DE943295C - Process for transferring carbonic acid - Google Patents

Description

Verfahren zum Umfüllen von Kohlensäure Die ,durch das Hauptpatent geschützte Erfindung bezieht sicih auf ein Verfahren zum Umfüllung von Kohlensäure oder anderen Gasen in tiefgekühlter, verflüssigter Form aus Niederdrucklagerbehältern durch Absaugen des Inhaltes oben aus dem Lagerbehälter in Gasform und dessen Wiederverdichtung auf den hochgespannten normalen Verflüssigungsdruck, und sieht vor, ,daß die nachfolgende Kondensation und Unterkühlung dieses hodhgespannten Gases durch Verdampfung der niedergespannten, tiefgekühlten Lagerflüssigkeit bewirkt wird.Process for decanting carbonic acid Die, by the main patent The protected invention relates to a method for decanting carbon dioxide or other gases in frozen, liquefied form from low-pressure storage containers by sucking the contents out of the top of the storage container in gaseous form and recompressing it to the high-voltage normal condensing pressure, and provides that the following Condensation and subcooling of this highly stressed gas by evaporation of the low stressed, frozen storage liquid is effected.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Ausdeihn@ung des Verfahrens zur Umfüllung von Kohlensäure oder anderen Gasen in verflüssigter Form nach Patent 808 i23 auch auf HochdTucklagerbehälter und Tankwagen, ii.n welchen die Flüsisiggase bei, atmosphärischer Temperatur und dem dieser entsprechenden Druck aufgespeichert sind.The subject of the present invention is the expansion of the process for transferring carbon dioxide or other gases in liquefied form according to patent 808 i23 also to high-pressure storage containers and tank trucks, ii.n in which the liquid gases are stored at atmospheric temperature and the corresponding pressure.

Es ist bekannt, verflüssigte Gase, wie z. B. Kohlensäure (CO.), durch Verwendung von geeigneten Hochdruckkolibenpumpen aus Lagerbehältern oder Tankwagen umzufüllen, iindem man die Lagerflüs-sigkeit unten absaugt und in den bzw. die Umfüllbeih.älter drückt oder einem anderen Zweck, wie z. B. der Trockeneiserzeugung, zuführt. Diese Kolbenpumpen müssen besonders ausgebildet sein, .damit der Druckverlust beim Umfüllen mögti.dhst Beringt bileibt. Wird dieser zu groß, :bildet s,idh zu viel Dampf und beeinträchtigt die Förderleis. tung. Dem- begegnet man bisher auch durch niedrige Hubzahl, also auf Kosten der Förderleistung. Diese versucht man auch durch eine entsprechende Bauart der Pumpen zu steigern, bei welchen @die S,augihuib,dianer wesentlich größer als diejenige ides Druckhubes Ü t. Aber trotz dieser Verbesserung ist man in :der Leistung beschränkt. Dieses. Umfwllverfahren mixt Pumpen hat nämlich noch folgenden großen Nachteil. Miit der zunehmenden Entlieerung wird der Gasraum Über der= Lagerflüssigkeit immer größer, welcher @durch Verdampfungsgas aus !der Oberfläche ausige füllt wird. Dadurch unterleüh)lt sich :aber idie, Lagerflüssigkeit immer mehr unter die Temperatur der Umgebung und,der Umfüllpumpe, was eine gesteigerte Dampfbiaidiung b;eim Umfüllen und somit einen zunehmenden Rückgang der Förderleistung bedeutet. Es kommt -beim Umfüllen von Kohlensäure oft vor, daß die Temperatur unter o° C sinkt und dann die Umfülleitung einfriert, wenn die Lagerflüssigkeit nicht ganz wasserfrei .ist. Eine allzu große Temperatwrabnahme vermeidet .man @in der Regel dadurch, daß man dem Lagerbehälter bzw. Tan'I@-wagen von außen Wärme zuführt, sei es im Sommer durch Aussetzung an die Sonnenbestrahllung oder bei kühler Witterung durch Einbringen .in einen gzlleizten Raum.It is known to use liquefied gases such. B. carbon dioxide (C O.), by using suitable high-pressure piston pumps from storage containers or tank trucks, iindem one sucks the Lagerflüs-sigkeit underneath and presses into the transfer container or other purpose, such as. B. the dry ice production, supplies. These piston pumps have to be specially designed so that the pressure loss during decanting is as far as possible ringed. If this is too big, it forms too much steam and affects the conveyor track. tion. So far, this has also been countered by low stroke rates, i.e. at the expense of the conveying capacity. Attempts are also made to increase this through a corresponding type of pump design, in which the S, augihuib, dianer is much larger than that of the pressure stroke U t. But despite this improvement, one is limited in: performance. This. Umfllverfahren mixes pumps namely still has the following major disadvantage. With increasing evacuation, the gas space above the storage liquid becomes larger and larger, which is filled by evaporation gas from the surface. This means that: but the storage liquid is more and more below the temperature of the environment and the transfer pump, which means increased vapor binding during transfer and thus an increasing decrease in the delivery rate. When transferring carbon dioxide, it often happens that the temperature drops below 0 ° C and the transfer line then freezes if the storage liquid is not completely free of water. Too great a decrease in temperature can usually be avoided by adding heat to the storage container or tanning vehicle from outside, be it in summer by exposure to sunlight or in cool weather by bringing it into a closed room .

