DE911734C

DE911734C - Verfahren zum Unterkuehlen von tiefsiedenden verfluessigten Gasen

Info

Publication number: DE911734C
Application number: DEK12651A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Baumgaertner; Dr-Ing Reinhard Wolf
Original assignee: Knapsack Griesheim AG
Current assignee: Knapsack Griesheim AG
Priority date: 1951-12-30
Filing date: 1951-12-30
Publication date: 1954-05-17

Description

Verfahren zum Unterkühlen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das die beim Arbeiten mit tiefsiedenden verflüssigten Gasen unvermeidlich entstehenden Verdampfungsverluste auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden sollen. Bekanntlich ergeben sich bei jeglichem Arbeiten mit siedendem Flüssiggas, und zwar sowohl bei der Speicherung als auch beim Transport sowie dem Verpumpen, erhebliche Abgasmengen, die vor allem durch den Wärmeeinbruch verursacht werden, der selbst bei bester Isolierung infolge des hohen Temperaturgefälles aus der Umgebung durch die Isolation hindurch auf das Flüssiggas einwirkt und dieses nach kurzer Zeit auf Siedetemperatur bringt und die Verdampfung unterhält.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Verdampfungsv erluste dadurch zu verringern bzw. gänzlich zu vermeiden, daß die Temperatur des in einem Vorratsbehälter aufbewahrten Flüssiggases mittels eines an sich bekannten Kältemaschinenprozesses stets unterhalb der Siedetemperatur gehalten wird, so daß die verlustreiche Verdampfung bei einem bestimmten Druck über der Flüssigkeit zum Stillstand kommt. Die Anwendung eines solchen Kältemaschinenprozesses in der üblichen Weise stößt indessen im vorliegenden Fall auf Schwierigkeiten, da die Eigenschaften der gebräuchlichen Kältemittel nicht ausreichen, tiefsiedende Gase, wie beispielsweise Sauerstoff, zu verflüssigen. Verwendet man jedoch als Kältemittel ebenfalls ein sogenanntes permanentes Gas, so sind wiederum umfangreiche Hilfseinrichtungen erforderlich, um das Kältemittel von der Raumtemperatur auf seine Verflüssigungstemperatur herunterzukühlen, bei der es dann im Deharrungszustaiid zwischen zwei nahe beieinanderliegendenTemperaturen arbeiten und die Kühlfunktion übernehmen soll.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß dic Aufbewahrung von tiefsiedenden verflüssigten Gasen in Vorratsbehältern meist deshalb vorgenommen wird, um sie aus diesen über eine Flüssiggaspumpe sowie einen Verdampfer gasförmig in Druckbehälter abzufüllen, wird im Hinblick auf die in einem solchen Fall vorliegenden besonderen Bedingungen erfindungsgemäß die Durchführung des Kältemaschinenprozesses zur Herabsetzung der Temperatur von tiefsiedenden Gasen bis unterhalb ihrer Siedetemperatur dadurch ermöglicht, daß das Abfü llrerfahren derart mit dem Kältemaschitienprozeß verbunden wird, daß als Kältemittel ebenfalls ein permanentes Gas, beispielsweise dient, das nach vorheriger Verflüssigung durch ein: im Vorratsbehälter für das Flüssiggas angeordnete Verdampferschlange od. dgl. hindurchgeführt wird und hierbei dem Flüssiggas die Wärme entzieht. Die Abkühlung des Kältemittels auf die erbe itstemperatur bei Inbetriebnahme der Anlagt wird dabei vorteilhaft in einem Gegenstromwärmeaustauscher vorgenommen, der von dem kortiprimierten Flüssiggas durchströmt wird, wobei letzteres zweckmäßig mit Hilfe der an den Vorratsbeliälter angeschlossenen Flüssiggaspumpe durch den Wärmeaustauscher gefördert wird.
hie zur Verflüssigung des Kältemittels erforderliche Kälteleistung wird vorzugsweise durch Ent-_ Spannung erzeugt und ein Teil des gasförmigen oder flüssigen Kältemittels alsdann in einen Gegen-Strömer geleitet, in dem es das ankommende Kältemittel, bevor dieses die Entspannungsstelle erreicht, abkühlt. Zur Entspannung kann in einfachster \Veise ein Drosselventil vorgesehen sein, ebenso @vie da-s Kältemittel auch mit Hilfe einer Eiitspannungsmaschine oder einer Turbine entspannt werden kann. Nachdem das Kältemittel verflüssigt ist, arbeitet es im Kreislauf zwischen"Verdampfung und Kondensation gemäß denn Druckgefälle des Kompressors wie jedes andere Kältemittel bei den bekannten Kompressionskältemaschinen üblicher E3auart und Wirkungsweise.
Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise -@usführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung, wobei die da; Flüssiggas enthaltenden Leitungen mit gestrichelten Linien wiedergegeben sind, während die ausgezogenen Linien das Leitungssystem für das Kältemittel bedeuten, und zwar derart, daß die jeweils vom Kältemittel durchflossenen Leitungen ;furch starke Striche hervorgehoben sind.
Es zeigt Abb. i die Schaltung der Kältemittellei stung während der Abkühlungsperiode bei Inbetriebnahme der Anlage und Abb. 2 die Schaltung der Kältemittelleitung während des Betriebes.
