DE1467097A1 - Verfahren zum Trocknen von gasfoermigem Chlor - Google Patents

Description

PATENTANWALT dipl. ing. dr. iur. V. BUSSE Osnabrück, möserstr. 20-24

Osnabrück, den 11.Juni 1964 III/4

M«V. KoninklUke Mederlandaoha Zqutinduatrie I Henaelo (Holland), üoortorenweg 27

Verfahren sw Trocknen von gasförmigem Chlor

Bei dem üblichen Verfahren zum Trocknen von gasförmigem Chlor wird das Gas abgekühlt und in einer Anzahl von Arbeltsstufen mit Schwefelsäure getrocknet. Der vor dem eigentlichen Trocknen ausgeführte KUhlvorgang dient dazu, ein Teil des In dem gasförmigen Chlor vorliegenden Wassers zu entfernen. Gewöhnlich wird das Abkühlen vermittels Kühlwasser durchgeführt, so daß im allgemeinen die Oastemperatur nicht unter 13 bis 13⁰C verringert wird, Xm Hinblick auf die Gefahr einer Bildung von Chlorhydrat sollte wan das Oas nicht tiefer als etwa 10⁰C abkühlen. Ein Kaohteil des Üblichen Trocknens mit Schwefelsäure besteht darin* daß selbst dann« wenn dasselbe z.B. in fünf Arbeitsstufen durchgeführt wird» die Konzentration der abgegebenen Säure sich Immer nooh auf 60 bis 70Ji belaufen muß, um so ein wirksames Trocknen zu erzielen. Dies bedeutet, daß der Säureverbrauch recht hoch ist. Zusätzlich hierzu ist zu berücksichtigen, daß es oftmals »ohwierig ist, eine günstige Anwendung für die abgegebene «u ««*.». _809902/(u63

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Nach der US-Patentschrift 2 553 557 und der deutschen Patentschrift 878 196 1st es vorgeschlagen worden, diese Nachteile dadurch tu vermeiden, dafi das gaförnige Chlor nur vermittels eines Abkühlen· auf tiefe Temperaturen in Gegenwart von Chlorwasserstoff «Äure abgekühlt wird.

Hierdurch kann die Ausbildung von Chlvrhydrat verhindert wer· den unter der Voraussetzung, daß die Menge des zugesetzten Chlorwasserstoffes in Abhängigkeit von der Menge des vorliegenden Wasserdampfes ausgewählt wird. Eine gewisse Verunreinigung des getrockneten gaförraigen Chlors mit Chlorwasserstoff kann bei diesen bekannten Verfahren nicht vermieden werden.

Da« Verfahren nach der Erfindung Überwindet diese Nachteile der herkömmlichen Trocknungsverfahren, während gleichzeitig das wirksam und leicht durchfuhrbare Trocknen mit Schwefelsäure beibehalten und sum Trocknen gasförmigen Chlors das Oas abgekühlt und in einer Anzahl Arbeltsstufen mit Schwefelsäure getrocknet wird· BrflndungsgemMß werden wenigstens der letste Teil des AbkUhlvorgangs und der erste Teil des Trocknungsvorgang* dahingehend kombiniert, daß die Temperatur des gasförmigen Chlors mittels künstlicher Abkühlung, in Gegenwart von Sohwe felsiuve verhindert wird.

Das Verfahren naoh der Erfindung erbringt eine wesentliche Verringerung des Schwefelsäureverbrauchs. Wenn z.B. das Gas auf 0 C abgekühlt wird, und dies kann ohne die Gefahr einer AL !dung von Chlorhydrat aufgrund der Anwesenheit von Schwefelsäure ausgeführt werden, kann sogar ein ebenso wirksames

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Trocknen wie bei den herk3mnllohen Verfahren dann erreicht i«erden« wenn die sugefilhrte Menge an konzentrierter Schwefelsäure in einen derartigen Ausmafc verringert wird, daß die abgegebene Säure eine Konsentration von etwa 35OJt aufweist. Di· Ersparnis an den Verbrauch von Schwefelsäure belauft sieh dann auf 70 bis 80*.

