DE330193C - Verfahren und Vorrichtung zur Verfluessigung von Ammoniakgas - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verfluessigung von Ammoniakgas

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DE330193C
DE330193C DE1920330193D DE330193DD DE330193C DE 330193 C DE330193 C DE 330193C DE 1920330193 D DE1920330193 D DE 1920330193D DE 330193D D DE330193D D DE 330193DD DE 330193 C DE330193 C DE 330193C
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    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
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    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur. Verflüssigung von Ammoniakgas nach Patent 305916. Bekanntlich wird in Kühlanlagen, die mit Ammoniak arbeiten, das Ammoniakgas bei hoher Temperatur und bei einem Druck von etwa 12 Atmosphären in einem Kondenser aufgenommen, iri welchem es gekühlt und verflüssigt wird, um in dieser Form als Mittel zu dienen, den zu kühlenden Körpern Wärme zu entziehen!. In dem Hauptpatent ist ein Verfahren beschrieben:, mittels dessen die Verflüssigung des Annmoniaks oder gleichwertigen Gases bei geringerer Kühl- und Kondensationsfläche schneller als bis dahin üblich erzielt werden konnte; das Verfahren beruht auf einer eigenartigen Anwendung des Gegenstromprinzips für den Wärmeaustausch. Das heiße Ammoniak wird von unten in die mit Kühlwasser- berieselten Rohre des Kondensers eingeleitet und auf diese Weise mit einem Teil des bereits verflüssigten Ammoniaks in, Berührung und Mischung gebracht, während das verflüssigte Ammoniak oben abfließt. . Der Kondenser besteht dabei zweckmäßig aus einer oder mehreren Reihen übereinander gelagerter, etwa wagerecht verlaufender Rohre, die in Zickzackschaltung aneinander angeschlossen sind, so daß das in das unterste Rohr eingeleitete Gas von dem am stärksten erwärmte Wasser, das, aber. noch Wärme abführen kann, umspült wird, während @ die oben abfließende Flüssigkeit unter der Einwirkung der noch völlig kalten Kühlflüssigkeit steht. Die Wärmeübertragung wird insbesondere noch durch das Aufsteigen des Gasstromes innerhalb der bereits gebildeten Flüssgkeit, das in Form von Bläschen stattfindet, gefördert, indem auf diese Weise große Wärmeaustaüschflächen für das- Gas geschaffen werden.
  • Gemäß der Erfindung wird die Wirkung weiterhin noch dadurch verbessert; daß zugleich mit dem heißen Gas noch besonderes verflüssigtes Gas in dass bereits verflüssigte Gas eingeführt wird, und zwar wird die Zusatzflüsisgkeit zuvor in den Gasstrom eingeleitet; zweckmäßig kommen hierfür Teile des bereits verflüssigten Gases zur. Anwendung. Es hat sich gezeigt, daß der Wirkungsgrad des Kondensers wesentlich erhöht wird, wenn ein Teil der gebildeten Flüssigkeit an oder nahe der Eintrittsstelle des heißen Gases wieder eingeführt und mit diesem gründlich gemischt wird.
  • Eine weitere Vervollkommnung von Bedeutung besteht darin, daß das Gas in den Kondenser mit gesteigerter Geschwindigkeit eingeleitet wird. Hierzu dient zweckmäßig eine Düse, welche -in die Zufuhrleitung vor der Eintrittsstelle eingebaut ist. Diese Düse kann als eine Art Injektor angesehen werden, da das Gas mittels dieser in den Kondenser mit so großer Geschwindigkeit eingeblasen wird, daß es durch die Flüssigkeit aufwärts strömt und die letztere über die Stelle hinausführt, an welcher die Verflüssigung vollendet ist.
  • Derartige Injektordüsen eignen sich außerdem für einen anderen Zweck von nicht geringer Bedeutung. In großen Anlagen, in welchen eine größer Anzahl von Rohrreihen nebeneinander vorgesehen. sind, können die Durchtrittsöffnungen der Düsen so abgestimmt sein, daß jede Einheit, d. b. jede Reihe übereinander gelagerter Rohre, eine wirklich proportionale Gasmenge zugeführt. erhält, so .daß .ein gleichmäßiger Betrieb für alle Einheiten gewährleistet ist. Es brauchen dann keinerlei Regulierventile zur Einstellung der in die einzelnen Einheiten strömenden Gasmengen vorgesehen zu sein, was vorteilhaft ist, da die Einstellung solcher Ventile durch Unachtsamkeit oder Zufall leicht verändert werden kann, was dann eine ungleiche Verteilung und eine Verschlechterung der Gesamtwirkung zur Folge hat.
