CH377863A - Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von gasförmigem, komprimiertem Sauerstoff - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von gasförmigem, komprimiertem Sauerstoff

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CH377863A
CH377863A CH7410359A CH7410359A CH377863A CH 377863 A CH377863 A CH 377863A CH 7410359 A CH7410359 A CH 7410359A CH 7410359 A CH7410359 A CH 7410359A CH 377863 A CH377863 A CH 377863A
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Albert Dipl In Moegli-Zimmerli
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Kuehni Apparatebau Ag
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Description


  Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von gasförmigem, komprimiertem Sauerstoff    Das Patent betrifft ein Verfahren zur Gewinnung  von gasförmigem, komprimiertem Sauerstoff und  eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.  



  Nach diesem Verfahren wird Luft durch Kom  pression, Abkühlung und Expansion verflüssigt. Die  flüssige Luft wird durch Rektifikation in flüssigen  Sauerstoff und Restgase getrennt. Der flüssige Sauer  stoff wird komprimiert, verdampft und auf annä  hernd Raumtemperatur gebracht.  



  Dabei wird nach der Erfindung ein Teil der  komprimierten Luft vor ihrer Verflüssigung zum  Wärmeaustausch mit dem komprimierten Sauerstoff  gebracht, um diesen zu verdampfen und zu erwärmen.  



  Die Einrichtung zur     Durchführung    des Verfah  rens enthält eine     Luftverflüssigungsanlage,    eine     Rek-          tifizierkolonne    zur Trennung der flüssigen Luft in  flüssigen Sauerstoff und Restgase, einen Kompres  sor für den flüssigen Sauerstoff und einen     Wärme-          austauscher    zum Verdampfen des komprimierten  flüssigen Sauerstoffs und zum Erwärmen des ver  dampften Sauerstoffs auf annähernd Raumtemperatur.  



  Dabei ist erfindungsgemäss ein Teilstrom der  komprimierten Luft der     Luftverflüssigungsanlage     durch den     Wärmeaustauscher    geleitet.  



  Im folgenden wird ein     Ausführungsbeispiel    der  erfindungsgemässen     Einrichtung    an Hand der Zeich  nung beschrieben. Im Zusammenhang damit wird  auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise  erläutert.  



  In der einzigen Figur der Zeichnung ist die bei  spielsweise Ausführung der Einrichtung zur Ge  winnung von gasförmigem, komprimiertem Sauer  stoff schematisch dargestellt.  



  Die dargestellte Einrichtung enthält eine Luft  verflüssigungsanlage mit einem Luftkompressor 1,  welcher mit einem     Vorkühler    2 verbunden ist. An  den     Vorkühler    2 sind der     Lufteinlass    3 eines Wärme-         austauschers    4 und der     Lufteinlass    5 eines zweiten       Wärmeaustauschers    6 angeschlossen.

   Der erste       Wärmeaustauscher    4 hat an dem den     Lufteinlass    3  aufweisenden Ende einen     Auslass    7 für den mittels  der Einrichtung gewonnenen, gasförmigen, kom  primierten Sauerstoff und am anderen Ende einen       Auslass    8 für die komprimierte Luft und einen Ein  lass 9 für flüssigen, komprimierten Sauerstoff. Der  zweite     Wärmeaustauscher    6 hat an dem den Ein  lass 5 für die komprimierte Luft aufweisenden Ende  einen     Auslass    10 für die bei Trennung des Sauer  stoffs von der Luft verbleibenden Restgase und  am anderen Ende einen Einlass 11 für diese Rest  gase und einen     Auslass    12 für teilweise flüssige Luft.

    Ausserdem ist der zweite     Wärmeaustauscher    6 mit  einem     Auslass    13 für gasförmige Luft und einem  zweiten Einlass 14 für gasförmige Luft versehen.  Der     Auslass    13 ist zwischen dem Einlass 5 und dem       Auslass    12 angeordnet. Der Einlass 14 ist zwischen  dem     Auslass    13 und dein     Auslass    12 angeordnet  und mit dem     Luftauslass    8 des ersten     Wärmeaus-          tauschers    4 verbunden.  



