DE627636C - Process for transferring liquefied gases with a low boiling point - Google Patents
Process for transferring liquefied gases with a low boiling pointInfo
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Description
rs ο··?rs ο ··?
i-rB. 1933i-rB. 1933
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Belieferung der Industrie mit einem einen tiefliegenden Siedepunkt besitzenden Gas tind insbesondere auf ein Verfahren und eine geeignete Vorrichtung, um verflüssigtes Gas· der genannten Art von einem Behälter in einen anderen umzufüllen.The present invention relates to a method and a device for delivery industry with a low boiling point gas in particular on a method and a suitable device to convert liquefied gas of the type mentioned to be transferred from one container to another.
Der Zweck der Erfindung ist, ein vernüssigtes Gas, beispielsweise flüssigen Sauerstoff, so umzufüllen, daß die Verdampfungs-' Verluste verschwindend gering sind. Zu diesem Zwecke wird gemäß der Erfindung das umzufüllende Gas in der Weise unterkühlt, daß entspanntes, dem Behälter entnommenes Gas innerhalb eines Wärmeaustauschers im Gegenstrom zu dem umzufüllenden Gas, alsdann um den Aufbewahrungsbehälter herum einem Kompressor zugeleitet und schließlichThe purpose of the invention is to use a liquified gas, for example liquid oxygen, To be transferred in such a way that the evaporation 'losses are negligible. to For this purpose, according to the invention, the gas to be transferred is supercooled in such a way that that relaxed gas withdrawn from the container within a heat exchanger in countercurrent to the gas to be transferred, then around the storage container fed to a compressor and finally
ao in den Gasraum des Aufbewahrungsbehälters zurückgedrückt wird.ao is pushed back into the gas space of the storage container.
Die Unterkühlung eines verflüssigten, einem Vorratsbehälter entnommenen Gases zur \~erminderung von Verdampfungsverlusten ist an sieh schon früher bekannt geworden. Mit diesen älteren Verfahren lassen sich die Verdampfungsverluste wohl vermindern, jedoch ist erfahrungsgemäß diese Verringerung nicht von nennenswerter wirtschaftlicher Bedeutung gewesen. Bei dem vorliegenden Verfahren hingegen sind die Verdampfungsverluste derartig gering, daß sie als praktisch nicht vorhanden erachtet werden können.The subcooling of a liquefied gas taken from a storage container to reduce evaporation losses has already been known earlier. With these older methods, the evaporation losses can probably be reduced, however, experience has shown that this reduction is not of any noteworthy economic efficiency Been meaning. In the present proceedings, however, are Evaporation losses are so low that they are considered to be practically nonexistent can be.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Atisführungsformen der Erfindung veranschaulicht, und es istSeveral embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings illustrates, and it is
Abb. ι ein Längsschnitt einer Ausführungsform, die Einrichtung zum Umfüllen eines verflüssigten Gases gemäß der Erfindung veranschaulichend,Fig. Ι a longitudinal section of an embodiment, the device for decanting a illustrative of liquefied gas according to the invention,
Abb. 2 eine teilweise geschnittene und teilweise schematische Ansicht, eine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulichend, währendFig. 2 is a partially sectioned and partially schematic view of a second embodiment illustrative of the invention while
Abb. 3 eine Teilansicht im Schnitt einer abgeänderten Form des in Abb. 2 dargestellten Apparates zur Ausführung der Erfindung ist.FIG. 3 is a partial sectional view of a modified form of that shown in FIG Apparatus for carrying out the invention is.
Auf den Zeichnungen ist in Abb. 1 mit 10 ein dickwandiger Behälter bezeichnet, der mit einer wärmeisolierenden Hülle 11 und einem dieselbe zusammenhaltenden Gehäuse rs umschlossen ist. Der Behälter ist mit einem Füllrohr 13 und mit einem Entnahmerohr 14 versehen, durch das das verflüssigte Gas in einen zweiten Behälter geleitet wird. Letzterer besteht aus einem auf einem Transport-On the drawings is in Fig. 1 with 10 a thick-walled container referred to with a heat-insulating sleeve 11 and a the same cohesive housing is enclosed rs. The container comes with a Filling pipe 13 and with a removal pipe 14 provided, through which the liquefied gas is passed into a second container. The latter consists of one on a transport
fahrzeug iS angeordneten Behälter 15 mit Isolation 16 und Gehäuse 17. Das Leitungsrohr 14. setzt sich außerhalb des Gehäuses in einem biegsamen und abnehmbaren Teil 14' fort, der an einen Füllstutzen 19 des Behälters 15 angeschlossen ist.vehicle iS arranged container 15 with Isolation 16 and housing 17. The conduit 14. sits outside the housing in a flexible and removable part 14 ' fort, which is connected to a filler neck 19 of the container 15.