Es ist weiterhin nach der deutsohen Patentschrift 744 367 «in Verfahren zum Reinigen von Chlorgas mit tief abgekühlten Flüssigkeiten bekannt. Diese Patentschrift erwähnt, dafi bsi der Behandlung feuohten Chlorgases und bei Anwenden konsentrierter Schwefelsäure als Kühlflüssigkeit das gevöhnlione Trooknun&sverfahren unter Anwenden von nicht gekühlter Schwefelsäure in Fortfall kommen kann. Jedoch ist in diese« fall der Verbrauch an S hwelslure sehr hoch, da die Säure »it einer hohen Konsentration abgegeben werden nuß, um so die Ausbildung an festen Sohwefclsäurehydrat iu vermelden· Sonit verfestigt sich bereits Schwefelsäure »dt einer Konsentration von etwa 90 Oew.JS bei der Temperatur von -11⁰C, wie es in de« Auefuhrungabelspiel der angegebenen Patentschrift erwähnt 1st·

Das künstliche Abkühlen des gasförmigen Chlors in Oegenwart von Schwefelsäure kann vorteilhafterweise durch das Verdampfen des flüssigen Chlors insbesondere dann erreicht werden, wenn das Trooknungsverfehren ein· erste Stufe bei einen Verfahren -sum Verflüssigen von Chlor ist. Bei dieser Ausftthrungsforn kann ein indirekter Wärmeaustausch mit dem verdampfenden Chlor in

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Anwendung kommen, vorzugawelae wird Jedoch flüssiges Chlor direkt in di· erst· Trocknung*βtufa eingeführt.

Ea lat Jedoch möglich Jedes ander« künstliche KUhlverfahren anzuwenden, d.h. Irgendeine andere NOgliobkelt daa Abkühlen* anzuwenden, bei der mittels einea durch Druckaufhaben bewirkten Verdaepfan eines Kühlmittels eine tiefere Temperatur erreicht werden kann« als dies ge« wohnlich der Fall alt dem sur Verfugung atehenden Kühlwasser iat.

Mach einer bevorzugten AuafUhrungaform beateht di« in Berührung mit dem gasförmigen Chlor wMhrend daa KUhI-vorganga vorliegende Schwefelsäure wenlgatena teilweise aua dar aus der folgenden Trocknungsatufe abgegebenen Schwefelsäure, gewUnsohtenfslle kann man Jedoch auch Schwefelsäure anwenden, die nicht aus dar nächsten Arbeltastufe abgezogen worden ist.

Ea iat sorgfältig darauf zu achten, daS dort« wo daa Oaa in fierOhrung mit der konzentrierten Schwelaaure kommt« die Temperatur des gasförmigen Chlors hoher als diejenige lat« bei der sich festes Schwefelsäurehydrat von der Schwefelaaure abtrennt. Falls die in den verschiedenen Trooknungs· stufen abgegebene Absorptionswärme nicht ausreichend 1st« kann daa gasförmige Chlor und/oder die Schwefelsäure, mit der das Qaa in Berührung kommt, erwähnt werden. Nach einer vorteilhaften Ausftlhrungsform wird in der ersten Trouknungsstufe die Temperatur des gaförmigen Chlors auf einen fcert

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verringert· der wesentlich niedriger als die Temperatur 1st« bei der das Chlorhydrat aus Chlor und reinen Wasser unter dem vorherrschenden Druck ausgebildet wird, während vor oder bei den Hindurohtritt duroh eine aloh daran anschließende Trooknungsstufe das Gas auf eine höhere Temperatur als di&Jenige erwärmt wird, bei der sich üae feste 3 hwefeisSurehydrat von der konzentrierten Schwefelsaure abtrennen kann. Zn dieser Welse 1st es möglich* wahrend der ersten Trocxnungsstufe auf eine sehr niedrige Temperatur abzukühlen» ohne daü die Gefahr besteht, daß sich bei der daran anschließenden Arbeit3stufe Schwefelsäurehydrat ausbildet Hierdurch kann die*Anzahl der Trocknungestufen wesentlich,verringert werden.

Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Warmeverbrauohs wird das /erfahren vorteilhafterweise 30 durchgeführt, daß die Temperatur de» in der ersten Trocknungsstufe in Gegenwart von Schwefelsäure abgekühlten und in dieser Stufe und möglicherweise in einer oder mehreren folgenden Stufen teilweise getrockneten Chlors durch Wärmeaustausch mit dem abzukühlenden gasförmigen Chlor erhüht wird, bevor das teilweise getrocknete gasförmige Chlor der ntfcheten Trooknungsstufe zugeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, die drei Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Durchführen des dungsgemäf-en Verfahrens veranschaulicht.

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Die in der Fig. 1 gezeigte Anordnung weist einen Troiknungstura 1 auf» der mit fünf durchlöcherten Platten mit entsprechenden Sammelbehältern, 'JberfHeizrohren usw. zum Erzielen eines wirksamen Austausches zwischen des» gasförmigen Chlor, das durch den Turm von unten nach oben hindurchtritt, und der von oben mach unten strömenden Schwefelsäure, ausgerüstet 1st. Das zu trocknende Gas wird durch das Rohr 2 zugeführt und das getrocknete Gas durch das Rohr 3 entfernt. De« Turn wird konzentrierte Schwefelsäure durch das Rohr 4 zugeführt, und die das aus dem Gas entfernte Wasser enthaltende Säure wird aus dem Turm durch das Rohr 5 entfernt. Der in dem unteren Sammelbehälter vorliegenden Schwefelsäure wird flüssiges Chlor durch das Rohr 6 zugfführt, um so das Abkühlen des gasförmigen Chlors in Gegenwart von Schwefel» «lure durchzuführen.