Besonders langsam aber geht die Umfüllung mit einer Pumpe von dem Augenblick - aal - var sich, in welchem der Lagerbehälter nur mehr mit hochgespanntem Gas gefüllt isst. Dies ist bei Köhlensäure der Fall, wenn etwa 750/0 des Inhalts umgefüllt siind und der Druck auf etwa 40 bis ¢5 atü abgefallen ist. Da das Volumenverhältnis. von flüs-silger und gasförmiger Kohlensäure etwa 1:6 bis 1: 8 beträgt, nimmt -im gleichen Verhältnis, und mit abfallen-dem Druck noch mehr, die Pumpenlleistung ab.However, it is particularly slow to transfer it with a pump Moment - aal - varied in which the storage container only with high tensioned Gas filled eats. This is the case with carbonic acid when about 750/0 of the content are filled and the pressure has dropped to about 40 to ¢ 5 atm. As the volume ratio. of liquid and gaseous carbonic acid is about 1: 6 to 1: 8, -im the same ratio, and as the pressure drops, the pump output decreases even more.

Bekannt ist auch der Füllvorgang beim Einfüllen wie folgt: Man läßt durch Öffnen dies Absperrventiils am Füllbiehälter (Flasche) das Flüssiggas in diesen aus dem Speicherbehälter bis zum Druckausgleich einströmen, sperrt dann den Zulauf ab und läßt aus der Flasche einen Teil dies eingeströmten Flüssiggases verdampfen, wodurch ein Druckabfall und damit eine Unterkühlung )des restlichen, Flmissigga:ses in der Flasche :erzielt wird. Sodann sperrt man das Abb:liasev entil wieder ab und öffnet wieder ,das Zulaufv entill. Di-es!e Arbeitswreiisie wiird gegebenenfalls so oft wiederholt, Abis .die Flasche ihr Füllgewicht :'hat, also voll ist. Um die Gasverluste hemm Abblasen zu vermeiden, läßt man das Entspannungsgas aus der Flasche .in einen Gasometer oder geschlossenen Behälter strömen, aus. welchem es düroh dien Kompress r abgesaugt und wieder in den Speicherbehälter zurückgedrückt wird. Man hat auch vorgeschlagen, diesen bekannten Um- und Abfüllvorgang . durch elektroaju,tomatiiscbie Betätigung der Umschaltventile und dies- Absaugekömpressors in Zusammenhang mit der Abfüllwaage zu beschleunigen. Doch ist diese Möglichkeit dadurch sehr begrenzt, dlaß :der Entspannungs- und Unterküihlungsvorgang i11 Verbindung mit dem Ab- füllbehälter selbst stattfindet und damit nur intermittierenderfolgen kann. Auchstehen dadurch der gleichzeitigen Füllung mehrerer Abfüllbehälter große Schwierigkeiten entgegen.The filling process during filling is also known as follows: By opening the shut-off valve on the filling container (bottle), the liquid gas is allowed to flow into it from the storage container until the pressure is equalized, then the supply is shut off and part of the liquid gas that has flowed in is allowed to evaporate from the bottle, whereby a pressure drop and thus a subcooling) of the remaining, Flmissigga: ses in the bottle: is achieved. Then shut off the Fig: liasev valve again and open the inlet valve again. This work plan is repeated as often as necessary, from when the bottle has its filling weight: ', i.e. it is full. In order to avoid gas losses, the expansion gas is allowed to flow out of the bottle into a gasometer or closed container. from which the compressor is sucked off and pushed back into the storage tank. It has also been proposed to use this known transfer and filling process. to accelerate by electroaju, tomatiiscbie actuation of the switching valves and this suction compressor in connection with the filling scale. But this opportunity is thus very limited, dlaß: the relaxation and Unterküihlungsvorgang i11 connection with the waste hopper takes place itself and thus can only intermittierenderfolgen. This also means that the simultaneous filling of several filling containers is an obstacle to great difficulties.