Um einen Teil der Flüssigkeit zwecks Expandierung und Erzeugung einer Kühlwirkung gemäß der Erfindung zu entnehmen, ίο ist eine Zweigleitung 20 vorgesehen, die von dem Rohr 14 nahe seinem Austritt aus dem Gefäß 10 abzweigt und ein Expansionsventil 21 besitzt, durch das das expandierte Gas in einen Wärmeaustaitscher 22 strömt. Derselbe kann von beliebig geeigneter Form sein und ist hier als eine Gegenstromkühlleitung veranschaulicht, die sich längs eines verhältnismäßig großen Teiles der im Gehäuse 12 befindlichen Leitung 14 erstreckt, wobei die Rohrleitung mit einer oder mehreren Krümmungen versehen ist, damit in dem im Gehäuse 12 verfügbaren Raum die gewünschte Rohrlänge untergebracht werden kann. Das bei Erzeugung der Kühlwirkung auf das verflüssigte und zu befördernde Gas nutzbar gemachte Gas wird zweckmäßig von dem wärmeren Ende des AVärmeaustauschers 22 durch eine in die Isolierschicht verlegte, um das Gefäß 10 herumgeführte Schlange 23 geleitet. Der mit 23' bezeichnete Teil der Schlange ist zwecks Bildung eines Wärmeaustauschgehäuses erweitert und leitet das expandierte Gas zu einer geeigneten Rückkompressionsvorrichtung, beispielsweise zu einem von einem elektrischen Motor 25 angetriebenen Kreiselverdichter. Von der Pumpe geht das Gas durch die von dem Wärmeaustauscher 23' umgebene Leitung 26 und nach Passieren des Expansionsventils 26' in den Behälter 10 zurück. Es ist noch eine andere mit Ventil ausgerüstete. Rückleitung 26" vorgesehen, die mit einem Sicherheitsventil 27 ausgerüstet ist. Mit 28 ist eine Entnahmeleitung bezeichnet, die von dem Gasraum des Behälters 10 abgeht und mit der Schlange 23 verbunden ist, um den Druck innerhalb des Behälters 10 durch Entnahme eines Teils des Gases in der Gasphase regeln zu können. Ein derartiger Teil des entnommenen Gases kann erwünschtenfalls in dem Verdichter 24 weiter komprimiert und bei 29 unmittelbar an die Verbrauchsstelle abgegeben werden.Around part of the liquid to expand and create a cooling effect According to the invention, ίο a branch line 20 is provided, which of the pipe 14 branches off near its exit from the vessel 10 and an expansion valve 21 through which the expanded gas flows into a heat exchanger 22. Same can be of any suitable shape and is illustrated here as a countercurrent cooling line, which are located along a relatively large part of the parts in the housing 12 Line 14 extends, the pipeline having one or more bends is provided so that in the space available in the housing 12 the desired Pipe length can be accommodated. That when generating the cooling effect on the liquefied Gas harnessed and conveyed gas is expediently taken from the warmer end of the A heat exchanger 22 passed through a snake 23 laid in the insulating layer and guided around the vessel 10. The part of the coil marked 23 'is for the purpose of forming a heat exchange housing expands and directs the expanded gas to a suitable recompression device, for example to a centrifugal compressor driven by an electric motor 25. Of the Pump passes the gas through the line 26 surrounded by the heat exchanger 23 'and after passing through the expansion valve 26 'back into the container 10. There is another one equipped with a valve. Return line 26 "is provided, which is equipped with a safety valve 27. With 28 a Withdrawal line referred to, which goes out from the gas space of the container 10 and with the Snake 23 is connected to the pressure inside the container 10 by withdrawal to be able to regulate part of the gas in the gas phase. Such a part of the taken If desired, the gas can be further compressed in the compressor 24 and delivered at 29 directly to the point of consumption will.
Der in Abb. 1 veranschaulichte transportable Behälter ist mit einer Drucksteigerungsschlange 30 ausgerüstet, die der Einwirkung der Atmosphäre ausgesetzt und so angeordnet ist, daß sie an Stellen oberhalb und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mit dem Behalter verbunden ist. Dieser Behälter ist auch mit Entnahmevorrichtungen 31 und 32 ausgerüstet, um Gas in der flüssigen oder gasförmigen Phase entnehmen zu können.The transportable container illustrated in Figure 1 is with a booster coil 30 equipped, which is exposed to the action of the atmosphere and arranged so that they are in places above and below of the liquid level is connected to the container. This container is too Equipped with extraction devices 31 and 32 to remove gas in liquid or gaseous form Phase can be seen.
