DE944669C

DE944669C - Verfahren zur Rueckgewinnung der beim Verpumpen von tiefsiedenden verfluessigten Gasen entstehenden Abgase

Info

Publication number: DE944669C
Application number: DEK11729A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Baumgaertner; Dr-Ing Reinhard Wolf
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1951-10-23
Filing date: 1951-10-23
Publication date: 1956-06-21

Description

Verfahren zur Rückgewinnung der beim Verpumpen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen entstehenden Abgase Beim Verpumpen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen, wie beispielsweise flüssigem Sauerstoff, entstehen, einerseits durch die während des Pumpvorganges auftretende Reibungswärme, andererseits durch den trotz Isolation unvermeidlichen Wärmeeinbruch von außen, große Abgasmengen, die entweder als effektiver Verlust ins Freie abgelassen werden müssen oder aber in einem besonderen Gasbehälter aufgefangen und dann mittels eines Kompressors verdichtet werden, also in bezug auf das Umpumpen ebenfalls als Verlust zu gelten haben. Es sind bereits zahlreiche Verfahren bekannt, die darauf abzielen, den Umfang dieser Gasverluste auf ein Mindestmaß zu beschränken. So soll beispielsweise das Entstehen von Abgasen von vornherein dadurch verhindert werden, daß man die Flüssigkeit bereits vor ihrem Eintritt in die Pumpe und auch die Pumpe selbst - in bezug auf den Siedezustand der Flüssigkeit - unterkühlt. In diesem Fall verdampft indessen in der Pumpe selbst keine Flüssigkeit, so daß demnach auch das Problem der Wiedergewinnung von während des Pumpenvorganges entstehenden Abgasen hierbei nicht vorliegt. Es wird außerdem zur Durchführung des Verfahrens ein besonderes Hilfsgas benutzt, das kälter als die der Pumpe zufließende Flüssigkeit sein soll." Abweichend von diesen bekannten Maßnahmen geht die vorliegende Erfindung von der Überlegung aus, daß die Wirtschaftlichkeit beim Verpumpen nur dann gewährleistet ist, wenn man die anfallenden Abgasmengen nicht nur stark herabmindert, sondern sie darüber hinaus weitgehend wieder zurückgewinnt. In Erkenntnis der Tatsache, daß bei Druckerhöhung eines Gases auch seine Kondensationstemperatur steigt, wird demgemäß nach der Erfindung so verfahren, daß die sich während der Füllung des Pumpenzylinders bildenden Abgase ,in .an sich bekannter Weise abgesaugt und verdichtet und alsdann durch einen von der verpumpten Flüssigkeit durchströmten Wärmeaustauscher hindurchgeleitet werden. Entsprechend der durch die Verdichtung erzielten Erhöhung des Druckes der Abgase um wenige Atmosphären liegt dabei - je nach der Höhe dieses Druckes - die Kondensationstemperatur der Gase höher als die Temperatur der verpumpten Flüssigkeit, so daß infolge dieses Temperaturunterschiedes die Abgase wieder vollständig verflüssigt werden.
Zweckmäßig wird dabei in der Weise vorgegangen, daß die Abgasmengen zunächst in oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsbehälter zurückgeführt und von -dort zusammen', mit den sich in diesem Bereich bildenden Gasen aus dem Behälter abgesaugt und alsdann durch Verdichten und Hindurchleiten durch den Wärmeaustauscher wieder verflüssigt werden.- Auf diese Weise werden zugleich die Verdampfungsverluste im Behälter selbst auf ein Mindestmaß beschränkt bzw. die hier entstehenden Abgase ebenfalls wieder zurückgewönnen. -Die so entstehende Flüssigkeitsmenge wird nun entweder insgesamt unbar Druck verpumpt, -oder aber das verflüssigte Gas wird und= ganz oder teilweise dem Vorratsbehälter zugeleitet, wobei im letzten Fall der größere; bei der Entspannung nicht verdampfte Anteil verpumpt wird.
An sich ist es bereits bekannt, aus einem Flüssiggasspeicher Dampf abzusaugen, diesen Dampf zu verflüssigen und ihn alsdann wieder in den Speicherbehälter einzuführen. Hierdurch soll eine Absenkung des Druckes im Behälter bewirkt, nicht dagegen beim Verdampfen von' Flüssiggas unvermeidlich entstehendes Abgas zurückgewonnen werden. Die Verflüssigung erfolgt auch in diesem Fall mit einem fremden Medium, wie etwa Kühlwasser od. dgl., während bei dem Verfahren nach der Erfindung die zu unterkühlende Flüssigkeit selbst hierzu vorgesehen ist. Im übrigen hat man auch schon bei der Verwendung eines Gasmotors zum Antrieb einer Pumpe für flüssigen Sauerstoff, wobei der Motor die Kraft des hochgespannten Gases ausnutzt, das im Motor drucklos gewordene warme Gas, für welches keine Verwendung mehr vorliegt, in einem Wärmeaustauscher teilweise verflüssigt, sofern hierfür genug kaltes Medium vorhanden ist. Auch hierbei entstehen jedoch in der Pumpe selbst keine Abgasmengen.
Demgegenüber ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren in überaus einfacher und-wirtschaftlicher Weise, die beim Verpumpen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen unvermeidlichen kalten Abgasmengen praktisch in vollem Umfang wieder zurückzugewinnen, so daß nahezu keine Gasverluste mehr auftreten und somit ein besonders günstiger Wirkungsgrad erreicht wird.
Die Zeichnung veranschaulicht in beispielsweiser Ausführungsform eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung.
Das zu verpumpende tiefsiedende verflüssigte Gas, das in dem isolierten Vorratsbehälter i aufbewahrt ist, fließt der Pumpe 2 durch die Leitung 3 zu. Das komprimierte Flüssiggas wird dann durch die Leitung 4. über einen Wärmeaustauscher 5 in die Abgangsleitung 6 gedrückt.
Die beim Verpumpen im Zylinder entstehenden Gasmengen gelangen durch die Leitung 7 zu dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegenen Raum im Vorratsbehälter i, aus dem sie über die Leitung ä mit Hilfe des Kompressors g abgesaugt werden. Dieser verdichtet das Gas und drückt es dann durch die Leitung io in den Wärmeaustauscher 5; und -zwar in -.Gegenstrom zu der aus der Leitung- q. kommenden, . den Wärmeaustauscher durchströmende-il verpumpten Flüssigkeit. Das Gas wird infolgedessen stark unterkühlt und dadurch wieder verflüssigt.
Die so zurückgewonnene Flüssigkeitsmenge wird dann in. ihrer Gesamtheit, ohne Zusatz von Behälterflüssigkeit - bei geschlossenen Ventilen i i und 14 sowie geöffnetem Ventil 15 -, über die Leitungen 12 und 3 unter Druck unmittelbar der Pumpe 2 zugeführt und verpumpt. Das Ventil 16 muß dabei gedrosselt werden, da in diesem Fall die gesamte Anlage, mit Ausnahme des Vorratsbehälters i, unter erhöhtem Druck steht.
Man- kann aber auch in der Weise vorgehen, daß man das vom -Wärmeaustauscher 5 kommende verflüss,igte Abgas im Drosselventil i i auf den Behälterdruck entspannt und über die Leitung 13 dem Behälter i zuführt. Hierbei bleibt Ventil 15 geschlossen, während Ventil 14 geöffnet ist.
Gegebenenfalls kann die Einstellung der Ventile i i und 15 auch so gewählt nverden-, daß nur ein kleiner Teil des wiederverflüssigten Gases in den Behälter i zurückgeführt wird, während der größere Anteil bei der Entspannung nicht verdampft und seinerseits in die Leitung 3 gelangt und verpumpt wird. ' Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise durchführen und ist nicht auf die Verwendung der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiedergegebenen Mittel und Einrichtungen beschränkt. So können insbesondere Anordnung und Bauart des Vorratsbehälters, der Pumpe, des Kompressors sowie des Wärmeaustauschers durchaus beliebig gewählt werden und richten sich im wesentlichen

