DE845208C

DE845208C - Process for drying compressed oxygen

Info

Publication number: DE845208C
Application number: DEM4600D
Authority: DE
Inventors: Adolf Messer
Original assignee: Adolf Messer GmbH
Current assignee: Adolf Messer GmbH
Priority date: 1940-12-21
Filing date: 1940-12-21
Publication date: 1952-07-28

Description

Verfahren zur Trocknung komprimierten Sauerstoffs Bekanntlich ist es vorteilhaft, den gasförmigen Sauerstoff nach seiner Verdichtung in einem Kompressor vor seiner Abfüllung in Stahlflaschen oder auch vor Einführung in die Werksleitung weitgehend zu trocknen, da sonst leicht an ungeeigneten Stellen eine Kondenswasserbildung und starke Korrosion eintritt. Dies muß aber beim Arbeiten mit komprimiertem Sauerstoff auf das sorgfältigste vermieden werden, da hierdurch leicht schwerste Schäden entstehen können. Auch können bei Anwendung getrockneten Sauerstoffs die Reduzierventile nicht einfrieren, und die Schweißarbeiten gehen schneller vor sich.Process for drying compressed oxygen is known it is advantageous to use the gaseous oxygen after it has been compressed in a compressor before it is filled into steel bottles or before being introduced to the factory management to dry as much as possible, otherwise condensation can easily form in unsuitable places and severe corrosion occurs. But this must be done when working with compressed oxygen be avoided with the greatest care, as this can easily cause extremely serious damage can. Also, when using dried oxygen, the reducing valves cannot freeze, and the welding work will go faster.

Bei dem hier vorliegenden Verfahren soll die Trocknung des Sauerstoffs durch Zuführung von Kälte erfolgen, und zwar im Wärmeaustausch mit dein vom Zerlegungsapparat kommenden Stickstoff. Zu diesem Zweck muß der von dort kommende Stickstoff, der in den üblichen Luftvorkühlern angewärmt wurde, zunächst wieder herabgekühlt werden. Die Kühlung des Stickstoffs soll nach einem bekannten Verfahren erfolgen, bei welchem der Stickstoff durch Wasser geleitet wird, sich dort mit Wasserdampf sättigt und-infolge der Verdunstung des Wassers abgekühlt wird.In the case of the present process, the aim is to dry the oxygen take place by supplying cold, namely in heat exchange with that of the decomposition apparatus coming nitrogen. For this purpose, the nitrogen coming from there, the has been warmed up in the usual air pre-coolers, must first be cooled down again. The nitrogen should be cooled by a known method in which the nitrogen is passed through water, where it is saturated with water vapor and as a result the evaporation of the water is cooled.

Im vorliegenden Fall genügt jedoch die durch die Verdunstung des Wassers erzeugte Kälte allein nicht zur ausreichenden Trocknung des Sauerstoffs. Die Temperatur des Stickstoffs muß daher, wie bei ähnlichen Verhältnissen in der Kältetechnik üblich, durch eine besondere Vorkühlung weiter herabgesetzt werden. Ferner müssen auch besondere Einrichtungen getroffen werden, um die Temperatur des Stickstoffs entsprechend den jeweiligen Betriebsverhältnissen zu regeln. Um allen diesen Forderungen zu entsprechen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren angewandt, welches die folgenden Merkmale besitzt: a) Der aus den bekannten Luftvorkühlern austretende Stickstoff wird zunächst in einer Rohrschlange vorgekühlt und gelangt sodann in einen Sättiget, in welchem er durch herabperlendesWasser hindurchtritt, sich mit Wasserdampf sättigt und dabei infolge der Verdunstung des Wassers nachgekühlt wird; b) der im Sättiget mit Wasserdampf "es. ittigte und gekühlte Stickstoff gibt seine Kälte an die vorerwähnte Vorkühlschlange und an eine weitere Rohrschlange ab, in welcher der vom Korn-. 1»-essor kommende, in einem Wasserabscheider von Wasser befreite Sauerstoff getrocknet wird, der sodann Tiber ein regelbares Druckventil zur Entnahmestelle gelangt; c) die Temperatur des in den Sättiget eintretenden Stickstoffs wird durch Umgehungsleitungen, die von der kalten, vom Zerlegungsapparat kommenden Stickstoffleitung bzw. von der warmen, von den Luftvorkühlern kommenden Stickstoffleitung abgezweigt sind, geregelt.In the present case, however, the cold generated by the evaporation of the water alone is not sufficient to adequately dry the oxygen. The temperature of the nitrogen must therefore be further reduced by a special pre-cooling, as is usual in similar conditions in refrigeration technology. Furthermore, special devices must be made to regulate the temperature of the nitrogen in accordance with the respective operating conditions. In order to meet all these requirements, a method is used according to the invention which has the following features: a) The nitrogen emerging from the known air precoolers is first pre-cooled in a pipe coil and then enters a saturation point in which it passes through bubbling water Water vapor saturates and is then cooled down as a result of the evaporation of the water; b) in the filled, with water vapor "it. ittigte and cooled nitrogen is its cold to the aforementioned Vorkühlschlange and a further coil from, in which the drying of the grain. 1" -essor coming freed in a water separator of water oxygen , which then reaches the extraction point via a controllable pressure valve; c) the temperature of the nitrogen entering the saturator is regulated by bypass lines that branch off from the cold nitrogen line coming from the decomposition apparatus or from the warm nitrogen line coming from the air pre-coolers.

