DE1273548B - Verfahren und Vorrichtung zum Verfluessigen gasfoermigen Chlors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F25j

Deutsche KL: 17g-1

Nummer: 1273 548

Aktenzeichen: P 12 73 548.7-13 (N 21583)

Anmeldetag: 16. Mai 1962

Auslegetag: 25. Juli 1968

Das nach verschiedenen technischen Prozessen erhaltene gasförmige Chlor enthält oftmals Verunreinigungen, die einen tieferen Siedepunkt als das Chlor aufweisen. Bei dem Verflüssigen des Chlors verringern diese Verunreinigungen die Kondensationstemperatur unter den Siedepunkt des reinen Chlors. Diese Temperaturabnahme wird größer, sobald ein größerer Anteil des Chlors des ursprünglichen Gasgemisches verflüssigt wird, wodurch der Partialdruck des Chlors in dem restlichen Gas verringert wird.

Um zu vermeiden, daß die Gesamtmenge des Chlors unter einem sehr hohen Druck und/oder auf eine sehr tiefe Temperatur abgekühlt werden muß, wird allgemein die Verflüssigung in mehr als einer Arbeitsstufe durchgeführt, wobei die Temperatur stufenweise verringert wird.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn die Verunreinigungen des Chlors ganz oder teilweise aus Wasserstoff bestehen, wie dies bei Chlor der Fall ist, das durch die Elektrolyse einer Salzlösung in Quecksilberzellen erhalten wird. Wenn der partielle Wasserstoffdruck in dem nach der Verflüssigung zurückbleibenden Gas über einen bestimmten Wert ansteigt, wird das Gasgemisch explosiv. Um dies zu verhindern, wurde bereits vorgeschlagen, ein weiteres Gas, z.B. Luft, nach der ersten Kondensationsstufe zuzusetzen. Dadurch wird jedoch der Kondensationspunkt weiter verringert, so daß das Gas auf eine sehr tiefe Temperatur abgekühlt werden muß, um eine praktisch vollständige Verflüssigung des Chlors zu erreichen.

Es ist weiter ein Verfahren zur Chlorverflüssigung bekannt, bei dem an Stelle eines Verdünnungsgaszusatzes zur Verringerung der Explosionsgefahr das Gas in der letzten Kondensationsstufe in kleinste Räume verteilt zur Kondensation gebracht wird. Auf diese Weise wird die im Fall einer lokalen Verbrennung erzeugte Wärme so schnell abgeführt, daß ein Ausbreiten der Explosion verhindert ist. Die Konstruktion eines derartigen für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Kondensators ist außerordentlich aufwendig und ausschließlich auf eine indirekte Abkühlung des Chlors abgestellt.

Ferner ist ein Verfahren zur Chlorverflüssigung bekannt, bei dem eine Abkühlung des Gases in einem unteren Teil des letzten Kondensators durch direkte Berührung mit flüssigem Chlor bewirkt wird, das eine unterhalb der Kondensationstemperatur liegende Temperatur aufweist und das im oberen Kondensatorteil im indirekten Wärmeaustausch durch entspanntes flüssiges Chlor verflüssigt worden ist. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Explosionsgefahr im Verfahren und Vorrichtung zum Verflüssigen
gasförmigen Chlors

Anmelder:

N. V. Koninklijke Nederlandsche Zoutindustrie,

Hengelo (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr. V. Busse, Patentanwalt,

4500 Osnabrück, Möserstr. 20/24

Als Erfinder benannt:
Hendrik Willem Nicolai,
Pieter Jakobus Hendrik Kiers,
Hengelo (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 19. Mai 1961 (265 001)