In der veranschaulichten Anordnung ist je nach Wunsch ein zusätzliches Expansionsventil 21' vorgesehen, um einen Teil des verflüssigten Gases entnehmen zu können, nachdem es durch den Austauscher geströmt ist. Ventile 33 und 33' regeln das Strömen des verflüssigten Gases durch die Rohre 14 und 19. Die Anlage besitzt auch ein Umleitungsrohr 34, das durch ein Ventil 35 geregelt wird und von einer dem Ventil 33 vorgelagerten Stelle des Rohres 14 aus in das Rohr 23' führt; wodurch das in der Gasphase im Transportbehälter zurückbleibende Gas vor Beginn einer Füllung entnommen werden kann, wobei das entnommene Gas komprimiert und an die Anlage durch Leitung 26" abgeführt wird. AVenn auch die Verwendung einer solchen Umleitungsverbindung zu empfehlen ist, so ist sie für die vorliegende Erfindung nicht von grundsätzlicher Bedeutung. Wenn bei Anwendung der Vorrichtung verflüssigtes Gas, beispielsweise verflüssigter Sauerstoff, dem Behälter 10 entnommen und in einen Transportbehälter 15 umgefüllt werden soll, ist die Leitung 14 mit dem Einlaß 19 durch das Zwischenstück 14' verbunden und das Auslaßventil 33 des Aufbewahrungsbehälters sowie das Einlaßventil 33' des Transportbehälters geöffnet. Der in dem Behälter 10 befindliche Druck bewirkt, daß der verflüssigte Sauerstoff dem Rohr 14 entströmt. Kurz bevor oder bald nach dem Öffnen des Ventils 33 wird das Expansionsventil 21 geöffnet, damit ein Teil der entnommenen Flüssigkeit in den Wärmeaustauscher 22 im expandierten Zustand und bei einer Temperatur, die unterhalb der Temperatur der im Behälter 10 enthaltenen Flüssigkeit liegt, geleitet werden kann. Die Temperatur im Behälter liegt nahe derjenigen des Siedepunktes des verflüssigten Sauerstoffes bei normalem, atmosphärischem Druck, da der im Behälter 10 herrschende Druck in der Regel nicht weit über dem Atmosphärendruck, beispielsweise bei 2I/2 bis 3 Atm., liegt. Das auf Unterdruck entspannte Gas, das um Leitung 14 im Gegenstrom im Austauscher strömt, kühlt die zum Transportbehälter strömende Flüssigkeit, so daß sie durch Füllleitung 19 in einem unterkühlten Zustand einströmt. Das entspannte Gas geht von dem Austauscher 22 in die um Behälter 10 gewickelte Kühlschlange 23 und schließlich durch den Austauscher 23' in den Verdichter 24, der im Austauscher 22 einen Unterdruck erzeugt, sobald das Expansionsventil 21 geöffnet worden ist. Der im Austauscher 22 aufrechterhaltene Unterdruck bestimmt den Grad der erzielten Unterkühlung. Ist dasIn the illustrated arrangement, there is an additional expansion valve as desired 21 'provided in order to be able to remove part of the liquefied gas after it has flowed through the exchanger. Valves 33 and 33 'regulate the flow of the liquefied gas through pipes 14 and 19. The system also has a bypass pipe 34 which is regulated by a valve 35 and from a point of the pipe 14 upstream of the valve 33 into the pipe 23 ' leads; whereby the gas remaining in the gas phase in the transport container can be removed before filling begins can, whereby the withdrawn gas is compressed and discharged to the plant through line 26 ". Aenn also the use such a rerouting connection is recommended, so it is for the present invention not of fundamental importance. When using the device liquefied gas, for example liquefied oxygen, removed from the container 10 and is to be transferred to a transport container 15, the line 14 is with the inlet 19 connected by the intermediate piece 14 ' and the outlet valve 33 of the storage container and the inlet valve 33 'of the Transport container open. The pressure in the container 10 causes the Liquefied oxygen flows out of the tube 14. Just before or soon after Opening the valve 33, the expansion valve 21 is opened, so that some of the removed Liquid in the heat exchanger 22 in the expanded state and at a temperature which is below that temperature the liquid contained in the container 10 can be passed. The temperature in the container is close to that of the boiling point of the liquefied oxygen at normal atmospheric pressure, since the pressure prevailing in the container 10 is in the Usually not far above atmospheric pressure, for example 2I / 2 to 3 atm., Is. The gas, expanded to negative pressure, circulates around line 14 in countercurrent in the exchanger flows, the liquid flowing to the transport container cools so that it flows through the filling line 19 flows in in a supercooled state. The relaxed gas goes from that Exchanger 22 in the cooling coil 23 wound around the container 10 and finally through the exchanger 23 'into the compressor 24, the in the exchanger 22 a negative pressure generated as soon as the expansion valve 21 has been opened. The one in exchanger 22 Maintained negative pressure determines the degree of hypothermia achieved. Is this
Expansionsventil 26' geöffnet, so strömt das komprimierte Gas durch Leitung 26, wobei dasselbe durch Wärmeaustausch im Austauscher 23' gekühlt und teilweise verflüssigt wird, wenn es das Expansionsventil 26' durchströmt.Expansion valve 26 'opened, so the compressed gas flows through line 26, wherein the same cooled by heat exchange in the exchanger 23 'and partially liquefied when it flows through the expansion valve 26 '.
