DE956584C

DE956584C - Relaxation and transfer of liquid gases, especially carbonic acid, from the liquid to the gaseous state

Info

Publication number: DE956584C
Application number: DEM28294A
Authority: DE
Inventors: Martin Betzler
Original assignee: Minimax AG
Current assignee: Minimax AG
Priority date: 1955-09-24
Filing date: 1955-09-24
Publication date: 1957-01-24

Description

Entspannung und Überführung von Flüssiggasen, insbesondere Kohlensäure, aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entspannung und Überführung von Flüssiggasen, insbesondere Kohlensäure, aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand unter Zuführung von Wärme und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.Relaxation and transfer of liquid gases, especially carbon dioxide, from the liquid to the gaseous state The invention relates to a method for the expansion and transfer of liquid gases, especially carbon dioxide the liquid into the gaseous state with the addition of heat and a device to carry out this procedure.

Flüssiggase, wie z. B. Kohlensäure, werden im allgemeinen bis zum Zeitpunkt der Ingebrauchnahme in flüssigem Zustand in Stahlflaschen gespeichert. Wenn man größere Mengen Flüssiggas in der- Zeiteinheit aus den Stahlflaschen entnehmen will, it es zweckmäßig, das Gas mittels eines Steigrohres noch in flüssigem Zustand aus der Flasche herauszuführen, um Vereisungserscheinungen in der Flasche selbst zu vermeiden. Wenn das Flüssiggas in gasförmigem Zustand und mit bestimmter Temperatur verwendet werden soll,' muß für die Überführung vom flüssi&en in den Gaszustand und für die Entspannung eine erhebliche Wärmemenge aufgebracht und zugeführt werden. Dies ist z. B. bei mit Wasserstoff gekühlten elektrischen Generatoren, die vor der Füllung mit Wasserstoff mit Kohlensäure gefüllt werden, nötig, damit jegliche Berührung des Wasserstoffs mit der Luft und somit die Bildung vorn Knallgas vermieden wird. Die Kohlensäurefüllung muß hierbei mit etwa -I- io° C in den Generator eingebracht .werden.Liquefied gases, such as B. carbonic acid, are generally up to Time of use stored in liquid state in steel bottles. If you take larger amounts of liquid gas in the time unit from the steel bottles it is advisable to keep the gas in a liquid state by means of a riser pipe out of the bottle to avoid icing in the bottle itself to avoid. When the liquid gas is in a gaseous state and at a certain temperature is to be used, 'must be used for the transition from the liquid to the gas state and a considerable amount of heat is applied and supplied for relaxation. This is e.g. B. with hydrogen-cooled electrical generators, which before the Filling with carbonated hydrogen, necessary to avoid any contact of hydrogen with the air and thus the formation of oxyhydrogen is avoided. The carbon dioxide filling must be brought into the generator at about -I- io ° C .will.

Die erforderliche Wärmemenge kann bereits vor der Entspannung zugeführt werden, indem man das Flüssiggas durch Erwärmung vor der Entspannungsdüse in einen warmen und überkritischenZustand -überführt. Diese Lösung ist jedoch nicht zweckmäßig, da mit der Temperaturerhöhung des flüssigen Gases eine sehr hohe Drucksteigerung verbunden ist. Vorteilhafter ist es, wenn dieBindungswärme an der Stelle, an der das Flüssiggas entspannt wird, also hinter der entsprechenden Drosseldüse, zugeführt wird, und zwar an der Stelle, an der die starke Abkühlung stattfindet. Da die Entspannungszone jedoch sehr klein ist, ist es schwierig, die gesamte erforderliche Wärmemenge- an dieser Stelle zuzuführen. Dies ist jedoch erforderlich, wenn Vereisungserscheinungen vermieden werden sollen.The required amount of heat can already be supplied before the relaxation by heating the liquid gas in front of the expansion nozzle into a warm and supercritical state - transferred. However, this solution is not expedient, there is a very high pressure increase with the increase in temperature of the liquid gas connected is. It is more advantageous if the binding heat at the point where the liquefied petroleum gas is released, i.e. supplied behind the corresponding throttle nozzle at the point where the strong cooling takes place. Because the relaxation zone however, it is very small, it is difficult to obtain the full amount of heat required to feed this point. However, this is necessary if there are signs of icing should be avoided.

