbehälter ein. Dieser Punkt und damit die unterste Grenze dieser Entndhmeniöglichkeit ist unter den vorgenannten Bedingungen erreicht, wenn etwa 15 bis höchstens 20°% des jeweiligen Inhalts an flüssiger Kohlensäure in Gasform abgesaugt wurden. Dann muß' wieder gewartet werden, bis infolge allmählicher Wärmeeinstrahlung der Druck im Niederdrucklagerbehälter entsprechend angestiegen ist. Dabei vergehen Tage. Es steht also jeweils nur ein Bruchteil des Speicherinhalts nach diesem Verfahren effektiv zur Verfügung.You can also help yourself by getting the carbonic acid in gaseous form sucks out the top of the low-pressure storage container, the same according to the normal high-pressure process liquefied again and then filled into the bottles or for another use, such as B. dry ice production, feeds. Usually the liquid carbonic acid stored in large quantities at a pressure of 12 to 15 atmospheres, i.e. at a temperature of -36 ° C to -30 ° C. When sucking off the carbonic acid gas At the top of the container there is a gradual drop in pressure and thus evaporation the storage liquid, and there is hardly any heat input from the outside due to the insulation takes place, the heat of evaporation is withdrawn from the storage liquid itself until Pressure and temperature drop to the triple point, which is z. B. at 5.26 atmospheres and -56 ° C. This then starts to freeze, i.e. H. snow formation occurs in the low pressure storage tank. This point and thus the lowest limit of this The possibility of removal is achieved under the aforementioned conditions if, for example 15 to a maximum of 20% of the respective content of liquid carbonic acid in gaseous form were sucked off. Then one must wait again until as a result of gradual heat radiation the pressure in the low-pressure storage tank has risen accordingly. Pass by Days. So there is only a fraction of the memory content after this process effectively available.

Erfindungsgemäß stellt das nachstehend beschriebene Verfahren und die nachstehend beschriebene Einrichtung einen wesentlichen Fortschritt dar, weil die beim Absaugen des Kohlensäuregases auftretende Unterkühlung der flüssigen Kohlensäure und der damit verbundene Druckabfall im Lagerbehälter dadurch unterbunden wird, daß man die nötige Verdampfungswärme durch die Verdichtungs- und Kondensationswärme des abgesaugten und hochgespannten Verdampfungsgases ersetzt. Dabei bleiben alle Vorteile des Niederdruckspeicherverfahrens gewahrt, und die vorgenannten Schwierigkeiten. beim Umfüllen der niedeigespannten, tiefgekühlten flüssigen Kohlensäure und anderer verflüssigter Gase werden behoben, so daß dadurch das Niederdruckspeicherverfahren verflüssigter Gase und das Umfüllen derselben erst vervollkommnet wird.According to the invention, the method described below and the facility described below represents a significant advance because the undercooling of the liquid carbonic acid that occurs when the carbonic acid gas is sucked off and the associated pressure drop in the storage container is thereby prevented, that you get the necessary heat of evaporation through the heat of compression and condensation of the extracted and high-tension evaporation gas replaced. Everyone sticks to it Advantages of the low-pressure storage method preserved, and the aforementioned difficulties. when transferring low-tension, frozen liquid carbon dioxide and others liquefied gases are eliminated, so that the low pressure storage process liquefied gases and the transfer of the same is only perfected.

Die Zeichnungen zeigen schematisch zwei Ausführungsbeispiele: Fig. i mit im Niederdrucklagerbehälter liegendem und Fig. 2 mit außerhalb desselben liegendem Kühler bzw. Kondensator, der gleichzeitig als Verdampfer für die Speicherflüssigkeit wirkt.The drawings schematically show two exemplary embodiments: i with the one lying in the low-pressure storage container and FIG. 2 with the one lying outside the same Cooler or condenser, which also acts as an evaporator for the storage liquid works.

Zwecks Aufspeicherung im Niederdrucklagerbehälter i wird die hochgespannte, flüssige Kohlensäure über die Zuführungsleitung 2 durch das Regulierventil 3 zur Entspannung auf den gewünschten Lagerdruck von etwa 12 bis 15 atü gebracht, wobei ein Teil der flüssigen Kohlensäure verdampft und in Gasform mit demselben Druck über das Absperrventil 4 und die Rückgasleitung 5 zum Verdichter 6 geführt und von diesem wieder auf den normalen Verflüssigu>igsdruck von 65 bis 75 atü, je nach Kühlwassertemperatur, verdichtet wird. Diese hochgespannte Kohlensäure wird über Ventil 7 im mit normalem Kühlwasser beschickten Kondensator 8 wieder verflüssigt und über die Ventile 9 und io wieder in die Zuführungsleitung 2 eingeführt, so daß sie wieder gemeinsam mit der neu zugeführten, flüssigen Kohlensäure über das Regulierventil 3 im Niederdrucklagerbehälter i zur Entspannung auf den Lagerdruck gebracht wird. Auf diese bekannte Weise erfolgt die Auffüllung des Niederdrucklagerbehälters i.For the purpose of storage in the low-pressure storage tank i, the high-tension, liquid carbonic acid is brought to the desired storage pressure of about 12 to 15 atmospheres via the supply line 2 through the regulating valve 3 for relaxation, with part of the liquid carbonic acid evaporating and in gaseous form at the same pressure via the shut-off valve 4 and the return gas line 5 is led to the compressor 6 and is compressed by this again to the normal liquefaction pressure of 65 to 75 atmospheres, depending on the cooling water temperature. This high-tension carbon dioxide is liquefied again via valve 7 in the condenser 8 charged with normal cooling water and reintroduced into the supply line 2 via valves 9 and io so that it is again together with the newly supplied, liquid carbon dioxide via the regulating valve 3 in the low-pressure storage tank i Relaxation is brought to the warehouse pressure. In this known way, the filling of the low-pressure storage container takes place i.

