DE1100058B

DE1100058B - Device for separating components from a gas and / or vapor mixture by cooling the mixture

Info

Publication number: DE1100058B
Application number: DEN15394A
Authority: DE
Inventors: Evert Hellingman; Jacobus Marie Van Der Cornelis; Klaas Roozendaal
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-07-26
Filing date: 1958-07-24
Publication date: 1961-02-23

Description

Vorrichtung zum Abtrennen von Bestandteilen aus einem Gas- und/oder Dampfgemisch durch Abkühlung des Gemisches Zwecks Abtrennung eines Bestandteiles aus einem Gas- und/oder Dampfgemisch, z. B. Feuchtigkeit aus der Luft, ist bereits vorgeschlagen worden, das Gemisch längs einer Anzahl Wände zu führen, die gemeinsam einen Raum bilden, in dem durch Kühlung ein bestimmtes Temperaturgefälle aufrechterhalten wird. Die hierbei benötigte Wandfläche ist groß und das Entfernen des sich auf der Wand absetzenden Schnees, der oft teilweise vereist, ist zeitraubend.Device for separating components from a gas and / or Vapor mixture by cooling the mixture for the purpose of separating off a component from a gas and / or vapor mixture, e.g. B. moisture from the air is already has been proposed to guide the mixture along a number of walls that are common Form a room in which a certain temperature gradient is maintained by cooling will. The wall area required here is large and the removal of the Wall settling snow, which is often partially iced, is time consuming.

Bekannt sind auch Schneefilter, die auf ein Gas-oder Dampfgemisch eine Filterwirkung ausüben. Dieses Gemisch bildet, bevor es den Filter erreicht, durch Expansion Schnee von den abzutrennenden Bestandteilen.Snow filters that operate on a gas or vapor mixture are also known exert a filter effect. Before it reaches the filter, this mixture forms by expansion snow from the components to be separated.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen A:bscheider für Bestandteile eines Gasgemisches, beispielsweise für die Abscheidung von Wasser oder Kohlensäure aus der Luft, zu schaffen, der sich durch möglichst einfachen Aufbau und wenig Raumbedarf auszeichnet, und bei dem der abgelagerte Schnee leicht entfernt werden kann. Auch wird eine längere Betriebszeit für eine solche Maschine oder Anlage, z. B. eine Gastrennanlage, angestrebt.The object of the invention is based on the object of providing a separator for components of a gas mixture, for example for the separation of water or carbon dioxide from the air, to be created by the simplest possible structure and takes up little space, and in which the deposited snow is easily removed can be. A longer operating time is also required for such a machine or system, z. B. a gas separation system aimed at.

Dies wird dadurch erreicht, daß eine Wand aus Gaze mit einer Kühlvorrichtung verbunden ist und ein Raum vorgesehen ist, der den Aufbau einer Schneeschicht auf der Wand aus Gaze zuläßt, derart, daß ein oder mehrere Bestandteile aas dem durch die Schneeschicht geleiteten Gasgemisch auf oder in der Schneeschicht als Schnee ausfrieren.This is achieved by covering a wall of gauze with a cooling device is connected and a space is provided for the build-up of a layer of snow the wall of gauze allows such that one or more components aas the through the snow layer conducted gas mixture on or in the snow layer as snow freeze out.

Dadurch kristallisieren die. auszufrierenden Bestandteile auf der Schneeschicht und beim Durchströmen dieser Schicht auch in der Schicht aus. Die Schneeschicht, durch die das Gasgemisch hindurchgeleitet wird, ist dauernd gekühlt. Das Ausfrieren findet dann unabhängig von der Temperatur des zufließenden Gasgemisches statt.As a result, they crystallize. Components to be frozen out on the Snow layer and when flowing through this layer also in the layer. the The layer of snow through which the gas mixture is passed is constantly cooled. Freezing then takes place regardless of the temperature of the gas mixture flowing in instead of.

In diesem Zusammenhang ist der Ausdruck »Schnee« weit zu deuten. So kann z. B. Schwefel dadurch aus einem Dampf abgeschieden werden, d'aß dieser Dampf durch eine Schicht gekühlten »Schwefelschnee« hindurchgeführt wird, ohne daß die Temperatur des »Schnees« unter 0° C liegt.In this context the expression "snow" has to be interpreted broadly. So can e.g. B. Sulfur can thereby be separated from a vapor, d'ass this vapor is passed through a layer of cooled "sulfur snow" without the The temperature of the "snow" is below 0 ° C.

Die aufgebaute Schneeschicht ,bleibt beim Betrieb als Filter für die abzutrennenden Bestandteile, wie z. B. Wasser und Kohlensäure, erhalten und erlangt eine Stärke von 7 cm und mehr, ohne den Widerstand der Durchströmung wesentlich zu erhöhen.The built-up snow layer remains when operating as a filter for the to be separated components, such. B. water and carbonic acid, received and obtained a thickness of 7 cm and more, without significantly reducing the resistance to the flow to increase.

