DE698912C

DE698912C - Process for evaporating liquid oxygen

Info

Publication number: DE698912C
Application number: DE1939G0100590
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Pollitzer
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1939-08-18
Filing date: 1939-08-18
Publication date: 1940-11-19

Description

Verfahren zum Verdampfen von flüssigem Sauerstoff Bei Anlagen zur Verflüssigung und Zerlegung von Luft ist es üblich, von Zeit zu Zeit flüssigen Sauerstoff abzulassen, um die höher siedenden Verunreinigungen, insbesondere Acetylen, die sich in der Flüssigkeit angereichert haben, aus dem Apparat zu entfernen. Die abgelassene, Flüssigkeit konnte in geeigneten Röhrenvers dampfern in praktisch gefahrloser Weise verdampft werden. Es hat sich nun in einigen Fällen gezeigt; daß die abgelassene Flüssigkeit einen derartigen Grad von Explosivität aufweist, daß eine gefahrlose Verdampfung praktisch unmöglich- ist. Offenbar sind in solchen Fällen labile Sauerstoffverbindungen, z. B. Ozon, neben dem Acetylen anwesend, wodurch die untere Grenze des zulässigen C, HZ-Gehaltes ummehr als eine Zehnerpotenz herabgesetzt wird. Infolgedessen versagt auch das. sonst stets erfolgreiche Mittel, aus demTrennungsapparat so viel Flüssigkeit zu entnehmen, daß der - C, H2 Spiegel genügend gesenkt wird. Denn hierdurch würden in den beschriebenen Fällen die Kälteverluste auf ein unerträgliches-Maß ansteigen. Denn in-den ange-7, führten Fällen ist es praktisch unmöglich; =die Verdampfung in Apparaten vorzunehmen, bei denen die Verdampfungskälte auf komprimierte. Luft oder ein anderes Medium übertragen und ausgenutzt wird; mit zunehmender Verdampfung reichern sich nämlich die gefährlichen Verunreinigungen weiter an, so daß schließlich Explosionen unvermeidlich sind. .Process for the evaporation of liquid oxygen In systems for the liquefaction and separation of air, it is common to discharge liquid oxygen from time to time in order to remove the higher-boiling impurities, in particular acetylene, which have accumulated in the liquid, from the apparatus. The drained liquid could be evaporated in suitable steam tubes in a practically safe manner. It has now been shown in some cases; that the discharged liquid has such a degree of explosiveness that safe evaporation is practically impossible. Apparently, in such cases, labile oxygen compounds such. B. ozone, present next to the acetylene, whereby the lower limit of the permissible C, HZ content is reduced by more than a power of ten. As a result, the otherwise always successful means of removing so much liquid from the separation apparatus that the - C, H2 level is sufficiently lowered, also fails. Because this would increase the cold losses to an unbearable level in the cases described. Because in the cases mentioned it is practically impossible; = to carry out the evaporation in devices in which the evaporation cold is compressed. Air or another medium is transferred and used; With increasing evaporation, the dangerous impurities accumulate further, so that ultimately explosions are inevitable. .

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein einfaches Verfahren, -welches diese Schwierigkeiten vermeidet: Dem Zerlegungsapparat, werden genügend große Flüssigkeitsmengen entnommen, um die Konzentration der schädlichen> Verunreinigungen sicher unterhalb der Explosionsgrenze zu halten. Der flüssige -Sauerstoff wird erfindungsgemäß fein verteilt durch.. einen Strom von warmem, gasförmigem_Saüerstoff. verdampft, dessen Menge so bemessen wird, daß vollständige Verdampfung eintritt. Man erhält schließlich eine Gasmenge, welche gleich der Summe aus dem Anwärmgas und der aus der Flüssigkeit entstandenen Gasmenge ist und,' deren Temperatur den Siedepunkt der Flüssigkeit nur um wenige Grade zu übersteigen braucht. Der Kälteinhalt dieses Gasgemisches läßt sich durch Wärmeaustausch- z. B. auf warme komprimierte Luft übertragen und nach Entspannung derselben dem Zerlegungsprozeß in Form von flüssiger Luft wieder zuführen.The present invention is a simple method -which This avoids these difficulties: The decomposition apparatus, are sufficiently large amounts of liquid taken to keep the concentration of harmful> contaminants safely below to keep the explosion limit. According to the invention, the liquid oxygen becomes fine distributed by .. a stream of warm, gaseous_oxygen. evaporates, the amount of which is such that complete evaporation occurs. You get finally an amount of gas which is equal to the sum of the heating gas and the the amount of gas produced by the liquid and whose temperature is the boiling point of liquid need only exceed a few degrees. The cold content of this Gas mixture can be exchanged through heat z. B. transferred to warm compressed air and after relaxation of the same, the decomposition process in the form of liquid air again respectively.