Kondensator bei Durchführung der Verflüssigung des Gasgemisches bis in den Explosionsbereich nicht herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches und geringe Anlagekosten bedingendes Verfahren zu schaffen, in dessen Ablauf die Explosionsgefahr wirksam vermieden ist. Zu diesem Zweck geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Verflüssigen gasförmigen Chlors, das Verunreinigungen mit einem tieferen Siedepunkt als das Chlor aufweist, die mit Chlor ein explosives Gemisch geben können, in dem bei abnehmenden Temperaturen eine stufenweise Kondensation durchgeführt wird, wobei eine Abkühlung des Gases im letzten Kondensator durch direkte Berührung mit flüssigem Chlor bewirkt wird, das eine unterhalb der Kondensationstemperatur liegende Temperatur aufweist, und besteht darin, daß zur Explosionsverhütung bei Verflüssigung des Chlors bis in den Explosionsbereich das flüssige Chlor der Anlage entnommen, gekühlt und der letzten Kondensationsstufe von außen her in einer Menge zugeführt wird, die wenigstens dem Doppelten der in dieser Kondensationsstufe verflüssigten Chlormenge entspricht.

Das Verfahren nach der Erfindung ist mit einfachen, kostensparenden Anlagen bei unverändert hoher Ausbeute an reinem Chlor mit gleichzeitig ver-

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ringertem Energieverbrauch durchführbar, während Teil des flüssigen Chlors tritt durch die Leitung 16 in die Explosionsgefahr bei der Verflüssigung im Ex- das Gefäß 5 ein, aus dem das Endprodukt abgezogen plosionsbereich des Gases praktisch ausgeschlossen wird. Der restliche Anteil wird in dem Wärmeausist. Bei einer Durchführung des Verfahrens nach der tauscher 6 mittels einer Rührmaschine (in der Zeich-Erfindung, bei dem das Gas in der letzten Konden- 5 nung nicht dargestellt) auf eine tiefe Temperatur absationsstufe durch flüssiges Chlor hindurchgeleitet gekühlt und dem oberen Ende eines ein Füllmaterial wird, dem die Wärme in einem getrennten Arbeits- enthaltenden Turms 4 zugeführt, der den letzten kreis entzogen wird, genügt selbst eine relativ geringe Kondensator bildet. Das aus dem ersten Kondensa-Höhe der Flüssigkeitssäule, um einen ausgezeichne- tor 3 austretende Gas wird dem unteren Ende des ten Material- und Wärmeaustausch zu erreichen. io Turms 4 zugeführt und in diesem durch den nach

Auf Grund der großen Menge an flüssigem Chlor, abwärts gerichteten Strom des kalten, flüssigen Chlors mit dem sich das explosive Gas in Berührung befin- abgekühlt, wodurch der größere Teil des in dem Gas det, wird eine möglicherweise auftretende anfäng- vorliegenden Chlors verflüssigt wird. Das in dem Geliche Umsetzung zwischen Wasserstoff und Chlor so- fäß 5 gesammelte flüssige Chlor weist eine Temperafort unterbrochen, so daß selbst kleine lokale Explo- 15 tür auf, die dem Siedepunkt des Chlors bei dem sionen ausgeschlossen sind. Partialdruck des Chlors in dem aus dem Konden-

Das benötigte Abkühlen des dem letzten Konden- sator austretenden Gas entspricht. Da normalerweise sator zugeführten flüssigen Chlors kann einmal da- ein 80 bis 90 % Chlor enthaltendes Gas aus dem durch erreicht werden, daß das in der ersten Konden- Kondensator abgegeben wird, liegt die Temperatur sationsstufe verflüssigte Chlor vollständig oder teil- 20 des flüssigen Chlors in dem Gefäß 5 nur geringfügig weise im Wärmeaustausch abgekühlt wird und so- unter dem Siedepunkt des Chlors bei dem Gesamtdann der letzten Kondensationsstufe zugeführt wird. druck des Systems, so daß die Kälteverluste klein Dabei kann zum Wärmeaustausch aus der letzten sind.