,- Erfindungsgemäß' werden diese Nachteide, welche die Leistung wesentlich einschränken, durch das Zusammenwiri,#en der Merkmale vermieden, daß 'ein. Teil der in ,dem Hochdrudklagerbehälter befindlichen Flüssigkeit nicht durch das Abfüllventil gleitet, sondern durch eine regelhar@e Drosseleinrichtung, z. B. ein Regulierventil,- kontinuierlich zur Verdampfung gebracht wird, der gleichzeitig zur Uniterkühlung der umzufüllenden Flüssigkeit dient. Man macht sich dabei in bekannter Weise ,die physikalii-sche Tatsache zu Nutze, :daß dasselbe Gewicht des Sp@eiohergutes 4n Gasform ein mehrfach größeres Volumen einnimmt als in flüssiger Form; z. B. brat 1 kg flüssige Kohlensäure bei 5o ata und- 1o° C ein Volumen von 1,17 ccm und i kg gasförmige Kohlensäure ibei 5o ata und 15° C ein Volumen von 6,95 cdrn, also fast .das sechsfache. Bei 6o ata und 15° C ist das Volumen 1,21 edm je kg flüssige Kohlensäure, und hei 6o ata und q.o° C ist das Volumen 6,9 odm je kg gasförmige Kohlensäure."According to the invention" these disadvantages, which significantly limit the performance, are avoided by combining the features that "a. Part of the liquid located in the Hochdrudklagerbehälters does not slide through the filling valve, but through a regulary @ e throttle device, e.g. B. a regulating valve - is continuously brought to evaporation, which is also used for unit cooling the liquid to be transferred. The physical fact is used in a known manner: that the same weight of the spoilage in gas form occupies a volume that is several times greater than in liquid form; z. B. fry 1 kg of liquid carbonic acid at 50 ata and -10 ° C a volume of 1.17 ccm and 1 kg of gaseous carbonic acid at 50 ata and 15 ° C a volume of 6.95 cdrn, almost six times that. At 60 ata and 15 ° C the volume is 1.21 edm per kg of liquid carbonic acid, and at 60 ata and qo ° C the volume is 6.9 odm per kg of gaseous carbonic acid.

- Theoretisch braucht man also nur ein Sechstel d'er unten entnommenen Lagerflüssigkeit auf einen etwas niedrigeren Druck verdampfen zu lassen und d'as Verdampfungsgas mit einem Verdichter etwas Über -den Lagerdruck zu verdichten. Das wiederverdichtete Gas wird dann ohne Albkühlung und Kondensation oben in den Lagerbehälter auf die Flüssigkeit gedrückt, so idaß auf diese Weise etwa fünf Sechsstiel dies Inhalts durch den Überdruck in flüssiger Form direkt in- die Umfüllhehälter abgefüllt werden können. Es kann dabei der gleiche normale KohlensäureverdiehterVerwendung finden, wie ,er in Kohlensäureverflüssigungsanlagen üblich ist. Da diese Verdichter m@eii!st ,drei- oder vierstufig sind, :braucht man den der Verdiohfierleistung entsprechenden Teil der Lagerflüssigkeit nur auf die nächst niedrigere Drucksitu£e entspannen zu lassen, so daß der Energieaufwand sehr gering ist. Praktisch erzielt man Beine vier- :bis fünffache Umfüllleistung gegenüber derVerd :dhterleistung, ida etwas von der wiederverdichteten, oben in den Lagerb,e@häilter gedrückten gasförmigen Kohlensäure in diesem kondensiert. Auf idiese Weise wird auf jeden Fall der Druck im Lagerbehälter aufrechterhalten. Das in diesem nach Entleerung von der Flüssigkeit verbleibende Restgas kann dann rasch mit dem Verdichter abgesaugt werden.- Theoretically, you only need a sixth of that taken from below Let the storage liquid evaporate to a slightly lower pressure and d'as Use a compressor to compress the evaporation gas slightly above the storage pressure. That Recompressed gas is then placed in the top of the storage container without any cooling or condensation pressed on the liquid, so that in this way about five six-stems do this The contents are filled directly into the transfer container in liquid form due to the overpressure can be. The same normal carbon dioxide can be used find, as it is usual in carbonic acid liquefaction plants. Because this compressor m @ eii! st, three or four stages are: you need the one corresponding to the Verdiohfierleistungs Part of the storage liquid is only released to the next lower pressure situation leave, so that the energy consumption is very low. In practice, one gets legs four : up to five times the transfer performance compared to derVerd: dhter performance, ida something of the recompressed, gaseous carbonic acid, pressed into the camp, e @ häilter condensed in this. In this way, the pressure in the storage container is definitely reduced maintain. That which remains in this after the liquid has been emptied Residual gas can then be quickly extracted with the compressor.