In der in Abb. 2 veranschaulichten abgeänderten Ausführungsform ist der Aufbewahrungsbehälter mit 40 bezeichnet, der einen Füllstutzen 41 und Entnahmeleitung 42 besitzt, die durch Ventil 43 kontrolliert und mit einem Wärmeaustauscher 44 in Verbindung steht. Dieser Wärmeaustauscher ist als Isoliergefäß dargestellt, das eine Rohr-J 5 schlange 45 enthält, in deren unteres Ende durch eine Leitung 46 ein Teil des entnommenen verflüssigten Gases zugeleitet wird, das vor Eintritt in die Schlange durch ein Expansionsventil 47 strömt. Aus der Schlange 45 wird das expandierte Gas durch Leitung 48 zu einem Kompressor 49 geleitet und der Anlage durch den Einlaß 50 wieder zugeführt. Erwünschtenfalls wrird in Verbindung mit der Leitung 48 ein Sammelbehälter 51 zur Aufbewahrung des expandierten verflüssigten Gases vorgesehen. Ein solches Gefäß ist mit der Anlage verbunden dargestellt und mit einem Regelungsventil 52 ausgerüstet, während in die Leitung 48 ein damit zusammenwirkendes Ventil 53 eingeschaltet -ist. Von dem unteren Ende des Wärmeaustauschers 44 führt eine mit Zapfstellen 55 ausgerüstete Sammelleitung 54 zweckmäßig durch Wärmeisolierung hindurch. Die Zapfstellen tragen Ventile 56 und dienen zum Füllen der Stahlflaschen 57. Falls es erwünscht ist, das verflüssigte Gas auf einer Temperatur zu halten, die unterhalb der Temperatur der Umgebung liegt, sind die Aufnahmegefäße 57 und Behälter 40 vorzugsweise ebenfalls mit einer Wärmeisolierung versehen.In the modified embodiment illustrated in FIG. 2, the storage container is denoted by 40, which has a filler neck 41 and extraction line 42, which is controlled by valve 43 and is in communication with a heat exchanger 44. This heat exchanger is shown as an insulating vessel which contains a pipe coil 45, into the lower end of which a part of the liquefied gas withdrawn is fed through a line 46 and which flows through an expansion valve 47 before entering the coil. From the coil 45, the expanded gas is passed through line 48 to a compressor 49 and returned to the system through inlet 50. If desired, w r ird in communication with the conduit 48, a collecting vessel 51 is provided for storage of the expanded liquefied gas. Such a vessel is shown connected to the system and equipped with a control valve 52, while a valve 53 interacting therewith is connected in the line 48. From the lower end of the heat exchanger 44, a collecting line 54 equipped with tapping points 55 expediently leads through thermal insulation. The taps carry valves 56 and are used to fill the steel bottles 57. If it is desired to keep the liquefied gas at a temperature below the ambient temperature, the receptacles 57 and containers 40 are preferably also provided with thermal insulation.