Claims

allein nach den Erfordernissen des Einzelfalles. Maßgeblich ist lediglich, daß die beim Verpumpen entstehenden Abgasmengen durch Absaugen, Verdichten und Kondensation wieder zurückgewonnen und so Gasverluste weitgehend vermieden werden. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Rückgewinnung der beim Verpumpen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen entstehenden Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß die sich während der Füllung des Pumpenzylinders bildenden Abgasmengen in an sich bekannter Weise abgesaugt, sodann verdichtet und anschließend durch einen von der verpumpten Flüssigkeit durchströmten Wärmeaustauscher hindurchgeleitet und dabei wieder verflüssigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmengen zunächst in den Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsbehälter zurückgeführt und von dort zusammen mit den sich in diesem Bereich bildenden Gasen aus dem Behälter abgesaugt und wieder verflüssigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichteten Abgasmengen den Wärmeaustauscher im Gegenstrom zu der verpumpten Flüssigkeit durchströmen.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte wiederverflüssigte Abgasmenge unter ihrem Verflüssigungsdruck verpumpt wird.
5. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederverflüssigte Abgasmenge ganz oder teilweise entspannt und der Gasanteil dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegenen Raum im Vorratsbehälter zugeführt wird, während der - zweckmäßig größere - bei der Entspannung nicht verdampfte Anteil verpumpt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 495 795, 7o6 26o; USA.-Patentschriften Nr. 2 292 375, 2 467 413.