Um eine lose, gut durchlässige Schneeschicht zu erhalten, soll die Zu.flußgeschwindigkeit des Gasgemisches höchstens 10 cm/sec betragen. Unter »Zuflußgeschwindigkelit« ist die Geschwindigkeit zu verstehen, .die das Gas in der Nähe .der Gazeschicht aufweist, wenn man sich das Gazestück entfernt denkt. Aus dieser Geschwindigkeit und der Gasmenge läßt sich die erforderliche Gazeoberfläche berechnen.In order to obtain a loose, well-drained layer of snow, the The flow rate of the gas mixture should not exceed 10 cm / sec. Under "Inflow Velocity" is to be understood as the speed .that the gas near .the gauze layer if one imagines the piece of gauze removed. From this speed and the required gauze surface can be calculated from the amount of gas.

Die Wand wird auf einer Temperatur gehalten, -die gleich oder kleiner ist als die Temperatur, welche der Temperatur bei der zulässigen Dampfspannung des niedrigst ausgefrorenen Bestandteiles entspricht.The wall is kept at a temperature -which is equal to or less is than the temperature which corresponds to the temperature at the permissible vapor tension of the the lowest frozen component.

Das Gazestück soll nicht zu feinmaschig sein. Die Maschenweite der Gaze liegt zwischen 0;1 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 2 mm.The piece of gauze should not be too fine-meshed. The mesh size of the Gauze is between 0.1 and 5 mm, preferably between 0.4 and 2 mm.

Die Wand aus Gaze,steht in leitender Verbindung mit gekühlten Streifen, Rippen, Stäben oder Rohren. Die Streifen sind mittels einer Platte, die Stäbe oder Rohre über eine Buchse und eine Schelhe und die Rippen unmittelbar am kalten Kopf einer Kaltgaskältemaschine befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels einer Stiftschraube und einer Mutter. Die Wand aus Gaze und die Streifen, sowie die Rippen tauchen, in eine Rinne für flüssiges Gas ein.The wall of gauze, is in conductive connection with chilled strips, Ribs, rods or tubes. The strips are by means of a plate, the rods or Pipes over a socket and a shelf and the ribs directly on the cold head attached to a cold gas refrigerator. It is attached using a stud screw and a mother. Dip the wall of gauze and the strips, as well as the ribs, into a channel for liquid gas.

Die Wand aus Gaze kann auch rings um den Kocher einer Gastrennsäule oder an den Umlaufverdampferrohren eines Kochers angeordnet sein.The gauze wall can also be used around the cooker of a gas separation column or be arranged on the circulation evaporator tubes of a cooker.

Besonders ist diese Vorrichtung wichtig bei Gastrennanlagen, bei denen das Verstopfen der Füllung der Trennsäule und die damit verbundene Feuer- und Explosionsgefahr vermieden werden muß. Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt eines mittels eines flü6,sigen Gases in einer Rinne gekühlten, losen Abtrernners, Fia. 2 einen teilweisen Schnitt längs der Linie II-II.der Fi,g. 1, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt eines auf dem kalten Kopf einer Kaltgaskältemaschine festgeklemmten Abtrenners, Fig. 3 a einen Schnitt längs -der Linie III-III der Fig. 3, Fig. 4 und 5 die Anwendung bei einem Kochgefäß einer Gastrennsäule, und Fig. 5 a eine mögliche Form des Gaizestückes nach Fig. 5.This device is particularly important in gas separation systems in which clogging of the filling of the separation column and the associated risk of fire and explosion must be avoided. The drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention. It shows Fig. 1 a longitudinal section of a means of a liquid gas in a channel cooled, loose separator, FIG. 2 one partial section along the line II-II. of Fi, g. 1, Fig. 3 is a partial longitudinal section an isolator clamped onto the cold head of a cold gas refrigerator, 3a shows a section along the line III-III in FIGS. 3, 4 and 5, the application in the case of a cooking vessel of a gas separation column, and FIG. 5 a shows a possible form of the Gaizestückes according to FIG. 5.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, wird durch hochkant angeordnete, sich radial erstreckende Kupferstreifen 1 und durch sich hieran anschließende liegende Streifen 4 ein Käfig gebildet. Auf den Streifen 1 und 4 ist Gaze2 beispielsweise angelötet.As FIGS. 1 and 2 show, is arranged on edge, by itself radially extending copper strips 1 and adjoining them Strip 4 formed a cage. On strips 1 and 4, for example, there is Gaze2 soldered on.

Die unteren Enden der Kupferstreifen 1 stehen im einer Rinne 3, die z. B. mit flüssiger Luft. ;gefüllt ist. Gegen die Gaze 2 liegt eine Wandaa an.The lower ends of the copper strips 1 are in a channel 3, the z. B. with liquid air. ; is filled. A Wandaa rests against the gauze 2.

