NO141131B - Fremgangsmaate for flytendegjoering av klor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for flytendegjøring av klor fra en gassblanding inneholdende klorgass og ikke-kondenserbare gasser.

Ved drift av et typisk klor-alkalianlegg, vil klorgassen som innvinnes fra elektrolysecellene, bli tørket for å fjerne vanndampen som føres vekk sammen med klorgassen. Den tørkede cellegassen vil vanligvis inneholde fra ca. 1 til ca. 3 vekt-%

av ikke-kondenserbare forbindelser, mest vanlig fra ca. 1,2 til ca. 1,5 vekt-% av ikke-kondenserbare forbindelser. Disse forbindelser innbefatter hydrogen, oksygen, karbondioksyd og nitrogen. Vanligvis vil disse ikke-kondenserbare forbindelser innbefatte fra 0,2-0,3 vekt-% hydrogen, fra ca. 50 til ca. 70 vekt-% oksygen, fra ca. 0 til ca. 20 vekt-% karbondioksyd og fra ca. 20 til ca. 30 vekt-% nitrogen. Den klorgass man får fra tørkerne har vanligvis en temperatur fra 10-40°C og et trykk fra ca. 0,5 til ca. 5,0 atmosfærer.

I et vanlig høytrykkssystem blir klorgassen komprimert

i en flertrinns sentrifugekompressor med mellomtrinnsavkjøling, f.eks. ved at man har plassert et avkjølende vanntårn eller et annet egnet kjølemiddel, mellom hvert annet eller tredje eller fjerde trinn. Således blir den tørkede klorholdige gassen i et moderne anlegg ført til klorkompressoren med en temperatur på

ca. 29°C og et trykk på ca. 1 atmosfære. Etter de to første kompresjonstrinn er temperaturen ca. 115°C og trykket ca. 1,5 atmosfærer, og den komprimerte gassen blir så avkjølt. Etter fjerde kompresjonstrinn er temperaturen ca. 121°C og trykket ca. 3,1-3,2 atmosfærer, og den komprimerte klorgassen blir igjen avkjølt, f.eks. ved kjølevann eller et annet egnet kjølemiddel, til en temperatur på fra 35-40°C. Gassen kan så underkastes

ytterligere komrpesjonstrinn, f.eks. to ytterligere trinn som gir et trykk på fra 6,0-6,1 atmosfærer og en utgangstemperatur på gassen på ca. 121°C. En ytterligere kjøler kan så tilveiebringes, en som f.eks. senker temperaturen til en verdi mellom 35-40°C,

og som muliggjør kompresjon til et trykk på ca. 12,5-12,7 atmosfærer og hvorfra man får en komprimert klorgassblanding med en temperatur på ca. 115°C. Den komprimerte klorgassblandingen som , oppnås på denne måte, kan lett fortettes eller kondenseres, f.eks. ved at den føres gjennom en kjøler hvor man får avkjølt kloren til ca. 35°C eller lavere, hvorved man får fortettet eller kondensert en betydelig del av klorgassen.

Etter fortetning av klorgassen får man en annen gassblanding i kjøleren som innvinnes fra denne. Den andre gass vil typisk inneholde noe avhengig av trykk og temperatur under kondenseringen av kloren, fra ca. 5 til ca. 20% ikke-kondenserbare forbindelser, mest vanlig fra ca. 8 til ca. 15% ikke-kondenserbare forbindelser. Ikke-kondenserbare forbindelser er typisk hydrogen, oksygen, karbondioksyd, nitrogen samt spor av andre gasser. Vanlig praksis er videre at klorgassen typisk kondenseres ut av nevnte andre gassblanding ved avkjøling av denne med kjølemidler såsom fluorerte hydrokarboner. Det er imidlertid også kjent at man kan kondensere eller fortette klor ut fra nevnte andre gassblanding ved å bruke kondensert klor som avkjølingsmiddel og fortetningsmiddel for klorgassen i nevnte andre gassblanding, hvoretter det fordampede kloravkjølings-middel brukes som tilførsel til første kompresjonstrinn. Denne fremgangsmåte er f.eks. beskrevet i de britiske patenter nr. 353.704 og 1.164.069. Videre er det også kjent at man både kan anvende endel av det flytende klor som et kjølemiddel og så ekspandere nevnte andre gassblanding noe, slik at man derved får en viss avkjøling og en viss fortetning. Se f.eks. US-patent nr. 3.230.724.

Til slutt skal det henvises til fransk patent nr. 1.335. 2 77 som benytter nitrogen som kjølemiddel, fransk patent nr. 1.441.864 som benytter en lukket propancyklus der propan benyt-tes for å avkjøle naturgass, og til tysk patent nr. 1.284.974 som benytter helium og nitrogen som kjølemidler.

I alle tidligere kjente fremgangsmåter hvor man bruker flytende klor som et kjølemiddel, er det imidlertid bare beskrevet et enkelt avkjølingstrinn, og det fordampede kjølemiddel blir resirkulert til første kompressor i kompresjonskjeden.