In einem dem Lagerbehälter nachgeschalteten Verdampfer wird die nötige Verdampfungswärme durch Unterkühlung dier zur Umfüllung gelangenden Flüssigkeit zugeführt.The necessary Heat of evaporation due to subcooling of the liquid to be transferred fed.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindu.ngsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung. Zwecks Aufspeicherung im Hoch@drucklagerbe@hälter 1 wird dias durch die Zufüh.rlei:tung 2 vom Verdichter 3 angesaugte Kohlensäuregas auf den normalen Verflüssigungsdruck gebracht, über Ventil 4 dem mit Kühlwasser be chickten Kondensator 5 zugeführt und verflüssigt und dann über Ventil 6, Leitung 7 und Ventil 8 in den Hodhdruckla-gerbehäl2er i eingespeist. Man kann auch die verflüssigte Kohlensäure in bekannter Weise über Ventil 9 und Leitung io der normalen Abfüllung oder einem anderen Verwendungszweck direkt zuführen.The drawing shows schematically an embodiment of a for Implementation of the device suitable for the process according to the invention. For storage purposes In the high pressure storage tank 1, the dias is fed through the feed line 2 from the compressor 3 sucked in carbonic acid gas brought to the normal condensing pressure, about Valve 4 supplied to the condenser 5 with cooling water be chic and liquefied and then fed into the high pressure bearing container i via valve 6, line 7 and valve 8. You can also the liquefied carbon dioxide in a known manner via valve 9 and Feed line io directly to normal filling or another use.

Einen der Ansaugeleistung des Verdichters 3 entsprechenden Teil der Lagerflüssigkeit führt man über das, Regulierventil i i dem Verdampfer 12 zu, wobei dis Verd'ampfun gsgas über die Leitung 13 und Ventil i4 vom Verdichter 3 angesaugt und wiederverdichtet wird. Dieses wiederverdichtete warme Kohilensäuregas wird nun unter Umgehung dies Kondensators 5 über Ventil 15, Leitungen 16 und 7 sowie Ventil 8 oben in den Hochdrucklagerhehälter i gedrückt.A part of the corresponding to the suction capacity of the compressor 3 Storage liquid is fed to the evaporator 12 via the regulating valve i i, wherein The evaporation gas is sucked in via the line 13 and valve i4 from the compressor 3 and is recompressed. This recompressed warm carbonic acid gas is now bypassing this capacitor 5 via valve 15, lines 16 and 7 and valve 8 pressed into the high pressure storage tank i at the top.

Infolge des entstehenden Überschusses, bedingt durch das meihrfach größere Gasvolumen gegenüber dem Flüssigkeitsvolumen je Gewichtseinheit, wird das dem Gasvolumen entsprechende gleich große Flüssigkeitsvolumen, also ein Mehrfaches, an Gewicht von der Speicherflüssigkeit, als der Verdich .terleistu:ng entspricht, über die Leitung 17 dem Verdampfer 12 zugedrückt, in @diesem unterkühlt und über das Ventil 18 der Abfüllung oder einem anderen Verwendungszweck zugeführt.As a result of the resulting excess, caused by the multiple larger gas volume compared to the liquid volume per unit weight, this will be the same volume of liquid corresponding to the gas volume, i.e. a multiple, the weight of the storage fluid than the compression output corresponds to, Via line 17 the evaporator 12 is pressed, in @this subcooled and over the valve 18 is supplied to the filling station or for another use.

Wenn dann der Hochdruckbehälter i von der Spendherflüsisigkeit entleert -i:st und in diesem sich nur mehr Gas befindet, kann dieses vom Verdichter 3 über Ventil i i und. Leitung 13 abgesaugt, auf Verflüssigungsdruck wiederverdichtet, in (der bekannten Weise über Ventil 4 dem Kondensator 5 zu,gefüihrt, dort verflüssigt und über Ventil 6 und 9 diurch die Leitung io direkt zur Abfüllung gebracht werden. Mit abnehmendem Druck im Hochdrucklagerbehälter i ,kann man das Gas auch über die Leitung i9 und Ventil 2o durch eine niedrigere Verd-ichterstufe absaugen lassen zwecks Beschleunigung der restlichen Entleerung.When the high pressure container i is emptied of the dispenser liquid -i: st and in this there is only more gas, this can from the compressor 3 via Valve i i and. Line 13 sucked off, recompressed to condensing pressure, in (the known manner via valve 4 to the condenser 5, fed, liquefied there and via valve 6 and 9 through the line io are brought directly to the filling station. As the pressure in the high-pressure storage tank i decreases, the gas can also be supplied via the Drain line i9 and valve 2o through a lower compressor stage to speed up the remaining emptying.