Bei der Anordnung nach der Pig. 2 wird das zu trocknende gasförmige Chlor, das zuvor auf eine Temperatur nicht tiefer als 10 C abgekühlt sein kann und aus dem das hierdurch herauskondensierte Wasser entfernt worden ist, durch das Rohr 7 zugeführt, das eine VentuldUse b aufweisen kann. Dea Oasstrom wird die Schwefelsäure durch das Rohr 9 zugeführt, das in das verjüngte Teil der Düse 3 einmündet. Bei der gezeigten AusfUhrungsform 1st diese Säure die aus einer weiter unten zu beschreibenden Trooknungsstufe abgegebene Schwefelsäure.

Da« Bit Schwefelsäure beladene Gas tritt durch das Rohr 10

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zu dem Wärmeaustauscher 11 und von bier durch das Rohr 12 xu dem KUhlgefitttß 13, das ebenfalls als «ine Vorrichtung sum Abtrennen von Flüssigkeitsetröpfchen dient. In des Oefäü 13 liegt verdünnte Schwefelsäure vor. Die Schwefel· säure wird mit einem Kühlmittel abgekühlt, das durch die Kühlschlange 14 hindurohtrltt. Das Rohr 12 mündet in dms Oefäb 13 unter dem Flüssigkeitsspiegel für die verdünnte Schwefelsäure, der durch da« Oberfllefirohr 15 begrenzt wird.

Dae gaförmige Chlor wird von dem Gefäß 13 aus durch das Rohr 16 abgegeben und durch den Wärmeaustauscher 11 hindurohgefUhrt. Dasselbe wird sodann in das Gefäß 18 durch das Rohr 17 eingeführt. Das Qas wird aus diesem Oefäü durch das Rohr 19 in Form getrockneten Oases abgegeben.

Die konzentrierte Schweifelsäure (oder möglicherweise Oleum oder selbst nur SO,) wird de« Qefäß 18 durch das Rohr 20 zugeführt. Die das aus dem Oas entfernte Wasser enthaltende Säure wird aus dem ü^fät 18 durch die überflieflleitung 19 abgegeben, die in die Venturidüse 8 mündet.

Bei dieser Ausftthrungsfon& können die Venturidüse 8« der Austauscher 11 und das OefäJi 13 als die erste Trooknungsstufe und als der letzte Teil des Kühlvorganees betrachtet werden, während das OefM^Tcie zweite Troeknungsstufe bildet« die gleichzeitig auoh die letzte Ut.

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In Flg. 3 let schematlsoh gezeigt, <*&& in einem Trocknungetura der in der Fig· 1 angegebenen Art d-se Abkühlen ebenfalls Mittels Abgabe von Schwefelsäure aus dem untersten Sannelbehälter erreicht werden kann» wobei dieselbe z.B. auf «j50°C in einen Kreislauf abgekühlt wird, der eine Pumpe 21 und einen Kühler 22 enthält, und anschiletend hieran in den Turm erneut eingeführt wird.

Bei einer sich hieran anschließenden Trocknungsstufe kann die Schwefelsäure ao erwärmt werden, daß die Ausbildung von Schwefelsäurehydrat verhindert wird. Dies 1st in Fig. 3 für die zweite und gleichzeitig die letzte Trocknungsstufe erläutert, die einen Arbeitskreis mit einer Pumpe 23 und einem Erhitzer 24 aufweist.

£s werden pro Stunde 2300 kg gasförmiges Chlor, das etwa 1,7 Mol£ Wasserdampf enthält und eine Temperatur von etwa 15°C aufweist, durch das Rohr 2 in einen Troeknungsfeura der in der Flg. 1 gezeigten Art eingeführt. Durch EinfUh-O₃ ren von 110kg flüssigen Chlors durch das Rohr 6 wird eine

CD O

cd Temperatur von etwa OC in der untersten Trocknungsstufe

o aufrecht erhalten. Wenn pro Stunde 4,6 kg Schwefelsäure ^ mit einer Konzentration von 96£ durch das Rohr 4 der obe- C_n ren Trocknungsstufe zugeführt werden, weist das getrocknete to

das einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10 TpM auf und die Konzentration der aus dem Rohr 5 abgegebenen Säure beläuft sich aui

Yerglelchswelse eel erwähnt, daß ohne Einführen des flüssigen Chlore 20 kg Schwefelsäure nit einer Xonsentration von 96 £ pro Stunde in die obere Tt ooknungsstufe eingeführt werden nüssen* um den glelohen Troeknungseffekt zu erzielen· Somit 1st in diesem Fall eine Ersparnis bezüglich des Verbrauchs «n Schwefelsaure von mehr als 75 $ aufgrun. des erfind ungsgemäuen Verfahrens erzielt worden.

