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Verfahren zum Zerlegen schwer kondensierbarer Gasgemische, wie Luft od. dgl., mittels partieller Kondensation.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerlegen schwer kondensierbarer Gasgemische, wie Luft od. dgl., mittels partieller Kondensation. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass zur Deckung der unvermeidlichen Kälteverluste eine Flüssigkeit benutzt wird, die in einem besonderen Behälter in einem Hochdruckkreislauf erzeugt wird. Dadurch wird eine wesentliche Vereinfachung der Anlage erzielt. Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass nach erfolgter partieller Kondensation das Gasgemisch noch einer Rektifikation unterworfen wird. um das aus der partiellen Kondensation erhaltene, an schwersiedenden Bestandteilen reiche Gemisch von den in ihm noch befindlichen
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erläutert werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen dargestellt, mittels derer das Verfahren sieh durchführen lässt.
In Fig. 1 ist mit 1 dir VerfIüssigungsvorrichtung bezeichnet, in die bei 2 die zu zerlegende Luft mit etwa 4-6 Atm. Überdruck eingeführt wird. Die aufsteigende Luft verflüssigt sich zum Teil an den Innenwandungen des Rohrbündels J, so dass sich in dem unteren Teile- des Verflüssigers ein sauerstoffreiches Gemisch ansammelt, das mittels der Leitung. 5, in die das Entspannungsventil 6 eingebaut ist, in den Verdampfungsraum 7 des Verflüssigers 1 gelangt. Der obere Teil des Verflüssiger 1 ist zu einer Haube 8 ausgebildet, in die die zur Deckung der Kälteverluste dienende Flüssigkeit, als welche zweckmässig Stickstoff verwendet werden kann, eingegeossen wird.
Der Kälet(Flüssigkeits)ersatz erfolgt mittels Zweistufenentspannung in der Art, dass der durch den mit 15 angedeuteten Kompressor auf einen hohen Druck, beispielsweise auf 150-200 Atm., ver- dichtete Stickstoff mittels des in die Leitung 12 eingebauten Entspannungsventils 13 auf ungefähr 50 Atm. in das Gefäss 9 entspannt wird. Der in diesem Gefäss verflüssigte Teil des Stickstoffes wird mittels Leitung 10, in welche das Entspannungsventil 11 eingebaut ist, in die Rucklaufsäule, gegebenenfalls bei dem in dieser Rücklaufsäule herrschenden Druck, entspannt. Der in dem Gefäss 9 gasförmig verbliebene Teil des Leichtsiedenden wird mittels der Leitung 14 dem Koj pressor 7-5 zugefuhrt, wo der Stickstoff erneut auf hohen Druck gebracht wird.
Aus der Leitung 16 entweicht der gasförmige Teil des Stickstoffes und bei 17 am Kopfe des Verflüssigers ein sauerstoffreiches Gemisch.
Wenn die Zerlegungsprodukte. Sauerstoff und Stickstoff, in reinem Zustande gewonnen werden sollen, muss, wie Fig. 2 zeigt. mit einem zweiten Verfliissiger 18 gearbeitet werden. Die zu zerlegende Luft wird zweckmässig mit etwa 6-9 Atm. Überdruck in den Verflüssiger 1 eingeleitet. Der Vorgang
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erhaltene sauerstoffreiche Flüssigkeit wird durch die Leitung 5 mittels des darin eingebauten Entspannungsventils 6 auf den in diesem Verflüssiger 1 herrschenden Druck in den Verdampferraum 7 entspannt. Dieses sauerstoffreiche Gemisch wird nach der Verdampfung mittels der Leitung 19 in den zweiten Verflüssiger 18 eingeblasen und durchstreicht hier das Rohrbündel 20.
Das in dem Verdampfer 21 des Verflüssigers 18 erhaltene sauerstoffreiche Gemisch wird in dem Rohre 22 mittels des Entspannungs-
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was wieder eine grössere Sauerstoffanreicherung der Flüssigkeit bedingt.
Der technische Vorteil dieser Abänderung besteht darin, dass die gesamte zu trennende Luft nur auf Niederdruck gebracht zu werden braucht und der Stickstoff unter Druck gewonnen wird. so dass ein beträchtlicher Teil der aufgewandten Energie zurückgewonnen werden kann. während bei der zweistufigen Rektifikation der Stickstoff auf Atmosphärendruck entspannt werden muss und keine Energie zurückgewonnen werden kann.
Der Kälte (Flüssigkeitsjersatz erfolgt in der gleichen Weise wie bei Fig. l, nur wird die in dem Gefäss 9 gewonnene Flüssigkeit mittels der in die Leitung 10 eingebauten Entspannungsventile 11 bzw. 11' nach dem Kondensator 8 des Verflüssigers 1 und in den Kondensator, 24 des Verfliissigers M geführt und auf den dort herrschenden Druck entspannt.
Endlich kann eine Abänderung des Verfahrens dadurch erzielt werden, dass das aus der partiellen Kondensation erhaltene, an Sauerstoff reiche Gemisch von den in ihm noch befindlichen Bestandteilen von Stickstoff mittels Rektifikation gereinigt wird. Die hiefür dienenden Vorrichtungen sind in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt.
Mit 28 ist der Verflüssiger bezeichnet, in den die zu trennende Luft bei 29 eingeführt wird. In dem Kondensator. 30 wird die Luft einer teilweisen Kondensation unterworfen. Die herabfallende sauerstoffreiche Flüssigkeit wird in der Rektifikationssäule. 31 durch den aus dem Verdampfer. 32 aufsteigenden
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Stickstoff in den Kondensator.'30 des Verflüssigers 28 entspannt werden kann, wodurch der Kondensator im Betrieb erhalten wird. Der Kälte(Flüssigkeits)ersatz erfolgt in gleicher Weise wie bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und 2. Bei 38 wird der gewonnene Stickstoff abgezogen, während bei 9 der verdampfte
Stickstoff des Kreislaufes den Kondensator verlässt.
Das Verfahren kann auch in der Weise durchgeführt werden, dass die Zerlegungsprodukte bei 33, 38 und 39 abgesaugt werden, so dass also das Trennungsverfahren mit Unterdruck erfolgt.
Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 4 endlich ist der Kondensator. 30 in die beiden Teile 40 und. J1 geteilt. Diese Ausführung wird dann notwendig, wenn die Zerlegung des Gasgemisches unter einem Überdruck von beispielsweise 4-6 Atm. durchgeführt werden soll. Der in dem Verdampfer.' ? sich ansammelnde flüssige Sauerstoff wird mittels der Leitung 4' ?, in die das Entspannungsventil 43 eingebaut ist, in den Kondensatorteil 41 entspannt, so dass bei 44 reiner dampfförmiger Sauerstoff entnommen werden kann. Unterhalb des Kondensatorteils 41 sind Schalen angeordnet, so dass die sieh dort ansammelnde Flüssigkeit in gleichmässiger Verteilung auf die Rektifikationssäule herabfliesst und gegebenenfalls aus dem Verflüssiger entnommen werden kann.
Die zum Kälteersatz dienende Flüssigkeit kann auch an anderer Stelle als gezeigt in den eigentlichen Verflüssiger eingegossen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Zerlegen seliver kondensierbarer Gasgemische, wie Luft od. dgl., mittels partieller Kondensation, bei welcher Leichtsiedendes als Kälteersatz benutzt und in einer besonderen Vorrichtung gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verflüssigung des als Waschflüssigkeit dienenden Leichtsiedenden in einem besonderen Hoehdruckkreislauf mittels Zweistufenentspannung bewirkt wird.