Ziel der Erfindung ist es,.diese Nachteile zu vermeiden: Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung das aus der Entspannungsdüse kommende Flüssiggas zunächst an einer Heizeinrichtung vorbeigeführt und sodann zumindest ein Teil des aufgeheizten Flüssiggases an die Zone, in der die Entspannung stattfindet, zurückgeführt und hier mit dem aus der Düse austretenden Flüssiggas vermischt. Hierdurch ist es möglich, so viel Wärme unmittelbar an die Entspannungs- und Wärmebindungszone heranzubringen, daß eine Unterkühlung des Flüssiggases bis zur Eisbildung nicht stattfinden kann. Zweckmäßig saugt das aus einer oder mehreren Entspannungsdüsen in ein oder mehrere Fangrohre austretende Flüssiggas durch Strahlpumpenwirkung einen Teil des aufgeheizten Flüssiggases an und vermischt sich mit diesem unter Wärmeaufnahme. Daß dieTreibstrahlsubstanz und die angesaugte Substanz in einer Strahlpumpe energisch vermischt werden, ist allgemein bekannt, und bei einer solchen Vermischung ist auch ein idealer Wärmeaustausch gesichert.The aim of the invention is to avoid these disadvantages According to the invention, the purpose is the liquid gas coming from the expansion nozzle first passed a heating device and then at least part of the heated liquid gas is returned to the zone in which the expansion takes place and mixed here with the liquid gas emerging from the nozzle. Through this it is possible to bring as much heat directly to the relaxation and heat binding zone, that a subcooling of the liquid gas cannot take place until ice forms. Appropriately, this sucks from one or more expansion nozzles into one or more Catch pipes escaping liquid gas through jet pump effect part of the heated Liquefied gas and mixes with it while absorbing heat. That the jet substance and the sucked substance is vigorously mixed in a jet pump well known, and with such a mixing there is also an ideal heat exchange secured.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das aufgeheizte Flüssiggas im Gegenstrom an dem aus der Entspannungsdüse austretenden Flüssiggas vorbei der Entspannungszone zugeführt wird. Auf diese Weise kann eine weitere Aufheizung des Gases erfolgen. Bei einer Vdrrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann z. B. die Entspannungsdüse in ein Fangrohr münden, in dem elektrische Heizelemente angeordnet sind, an denen das aufzuheizende Flüssiggas mittel- oder unmittelbar zwecks Wärmeaufnahme vorbeiströmt. Dies ist möglich, da durch die vorhergehendeVermischung des Flüssiggases mit Teilen des aufgeheizten Gases ein Gesamtstrom von' unterkühltem Gas, jedoch ohne feste und flüssige Anteile, entstanden ist.It is particularly advantageous if the heated liquid gas is countercurrent past the liquid gas exiting the expansion nozzle past the expansion zone is fed. In this way, the gas can be heated further. In a Vdrrichtung for performing the method according to the invention, for. B. open the expansion nozzle into a catch tube in which electrical heating elements are arranged on which the liquid gas to be heated directly or indirectly flows past for the purpose of heat absorption. This is possible because of the previous mixing of the liquefied gas with parts of the heated gas a total flow of 'subcooled Gas, but without solid and liquid components, was created.

In derZenchnung ist eineVorrichtung zurDurchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt dargestellt.In the drawing is a device for carrying out the method shown according to the invention in a side view in an axial section.