Durch diese neue Art der Verdampfung wird es möglich, dem Trennungsapparat beliebig große Mengen Flüssigkeit zu entnehmen; man kann dadurch in Fällen, in denen die Flüssigkeit des Apparates eine starke Neigung zu Explosionen besitzt, die Flüssigkeitsentnahme so weit steigern, daß der Acetylengehalt derselben etwa i p. M. (d. h. i Teil in einer Million) nicht übersteigt und eine Explosion daher praktisch ausgeschlossen ist, während man bisher, bei normalem Verhalten der Flüssigkeit, io bis zu ioo p. M. zulassen durfte.This new type of evaporation makes it possible for the separation apparatus withdraw any large amounts of liquid; you can use it in cases where the liquid in the apparatus has a strong tendency to explode, the liquid withdrawal increase so far that the acetylene content of the same is about i p. M. (i.e. i part in one million) and an explosion is therefore practically impossible is, while so far, with normal behavior of the liquid, io to ioo p. M. was allowed to allow.

Das neue Verfahren wird an Hand der Abbildung für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. i ist der Zerlegungsapparat, in welchem Luft, die z. B. durch einen relativ hohen Gehalt an Ozon neben Acetylen besonders explosionsgefährlich ist, zerlegt wird, und zwar ist der übliche Zweisäulenapparat angenommen. Dem Verdampfer der zweiten Zerlegungsstufe wird über Ventil ii flüssiger Sauerstoff in einer derartigen Menge entnommen, daß der Acetylengehalt im Verdampfer etwa i p. M. nicht übersteigt. Die Flüssigkeit wird in ein Verdampfungsgefäß 12 mittels einer Zerstäuberdüse 2o eingegeführt und von unten Sauerstoff mit etwa Zimmertemperatur eingeleitet. Um die Flüssigfeit vollständig zu verdampfen, wird etwa die gleiche Menge Sauerstoff in Gasform angewendet. Das durch Rohr 1q. abziehende Gas hat dann eine Temperatur, die den Siedepunkt- des Sauerstoffs nicht nennenswert übersteigt. Das kalte Gas wird in dem Wärmeaustauscher 15 mit Luft in Berührung gebracht, die in dem Verdichter 16 z. B. auf Zoo atü verdichtet und im Kühler 17 vorgekühlt wurde. Der Luft wird dabei so viel Wärme entzogen, daß sie nach Abdrosselung im Ventil 21 sich zum großen Teil verflüssigt und dann der zu zerlegenden Luft beigemischt werden kann. Das lm Gegenströmer angewärmte Gas wird zum Teil in dem Gebläse 18 wieder schwach verdichtet und erneut im Kreislauf dem Verdampfungsgefäß 12 zugeführt.The new method is based on the illustration for an exemplary embodiment explained in more detail. i is the decomposition apparatus, in which air, the z. B. by a relatively high ozone content is particularly explosive in addition to acetylene, is dismantled, and that the usual two-column apparatus is assumed. The vaporizer the second decomposition stage is via valve ii liquid oxygen in such a Amount taken so that the acetylene content in the evaporator is about i p. M. does not exceed. The liquid is in an evaporation vessel 12 by means of an atomizer nozzle 2o introduced and introduced from below oxygen at about room temperature. Around To completely vaporize the liquid will use about the same amount of oxygen applied in gaseous form. The through pipe 1q. withdrawing gas then has a temperature which does not significantly exceed the boiling point of oxygen. The cold gas is brought into contact in the heat exchanger 15 with air that is in the compressor 16 z. B. was compressed to Zoo atü and pre-cooled in the cooler 17. The air becomes so much heat is withdrawn in the process that after throttling in valve 21 it becomes large Part liquefied and then mixed with the air to be separated. The lm Gas heated in the countercurrent is partially compressed again weakly in the fan 18 and fed back to the evaporation vessel 12 in the circuit.