  • Solche Düsen können in jeder Zufuhrleitung des Kondensers angeordnet sein, also sowohl in den Zufuhrleitungen für Gas als auch denjenigen., durch welche .die Zusatzflüssigkeit zugeführt wird.
  • Die Rohrreihen des Kondensers erhalten zweckmäßig Flüssigkeitsverschlüsse, die durch nieder-- und wieder hochgeführte Rohre hergestellt werden können. Sie sind an das oberste Rohr jeder Reihe angeschlossen und verhindern das Entweichen von etwa unkondensiert gebliebenen Gas. Eine ähnliche Einrichtung befindet sich vor jedem unteren Rohr', um das Rückfließen -des verflüssigten Gases' in das Zufuhrrohr auszuschließen.
  • Die Einzelheiten der zur Ausführung des neuen Verfahrens dienenden Vorrichtung sind in einem Beispiel auf der Zeichnung veranschaulicht.
  • Fig. r zeigt die Seitenansicht eines -Kondensers, der aus einer Einheit, d. h. Reihe übereinander gelagerter wagerechter Rohre besteht, die an.ihren Enden durch Krümmer miteinander verbunden sind.
  • Fig. a stellt den unteren Teil der Vorrichtung in vergrößertem Maßstabe und- teilweise im Schnitt dar, um-die Anordnung der Düsen deutlicher zu veranschaulichen.
  • Der eigentliche* Kondenser besteht aus übereinander gelagerten, ganz oder annähernd horizontal angeordneten Rohren gleicher Länge, die durch Zickzackschaltung zu einer Schlange A verbunden sind. Zahl und Länge der Rohre richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen; ebenso können mehrere solcher Einheiten nebeneinander vorgesehen sein.
  • Das unterste Rohr All ist mit einem senk= rechten Rohr BI verbunden, das seinerseits an ein oberes Verteilungsrohr F angeschlossen ist.
  • Das heiße Gas wird voil einem nicht dargestellten Kompressor im Rohr B" in der Pfeilrichtung aufwärts gedrückt und tritt nach Durchströmen des Rückschlagventils C in das Verteilungsrohr B über, von welchem es durch das Absperrventil BZ und das Rohr B1' dem untersten Kondenserrohr A=° zufließt. Innerhalb des Kondensers steigt es nun der Reihe nach durch die verschiedenen horizontalen Rohre aufwärts, und da eine reichliche Menge von Kühlwasser, das mittels der Zufuhrleitung M und des Verteilungsrohrs N zufließt, außen über die Rohre herabrieselt, so wird das Gas zunächst gekühlt und dann kondensiert, wobei zunächstdie überschüssige Wärme an das am meisten erwärmte Wasser abgegeben wird, was etwa in den beiden unteren Rohren vor sich geht, und nach weiterer Kühlung die Verflüssigung ungefähr bei Rohr All eintritt. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, zusätzliche Gasmengen. einzuführen, was bei dem Beispiel der Zeichnung bei Rohr Al' erfolgt. An dieser Stelle ist der Rohrkrümmer mit einer Einlaßöffnung versehen, an welche ein Nippel Be und ein Ventil B' angesetzt sind; diese Teile sind ihrerseits mittels eines T-Stücks mit dem Rohr B1 verbunden und bilden so eine Zweigleitung für zusätzliche Gaszufuhr.
  • Das verflüssigte Gas und das frisch eintretende heiße Gas durchdringen einander innig innerhalb des Kondensers und bilden. ein lebhaftes Gemisch von Gas und Flüssigkeit, welches so. lange aufwärts steigt, bis die auf das Äußere der. Rohre ausgeübte Kühlwirkung das gesamte Gas niedergeschlagen hat. Es empfiehlt sich, es so einzurichten, däß die vollkommene Verflüssigung bereits unterhalb des obersten Rohres beendigt ist, so daß die Flüssigkeit noch wirksamer gekühlt und auf eine tiefere Temperatur gebracht wird, als es möglich ist, wenn sie sofort .nach ihrer Bildung abgeführt wird. Dies .führt auf eine der wichtigsten Besonderheiten der vorliegen-. den Erfindung, nämlich die Tatsache, daß eine gewisse' Menge des verflüssigten Gases in dem Kondenser dauernd zurückbleibt, mittels deren ein rascherer und vollkommener Wärmeaustausch bewirkt wird, denn es braucht nur daran erinnert zu werden, daß ' die Wärmeübertragung von Flüssigkeit zu Flüssigkeit wirksamer und ökonomischer als diejenige von Gas auf Flüssigkeit erfolgt.