Man har nå funnet at man kan oppnå en spesielt gunstig utnyttelse av klor som et kjølemiddel hvis man bruker en varmevekslerkjede med en rekke enheter i serien, hvor strømmen av flytende klorkjølemiddel og nevnte andre gassblanding er i med-strøm med hverandre og i motstrøm eller i medstrøm med strømmen av tilført klor som komprimeres. Man har videre funnet at denne fremgangsmåte er spesielt ønskelig hvis det fordampede klorkjøle-midlet meget raskt trekkes ut av varmevekslersystemet, f.eks. etter hvert enkelt trinn, og returneres til kompressorsystemet gjennom en intermediær kompressor hvor det har skjedd en viss grad av kompresjon, men hvor innløpstrykket i kompressoren er lik eller noe lavere enn likevektsdamptrykket for det fordampede klorkjølemiddel som tilføres nevnte kompressorinntak.

Man har nu funnet en sterk forbedret fremgangsmåte for flytendegjøring av klor fra en gassblanding inneholdende klorgass og ikke-kondenserbare gasser, og det karakteristiske ved denne fremgangsmåte fremgår av det som er angitt i hovedkravets karakteristikk.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir således klor kondensert eller fortettet ut av en gassblanding inneholdende klor og ikke-kondenserbare gasser. I foreliggende fremgangsmåte blir klorgassblandingen ført til kompressoranordninger hvor gassen blir komprimert inne i disse anordninger. Nevnte kompressoranordninger inneholder en rekke individuelle kompressorer i serie slik at produktstrømmen fra en kompressor føres som tilførsel til neste tilstøtende kompressor i serien og underkastes her ytterligere kompresjon. Ifølge foreliggende oppfinnelse blir den komprimerte gassen ført til en kjøler eller en kjede av kjølere, og flytende klor samt en annen gassblanding redusert med hensyn til klorinnhold, blir innvunnet fra kjøleren. Typisk vil tilførselsgassen til nevnte kjede av kompressorer inneholde fra ca. 0,002 til ca. 0,005% hydrogen,

fra ca. 0,2 til ca. 2,0% oksygen, fra ca. 0,2 til ca. 2,0% nitrogen og fra ca. 0,0 til ca. 0,30 vekt-% karbondioksyd. Nevnte andre gassblanding som innvinnes fra kjøleren inneholder fra ca. 0,016 til ca. 0,05 vekt-% hydrogen, fra ca. 1,6 til ca. 24,0 vekt-% nitrogen, fra ca. 0,0 til ca. 4,8 vekt-% karbondiok-

syd og fra ca. 1,6 til ca. 24,0 vekt-% oksygen.

Endel av det flytende klor som innvinnes fra kjøleren, blir ført som en tilførsel til en varmeveksleranordning for der å brukes som kjølemiddel. Den andre gassblanding føres som en andre tilførselsstrøm til nevnte varmeveksler. På denne måte ved indirekte varmeovergang, f.eks. indirekte varmeoverførings-kontakt som blir tilveiebrakt mellom det flytende klor som et kjølemiddel, og nevnte andre gassblanding, så får man samtidig kondensert ut klor av den andre gassblanding samtidig som man fordamper endel av det flytende klorkjølemiddel som føres til varmeveksleren. Ifølge foreliggende oppfinnelse inneholder varmeveksleren en rekke individuelle varmevekslerelementer i serie. På denne måte kan den ukondenserte del av den andre gassblandingen føres fra en varmeveksler i serien til neste varmeveksler i serien, og den kondenserte del av den andre gassblandingen kan innvinnes fra serien mellom de individuelle varmevekslere.

Strømmen av både flytende klorkjølemiddel og den andre gassblanding gjennom varmeveksleranordningene er parallelle,

og er enten i medstrøm eller i motstrøm til strømmen av komprimert gass gjennom den parallelle kjede av kompressorer. Sett fra et mekanisk synspunkt er det foretrukket å bruke motstrøm.

Det flytende klorkjølemidlet føres gjennom varmevekslerne i serie og blir fordampet inne i de individuelle varmevekslere ved forskjellige trykk langsetter hele serien. Det flytende klorkjølemidlet kommer inn i første varmeveksler ved relativt høyt trykk, et trykk som i alt vesentlig tilsvarer trykket i kjøleren, og kommer ut fra siste varmeveksler i varmevekslerkjeden i et trykk som er lavere enn klortrykket i kjøleren og likt eller noe høyere enn inntakstrykket i det kompresjonstrinn til hvilket siste varmeveksler er forbundet. Klorkjølemiddeltemperaturen blir regulert ved hjelp av trykket i det kompresjonstrinn til hvilket varmeveksleren er forbundet. Dette gjør at klorkjølemidlet i hver varmeveksler har en lavere temperatur enn den andre gassblanding i samme varmeveksler, hvorved man får en varmeoverførende kraft fra nevnte andre gassblanding til det flytende klorkjølemidlet, hvorved man får fordampet noe av dette samtidig som man får utkondensert klor fra nevnte andre gassblanding.

Det fordampede klorkjølemiddel føres fra varmeveksleren til inntakssiden på en individuell kompressor i selve kompressorkjeden. Den individuelle kompressor har et lavere klorinntaks-trykk enn damptrykket på klorkjølemidlet i den individuelle varmeveksleren, noe som vil bli mer detaljert forklart i det etterfølgende.

De følgende figurer illustrerer oppfinnelsen.