Die Strömungsrichtung .des zu behandelnden Gases ist von außen nach innen: (Pfeilep).The direction of flow of the gas to be treated is from the outside to inside: (Pfeilep).

An der Außenseite der Gaze2 wächst entgegen .der Richtung der Pfeile p eine Schneeschicht.On the outside of the gauze2 grows against the direction of the arrows p a layer of snow.

Auch die Ausführungsform nach Fig. 3 weist einen Käfig aus flachen Streifen .1 und 4 auf, die mit einer Platte 5 und einer Buchse 6 aus wärmeleitendem Material verbunden sind. Der Käfig ist ringsum von Gaze 2 umgeben. Diese Gaze ist am kältesten und eine darauf gebildete Schneeschicht fängt im wesentlichen C02.The embodiment according to FIG. 3 also has a flat cage Strips .1 and 4, with a plate 5 and a socket 6 made of thermally conductive Material are connected. The cage is surrounded by gauze 2 all around. This gauze is coldest and a layer of snow formed on it essentially traps CO2.

Die Platte 5 ist mittels einer Stiftschraube 7 und einer Mutter 8 auf einem Bolzen am kalten Kopf 9 einer Kaltgaskältemaschine mit Rippen 10 festgeklemmt. An diesen Rippen 10 wird die dem Kopf 9 zuströmende Luft kondensiert. Diese Luft wird in der Rinne 11 aufgefangen und durch ein Rohr 12 abgeführt.The plate 5 is secured by means of a stud screw 7 and a nut 8 clamped on a bolt on the cold head 9 of a cold gas refrigerator with ribs 10. The air flowing towards the head 9 is condensed on these ribs 10. This air is collected in the channel 11 and discharged through a pipe 12.

Eine weitere Gazeschicht 2a ist um Stäbe oder Rohre 13 angeordnet, die durch eine Scheibe 14 mit der Buchse 6 verbunden sind und denen von der Buchse Kälte zugeführt wird. Der auf dieser Gazeschicht2a gebildete Schnee fängt im wesentlichen Wasser.Another gauze layer 2a is arranged around rods or tubes 13, which are connected by a disc 14 to the socket 6 and those of the socket Cold is supplied. The snow formed on this gauze layer 2a is essentially caught Water.

Wenn die Gazeschicht2a an Rohren festgelötet ist, kann sie mit Hilfe von in den Rohren fließender kalter Flüssigkeit oder kaltem Gas gekühlt werden.If the gauze layer 2a is soldered to the pipes, it can with the help be cooled by cold liquid or cold gas flowing in the pipes.

Die sich so ergebenden ringförmigen Räume y und s sind so groß bemessen, daß sie die Sclineeschirhten aufnehmen können.The resulting annular spaces y and s are so large that so that they can take up the Sclineeschirhten.

Die Fig. 4 und 5 zeigen, wie die Gaze2 auch um die Umlaufverdampferrohre 15 eines Kochers 16 angeordnet sein kann.FIGS. 4 and 5 show how the gauze 2 also surrounds the circulation evaporator tubes 15 of a cooker 16 can be arranged.

Fig. 5 a zeigt, wie die Gaze 2 in Form eines Zickzackkragens gefaltet sein kann.Fig. 5 a shows how the gauze 2 is folded in the form of a zigzag collar can be.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for separating components from a gas and / or vapor mixture by cooling the mixture, characterized in that a wall of gauze (2, 2 a) is connected to a cooling device and a space (y, s) is provided which allows a layer of snow to build up on the wall of gauze (2, 2a) in such a way that one or more constituents from the gas mixture passed through the layer of snow freeze out as snow on or in the layer of snow.

2. Device according to claim 1, characterized in that the inflow speed of the mixture is a maximum of 10.cm / sec.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the wall of gauze (2, 2 a) is kept at a temperature equal to or is lower than the temperature, which is the temperature at the permissible vapor tension of the lowest frozen component.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the mesh size of the gauze (2.2 a) between 0.1 and 5 mm, preferably between 0.4 and 2 mm.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the wall of gauze (2, 2c,) in conductive connection with cooled conductive strips (1, 4), ribs (10), rods or tubes (13).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the strips (1, 4) by means of a plate (5), the rods or tubes (13) via a socket (6) and a Disk (14) and the ribs (10) directly on the cold head (9) of a cold gas refrigerator are attached.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the It is fastened by means of a stud screw (7) and a nut (8). B.

Device according to claims 4 and 5, characterized in that the gauze wall (2) and the strips (1) and the ribs (10) are immersed in a channel (3, 11) for liquid gas.

9. Apparatus according to claim 4 and 5, characterized in that the Wall of gauze (2) is arranged around the digester (16) of a gas separation column.

10. Device according to claim 9, characterized in that the wall made of gauze (2) is on the circulation evaporator tubes (15) of a digester (16) is arranged. Considered Publications: German Patent No. 480 815; British Patent No. 353 014.