Sehr zweckmäßig erweist sich dieses Verfahren der beschleunigten Umfüllung auch, wenn z. B. die während der Nacht aufgefüllten Hochdruckbehälter zusätzlich zur normalen Erzeugung am Tage oder sonst zu einem gewünschten Zeitpunkt mit umgefüllt werden sollen. In diesem Fall wird das von der Erzeugungsanlage kommende Friischgas über die Zuleitung 2 vom Verdichter 3 angesaugt, auf Hochdruck wie sonst verdichtet und unter Umgehung des Kondensators über Ventil 15, Leitung 16 und 7 sowie Ventil 8 oben in den Hochdruckbeihäl.ter geidrückt. Dadurch wird wiederum ein Mehrfadhes, der Verdichterleistung an Flüssiggas aus diesem verdrängt und diesmal unter Umgehung des Verdampfers 12 über die Leitung 21 und Ventil 22 der Abfüllung oder einem anderen Zweck zugeführt.This accelerated decanting procedure has proven to be very useful also if z. B. the high pressure tanks filled up during the night in addition for normal production during the day or otherwise at a desired point in time should be. In this case, the gas coming from the generating plant becomes fresh gas Sucked in via the supply line 2 from the compressor 3, compressed to high pressure as otherwise and bypassing the condenser via valve 15, line 16 and 7 and valve 8 pressed into the high pressure container at the top. This in turn creates a multifaceted the compressor capacity to liquefied gas is displaced from this and this time bypassing it of the evaporator 12 via the line 21 and valve 22 of the filling or another Purpose supplied.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Umfüllung von Kohlensäure oder anderen Gasen in verflüssigter Form nach Patent 8o8 123 auch aus Hochdrucklagerbehältern und Tankwagen, in welchen sie bei atmosphärischen Temperaturverhältnissen aufgespeiche.rt sind, wobei die bei der Entnahme verdampfte Flüs,sigkeit wieder auf. Hochdruck verdichtet und urikondensiert und urigekühlt oben in den Hochdrucklagerbehälter gedrückt wird, gekennzeichnet durch das Zusammenwirken der Merkmale, daß ein Teil der in dem Hochdrucklagerbehälter befindlichen Flüssigkeit nicht durch das Abfüllventil (18) geleitet, sondern durch eine regelbare Drosseleinrichtung, z. B. ein Regtil:i.erventil (i i), kontinuierlich verdampft wird, der gleichzeitig die umzufüllende Flüssigkeit unterkühlt. PATENT CLAIMS: i. Process for decanting carbon dioxide or other Gases in liquefied form according to patent 8o8 123 also from high pressure storage containers and tank trucks, in which they are stored at atmospheric temperature conditions are, with the liquid evaporated during the removal on again. High pressure compressed and uricondensed and urigecooled is pressed into the high pressure storage tank, characterized by the interaction of the features that a part of the in the high pressure storage container The liquid located is not passed through the filling valve (18), but through an adjustable throttle device, e.g. B. a Regtil: i.erventil (i i), continuous is evaporated, which at the same time supercooled the liquid to be transferred. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle,des Verdampfungsgases Frischgas aus der Erzeugungsanlage oder anderen Ursprungs verwendet wird. 2. Procedure according to claim i, characterized in that, instead of the evaporation gas, fresh gas is used from the generating plant or from another source. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch Nachschaltung eines Kühlsystems hinter dem Hochdrucklagerbehälter, das einerseits. von der verdampften, andererseits von der umzufüllenden Flüssigkeit beaufsehlagt wird:. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 387 894; »The Handbock of Bwtane-Propane Gases«, 2n`1 Fd,, 1938, Los Angeles, Cal., S. ioo.3. Device for Implementation of the method according to claim 1 or 2, characterized by downstream connection a cooling system behind the high-pressure storage tank, on the one hand. from the vaporized, on the other hand is acted upon by the liquid to be transferred :. Referred publications: U.S. Patent No. 2,387,894; "The Handbock of Bwtane-Propane Gases", 2n`1 Fd ,, 1938, Los Angeles, Cal., P. Ioo.