Fig. 1 er et generelt strømningsdiagram for klorstrømmene gjennom kompressorene og varmevekslerne i klorkompresjons-fortetningssystemet. Fig. 2 er en detaljert tegning av en intermediær varmeveksler og en intermediær kompressor i de respektive varmeveksler og kompressorkjeder i nevnte klorkompresjonsfortetnings-system. Fig. 3 er et generelt strømningsdiagram for et fullstendig fortetningsanlegg. Fig. 4 viser systemet på fig. 1 med angivelse av temperatur og trykk.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir som nevnt klor fortettet eller kondensert fra en første gassblanding inneholdende klor og ikke-kondenserbare forbindelser. Den første gassblanding gir flytende klor og en annen gassblanding som er rike på sistnevnte forbindelser, dvs. som har en høyere molfraksjon av ikke-kondenserbare forbindelser enn nevnte første gassblanding. En strøm av klorkondensatet brukes som et kjølemiddel for å avkjøle den andre gassblandingen, hvorved man får kondensert klor fra denne. Avkjølingen oppnås ved at man suksessivt fordamper porsjoner av kondensatet i en kjede av varmevekslere, og fører den fordampede klor til en intermediær kompressor i nevnte kompressoranordninger.

Ifølge foreliggende fremgangsmåte blir den første gassblandingen 71 ført til en kjede av kompressorer 10 og ble her komprimert i en rekke individuelle kompressorer fra 11 til 18

som står i serie. Tallene refererer seg til fig. 1, 3 og 4.

Som vist på figurene da spesielt fig. 3, føres kloren inn i kompressoranordningen 10 gjennom tilførselsledning 71. Som vist

på figurene består hvert komressorhus 1, 2, 3 og 4 av to kompressortrinn hhv. 11 og 12, 13 og 14, samt 15 og 16 foruten 17 og 18. Tilførselen til første trinn (1) har et trykk <p>c^^ og en tempera-

tur Tc^^- Produktet fra annet trinns kompressor (12) forlater første kompressorhus 1 med et trykk på pc-^0°g en temperatur på TC20- Den komprimerte overoppvarmede gass går så gjennom en intermediær kjøler 21 hvor man bruker kjølevann eller et annet kjølemiddel for å avkjøle den komprimerte gassen. Den avkjølte komprimerte gass med et trykk på Pq2± 0<3 en temperatur på blir så ført til et annet kompressorhus (2) som inneholder tredje og fjerde kompressortrinn 13 og 14. Den komprimerte gassen som kommer ut fra nevnte andre hus (2), har et trykk på PC20 °<9> en temperatur på TC20 a<3 blir så avkjølt ved hjelp av en intermediær kjøler 22 til en temperatur på T^^^ og et trykk på <p>q3^- Den avkjølte komprimerte gass blir så ført til et tredje hus (3) som inneholder et femte og sjette kompressortrinn (15 og 16). Den overoppvarmede komprimerte klorgass som kommer ut av femte og sjette trinn (15 og 16) i tredje kompressorhus (3), har en temperatur på ^ C2o og et trV^^ P^ PC3o°^ fØres til en tredje intermediær kjøler 2 3 og blir der avkjølt til en temperatur på TC4i og e^ try'c^ På Pc4i.' Denne komprimerte gass blir så ført til syvende og åttende kompresjonstrinn (17 og 18) i et fjerde kompressorhus (4) hvor gassen blir komprimert ved et trykk på PC4o og en temPeratur På Tc4o'

I den kompressorkjede (10) som er vist på figurene, blir produktet fra én kompressor ført til den neste tilstøtende kompressor i serien, og klortrykket i én kompressor er mindre enn klortrykket i den neste tilstøtende kompressor i serien og høyere enn klortrykket i den foregående kompressor i kompressorkjeden. Det arbeid som utøves på gassen ved at den komprimeres, resulterer i en temperaturstigning mellom trinnene. Kompresjons-varmen blir fjernet ved kjølerne 21, 22 og 23 og etter kjøler 24.

Etter at den komprimerte overoppvarmede klorgassen forlater siste trinn 18 i kompressorkjeden 10, blir den avkjølt og kondensert, f.eks. i en kjøler 24 og en kondensor 25. På denne måte får man fremstilt flytende klor og en andre gassblanding som inneholder 65 til 95 vekt-% klorgass og resten ikke-kondenserbare forbindelser slik det er beskrevet ovenfor.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir klorgassen kondensert ut av den andre gassblanding ved at man fordamper en del av det flytende klorkjølemidlet til gassformet klor ved indirekte varmekontakt, dvs. en indirekte varmeoverføringskontakt med nevnte andre gassblanding. På denne måte blir varme overført fra den nevnte andre gassblanding til det flytende klorkjølemidlet, hvorved man får utkondensert klor av nevnte andre gassblanding samtidig som man fordamper flytende klorkjølemiddel. Ved varmekontakt mellom det flytende klorkjølemidlet og nevnte andre gassblanding forstås indirekte varmevekslingskontakt, f.eks. i en rørvarmeveksler, og f.eks. av den type som er vist på fig. 2.

Som vist på denne figur blir nevnte andre gassblanding inneholdende klor og ikke-kondenserbare forbindelser ført inn i den individuelle varmeveksler 32 gjennom siderøret 62 og kommer ut gjennom utløpsrøret 61, mens flytende klorkjølemiddel føres inn i varmeveksleren 32 gjennom tilførselsrøret 42 og forlater det gjennom røret 41, mens det fordampede klorkjølemiddel kommer ut fra varmeveksleren 32 gjennom utløpsrøret 52.