  • Die Abführung der Flüssigkeit aus dem Kondenser- geschieht mittels des Rohres Dl, des Absperrventils D2, Rohres so-,vie des Flüssigkeitsverschlusses, der durch das letztere und das Röhr D' gebildet wird; weiter gelangt die Flüssigkeit durch Rohr D' zu dem Aufnehmer oder Tank P.
  • E3 ist eine Anzapfung des Siphons und verbindet die höchste Stelle des letzteren bzw. des Flüssigkeitsverschlusses. mit dem Ausgleichrohr E;- diese Leitung sichert den regelmäßigen und gleichbleibenden Durchfluß der Flüssigkeit durch die den Verschluß bildende Rohrleitung. .
  • Am untern Ende des Rohres D' ist mittels T-Stücks - das mit einem Absperrventil D1111 versehene Rohr DI angeschlossen, das zu einem wagerechten Rohr führt. Letzteres steht in Verbindung mit einem Querrohr D3, das seinerseits mittels Ales kurzen Rohres D3 und- des zugehörigen -Absperrventils D4 mit dem untersten Rohr A2° des Kondensers verbunden ist. Der Anschluß des Rohres D° kann dabei mittels eines besonderen Verbindungsstücks A21 erfolgen, das im wesentlichen T-Form hat, und an einem Ende einen Flansch besitzt.
  • Innerhalb des Teiles A21 an dem mit Flansch versehenen Ende ist eine Injektordüse A22 angebracht; diese hat einen doppelten Zweck: erstens dient sie -zur Steigerung der Geschwindigkeit des eintretenden Gases, die durch die Verengerung des Durchtrittsquerschnitts bewirkt wird, sodann arbeitet sie als -Injektor im eigentlichen Sinne. Es ist nämlich zu beachten, daß die Eintrittsstelle in das Kondenserrohr der Düse A22 gegenüberliegt, und- daß das aus letzterer äusge-' blasene Gas über die Mündung des Rohres streicht, durch welches die Flüssigkeit zugeführt wird; die Flüssigkeit wird also aus dem Rohr D3 mitgerissen und dabei in einen Sprühregen oder kleine Kugeln, zerstäubt sowie mit dem Gasgründlich vermengt, wobei ihre Geschwindigkeit durch den Injektor gleichfalls eine Steigerung erfährt.
  • Die innige Mischung von Gas und Flüssigkeit dauert während des Durchgangs durch den ganzen zur Niederschlagung dienenden Teil :des Kondensers an, und diese Mischung wird durch den Injektor gefördert,. der lediglich aus dem Verbindungsstück und den daran sitzenden Teilen gebildet wird.
  • Beachtenswert ist ferner, daß das Ende des Rohres D3 nicht bis an den Gasstrom der Düse heranreicht; es hat sich vielmehr gezeigt; daß die Gasgeschwindigkeit auch ohnedies groß genug ist, um eine wirksame Ansaugung hervorzubringen.
  • Das horizontale Rohr, welches das Rohr D° mit dem Querrohr DB verbindet, führt zu dem breiteren Abflußrohr D'r, das über Ventil-D'l mit dem Tank P in Verbindung steht. Zwischen den Rohren D5 und D7 enthält das Horizontalrohr ein Absperrventil D°, so daß unter gewöhnlichen Umständen die durch Rohr D° abwärts strömende Flüssigkeit von dem Ausflußrohr gänzlich ferngehalten werden kann, während die Verbindung hergestellt wird, wenn eine völlige Entleerung des Kondensers gewünscht wird. In diesem Falle wird das große Ventil B=, welches den Eintritt des heißen Gases in den Verflüssiger regelt, sowie Ventil Dl" und Ventil D= geschlossen, während D' geöffnet ist; die im Kondenser enthaltene Flüssigkeit fließt dann über Ventil D4, Rohr D8, Ventil D3 in den Aufnehmer P.