Man kann auch in bekannter Weise die wieder verflüssigten Rückgase über Ventil i i und Leitung 12 der normalen Abfüllung oder einem anderen Verwendungszweck zuführen, so daß nur ein Teil der neu hinzugeführten flüssigen Kohlensäure bei niederem Druck aufgespeichert wird.You can also use the re-liquefied return gases in a known manner Via valve i i and line 12 for normal filling or another purpose so that only a part of the newly added liquid carbonic acid at lower Pressure is stored.

Diese im Niederdrucklagerbehälter i aufgespeicherte, tiefgekühlte flüssige Kohlensäure kann nun in bekannter Weise abgefüllt werden, und zwar direkt dadurch, daß man dieselbe über die Leitung 13 und Ventil 14 dem Verwendungszweck zuführt, wobei die eingangs erwähnten Schwierigkeiten, wie hohe Verdunstungsverluste beim Abfüllen in Flaschen und Rohrverstopfungen, auftreten. Man kann die aufgespeicherte Kohlensäure aber auch indirekt dadurch abfüllen, daß man sie in Gasform oben aus dem Lagerbehälter i Über Ventil 4 und Leitung 5 absaugt, im Kompressor 6 wieder auf Hochdruck weiterverdichtet, über Ventil 7 zum Kondensator 8 leitet, die hochgespannte Kohlensäure in diesem mit Kühlwasser wieder verflüssigt und die flüssige Kohlensäure unter Hochdruck dann über Ventil 9 und i i sowie Leitung i2 dem Verwendungszweck zuführt. Der Nachteil besteht, wie oben erwähnt, bei diesem bekannten Verfahren darin, daß die im Niederdrucklagerbehälter i aufgespeicherte Kohlensäure nur jeweils zu einem Bruchteil entnommen werden kann, da sie dann einzufrieren beginnt.These deep-frozen ones stored in the low-pressure storage container i Liquid carbonic acid can now be bottled in a known manner, directly by the fact that the same via the line 13 and valve 14 to the intended use supplies, with the difficulties mentioned at the beginning, such as high evaporation losses when filling into bottles and pipe blockages. One can use the saved But carbon dioxide can also be filled indirectly by pouring it from the top in gaseous form the storage container i suctioned off via valve 4 and line 5, in the compressor 6 again Further compressed to high pressure, passes through valve 7 to condenser 8, the high-tensioned Carbonic acid in this liquefied again with cooling water and the liquid carbonic acid then under high pressure via valve 9 and i i and line i2 the intended use feeds. As mentioned above, this known method has the disadvantage in that the carbon dioxide stored in the low-pressure storage container i only in each case can be removed in a fraction, as it then begins to freeze.

Erfindungsgemäß wird zur Vermeidung der erwähnten Schwierigkeiten und Nachteile nach Fig. i in den Niederdrucklagerbehälter i eine Rohrschlange bzw. ein Rohrsystem 15 derart eingebaut, daß dasselbe von der tiefgekühlten Speicherflüssigkeit umspült wird.According to the invention to avoid the difficulties mentioned and disadvantages according to FIG. a pipe system 15 installed in such a way that the same of the frozen storage liquid is washed around.