Die Erfindung ist lediglich in dem Gesamtverfahren, also in der Verbindung sämtlicher vorbezeichneter Merkmale zu sehen. In der Abbildung ist eine beispielhafte Ausführung des Verfahrens schematisch dargestellt: Die zu zerlegende Luft tritt, von Kohlensäure befreit, auf den jeweiligen Betriebsdruck verdichtet, durch die Leitung A in den Zerlegungsapparat ein. In den beiden umschaltbaren ersten Wärmeaustauschern Bi und B= wird sie in bekannter Weise gekühlt und durch Ausfrieren der Feuchtigkeit getrocknet. Durch die Leitung C strömt sie zu den weiteren Wärmeaustauschern und zur eigentlichen Zerlegungsapparatur, die, da es sich um bekannte Konstruktionen handelt, in der ;Abbildung nicht dargestellt sind. Die vollständig trockenen Zerlegungsprodukte; Stickstoff und Sauerstoff, treten durch die beiden Leitungen D und E wieder in die umschaltbaren ersten Wärmeaustauscher ein, um hier ihre Kälte an die zu zerlegende Luft abzugeben. Die Hauptmenge des Stickstoffs tritt dabei durch die Leitungen F und G in den Verdunstungskühler H ein und wird hier in -der Schlange 1, im Gegenstrom mit dem wasserdampf-,l;esättigten Stickstoff, wieder etwas abgekühlt.The invention is only to be seen in the overall method, that is to say in the combination of all of the aforementioned features. In the figure, an exemplary embodiment of the process is shown schematically: The air to be broken down, freed from carbonic acid, compressed to the respective operating pressure, enters the decomposition apparatus through line A. In the two switchable first heat exchangers Bi and B = it is cooled in a known manner and dried by freezing out the moisture. It flows through line C to the other heat exchangers and to the actual dismantling apparatus, which, since these are known constructions, are not shown in the figure. Completely dry decomposition products; Nitrogen and oxygen re-enter the switchable first heat exchanger through the two lines D and E, in order to release their cold here to the air to be broken down. The majority of the nitrogen enters the evaporative cooler H through lines F and G and is cooled down again somewhat in line 1, in countercurrent with the steam-saturated nitrogen.

Durch das Rohr K wird der Stickstoff sodann in den eigentlichen Sättiget L eingeleitet. Beim Durchperlen durch das Wasser im Unterteil des Sättigers und durch die nachfolgenden, auch mit Wasser beschickten Sieb- oder Glockenböden, sättigt sich der Stickstoff mit Wasserdampf, wobei ihm die für die Verdunstung nötige Wärme entzogen wird, so daß er sich abkühlt. Im Oberteil des Verdunstungsküh-lers H gibt er seine Kälte an den einströmenden Stickstoff sowie auch an den zu trocknenden Sauerstoff ab und überhitzt sich dabei, so daß in der Abgangsleitung M jede Bildung von Schwitzwasser sicher vermieden wird.The nitrogen is then introduced into the actual saturation L through the pipe K. When bubbling through the water in the lower part of the saturator and through the subsequent sieve or bubble cap trays, which are also filled with water, the nitrogen becomes saturated with water vapor, whereby the heat necessary for evaporation is withdrawn from it, so that it cools down. In the upper part of the evaporative cooler H it gives off its cold to the inflowing nitrogen as well as to the oxygen to be dried and overheats in the process, so that any formation of condensation water is reliably avoided in the outlet line M.