  • Oberhalb des Kondensers ist ein Ausgleichsrohr E angeordnet, welches an sämtliehe Einheiten mittels Rohre El und . Ventile E= angeschlossen ist, und anderseits mittels des Rohres E3 mit dem Flüssigkeitsabflußrohr und durch ein Rohr lz sowie Ventil h3 mit dem mehrfach genannten Tank in Verbindung steht. Es ist wünschenswert, daß .während .des ganzen Betriebes der Anlage der Durchgang durch das Ausgleichsrohr und die anschließenden Rohrleitungen jederzeit freibleibt, doch darf nicht übersehen werden, daß bei der Entleerung einer der Kondenserreihen dann in dieser zufolge- des Ausgleichsrohres ein Druck erhalten bleibt. der gleich dem Druck in den anderen Teilen des Kondensers und in dem Aufnehmer ist. Ist es erforderlich, eine Kondenserreihe oder -einheit, die entleert worden ist, zu entfernen, weil ein daran befindlicher Teil beispielsweise ausgebessert werden muß, so ist es notwendig, diese Einheit vorher auszupumpen. Diesem Zweck dient das Rohr hl, das einerseits an das Rohr da, anderseits an die Saugseite des Kompressors angeschlossen ist. Es sind die Ventile E4 und h3 sowie die Ventile EZ .bei allen nicht auszupumpenden Einheiten, ferner die Ventile B2, D4 und D"der auszupumpenden Einheiten zu schließen, und es genügen dann einige Hübe des Kompressors; um die Gasabsaugung zu bewirken, wobei zu beachten ist, daß die Druckverringerung nicht erheblich unter. den atmosphärischen Druck getrieben zu. werden braucht.
  • Die Trommel G, die an das Ausgleichsrohr E angeschlossen ist, dient dazu, aus letzterem und allen anderen Teilen des Kondensers die naturgemäß nach oben steigenden nicht kondensierbaren Gase anzusammeln, die etwa in der Vorrichtung vorhanden sind.
  • Hinsichtlich des obenerwähnten Flüssikeitsverschlusses, der dem Abflußrohr vorgeszhaltet ist, ist noch zu bemerken, daßdieier, ungewolltes Abströmen der Flüssigkeit verhindert und einen regelmäßigen, stetigen Ablauf des verflüssigten Gases sichert, abgesehen davon, daß er dem Entweichen unkondensierter Gase vorbeugt; die an den Flüssigkeitsverschluß angeschlossene Leitung, der sogenannte Siphonunterbrecher, verhindert zugleich die Möglichkeit, daß die gesamte Flüssigkeit aus dem Kondenser ausläuft, was von gewisser Wichtigkeit ist, denn es wurde als wünschenswert und geradezu notwendig gefunden, daß Flüssigkeit zu jeder Zeit in der Vorrichtung zurückbleibt.
  • Hinsichtlich der Injektordüsen ist noch zu erwähnen, daß eine solche auch zwischen dem Ventil B- und dem Nippel eingeschaltet werden kann.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verflüssigung von Ammoniakgas nach Patent.305gi6, dadurch gekennzeichnet, daß dem in den unteren Teil der-Verflüssigungsvorrichtung eingeleiteten Gasstrom verflüssigtes Gas zugeführt wird, das sich mit dem zu verflüssigenden Gas möglichst innig mischen soll.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Gases oder der aus Gas und Flüssigkeit bestehenden Mischung beim Eintritt in die Verflüssigungsvorrichtung gesteigert wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gaszufuhrrohr (B1) an oder nahe der Eintrittsstelle in den Kondenser eine mit einer Flüssigkeitsquelle, zweckmäßig mit dem das bereits verflüssigte Gas enthaltenden Teil der Vorrichtung verbundene Leitung (D3) angeschlossen ist.
  4. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gaszufuhrleitung vor der Eintrittsstelle in die Verflüssigungsvorrichtung, gegebenenfalls in jede Gas oder Flüssigkeit zuführende Leitung eine mit einer Verengerung versehene Düse (A22) eingesetzt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die-Düse der Gaszufuhrleitung- und der Rohranschluß für die -Zusatzflüssigkeit zu einer Art Injektor (A21-) vereinigt sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen der Zufuhrleitungen mehrerer nebenein@ änder geschalteter Rohrreihen hinsichtlich ihrer Durchtrittsöffnungen so abgestimmt sind, daß die Gaszufuhr zu - sämtlichen Rohrreihen in gleichem oder einem sonsti= gen bestimmten Verhältnis erfolgt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gaszufuhrleitung (Bl) ein Gaseinführungsrohr (B8) abzweigt, welches an die Rohrschlange- zwischen deren Anfang und Ende angeschlossen ist, so daß neben dem Gemenge aus Gas und Flüssigkeit nach Belieben auch ungemischtes Gas zugeführt werden kann. .
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