Durch das neue Verfahren wird die Explosionsgefahr bei der Eindampfung der Flüssigkeit weitgehend ausgeschaltet, da die bei der bisherigen Art der Verdampfung unvermeidliche Ansammlung größerer zusammenhängender Flüssigkeitsmengen, welche durch die Eindampfung mit Acetylen angereichert sind, ausgeschlossen wird. Die Flüssigkeit wird bei der neuen Arbeitsweise bei Beginn der Verdampfung fein zerteilt und insbesondere in einzelne Tröpf---chen aufgelöst, welche für sich verdampft werden, ohne daß sie sich zu größeren Anteilen zusammenschließen oder mit festen Wänden in Berührung kommen.The new process reduces the risk of explosion during evaporation of the liquid largely eliminated, since the previous type of evaporation inevitable accumulation of large contiguous quantities of fluid, which are enriched with acetylene by evaporation, is excluded. The liquid is finely divided in the new way of working at the beginning of the evaporation and in particular dissolved into individual droplets, which are vaporized for themselves without them combine to form larger proportions or come into contact with solid walls come.

Von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann in Einzelheiten abgewichen werden. Wesentlich ist nur, bei der Verdampfung des flüssigen Sauerstoffes zu vermeiden, daß größere Flüssigkeitsmengen mit höherem Acetylengehalt oder auch deren Eindampfungsrückstände an einer Stelle des Verdampfers sich ansammeln und daß die für die Verdampfung notwendige Wärme durch Rohrwandungen hindurch auf die Hauptmenge der Flüssigkeit übertragen wird. Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens wird es u. U. Schwierigkeiten machen, die Flüssigkeit bis auf den letzten Rest durch warmes Gas zu verdampfen. Um eine Gefährdung durch den an Verunreinigungen besonders angereicherten Rest zu vermeiden, läßt man erfindungsgemäß diesen Flüssigkeitsrest auf .einer Tasse sich sammeln, die so stark erhitzt ist, daß der Sauerstoff sehr schnell auf ihr verdampft und zwischen Platte und Flüssigkeitsteilchen sich stets eine Gasschicht bildet (Leidenfrostsches- Phänomen). Hierbei werden die festen Verunreinigungen in fein verteilter, lockerer Form ausgeschieden und können vom Gasstrom mitgenommen werden, ohne Schaden anzurichten. Die Auffangtasse wird zweckmäßig dünnwändig ausgeführt und so angeordnet, daß für den Fall einer lokalen Explosion die übrige Apparatur nicht beschädigt wird und die Tasse leicht ausgewechselt werden kann.The embodiment described above can be described in detail be deviated. It is only essential when the liquid oxygen evaporates to avoid that larger amounts of liquid with a higher acetylene content or also whose evaporation residues collect at one point on the evaporator and that the heat necessary for evaporation through pipe walls on the Main amount of the liquid is transferred. In the practical execution of the procedure it may be difficult to get the liquid through to the last residue to vaporize warm gas. In order to avoid a hazard due to impurities in particular To avoid enriched residue, this liquid residue is left according to the invention on a cup which is so hot that the oxygen is very hot evaporates quickly on it and always between the plate and the liquid particles forms a gas layer (Leidenfrost phenomenon). This removes the solid impurities excreted in a finely divided, loose form and can be carried away by the gas stream without causing harm. The collecting cup is expediently made thin-walled and arranged so that in the event of a local explosion, the rest of the equipment is not damaged and the cup can be easily replaced.