Das Flüssiggas. gelangt in flüssigem Zustand durch das Rohr i- zu der Entspannungsdüse 2, die innerhalb eines Fangrohres 3 angeordnet ist. Im oberen Teil des Fangrohres 3 befinden sich elektrische Heizelemente 4, und über das Fangrohr 3 ist das Gegenstromrohr 5 gestülpt. Das Fangrohr 3 und das Gegenstromrohr 5 sind an ihrem unteren Teil mit verhältnismäßig großen Einlaß- und Auslaßöffnungen 6 und 7 versehen und, an dem Abschlußflansch 8 des Sammelbehälters 9 befestigt, so daß sie zusammen mit. diesem eine bauliche Einheit bilden. An dem Abschlußflansch 8 sind auch die elektrischen Kontakte io, i i angebracht, die in der Stromzuführungsleitung für die Heizelemente 4 liegen. Der Sammelbehälter 9 kann noch, damit die Gastemperatur nach Wunsch geregelt werden kann, mit einem Wärmefühler 1.2 versehen sein und besitzt außerdem ein Sicherheitsventil. 13. Das gebrauchsfertig aufbereitete Flüssiggas verläßt den Sammelbehälter 9 durch das Rohr 14.The liquefied gas. gets in the liquid state through the pipe i- the expansion nozzle 2, which is arranged within a catching tube 3. At the top Part of the catch tube 3 are electrical heating elements 4, and over the catch tube 3, the countercurrent pipe 5 is turned over. The catch pipe 3 and the countercurrent pipe 5 are at its lower part with relatively large inlet and outlet openings 6 and 7 provided and attached to the end flange 8 of the collecting container 9 so that them together with. this form a structural unit. At the end flange 8 the electrical contacts io, i i are also attached, which are in the power supply line for the heating elements 4 lie. The collecting container 9 can still, so that the gas temperature can be regulated as desired, be provided with a heat sensor 1.2 and has also a safety valve. 13. The ready-to-use processed liquid gas leaves the collecting container 9 through the pipe 14.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Das durch das Rohr i zugeführte Flüssiggas entspannt sich plötzlich nach Verlassen der Düse 2 innerhalb einer kleinen Entspannungszone und strömt unter Ausfüllung des gesamten Querschnittes durch das Fangrohr 3 -hindurch. Das Gas streicht an den Heizelementen 4 vorbei und nimmt viel Wärme auf und gelangt schließlich unter Umkehrung der Strömungsrichtung in das Gegenstromrohr 5. Beim .Einströmen des Flüssiggases in das Fangrohr 3 kommt eine starke Strahlpumpensaugwirkung zustande. Hierdurch wird ein Teil des bereits im Fangrohr 3 aufgeheizten Gases wieder angesaugt, wobei es sich an der Stelle, an der die Entspannung stattfindet, mit dem durch die Düse-2 eintretenden Flüssiggas vermischt. Gleichzeitig mit der Vermischung findet ein Wärmeaustausch zwischen dem aufgeheizten und dem noch kalten Gas statt, so daß innerhalb der Entspannungszone dem Gas so viel Wärme zugeführt wird, daß eine Eisbildung durch das Flüssiggas infolge der Entspannung vermieden wird. Somit findet zwischen dem Fangrohr 3 und dem Gegenstromrohr 5 eine ununterbrochene Kreisströmung statt. Da jedoch durch die Düse 2 ständig neues Flüssiggas zugeführt wird, bildet sich ein Überschuß an aufgeheiztem Gas, der durch die Öffnungen 7 in den Sammelbehälter 9 gelangt. Zwecks Regelung der gewünschten Gastemperatur kann über den Wärmefühler 12 ein Teil der Heizelemente 4 zu- oder abgeschaltet werden, so daß man eine konstante Gastemperatur aufrechterhalten kann. Mit Hilfe des Sicherheitsventils 13 wird das Entstehen eines zu hohen Druckes im Sammelbehälter 9 verhindert. Das aufbereitete Flüssiggas strömt durch das Rohr 14 zur Verbrauchsstelle.The operation of the device is as follows: The liquid gas supplied through the pipe i suddenly relaxes after leaving the nozzle 2 within a small relaxation zone and flows through the catch pipe 3, filling the entire cross-section. The gas sweeps past the heating elements 4 and absorbs a lot of heat and finally, reversing the direction of flow, enters the counterflow tube 5. When the liquid gas flows into the catch tube 3, a strong suction effect of the jet pump occurs. As a result, part of the gas that has already been heated in the catching tube 3 is sucked in again, mixing with the liquid gas entering through the nozzle 2 at the point at which the expansion takes place. Simultaneously with the mixing, there is an exchange of heat between the heated and the still cold gas, so that so much heat is supplied to the gas within the expansion zone that ice formation due to the liquefied gas as a result of the expansion is avoided. An uninterrupted circular flow thus takes place between the catching pipe 3 and the countercurrent pipe 5. However, since new liquid gas is constantly being supplied through the nozzle 2, an excess of heated gas is formed, which passes through the openings 7 into the collecting container 9. For the purpose of regulating the desired gas temperature, some of the heating elements 4 can be switched on or off via the heat sensor 12, so that a constant gas temperature can be maintained. With the aid of the safety valve 13 , the creation of too high a pressure in the collecting container 9 is prevented. The processed liquid gas flows through the pipe 14 to the point of consumption.

Claims

PATENT CLAIMS !. i. Procedure for relaxation and transfer of Liquid gases, especially carbonic acid, from the liquid to the gaseous state with the supply of heat, characterized in that that from the expansion nozzle incoming liquid gas first passed a heating device and then that at least part of the heated liquefied gas to the zone in which the relaxation takes place, returned and here with the liquid gas emerging from the nozzle is mixed.

2. The method according to claim i, characterized in that the from one or more expansion nozzles in one or more catch pipes exiting Liquid gas sucks in part of the heated liquid gas through the action of a jet pump and mixes with it while absorbing heat.

3. The method according to claim r or 2, characterized in that the heated liquid gas starts in countercurrent the liquid gas emerging from the expansion nozzle past the expansion zone is fed. q ..

Device for carrying out the method according to one of the claims r to 3, characterized in that the expansion nozzle (2) is inserted into a catch tube (3) opens, in which electrical heating elements (q.) are arranged, on which the to be heated Liquid gas flows past directly or indirectly for the purpose of absorbing heat.

5. Device according to claim q., characterized in that a Counter-flow pipe (5) is connected, which is the escaping from the catch pipe (3), heated gas is returned in countercurrent and part of this gas is supplied again the expansion nozzle (2) brings up.

6. Apparatus according to claim q. or 5, da = characterized in that the supply pipe (z) for the liquid gas with the expansion nozzle (2) and the catching tube (3) provided with suction openings (6) in the manner of a jet air pump are arranged to each other.

7. Device according to one of claims q. to 6, thereby marked that. the supply pipe (r) for the liquid gas, the expansion nozzle (2), - the catching pipe (3) with the heating elements (q.) And, if necessary, the countercurrent pipe (5) are combined into a structural unit and attached to a collecting container (9), can preferably be attached to the end flange (8), which also the electrical connections for the heating current carries.