Det flytende klorkjølemidlet har en temperatur fra 0,5

til ca. 20°C lavere enn temperaturen i nevnte andre gassblanding i den individuelle varmeveksler 32. På denne måten får man en varmeoverføring fra andre gassblanding til det flytende klor-kjølemidlet hvorved man får utkondensert en del av kloret i nevnte andre gassblanding samtidig som man får fordampet"en del av det flytende klorkjølemidlet. Det fordampede flytende klor-kjølemiddel blir tatt ut fra varmeveksleren 32 gjennom røret 52 og føres til et individuelt intermediært kompresjonstrinn

13 i en kompressorenhet 2.

Foreliggende fremgangsmåte innbefatter at man fører

flytende klor fra den kjøler hvor klor blir utkondensert og bruker dette flytende klor som et kjølemiddel i varmeveksler-anordninger 30 og fører nevnte andre gassblanding som en annen strøm til nevnte anordninger, f.eks. som en rørvarmeveksler 31,

32, 33 og 34 hvor man har nevnte andre gassblanding inne i rørene 61, 62, 63 og 64 mens det flytende klorkjølemiddel føres på yttersiden nemlig gjennom 41, 42, 4 3 og 44. Man får derved indirekte varmekontakt mellom det flytende klorkjølemidlet og nevnte andre gassblanding inne i varmeveksleren, hvorved man får utkondensert flytende klor fra nevnte andre gasstrøm sam-

tidig som man får fordampet flytende klor fra kjølemidlet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det en rekke kom-pressorenheter 1 til 4 som står i en serie i en kompressor-

kjede 10, slik at tilførselen til en individuell kompressorenhet

er produktet fra den foregående kompressorenhet, samt fordampet kjølemiddel fra den varmeveksler som befinner seg i parallell med kompressorenheten. Som et eksempel kan nevnes varmeveksleren 31 og kompressorenheten 1 med de individuelle kompressorer 11 og 12, eller varmeveksleren 32 og kompressorenheten 2 med de individuelle kompressorer 13 og 14, eller varmeveksleren 33 og kompressorenheten 3 med de individuelle kompressorer 15 og 16, eller varmeveksleren 34 og kompressorenheten 4 med de individuelle kompressorer 17 og 18, slik at trykket på det fordampede kjøle-middel er høyere enn trykket ved innløpet til den individuelle kompressorenhet, slik at det fordampede klorkjølemiddel fra varmeveksleren føres til kompressoren som står i parallell med denne.

I en foretrukken fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse blir det flytende klorkjølemidlet ført til en rekke varmevekslere 34, 33, 32 og 31 i serie i motstrøm med strømmen av klor gjennom kompressorenhetene 1, 2, 3 og 4. På denne måten blir trykket på klorkjølemidlet redusert langs-

etter varmevekslerkjeden 30, hvorved man senker kokepunktet på klorkjølemidlet og får fordampet en del av det flytende klor-kjølemidlet med synkende trykk langs varmevekslerkjeden 30.

Det således fordampede klorkjølemiddel føres tilbake til de individuelle intermediære kompressorer som har et inngangstrykk som er noe under trykket på kjølemiddelsiden i varmeveksleren til hvilken kompressoren er forbundet. Som vist på figurene har således kjølemiddeltiden i varmeveksleren 34 et trykk som er større enn inntakstrykket i kompressoren 17 i kompressorenheten 4 til hvilket nevnte kjølemiddel føres, og kjølemiddel-siden i varmeveksleren 33 har et trykk som er høyere enn inntakstrykket i kompressoren 15 i kompressorenheten 3, men lavere enn inntakstrykket i enheten 4, og kjølemiddelsiden i varmeveksleren 32 har et trykk som er høyere enn inntakstrykket i kompressoren 13 i kompressorenheten 2 til hvilket nevnte kjølemiddel føres, men mindre enn inntakstrykket i enheten 3, og kjølemiddelsiden i varmeveksleren 31 har et trykk som er høyere enn inntakstrykket i kompressoren 11 i kompressorenheten 1, men lavere enn inntakstrykket i enheten 2. På denne måten blir fordampet klor fra varmeveksleren 31 ført til kompressoren 11 i kompressorenheten 1, mens fordampet klor fra varmeveksleren 32 føres til kompressoren 13 i kompressorenheten 2, mens fordampet klor fra varmeveksleren 33 føres til kompressoren 15 i kompressorenheten 3, og fordampet klor fra varmeveksleren 34 føres til inntaktssiden på kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Generelt vil trykket på kjølemiddelsiden i varmeveksleren ligge over inntakstrykket i det parallelle kompressortrinn med en verdi på fra 0,02 atmosfærer, vanligvis med mindre enn 0,30 atmosfærer.