Das zu kühlende-Flüssiggas, beispielsweise flüssi-;rer Sauerstoff, befindet sich in dem isolierten Vorratsbehälter i, von dem aus es über die Leitung der Pumpe 3 zuläuft. Das verdichtete F lüssibga# wird dann durch die Leitung q. in den Gegenstromwärmeaustauscher 5 und von diesem durch die Leitung 6 in der Regel zu einem Verdampfer gedrückt, ehe es dann in Druckbehälter abgefüllt wird. Die in der Pumpe 3 entstandenen Abgase gelangen über die Leitung 7 wieder in den Vorratsbehälter i zurück.
Das Kältemittel, beispielsweise Stickstoff, wird durch den Kompressor 8 in seinem Leitungssystem in Umlauf gehalten, wobei die Absperrventile c4 und io zunächst geschlossen sind. während das Absperrventil i i geöffnet ist, so daß das Kältemittel in dieser sogenannten Abhiihlungsperiode in der üi _1bb. i veranschaulichten Weise strömt. Sobald die Rohre im Gegenstromwärmeaustauscher 5 durch das aus der Leitung d. kommende Flüssiggas wirksam abgekühlt sind, wird das Kältemittel in dem Austauschen 5 sowie in der Verdampferschlange 1a. die in den oberen Teil des Vorratsbehälters i eingesetzt ist, auf seine Arbeitstemperatur heruntergekühlt und ist somit nunmehr in der Lage, seine Aufgabe. nämlich das Flüssiggas ausreichend -zu unterkühlen, wirkungsvoll zu erfüllen.
Dies geschieht in der Weise, daß, sobald sich in dem Entspannungstopf 13 Flüssigkeit gebildet hat, die Ventile g und io geöffnet werden, das Ventil i i dagegen geschlossen wird, so daß die Kältemaschine nunmehr finit dem verflüssigten Kältemittel entsprechend der Darstellung in Abb. 2 wie folgt arbeitet: -Aus der Verdampferschlange 12, in der das Kältemittel siedet, saugt der Kompressor 8 das verdampfte Kältemittel über die Leitung 14 an und drückt es durch den nachgeschalteten Gegenstromwärmeaustauscher 5, in dem die Kompressionswärme abgeführt wird. Das unter Druck stehende Kältemittel wird hier wieder verflüssigt und gelangt dann über den Gegenströmen 15 zum Drosselventil 16, wo kälteleistend entspannt und somit die zur Verflüssigung erforderliche Kälte erzeugt wird. Die kalten Dämpfe werden nach Verlassen des Entspannungstopfes 13 in den Kältemittelgegenströiner 15 zurückgeführt, um in diesem das eintretende Kältemittel im Gegenstrom zu kühlen, worauf sie durch die Leitung 17 über das geöffnete Ventil g in die Saugleitung 14 des Kompressors 8 strömen.
Die verflüssigten Teile des Kältemittels .fließen. aus dem Entspannungstopf 13 über die Leitung i 8 und das Ventil io in die Verdampfeischlange 1,2, in der sie sieden und so bestimmungsgemäß dem im Vorratsbehälter i aufbewahrten Flüssiggas die Wärme entziehen.
Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen und ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So sind insbesondere die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Anlagen und Einrichtungen in ihrer baulichen Ausgestaltung sowie in ihrer Anordnung durchaus beliebig und können in jeder den Erfordernissen des Einzelfalles angepaßten Form gewählt werden, sofern sie nur geeignet und in der Lage sind, die gestellte Aufgabe der Unterkühlung des Flüssiggases zur Vermeidung von Abdampfverlusten zu erfüllen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Unterkühlen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen, insbesondere von aus einem Vorratsbehälter entnommenem und gasförmig in Druckbehälter abgefülltem Flüssiggas, gekennzeichnet durch die Verbindung des Abfüllverfahrens mit einem Kältemaschinenprozeß an sich bekannter Wirkungsweise, derart, daß als Kältemittel ebenfalls ein tiefsiedendes Gas, beispielsweise Stickstoff, dient, das nach vorheriger Abkühlung unter die Temperatur des gespeicherten Flüssiggases durch eine im Vorratsbehälter (i) für das Flüssiggas angeordnete Verdampferschlange (i2) od. dgl. hindurchgeführt wird und hierbei dem Flüssiggas die Wärme entzieht.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Kältemittels auf die Arbeitstemperatur bei Inbetriebnahme der Anlage in einem von dem komprimeierten Flüssiggas durchströmten Gegenstromwärmeaustauscher (5) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssiggas mit Hilfe der an den Vorratsbehälter (i) angeschlossenen Flüssiggaspumpe (3) durch den Gegenstromwärmeaustauscher (5) gefördert wird. q..
Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verflüssigung des Kältemittels erforderliche Kälteleistung durch Entspannung, beispielsweise an einem Drosselventil (i6), erzeugt und ein Teil des gasförmigen oder flüssigen Kältemittels alsdann in einen Gegenströmer (i5) geleitet wird, in dem es das ankommende Kältemittel, bevor dieses die Entspannungsstelle (i6) erreicht, abkühlt.
5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung des Kältemittels in einer Entspannungsmaschine oder einer Turbine vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf des Kältemittels durch einen Kompressor (8) bewirkt wird.