Der gleichfalls in den ersten Wärmeaustauschern Bi und B2 im Gegenstrom mit der einströmenden l.tift erwärmte Sauerstoff wird durch die Leitung N dein Sauerstoffkompressor O zugeführt. An diese I.eitting ist zweckmäßig aticli ein Sauerstoffgasometer mit angeschlossen. Iin Kompressor wird der Sauerstoff auf den Fülldruck der Stahlflaschen komprimiert. Da die Zylinder des Kompressors tnit Wasser oder einer (ilvceriti-\\'asser-\lischutig geschmiert werden müssen, s:ittir;t sich in ihnen der Sauerstoff mit \Vasserdanilif. Die mitgerissenen Wassertröpfchen und der durch die Kompressorkühlung gebildete Nebel werden im Wasserfänger I' zur Abscheidung gebracht. Die Druckflasche R wirkt als Vorratsvolumen tuid wegen ihres größeren Volumens als weiterer Wasserahscheider. Das Rückschlagventil Q verhindert, daß beim Abstellen des Kompressors der in der Druckflasche befindliche Sauerstoff wieder zum Kompressor und zum Gasoineter zurückströmt, was einen unerwünschten Energieverlust verursachen würde. Von der Druckflasche R strömt der Sauerstoff zu der ini Verdunstungskühler .H eingewickelten Rohrschlange S, in der er im Gegenstrom zu dein tim die Rohre herum zurückströmenden Stickstoff gekühlt und damit auch getrocknet wird. lin Abscheidet T sammelt sich das gebildete Kondenswasser und kann von hier ausgeblasen werden. Der weitgehend getrocknete Sauerstoff strömt durch Rohrschlange U wieder durch den Oberteil des Verdunstungskühlers zurück und tritt durch das L1lierströinventil V in die Leitung W ein, die zur Abfüllstation oder zur Sanlinelleitung führt. Falls sich der Sauerstoff im Entspannungsventil V oder bei einer weiteren Entspannung zu stark a'bkü'hlt, kann vor Ventil V eine Anwärmvorrichtung eingeschaltet werden, wobei, wenn die räumlichen Verhältnisse <lies zulassen, auch unmittelbar die Koinlires,sorenw'irine verwendet werden kann.The same in the first heat exchangers Bi and B2 in countercurrent Oxygen warmed by the inflowing l.tift becomes your oxygen compressor through line N. O supplied. It is advisable to have an oxygen gasometer at this point connected. In the compressor, the oxygen is adjusted to the filling pressure of the steel cylinders compressed. Since the cylinder of the compressor is filled with water or a (ilvceriti - \\ 'water- \ lischrige Must be lubricated, s: ittir; t in them the oxygen with \ Vasserdanilif. The entrained water droplets and that formed by the compressor cooling Mists are made to separate in the water catcher I '. The pressure bottle R works as a storage volume tuid because of its larger volume as a further water separator. The check valve Q prevents that when the compressor is switched off in the The oxygen in the pressurized cylinder flows back to the compressor and to the gasometer, which would cause an undesirable loss of energy. From the pressure bottle R the oxygen flows to the coil wound in the evaporative cooler .H S, in which he has nitrogen flowing back around the pipes in countercurrent to your tim is cooled and thus also dried. lin separates T collects the formed Condensation water and can be blown out from here. The largely dried oxygen flows back through coil U through the upper part of the evaporative cooler and enters the line W through the flow valve V leading to the filling station or leads to the Sanlin line. If there is oxygen in the relief valve V or if it cools down too much in the event of further expansion, a Heating device to be switched on, if the spatial conditions <read allow the Koinlires, sorenw'irine to be used directly can.