Slik begrepene er brukt her, vil en kompressor være parallell med en varmeveksler hvis inntakstrykket i nevnte kompressor er mindre enn trykket på kjølemiddelsiden i nevnte varmeveksler, men inntakstrykket i den tilstøtende kompressor i serien er høyere enn trykket på kjølemiddelsiden i nevnte varmeveksler. Således kan man eksempelvis nevne at varmeveksleren 31 er parallell med kompressoren 11 i kompressorenheten 1. Varmeveksleren 31 er parallell med kompressoren 11 i kompressorenheten 1 fordi den har et trykk på kjølemiddelsiden som er høyere enn inntakstrykket i kompressoren 11 i nevnte enhet, men lavere enn inntakstrykket på kompressoren 12 i kompressorenheten 1. Varmeveksleren 32 er parallell med kompressoren 13 i kompressorenheten 2 fordi den har et kjølemiddeltrykk som er høyere enn inntaktstrykket på kompressoren 13 i kompressorenheten 2, men lavere enn inntakstrykket i kompressoren 14 i kompressorenheten 2. Varmeveksleren 33 er parallell med kompressoren 15 i kompressorenheten 3 fordi kompressoren 33 har et kjølemiddeltrykk som er høyere enn inntaktstrykket på kompressoren 15 i kompressorenheten 3, men lavere enn inntakstrykket i kompressoren 16 i kompressorenheten 3. Ifølge foreliggende oppfinnelse blir således det klorkjølemiddel som er fordampet i en varmeveksler, tatt ut fra denne og ført til inntakssiden i en parallell kompressor, slik dette begrep er definert og brukt her. Som vist på figurene blir således kjølemiddel fordampet i varmeveksleren 34, ført gjennom ledningen 54 til kompressorenheten 4 som står i parallell med nevnte varmeveksler, og kjølemiddel fordampet i varmeveksleren 33,

føres gjennom ledningen 53 til enheten 3, mens kjølemiddel fordampet i varmeveksleren 32, føres gjennom ledningen 52 til kompressorenheten 2, mens kjølemiddel fordampet i varmevelseren 31, føres gjennom ledningen 51 til kompressorenheten 1.

Det flytende klor som er utkondensert fra nevnte andre gassblanding i ledningene 81, 82, 83 og 84, kan med fordel innvinnes fra gassblandingen mellom tilstøtende varmeveksler eller på et hvert sted inne i kjeden av varmevekslere. Alternativt kan det klor som er utkondensert fra nevnte andre gassblanding, føres gjennom varmevekslerkjeden 30 og innvinnes på slutten av denne. Eventuelt kan klor utkondensert fra nevnte andre gassblanding eventuelt fordampes ved et nærvær av primært flytende klor for å underkjøle det primært flytende klor.

Det endelige gassprodukt i varmevekselledningen 60 er anriket på ikke-kondenserbare forbindelser. Den kan inneholde mer enn 50% ikke-kondenserbare forbindelser, dvs. mindre enn 50 vekt-% klor, fortrinnsvis inneholder den mer enn 70 vekt-% ikke-kondenserbare forbindelser, dvs. mindre enn 39 vekt-% klor.

Det gassformede klor som oppnås ved å fordampe flytende klorkjølemiddel i de nevnte varmevekslere føres til de parallelle kompressorer og blir komprimert sammen med første gassblanding slik dette er beskrevet ovenfor.

I en spesielt fordelaktig utførelse av foreliggende oppfinnelse har tilførselen til kompressorenheten 1 med trinnene 11 og 12 en temperatur på ca. 15°C og et trykk på ca. 1 atmosfære. Den komprimerte gass som innvinnes fra nevnte første enhet inneholdende de to trinnene 11 og 12, har en temperatur på ca. 57°C og et trykk på 1,49 atmosfærer. Gassen blir så avkjølt i kjøleren 21 til en temperatur på ca. 37,8°C og ført til kompres-sortrinnene 13 og 14 i enheten 2. I denne enhet blir gassen komprimert til ca. 3,15 atmosfærer og oppvarmet til 115°C. Gassen blir så avkjølt i kjøleren 22 til 37°C og føres så til kompressoren 15 i kompressorenheten 3. Den komprimerte gass som innvinnes fra nevnte trinn, har en temperatur på ca. 121°C

og et trykk på ca. 6,12 atmosfærer. Gassen blir så avkjølt ved en temperatur på 37,8°C i kjøleren 2 3 og føres så til kompres-sortrinnene 17 og 18 i kompressorenheten 4. Den overoppvarmede gass som innvinnes fra trinnene 17 og 18, har en temperatur på 115°C og et trykk fra 12,5-13,0 atmosfærer. Gassen blir så avkjølt til ca. 55°C i kjøleren 24 og føres så til en kjøler 25 hvor kjølemediet er vann eller et annet kjølemiddel, og hvor gassen blir avkjølt til ca. 29°C. Ca. 85-95 bekt-% av det til-stedeværende klor blir så utkondensert eller fortettet i kjøleren 25, hvorved man får tilveiebragt flytende klor. Fra nevnte kjøler innvinner man så nevnte andre gassblanding som inneholder

fra 85-95 vekt-% klor, og hvor resten er ikke-kondenserbare forbindelser.

En strøm 44 av flytende klor tas ut fra tanken 26 og brukes som et kjølemiddel i en flertrinnsvarmeveksler 30.