Wenn bei letzterer Arbeitsweise auch Wärme durch eine eihitzte Wand der zu verdampfenden Flüssigkeit zugeführt wird, so wird doch an dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung festgehalten, die Wärme auf die verdampfende Flüssigkeit nicht direkt, sondern mittels eines erhitzten Gases zu übertragen. Es handelt sich also hier nur um eine andere Ausführungsform des ursprünglichen Erfindungsgedankens. Außerdem wird man diese Art der Verdampfung auf einen Teil der Flüssigkeit beschränken, die vorher durch das Verfahren der Erfindung bereits eingedampft ist: Es ist im Prinzip gleichgültig, ob warmes Gas und verdampfende-Flüssigkeit im Gleich- oder Gegenstrom miteinander geführt werden. Letztere Arbeitsweise bietet den Vorteil, daß die am stärksten durch die Verdampfung mit Acetylen angereicherte Flüssigkeit mit dem wärmsten Gas in Berührung kommt und so das gefährlichste Gebiet der Verdampfung am schnellsten und sichersten durchschritten wird. Man kann jedoch auch in etwas abweichender Arbeitsweise fein verteilte Flüssigkeiten und warmes Gas von unten in. das Verdampfungsgefäß mit .einer derartigen Geschwindigkeit einführen, daß die Flüssigkeit vom Gas gegen die Schwere mitgeführt wird. Wenn man dem Zerlegungsapparat besonders "große Flüssigkeitsmengen entnimmt, kann man sogar die zur Verdampfung nötige Gasmenge beim Beginn der Verdampfung ans der Flüssigkeit selbst dadurch erzeugen, daß man beispielsweise ein Verdampfungsgefäß, in welches an einer Seite verteilte Flüssigkeit eingeführt wird, von außen beheizt und dafür sorgt, daß der entstehende Dampf die Flüssigkeits-, teilchen mit sich führt, ohne daß sie sich an der Wand oder anderen Stellen des Verdampfers absetzen.If with the latter method of operation also heat from a heated wall is added to the liquid to be evaporated, so the basic idea The present invention retained the heat on the evaporating liquid not transmitted directly, but by means of a heated gas. It is about So here just another embodiment of the original inventive idea. In addition, this type of evaporation will be limited to a part of the liquid, which has previously been evaporated by the method of the invention: It is in Principle irrespective of whether warm gas and evaporating liquid in the same or Countercurrent to be conducted with each other. The latter mode of operation offers the advantage that the liquid most enriched in acetylene by evaporation comes into contact with the warmest gas and thus the most dangerous area of evaporation is the quickest and safest way to go. However, one can even in a slightly different way of working, finely divided liquids and warm gas from insert it at the bottom of the evaporation vessel at such a speed, that the liquid is carried along by the gas against the gravity. When you get to the cutting machine "Extra large amounts of liquid can even be used for evaporation." generate the necessary amount of gas at the beginning of the evaporation of the liquid itself, that one, for example, an evaporation vessel, in which distributed on one side Liquid is introduced, heated from the outside and ensures that the resulting Steam carries the liquid particles with it without letting them stick to the wall or other parts of the vaporizer.

Die Ausnutzung der im Anwärmgas und in der verdampften Flüssigkeit enthaltenen Kälte wird man den speziellen Bedingungen des Zerlegungsapparates anpassen. An Stelle von Luft kann auch ein anderes Gas zur Übernahme des Kälteinhaltes dienen, z. B. Stickstoff, den man nach Verflüssigung als zusätzliche Waschflüssigkeit im -Verfahren verwendet. ,The utilization of the heating gas and the evaporated liquid The cold contained therein will be adapted to the special conditions of the cutting apparatus. Instead of air, another gas can also be used to take over the cold content, z. B. nitrogen, which is after liquefaction as an additional washing liquid in the Method used. ,

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of vaporizing from a separation column withdrawn liquid oxygen, which is particularly explosive due to admixtures is characterized in that. the liquid oxygen while avoiding a Heat supply through heated walls in finely divided form by warming, gas conveying Oxygen is vaporized.

2 .. The method according to claim i, characterized in that that the mixture of heating gas and evaporated liquid. in heat exchange with a pressurized warmer gas brought wild, especially with compressed Air or compressed nitrogen, which after throttling the decomposition apparatus are fed.

3. The method according to claim i, characterized in that the Separation plant such an amount of liquid oxygen is removed that the acetylene content of the liquid coming to evaporation i p. M. - (i'part per million). q ..

Method according to claim. i, characterized by that finely divided liquid and heating gas are fed in countercurrent to one another.

5. The method according to claim i to 4, characterized in that one in the mixture Any remaining liquid from liquid oxygen and heating gas is caught in a cup which is so overheated that a cushion of steam is formed between her and the liquid.