Beispiel 2

Es werden pro ί tunaβ 400 kg gasförmiges Chlor mit einen Gehalt von etwa 1,7 Xol.£ Wasserdampf und einer Temperatur von etwa 15°c in die Anordnung nach Flg. 2 eingeführt. Dl· Temperatur der in den* Oefaß 13 vorliegenden Schwefelsäure wird bei -35°C vermittels eines Kühlmittels gehalten. Auf« grund der durch das feuchte gasförmige Chlor, das mit der Schwefelsaure in EerUhrung kommt, die durch das Rohr 9 zugeführt wird, in Freiheit gesetzten Absorptions- und VerdUnnungswKnne weist das aus der Venturidüse 9 abgegebene Gumlach eine Temperatur von etwa 25⁰C auf· Xn dem wärmeaustauscher 11 wlr<i diese Temperatur auf etwa -20⁰C verringert» wahrend die Temperatur des aus dem Gef18 abgegebenen Gases, das bereits praktisch trocken 1st, von ~35°C auf etwa +20⁰C erhöht wird.

Bei dieser Temperatur tritt das Gas in das Gefäß 18 ein» in dem der Feuchtigkeitsgehalt noch welter aufgrund der

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Berührung mit konzentrierter Schwefelsäure verringert wird· Das abgegebene Gas weist einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10 TpM auf. AufgztuvJ des tief abgekühlten QefMivea 12 kann dies lediglich vermittels zwei Trookiiungsstufen erreioht werden. Ks werden pro stunde 800 s Schwefelslure mit einer Konzentration von 96,i durch das Rohr 20 zugeführtt DIo aus dem Gefäß I3 abgegebene Siur» «reist eine Konzentration von etwa Jß% auf.

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Claims (6)

Patentansprüche t

1. Verfahren zum Trocknen gasförmigen Chlor*» bei dem das Gas abgekühlt und mittels mehrerer Arbeitastufen mit Schwefelsäure getrocknet wird, daduroh gekennzeichnet, dai. wenigstens der letzte Teil des KUhIVorgangs und der erste Teil des Trooknungsvorgangee so kombiniert wer· den, daß die Temperatur des gasförmigen Chlore durch künstliches Abkühlen in Gegenwart von Schwefelsäure verringert wird. f

2. Verfaiiren nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, da« das Abkühlen dee gasförmigen Clilors mittels Verdampfen flüssigen Chlors herbeigeführt wird.

J. Verfahren nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet» daß flüssiges Chlor in die erste Trooknungsatufe eingeführt wird.

4. Verfahren n*ch eine» der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß die sich »nit dem gasförmigen Chlor wXhrend des Kühlvorgangs in Berührung befindende SchwefeleÄwe wenigstens teilweise aua Sohwefelnäure besteht♦ die aus einer nachfolgenden TrocknungasUue abgegeben worden ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Trocknungestufe die Temperatur des gaf urmlgen Chlors auf einen Wert verrlngert wird, der wesentlich niedriger als die Temperatur -,^

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ist, bei der Chlorhydrat aus Chlor un reinem Wasser unter dem vorherrschenden Druck gebildet wird, während vor oder txsi dem Durchtritt durch eine sich anschließende Ti'ocknunes3tu.e das Gae auf eine Temperatur erwärmt wird, dio hüher als diejenige liegt, bei der sich festes Sohwefiilaäuiehycirat aus der konzentrierten Schwefelsäure abtrönnen kann.

6. Verfahren nacr» einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch geKonnzeiuimet, da: die Temperatur des gaförmigen vhlori;^ dnv in der oraton Trocicnunisssture in Gegenwart von !ichwefoliiiiure abgekühlt und in uieaoi¹ Stufe« moglioherweiiie in einer ouei» wehi-ei^n der anschließenden Stufen teilweise getrocknet 'wird, mitteln Wänueaustausch mit dem hinsichtlich abzukühlenden gaafürmi=,en Chlor ei'h;3ht wii*d, öevor ά&.ί> teilv.-oice gstrccitfiete gasförmige Ghloi- in di· nächste Trockziuo^setufe ei r^e Σ Uhr t v/irö«

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