Gasstilførselen 64 til første trinn i varmeveksleren 34 har en temperatur på ca. 35°C og et trykk på ca. 12,5 atmosfærer, hvor den kontaktes med en strøm 44 av flytende klorkjølemiddel som har en temperatur nær metningstemperaturen for inntakstrykket til kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Hvis det i nevnte kjølemiddel er tilstede urenheter med høyt damptrykk, så kan kjølemidlet ha en temperatur som ligger noe under dets metnings-trykk ved inntakstrykket til kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Hvis imidlertid kjølemidlet i alt vesentlig er rent klor, vil det ha en temperatur som ligger noe over den temperatur som tilsvarer metningstemperaturen for inntakstrykket til kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Ca. 10-80 vekt-% av kloret i nevnte andre gassblanding blir utkondensert i dette trinn. Det fordampede klorkjølemiddel blir ført gjennom ledningen 54 fra varmeveksleren 34 til inntakssiden på kompressorenheten 4. Samtidig blir utkondensert klor fra nevnte andre gasstrøm innvunnet gjennom ledningen 84, mens resten av gassblandingen føres gjennom ledningen 63 til varmeveksleren 33.

Det flytende klorkjølemiddel 4 3 blir fordampet i varmeveksleren 33 fra 17,2°C og et trykk på 6,2 atmosfærer til en temperatur på -3,3°C og et trykk på 3,265 atmosfærer. Dette resulterer i en avkjøling av nevnte andre gasstrøm 6 3 fra 20°C til -1°C og utkondenserer fra 17-22 vekt-% av kloret i nevnte andre gasstrøm. Det fordampede klorkjølemiddel føres så gjennom ledningen 5 3 fra varmeveksleren 33 med et trykk på 3,2-5 atmosfærer til inntakssiden på kompressorenheten 3 som har et trykk på ca. 3,125 atmosfærer, hvorved man får en trykkforskjell på ca. 0,13 atmosfærer.

Det flytende klorkjølemiddel 42 til varmeveksleren 32 fordampes ved en temperatur på -3,33°C og et trykk på 3,265 atmosfærer til en temperatur på -2 3°C og et trykk på 1,56 atmosfærer, hvorved man ytterligere får avkjølt nevnte andre gassblanding (62). Det fordampede klorkjølemiddel føres så gjennom ledningen 52 fra varmeveksleren 32 til inntakssiden på kompressorenheten 2.

Det flytende klorkjølemiddel 41 til varmeveksleren 31 blir fordampet fra en temperatur på -2 3°C og et trykk på 1,56 atmosfærer, hvorved man får avkjølt en mindre mengde av den igjen-værende andre gassblanding (61). Det fordampede klorkjølemiddel føres gjennom ledningen 51 fra varmeveksleren 31 til inntakssiden på kompressorenheten 1.

Den endelige andre gassblanding 60 blir innvunnet fra

det avsluttede varmevekslertrinn 31 i nevnte varmevekslerkjede 30, og inneholder ca. 72 vekt-% ikke-kondenserbare forbindelser, hvorved man får en endelig innvinningsprosent på fra 97-99,9 vekt-% som flytende klor av det klor som blir tilført gjennom ledningen 71.

De ikke-kondenserbare forbindelser 60 kan så behandles

og enten slippes ut i atmosfæren eller bearbeides på annen måte.

En mengde kjølemiddel kan tas ut fra en eller flere av varmevekslerne 31, 32, 33 og 34 i nevnte anordning 30 f.eks.

ut gjennom ledningen 40 fra varmeveksleren 31.

I et annet eksempel på foreliggende oppfinnelse har tilførselen til kompressorenheten 1 en temperatur på ca. 26°C

og et trykk på ca. 1 atmosfære. Den komprimerte gass som innvinnes fra denne enhet har et trykk på ca. 2,041 atmosfærer og avkjøles ved hjelp av kjøleren 21 til en temperatur på ca. 36,7°C, og føres så til neste trinn. I kompressorenheten 2 blir gassen komprimert til ca. 3,81 atmosfærer og avkjølt i kjøleren 22 til 35,88°C, og føres så til kompressorenheten 3. Den gass som innvinnes fra denne enhet har et trykk på ca. 7,48 atmosfærer. Den blir avkjølt til en temperatur på ca. 37,6°C i kjøleren 23 og føres så til kompressorenheten 4. Den overoppvarmede gass som innvinnes fra dette trinn har et trykk på ca. 14,6 3 atmosfærer. Gassen blir så avkjølt til ca. 35°C i kjøleren 24 og føres så til kjøleren 25 hvor det kondenserende medium er avkjølende vann eller annet egnet kjølemiddel i en temperatur på ca. 29°C. Fra 85-95 vekt-% av kloret blir utkondensert i kjøleren 25, hvorved man får flytende klor. Man innvinner så fra kjøleren en annen gassblanding inneholdende fra 85-95 vekt-% klor og hvor resten er ikke-kondenserbare forbindelser.

En strøm 4 4 av flytende klor tas ut fra tanken 26 og brukes som et .kjølemiddel i varmevekslerkjeden 30.