Der Entleerungs- und Umfüllvorgang erfolgt nun wie folgt: Der Kompressor 6 saugt durch die Leitung 5 über Ventil 4 die seiner Leistung entsprechende Kohlensäuremenge oben aus dem Niederdrucklagerbehälter i in Gasform ab, verdichtet dieselbe wieder auf den normalen hochgespannten Verflüssigungsdruck und drückt das hochgespannte Kohlensäuregas über Ventil 16 und Umgehungsleitung 17 sowie Ventil 18 in das Rohrsystem 15, wobei das hochgespannte Kohlensäuregas durch die tiefgekühlte Speicherflüssigkeit abgekühlt und verflüssigt wird. Dabei verdampft von letzterer, die entsprechende Menge, ohne daß die Speicherflüssigkeit weiter unterkühlt wird und der Lagerdruck weiter absinkt. Die verdampfende Menge der tiefgekühltes Speicherflüssigkeit und die im Rohrsystem 15 kondensierende hochgespannte Kohlensäuremenge halten sich etwa im Gleichgewicht, da die je Einheit abzuführende Kompressionswärme und Kondensationswärme etwa gleich der je Einheit benötigten Verdampfungswärme ist. Die verhältnismäßig kleinen Unterschiede kann man durch teilweise Vorkühlung im Kondensator 8 oder entsprechende Unterteilung der Kühlfläche des Rohrsystems 15 so einregulieren, daB Druck und Temperatur im Niederdrucklagerbehälter i trotz fortlaufender Entnahme bis zur vollkommenen Entleerung erhalten bleibt und das Einfrieren der Speicherflüssigkeit vermieden wird. Andrerseits hat man es nun vollkommen in der Hand, die hochgespannte wieder verflüssigte Kohlensäure mehr oder weniger im Rohrsystem 15 zu unterkühlen und unter dem hohen Kompressordruck über Ventil i9 der Abfüllung oder der Trockeneiserzeugung oder einem anderen Verwendungszweck zuzuführen.The emptying and transferring process is now carried out as follows: The compressor 6 sucks in the amount of carbonic acid corresponding to its output through line 5 via valve 4 Above from the low-pressure storage container i in gas form, compresses the same again to the normal high-tension condensing pressure and pushes the high-tension Carbon dioxide gas via valve 16 and bypass line 17 and valve 18 into the pipe system 15, whereby the high-tension carbonic acid gas through the frozen storage liquid is cooled and liquefied. The latter evaporates the corresponding Amount without the storage fluid being further subcooled and the bearing pressure continues to drop. The evaporating amount of the frozen storage liquid and the highly stressed amount of carbon dioxide condensing in the pipe system 15 is maintained approximately in equilibrium, as the heat of compression and heat of condensation to be dissipated per unit is approximately equal to the heat of evaporation required per unit. The proportionate you can see small differences partial pre-cooling in the condenser 8 or adjust the corresponding subdivision of the cooling surface of the pipe system 15 so that that the pressure and temperature in the low-pressure storage tank i despite continuous withdrawal remains until it is completely emptied and the storage fluid freezes is avoided. On the other hand, you now have it completely in your hand, the highly strained one To subcool again liquefied carbon dioxide more or less in the pipe system 15 and under the high compressor pressure via valve i9 for filling or dry ice production or to be used for another purpose.

Ebenso kann man auch die von der Kohlensäureerzeugungsanlage über die Leitung2 neu hinzukommende hochgespannte, flüssige Kohlensäure direkt über das Ventil io und 18 in das Rohrsystem 15 einführen, dort unterkühlen und über Ventil i9 seinem Verwendungszweck zuführen, während das dabei entstehende Verdampfungsgas aus dem Niederdrucklagerbehälter i wieder in beschriebener Weise mit Kompressor 6 und Kondensator 8 rückverflüssigt wird.Likewise, you can also use the from the carbonation plant the line 2 newly added high-tension, liquid carbonic acid directly over the Introduce valve io and 18 into pipe system 15, subcool there and over valve i9 to its intended use, while the evaporation gas produced from the low-pressure storage tank i again in the manner described with a compressor 6 and condenser 8 is re-liquefied.

Die Arbeitsweise beim Umfüllen der Speicherflüssigkeit nach Fig. 2 ist im wesentlichen dieselbe wie nach Fig. i, nur mit dem Unterschied, daß der Niederdruckstapelbehälter ja stehend angeordnet ist, das Kühl- und Kondensations-Rohrsystem 15 nicht im, sondern außerhalb des Niederdrucklagerbehälters ja angeordnet ist und dieVerdampfungder Speicherflüssigkeit nicht in demselben, sondern in einem gesondert angeordneten Verdampfer 2o erfolgt, in welchen die Speicherflüssigkeit über das Ventil 21 eintritt und das Verdampfungsgas durch die Rohrleitung 22 wieder austritt und dem Kompressor 6 zur Hochverdichtung und Wiederverflüssigung zugeleitet wird.The mode of operation when transferring the storage liquid according to FIG. 2 is essentially the same as in Fig. i, only with the difference that the low-pressure stackable container yes is arranged upright, the cooling and condensation pipe system 15 not in, but is arranged outside the low-pressure storage tank and the evaporation of the Storage fluid not in the same but in a separately arranged one Evaporator 2o takes place, in which the storage liquid enters via valve 21 and the evaporation gas exits again through the pipe 22 and the compressor 6 is fed to high compression and reliquefaction.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the transfer of carbon dioxide or other gases in deep-frozen, liquefied form from low-pressure storage containers by sucking the contents from the top of the storage container in gaseous form and recompressing it to the high-tension normal liquefaction pressure, characterized in that the subsequent condensation and subcooling of this high-tension gas by evaporation of the low-tension , frozen storage liquid is effected.

2. Device for performing the mode of operation according to claim i, characterized by Arrangement of a cooling or condensation pipe system in the low-pressure storage tank itself, the storage liquid stored in this serving as a coolant.

3. Device for performing the operation according to claim i, characterized by connecting a cooling or condensation pipe system outside the low-pressure storage tank, the storage liquid stored in this serving as a coolant.