  Die Einrichtung enthält weiterhin eine zweiteilige       Rektifizierkolonne    15, 16, 17 mit einer unteren  Teilkolonne 15, einer oberen Teilkolonne 16 und  einem dazwischenliegenden Kondensator und Ver  dampfer 17. Der     Luftauslass    13 des zweiten     Wärme-          austauschers    6 ist mit dem Eingang einer Expan  sionsmaschine 18 verbunden, deren Ausgang mit dem  unteren Teil der unteren Teilkolonne 15 in Ver  bindung steht.

   Der     Auslass    12 für flüssige Luft an  dem zweiten     Wärmeaustauscher    6 ist über ein zur  Entspannung der teilweise     flüssigen    Luft dienendes  Ventil 19 (an dessen Stelle auch eine     Düse    Ver  wendung finden kann) ebenfalls an den unteren Teil  der unteren Teilkolonne 15 angeschlossen. Der Kon  densator und Verdampfer 17 der     Rektifizierkolonne         hat einen     Auslass    20 für den flüssigen Sauerstoff.

    Dieser     Auslass    steht mit dem Eingang eines     Flüs-          sigkeitskompressors    (Flüssigkeitspumpe) 21 in Ver  bindung,     desen    Ausgang an den für den     flüssigen     Sauerstoff bestimmten Eingang 9 des ersten     Wärme-          austauschers    4 angeschlossen ist. Vom Kopf der  oberen Teilkolonne 16 ist eine Leitung an den für  die Restgase bestimmten Eingang 11 des zweiten       Wärmeaustauschers    6 geführt.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrich  tung ist folgende:  Der Kompressor 1 verdichtet die in Richtung des  mit      < :Luft     bezeichneten Pfeiles von ihm angesaugte  Luft auf einen Betriebsdruck von 20 bis 50     ata.     Im Kühler 2 wird die beim Verdichten erwärmte  Luft auf     annähernd    Raumtemperatur abgekühlt.  Danach wird die Luft in zunächst zwei Teilströme  aufgeteilt. Der erste Teilstrom wird im ersten     Wärme-          austauscher    4 zum Wärmeaustausch     mit    dem in der  weiter unten beschriebenen Weise erzeugten, kom  primierten Sauerstoff gebracht. Dabei verdampft  der     flüssige    :Sauerstoff und nimmt eine höhere Tem  peratur an.

   Er kann dann in transportfähige, druck  feste Gefässe (Druckgasflaschen) gefüllt werden.  Gleichzeitig wird im ersten     Wärmeaustauscher    4 die  Luft abgekühlt und diese verlässt denselben am     Au.s-          lass    8 in der Nähe des Einlasses 9 für den flüssigen,  komprimierten Sauerstoff mit einer niedrigen Tem  peratur. Der zweite Teilstrom der den     Vorkühler    2  verlassenden komprimierten Luft wird im zweiten       Wärmeaustauscher    6 von den Restgasen abgekühlt,  welche bei der in weiter unten beschriebenen Weise  erfolgenden Trennung des Sauerstoffes von der flüs  sigen Luft abgeschieden werden.

   Ein Teil dieser  abgekühlten Luft wird in der Expansionsmaschine  18 unter Abgabe mechanischer Energie auf 3 bis  5     ata    entspannt, dadurch annähernd auf Verflüssi  gungstemperatur gebracht und dann in den unteren  Teil der unteren Teilkolonne 15 geleitet. Der rest  liche Teil der Luft im zweiten     Wärmeaustauscher    6  vereinigt sich mit dem aus dem     Auslass    8 des ersten       Wärmeaustauschers    4 austretenden und durch den  Eimass 14 in den zweiten     Wärmeaustauscher    6 ein  tretenden Luftstrom und wird im zweiten     Wärme-          austauscher    6 weiter bis auf Verflüssigungstempera  tur abgekühlt.

   Die dadurch verflüssigte Luft wird  mittels des Ventils 19 auf 3 bis 5     ata    entspannt und  in den untersten Teil der unteren Teilkolonne 15  geleitet. Am Kondensator 17 der     Rektifizierkolonne     wird der     flüssige    Sauerstoff am     Auslass    20 bei einem  Druck von 1 bis 1,5     ata    entnommen, mittels des  Kompressors     (Flüssigkeitspumpe)    21 auf den end  gültigen gewünschten Druck, z. B. 150 bis 200     ata,     komprimiert und in dem ersten     Wärmeaustauscher     4 wie oben erwähnt verdampft und erwärmt.