Gassen føres gjennom ledningen 64 til varmeveksleren 34 og har en temperatur på ca. 35°C og et trykk på ca. 14,28 atmosfærer og føres i indirekte kontakt med en strøm 44 av flytende klorkjølemiddel som har en temperatur nær metningstemperaturen for det inntakstrykk man har i kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Dette kan være en temperatur på ca. 24,4°C, noe som tilsvarer et kompressorinntakstrykk på 7,48 atmosfærer. Hvis det i kjølemidlet er tilstede urenheter med høyt damptrykk, kan kjøle-midlet ha en temperatur noe under metningstemperaturen for nevnte inntakstrykk til kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Hvis imidlertid kjølemidlet i alt vesentlig er rent klor, vil det ha en temperatur som ligger noe over den temperatur som tilsvarer metningstemperaturen for inntakstrykket til kompressoren 17 i kompressorenheten 4. Fra ca. 10 til ca. 80 vekt-% av kloret i nevnte andre gassblanding kan utkondenseres på dette trinn, og i foreliggende eksempel blir fra ca. 20 til ca. 30 vekt-% av kloret utkondensert. Det fordampede klorkjølemiddel føres gjennom ledningen 54 fra varmeveksleren 34 til inntakssiden i kompressorenheten 4. Samtidig blir utkondensert klor fra nevnte andre gasstrøm innvunnet gjennom ledningen 84, mens resten av gassblandingen føres gjennom ledningen 63 til varmeveksleren 33.

Det flytende klorkjølemiddel 4 3 blir fordampet i varmeveksleren 33 fra en temperatur på 1,56°C og 7,48 atmosfærer til -16,39°C og 3,810 atmosfærer. Dette resulterer i en avkjøling av nevnte andre gasstrøm 6 3 fra 30°C til 7,1°C og en utkondensering av ytterligere 50-80 vekt-% av kloret i nevnte andre gass-strøm. Det fordampede klorkjølemiddel føres så gjennom ledningen 53 fra varmeveksleren 33 ved et trykk på 3,81 atmosfærer til inntakssiden i kompressorenheten 3.

Det flytende klorkjølemiddel i ledningen 42 føres til varmeveksleren 32 og fordampes av en temperatur på -16,39°C og et trykk på 3,81 atmosfærer til en temperatur på -33,8°C og et trykk på 2,04 atmosfærer, hvorved man ytterligere får avkjølt nevnte andre gassblanding. Det fordampede klorkjølemiddel føres gjennom ledningen 52 fra varmeveksleren 32 til inntakssiden i kompressorenheten 2.

Det flytende klorkjølemiddel i ledningen 41 føres til varmeveksleren 31 og blir fordampet fra en temperatur på -33,8°C og et trykk på 2,041 atmosfærer, hvorved man får avkjølt en mindre mengde av den gjenværende andre gassblanding 61. Det fordampede klorkjølemiddel føres så gjennom ledningen 51 fra varmeveksleren 31 til inntakssiden på kompressorenheten 1.

Den endelige andre gassblanding 60 som innvinnes fra den avsluttende varmeveksler 31 i varmevekslerkjeden 30, inneholder ca. 72 vekt-% ikke-kondenserbare forbindelser, hvorved man får en endelig innvinningsprosent på fra 97-99,9 vekt-% av flytende klor i forhold til den gass som blir tilført gjennom ledningen 71.

De ikke-kondenserbare forbindelser 60 kan behandles og eventuelt slippes ut i atmosfæren eller føres til andre proseser.

Kjølemiddel kan tas ut fra en eller flere av varmevekslerne 31, 32, 33 eller 34, f.eks. gjennom ledningen 40 fra varmeveksleren 31.

Ifølge en alternativ fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse kan høyrenset klorgass fremstilles fra en "uren" klortilførsel, f.eks. klorgass som inneholder store mengder lavtkokende komponenter, f.eks. en klorgass som er rik på oksygen. I denne utførelse kan man tilveiebringe en ledning fra væske-delen av klorgasstanken 26 til kjølesiden i klorkjøleren 25.

Det flytende klor som tas ut fra tanken 26, blir så fordampet

som et kjølemiddel i kjøleren 25. Dette resulterer i en reduk-sjon av kjølemiddelbelastningen i kjøleren 25, samtidig som man får et i alt vesentlig rent klorgassprodukt.

Ifølge en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse

kan tilførsel av klorkjølemiddel fra klorlagringstanken 26 til de individuelle varmevekslere 31, 32, 33 og 34 være i parallell strøm. Dette betyr at separate ledninger kan føre klorkjøle-midlet fra klortanken 26 til de individuelle varmevekslere 31, 32, 33 og 34, mens det fordampede kjølemiddel deretter føres til den kompressorenhet som er i parallell med varmeveksleren, slik det er beskrevet ovenfor.

Skjønt foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet med henvisning til å fjerne ikke-kondenserbare forbindelser fra klor, så kan den også brukes på andre gasser som har kjølende egenskaper, f. eks. CG^, NH^ og CO^. Således kan foreliggende oppfinnelse brukes for å fortette en høytkokende komponent eller flere komponenter med kjølende egenskaper, f.eks. SC^, NH^ og CO^ r ut fra en gassblanding som inneholder både høytkokende komponenter såsom SG^, NH^ og CC^ samt lavtkokende komponenter såsom N2, 02 og H2. Denne gassblanding av høyt- og lavtkokende komponenter føres til kompressoranordninger, f.eks. en serie av sentrifugekompressorer, stempelkompressoranordninger eller andre typer og blir her komprimert. Den komprimerte gass føres så til en kjøler hvor en større del, f.eks. 50% eller mer, endog så høyt som 80 eller 90%, av de høytkokende gasser blir utkondensert, f.eks. S02, NH3 eller C02. Den flytende høytkokende komponenten blir så som et kjølemiddel ført som en strøm til en varmeveksler, mens en annen gassblanding inneholdende de ikke-kondenserbare forbindelser foruten noe av de høytkokende komponenter, føres som en annen tilførselsstrøm til samme varmeveksler. Disse varme-veksleranordninger kan inneholde en rekke varmevekslere i serie, slik at den andre gassblandingen som inneholder de lavtkokende komponenter, kan føres i serie fra en varmeveksler til den neste slik at den ukondenserte fraksjon av den nevnte andre gassblanding føres fra en varmeveksler til neste varmeveksler i serien, og den utkondenserte fraksjon fra nevnte gassblanding innvinnes fra de individuelle varmevekslere. Kjølemidlet, f.eks. S02, NH^ eller C02-prosessgassen, føres gjennom varmevekslerne

i serie, og endel av kjølemidlet fordampes i hver varmeveksler og blir returnert fra varmeveksleren til inntakssiden i den parallelle kompressorenheten.