Kondensationsstufe abgegebenes, unter verringertem In der in der F i g. 2 gezeigten Vorrichtung wird

Druck verdampftes Chlor verwendet werden. Zum 25 das Chlor in gleicher Weise bei 1 angesaugt, durch anderen kann das benötigte Abkühlen des dem letz- den Kompressor 2 komprimiert und in dem Kondenten Kondensator zugeführten flüssigen Chlors da- sator 3 teilweise verflüssigt. Das flüssige Chlor wird durch erreicht werden, daß das in der ersten Konden- in einem Wärmeaustauscher 7 auf eine tiefe Tempesationsstufe gebildete Gemisch aus Flüssigkeit und ratur gebracht und dem oberen Ende des Turms 4 Dampf vollständig oder teilweise der letzten Konden- 30 zugeführt. Dem unteren Ende desselben wird das aus sationsstufe zugeführt, ein Teil des aus der letzten dem Kondensator 3 abgegebene Gas zugeführt. Zu Kondensationsstufe abgegebenen flüssigen Chlors diesem Fall wird jedoch das Abkühlen in dem Wärmeunter verringertem Druck verdampft und das hier- austauscher? dadurch ausgeführt, daß man einen durch abgekühlte flüssige Chlor der letzten Konden- Teil des flüssigen Chlors von dem Turm 4 dem sationsstufe erneut zugeführt wird. 35 Wärmeaustauscher über ein Drosselventil 8 zuführt.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung, Das Chlor verdampft wenigstens teilweise auf Grund die für die Durchführung des oben beschriebenen der Druckminderung und entzieht die für das VerVerfahrens geeignet ist und die einen oder mehrere dampfen benötigte Wärme aus dem von dem Kon-Kompressoren für gasförmiges Chlor und zumindest densator 3 zugeführten flüssigen Chlor. Das durch zwei Kondensatoren aufweist. Die Vorrichtung ist 40 das Verdampfen gebildete Chlorgas wird durch den dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Kompressor 2 zur Zuführungsleitung 1 gesaugt und und dem letzten Kondensator ein zum Kühlen des in erneut in den Arbeitskreis eingeführt. Hierbei ist dem ersten Kondensator hergestellten flüssigen Chlors keine getrennte Kühlmaschine notwendig, dienender Wärmetauscher angeordnet ist, dessen Nach der F i g. 3 wird das bei 1 angesaugte Chlor,

Kühlmittelraum einerseits über eine mit einer Drossel 45 das in dem Kompressor 2 komprimiert wird, teilversehene Leitung mit dem Flüssigchlorabzug des weise in dem Kondensator 3 verflüssigt, und sowohl letzten Kondensators und andererseits mit der Ein- die Flüssigkeit als auch das Gas werden dem unteren laßseite eines Kompressors für das zu verflüssigende Ende des Turms 4 zugeführt. Ein Teil des aus dem Chlor verbunden ist. Turm 4 abgegebenen flüssigen Chlors tritt durch ein

Zweckmäßig besteht zur Verringerung des Energie- 5° Drosselventil 8 in das Gefäß 9 ein, in dem auf Grund Verbrauchs der letzte Kondensator aus einem Turm, des niedrigeren Drucks ein Teil des flüssigen Chlors der an sich bekannte Füllkörper enthält. Zur Explo- verdampft, während der restliche Teil desselben eine sionsverhütung im Gas nach der Trennung von Gas tiefere Temperatur annimmt. Das kalte, flüssige Chlor und flüssigem Chlor im Turm kann der die Füllkörper wird mittels der Pumpe 10 zu dem oberen Ende des enthaltende Teil des Turms von dem oberen Teil 55 Turms 4 gepumpt, in dem ein höherer Druck desselben durch eine Trennwand abgetrennt sein, herrscht, wobei das verdampfte Chlor wiederum durch die eine Zuführungsleitung für das flüssige durch den Kompressor angesaugt und in den Kreis-Chlor hindurchtritt, wobei die Trennwand mit wenig- lauf zurückgeführt wird.