Die in Abb. 3 gezeigte abgeänderte Ausführungsform ist der Apparatur nach Abb. 2 ähnlich mit dem Unterschied, daß der Wärmeaustauscher eine abgeänderte Form besitzt. Hier ist der Wärmeaustauscher mit 44' bezeichnet, und die Leitung 42 für das abzuliefernde Gas führt zentral durch denselben, wobei das den Austauscher zu kühlende Gas durch die Leitung 46' und nach Passieren des ** Expansionsventils 47' am Boden einströmt. Bei den in den Abb. 2 und 3 dargestellten Anordnungen ist es vorteilhaft, die Wärme-So austauscher mit Thermometer auszurüsten. Demgemäß sind solche Thermometer bei 60 an den Wärmeaustauschern 44 und 44' angebracht. Es ist ebenfalls zu empfehlen und auch in der Zeichnung zum Ausdruck gebracht, die Wärmeaustauscher in unmittelbarer Nähe der Einlasse der Behälter oder Empfänger anzuordnen, um die durch Wärmeabsorption aus der Atmosphäre erfolgenden Kälteverluste so niedrig wie möglich zu halten.The modified embodiment shown in Fig. 3 is the apparatus of Fig. 2 similar with the difference that the heat exchanger has a modified shape. Here the heat exchanger is denoted by 44 ', and the line 42 for that to be delivered Gas passes centrally through the same, with the gas to be cooled through the line 46 'and after passing through the exchanger ** Expansion valve 47 'flows in at the bottom. With those shown in Figs Arrangements, it is advantageous to equip the heat exchanger with a thermometer. Accordingly, such thermometers are attached at 60 to heat exchangers 44 and 44 '. It is also recommended and also expressed in the drawing, the heat exchangers in close proximity to the inlets of the tanks or To arrange receivers to absorb the heat from the atmosphere To keep cold losses as low as possible.
Wenn im Betrieb Aufnahmebehälter, wie sie mit 57 bezeichnet sind, mit flüssigem Propan oder einer ähnlichen Flüssigkeit mit hoher Dampfspannung zu füllen sind, wird die Flüssigkeit aus dem Aufbewahrungsbehälter 40 durch die Leitung 42 entnommen und in den Wärmeaustauscher eingeleitet. Ein Teil der Flüssigkeit wird durch die Zweigleitung 46 (Abb. 2) entnommen und in die Schlange 45 des Wärmeaustauschers am unteren Ende und entsprechend der Einstellung des Ventils 47 geleitet. Das expandierte Gas strömt in die Schlange und absorbiert Wärme von dem sie umgebenden Heizmittel. In dieser Weise wird verflüssigtes, in die Aufnahmebehälter 57 geleitetes Gas wieder gekühlt und auf eine verhältnismäßig niedere Temperatur gebracht, wodurch eine schnelle Verdampfung derselben verhindert wird. Das expandierte Gas strömt von der Schlange 45 durch die Leitung 48 entweder in den Behälter 51 oder zum Kompressor 49, wo es wieder komprimiert und zum Aufbewahrungsbehälter 40 zurückgeleitet wird. Wenn sich der Kompressor in Tätigkeit befindet, ist das Ventil 52 gewöhnlich geschlossen, während das Ventil 53 geöffnet ist. Erwünschtenfalls jedoch können beide Ventile geöffnet werden, so daß der Behälter als eine Sammelkammer wirkt, um einen gleichmäßigen Gasstrom zum Kompressor aufrechtzuerhalten. Wenn nur der Behälter 51 in Betrieb ist, wird durch Schließen des Ventils 53 der Kompressor außer Tätigkeit gesetzt. Der Druckunterschied zwischen dem Aufbewahrungsbehälter 40 und den transportablen Behältern oder Gasrezipienten 57 wird durch die Unterkühlung auf lange Zeitspannen hin aufrechterhalten, und die Fülldauer wird dadurch beträchtlich vermindert.When in operation receiving container, as indicated by 57, with liquid Propane or a similar liquid with high vapor tension will be filled the liquid is withdrawn from the storage container 40 through the line 42 and introduced into the heat exchanger. Part of the liquid is passed through the Branch line 46 (Fig. 2) removed and into the coil 45 of the heat exchanger on lower end and guided according to the setting of the valve 47. That expanded Gas flows into the coil and absorbs heat from the heating medium surrounding it. In this way, liquefied gas passed into the receptacle 57 is cooled again and reduced to a proportion brought to a lower temperature, which prevents rapid evaporation of the same will. The expanded gas flows from coil 45 through line 48 either into the container 51 or to the compressor 49, where it is compressed again and to the storage container 40 is returned. When the compressor is in operation, valve 52 is usually closed while valve 53 is open. If desired, however, both valves can be opened so that the container as a plenum acts to maintain a steady flow of gas to the compressor. When only the container 51 is in operation, closing the valve 53 the compressor is out of action. The pressure difference between the storage container 40 and the transportable containers or gas receptacles 57 are overcooled for long periods of time maintained out, and the filling time is thereby considerably reduced.
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