Foreliggende oppfinnelse er her forklart slik at man

har en intermediær innvinning av produktet, men det er dog under-forstått at den komprimerte gass kan innvinnes fra utløpssiden i enhver kompressor eller varmeveksler for bruk i en annen prosess.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for flytendegjøring av klor fra en gassblanding inneholdende klorgass og ikke-kondenserbare gasser, bestående av: (A) å mate gassblandingen til et kompressoranlegg (10) med et antall individuelle kompressorer (11,12,13,14,15,16,17,18) i serie, hvorved produktet fra én kompressor mates til den neste kompressor i serien for ytterligere kompresjon; (B) føring av komprimert gass til en kondensator (25) og gjenvinning av flytende klor (44,45) og en andre gassblanding (64) med redusert klorinnhold fra kondensatoren (25); (C) tilførsel av flytende klor (41,42,43,44) som kjølemiddel fra kondensatoren (25) som en strøm i en varmevekslerinnretning (31,32,33,34) og føring av hele den andre gassblanding (61,62, 63,64) som en andre strøm (61,62,63,64) i varmevekslerinnretnin-gen (31,32,33,34) og å gjennomføre indirekte termisk kontakt mellom det flytende klor som kjølemiddel (41,42,43,44) og nevnte andre gassblanding (61,62,63,64), for utkondensering av klor fra nevnte andre gassblanding og fordamping av flytende klorkjølemid-deltilmatning til varmeveksleren; (D) gjenvinning av klor som er utkondensert fra den andre gassblanding; og (E) føring av fordampet klorkjølemiddel (51,52,53,54) i varmeveksleren (31,32,33,34) til kompressoren (11,12,13,14,15,16, 17,18); karakterisert ved at (A) varmevekslerne (31,32,33,34) inneholder et antall individuelle varmevekslingstrinn i serie (34 til 33 til 32 til 31); (B) at man fører ikke-kondensert fraksjon av den andre gassblanding (64 til 63 til 62 til 61) fra et varmevekslertrinn til det neste (34 til 33 til 32 til 31) i serien, og individuelt gjenvinner den kondenserte fraksjon av den andre gassblanding fra de individuelle varmevekslertrinn i varmevekslerbatteriet; (C) man fører flytende klorkjølemiddel gjennom nevnte individuelle varmevekslertrinn i serie (44 til 43 til 42 til 41 til 40) ; (D) man fordamper en andel av det flytende klorkjølemiddel (44,43,42,41) i hver av de individuelle varmevekslertrinn (34, 33,32,31) ved synkende trykk langs serien av individuelle varmevekslertrinn (34 til 33 til 32 til 31), hvorved klorkjølemidlet befinner seg ved lavere temperatur i et individuelt varmevekslertrinn enn den andre gassblanding i det samme varmevekslertrinn; (E) man fører nevnte fordampede klorkjølemiddel (54,53,52,51) til innløpet for en individuell kompressor (17,15,13,11) i nevnte kompressoranlegg (10), hvorved nevnte individuelle kompressor befinner seg i parallell med nevnte individuelle varmevekslertrinn (17 med 34; 15 med 33; 13 med 32; 11 med 31) og med et lavere inntakstrykk enn trykket i klorkjølemidlet (43, 42,41,40) i nevnte individuelle varmevekslertrinn (34,33,32,31); og (F) at man kondenserer en fraksjon av den andre gassblanding i hver av de individuelle varmevekslertrinn for gjenvinning av den kondenserte fraksjon av den andre gassblanding, og føring av den ikke-kondenserte fraksjon (63,62,61,60) av den andre gassblanding til et etterfølgende individuelt varmevekslertrinn (63 til 33; 62 til 32; 61 til 31) ved et lavere trykk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man anvender en første gassblanding som inneholder mer enn ca. 0,8% ikke-kondenserbare forbindelser, og ved at man innvinner minst ca. 97% av kloret i nevnte første gassblanding som en væske i alt vesentlig fri for ikke-kondenserbare forbindelser.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man anvender et trykk på kjølemidlet i en varmeveksler som er høyere enn trykket på inntakssiden til den individuelle kompressor til hvilken kjølemidlet føres.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det opprettholdes en temperatuforskjell mellom klor-kjølemidlet og den andre gassblanding på fra 1,0 til ca. 5,0°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man tar ut endel ,.ay_-det flytende klor fra en tank, fører dette flytende klor .til nevnte, kjøler som et kjølemiddel, fordamper nevnte flytende klor og innvinner en klorgass med redusert innhold av ikke-kondenserbare forbindelser.