Das Üherströmventil f' wird so eingestellt, daß es den Durchgang durch die Leitung ih erst freigibt, wenn in den Rohrschlangen .S und i.' ein Druck herrscht, der eine genügende Trocknung des Sauerstoffs gewährleistet. Dieser Druck hängt von der im Verdunstungskühler erzielten Temperatur sowie der gewünschten Trocknung des Sauerstoffs ah. Die Leitung X dient zum Ersatz des im Verdunstungskühler verdunstenden Wassers. Die Leitungen Y und Z sind vorgesehen, tiin die Temperatur des bei L in den Sättiget eintretenden Stickstoffs in weiten Grenzen verändern und so den speziellen Wünschen und Gegebenheiten anpassen zu können. So kann dusch Leitung Y kalter Stickstoff vor den ersten Wärmeaustauschern entnommen und dem übrigen in den Verdunstungskühler eintretenden Stickstoff zugemischt werden. l.'nigekehrt kann durch Umgehungsleitung Z warmer, d. 1i. in der Schlange I nicht gekühlter Stickstoff dein in der Leitung K strönienden Stickstoff zugegeben werden. Die beiden Leitungen Y und Z dienen also nur zur Abgleichung der Temperaturen ini Verdunstungskühler.The overflow valve f 'is set so that it only opens the passage through the line ih when .S and i.' there is a pressure that ensures sufficient drying of the oxygen. This pressure depends on the temperature achieved in the evaporative cooler and the desired drying of the oxygen ah. Line X is used to replace the water evaporating in the evaporative cooler. The lines Y and Z are provided so that the temperature of the nitrogen entering the saturation point at L can be varied within wide limits and so can be adapted to specific requirements and conditions. Cold nitrogen can thus be taken from line Y in front of the first heat exchangers and mixed with the remaining nitrogen entering the evaporative cooler. l. conversely, bypass line Z warmer, i.e. 1i. In line I, non-cooled nitrogen is added to the nitrogen flowing in line K. The two lines Y and Z are only used to adjust the temperatures in the evaporative cooler.

Wie nähere Rechnungen zeigen, genügt es für fast alle Zwecke, wenn rin Abscheidet 7' eine Temperatur von einigen Graden über Null herrscht, so daß also eine Gefahr des Einfriereiis der Rohrschlangen im Oberteil des Verdunstungsl:iililers nicht bestellt. Sind für spezielle :@n@@en@lungsgelüete noch tiefere Temperaturen notwendig, so müßten die Rohrschlangen .S', 1; und I umschaltbar vorgesehen werden. Es miißte unter diesen Umständen dann dem Wasser im Sättiger Salz oder ein anderes, das Gefrieren 'hinderndes Mittel zugesetzt werden.As detailed calculations show, it is sufficient for almost all purposes if rin separates 7 'there is a temperature of a few degrees above zero, so that there is therefore a risk of the coils in the upper part of the evaporative oil freezing not ordered. Are for special: @ n @@ en @ lungsgelüete even deeper Temperatures necessary, the coils .S ', 1; and I are switchable. Under these circumstances the water in the saturator would need salt or some other freezing agents can be added.

Claims

PATENT APPLICATION: `` 'Learned about drying compressed oxygen due to the dry nitrogen that is produced at the same time as it is produced Evaporative cooling, characterized by the combination of the following features: a) The nitrogen emerging from the known air pre-coolers (B1, B,) is initially precooled in a pipe coil (I) and then enters a saturator (I_), in which he passes down by perh # n (les Nasser (lurcher), with water vapor saturates and is then cooled down as a result of the evaporation of the water; b) the im Saturated nitrogen saturated with water vapor and cooled indicates its coldness the aforementioned pre-cooling coil (7) and to another pipe coil (S, U), in which the coming from the compressor (O), in a water separator (P) of water freed oxygen is dried, which is then via an adjustable pressure valve (L ') reaches the extraction point; c) the temperature of the one entering the saturator Nitrogen is bypassed (Y, Z) from the cold., From the decomposition apparatus incoming nitrogen line (D) or from the warm, from the air pre-coolers (B1, Bz) connecting nitrogen line (F) are branched off, regulated.