stens einer Öffnung für das austretende Gas versehen F i g. 4 zeigt in einem vergrößerten Maßstab eine

ist, und daß eine Zuführungsleitung für ein Ver- 60 bevorzugte Bauart für den oberen Teil des letzten dünnungsgas in dem Raum über der Trennwand Kondensators, durch die auch die Explosion des Gasendet, gemisches verhindert wird, sobald dasselbe nicht mehr Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug- mit dem kalten, flüssigen Chlor in Berührung steht, nähme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. An der oberen Seite ist der die Füllkörper enthaltende Nach F i g. 1 wird getrocknetes Chlorgas durch 65 Teil des Turms 4 von dem oberen Teil durch die eine Zuführungsleitung 1 mittels des Kompressors2 Platteil abgetrennt, die eine praktisch ringförmige angesaugt. Das komprimierte Chlor wird teilweise in Öffnung 12 aufweist, durch die das Gas austritt. Das dem Kondensator 3 durch Abkühlen verflüssigt. Ein flüssige Chlor wird durch die Leitung 13 eingeführt,

die in der Mitte der Platte 11 endet. Durch die Leitung 14 wird ein inertes Verdünnungsgas, z. B. Luft, Stickstoff oder Kohlendioxyd, in einer derartigen Menge zugeführt, daß das aus der ringförmigen Öffnung 12 abgegebene Gasgemisch auf einen explosionssicheren Wasserstoffgehalt vor dem Austritt durch den Auslaß 15 verdünnt wird.

Diese Vorrichtung kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. So kann z. B. die Leitung 14 so vorgesehen werden, daß diese tangential in dem Turm endet, wodurch ein schnelles Vermischen der Gase gefördert wird. Weiterhin kann die Platte 11 kegelförmig ausgeführt sein, so daß das Gasvolumen verringert wird, das sich nicht mehr mit dem kalten, flüssigen Chlor in Berührung befindet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verflüssigen gasförmigen Chlors, das Verunreinigungen mit einem tieferen Siedepunkt als das Chlor aufweist, die mit Chlor ein explosives Gemisch geben können, in dem bei abnehmenden Temperaturen eine stufenweise Kondensation durchgeführt wird, wobei eine Abkühlung des Gases im letzten Kondensator durch direkte Berührung mit flüssigem Chlor bewirkt wird, das eine unterhalb der Kondensationstemperatur liegende Temperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Explosionsverhütung bei Verflüssigung des Chlors bis in den Explosionsbereich das flüssige Chlor der Anlage entnommen, gekühlt und der letzten Kondensationsstufe von außen her in einer Menge zugeführt wird, die wenigstens dem Doppelten der in dieser Kondensationsstufe verflüssigten Chlormenge entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Kondensationsstufe verflüssigte Chlor vollständig oder teilweise im Wärmeaustausch abgekühlt wird und sodann der letzten Kondensationsstufe zugeführt wird.

verringertem Druck verdampftes Chlor verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Kondensationsstufe gebildete Gemisch aus Flüssigkeit und Dampf vollständig oder teilweise der letzten Kondensationsstufe zugeführt, ein Teil des aus der letzten Kondensationsstufe abgegebenen flüssigen Chlors unter verringertem Druck verdampft und das hierdurch abgekühlte flüssige Chlor der letzten Kondensationsstufe erneut zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen oder mehrere Kompressoren für gasförmiges Chlor und zumindest zwei Kondensatoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem letzten Kondensator (3 bzw. 4) ein zum Kühlen des in dem ersten Kondensator (3) hergestellten flüssigen Chlors dienender Wärmetauscher (7) angeordnet ist, dessen Kühlmittelraum einerseits über eine mit einer Drossel (8) versehene Leitung mit dem Flüssigchlorabzug des letzten Kondensators (4) und andererseits mit der Einlaßseite eines Kompressors (2) für das zu verflüssigende Chlor verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Kondensator (4) aus einem Turm besteht, der an sich bekannte Füllkörper enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Füllkörper enthaltende Teil des Turms (4) von dem oberen Teil desselben durch eine Trennwand (11) abgetrennt ist, durch die eine Zuführungsleitung (13) für das flüssige Chlor hindurchtritt, wobei die Trennwand mit wenigstens einer Öffnung (12) für das austretende Gas versehen ist, und daß eine Zuführungsleitung (14) für ein Verdünnungsgas in dem Raum über der Trennwand endet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wärmeaustausch aus der letzten Kondensationsstufe abgegebenes, unter In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 549 109, 838 310,
056 155.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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