   Der  dadurch gewonnene Sauerstoff steht am     Auslass    7  des ersten     Wärmeaustauschers    4 z. B. zur Füllung  von Druckgasflaschen zur Verfügung. Die nach Tren  nung des Sauerstoffs von der flüssigen Luft in der  oberen Teilkolonne 16 mit einem Druck von 1 bis    1,5     ata    erhaltenen Restgase dienen im zweiten       Wärmeaustauscher    6 zur Kühlung der komprimierten  .Luft und stehen an dessen Ausgang 10 zur Ver  fügung.  



  Die Verdichtung und     Vorkühlung    der Luft kann  statt wie beschrieben in je einer Stufe auch in meh  reren Stufen erfolgen. An Stelle der zweiteiligen       Rektifizierkolonne    kann auch eine einteilige, bei  spielsweise mit einem Überdruck von 1 bis 1,5 atü  arbeitende     Rektifizierkolonne    Verwendung finden.  Auch kann zur     Aubkühlung    der komprimierten Luft  ein zusätzlicher Kältekreislauf mit einem fremden  Medium (z. B. Ammoniak, Neon oder Wasserstoff)  angewandt werden.  



  Die beschriebene Einrichtung arbeitet mit einem  niedrigen Betriebsdruck (Druck der komprimierten  Luft) von etwa 20 bis 50     ata.    Das ist dadurch mög  lich, dass ein Teil der Strömung der komprimierten  Luft vor ihrer Verflüssigung zum Wärmeaustausch  mit dem komprimierten Sauerstoff gebracht und da  durch zusätzlich gekühlt wird. Die bisher bekannten  Anlagen, bei denen letzteres nicht der Fall ist, be  nötigen einen Betriebsdruck von 100 bis 200     ata.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem, komprimiertem Sauerstoff, bei welchem Luft durch Kompression, Abkühlung und Expansion verflüssigt, die flüssige Luft durch Rektifikation in flüssigen Sauerstoff und Restgase getrennt, der flüssige Sauer stoff komprimiert, verdampft und auf annähernd Raumtemperatur erwärmt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Teil der komprimierten Luft vor ihrer Verflüssigung zum Wärmeaustausch mit dem komprimierten Sauerstoff gebracht wird, um diesen zu verdampfen und zu erwärmen.
    II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einer Luftverflüssigungs- anlage, einer Rektifizierkolonne zur Trennung der flüssigen Luft in flüssigen Sauerstoff und Restgase, einen Kompressor für den flüssigen Sauerstoff und einem Wärmeaustauscher (4) zum Verdampfen des komprimierten flüssigen Sauerstoffs und Erwärmen des verdampften Sauerstoffs auf annähernd Raum temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil strom der komprimierten Luft der Luftverflüssigungs- anla.ge durch den Wärmeaustauscher (4) geleitet ist. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft auf etwa 20 bis 50 ata komprimiert wird. 2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (1) der Luftverflüssigungsanlage mit einem Vorkühler (2) verbunden ist, an welchen der genannte Wärmeaus- tauscher (4) und ein zweiter Wärmeaustauscher (6) angeschlossen sind, welcher zum Wärmeaustausch zwischen den Restgasen und einem Teil der im Gegenstrom zu diesen fliessenden komprimierten Luft dient und an einem Ende einen ersten Einlass (5) für gasförmige Luft, am anderen Ende einen Aus lass (12)
    für flüssige Luft sowie zwischen den Enden einen zweiten Einlass (14) und einen Auslass (13) für gasförmige Luft hat, wobei der erste Lufteinlass (5) mit dem Vorkühler (2), der zweite Lufteinlass (14) mit dem Luftauslass (8) des erstgenannten Wärmeaustauschers (4), der Auslass (13) für gas förmige Luft über eine Expansionsmaschine (18) und der Auslass (12) für flüssige Luft über eine Druckreduziervorrichtung (19) mit dem unteren Teil (15)
    einer Rektifizierkolonne (15, 16, 17) ver bunden ist. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einlass für gasför mige Luft (14) am zweiten Wärmeaustauscher (6) zwischen dem Auslass (13) für gasförmige Luft und dem Auslass (12) für flüssige Luft angeordnet ist.
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