DE315511C - - Google Patents

Description

Der wesentlichste Unterschied dem Hauptpatent 290809 gegenüber besteht darin, daß das Heizmittel nicht den gleichen Druck besitzt, wie solcher im Trennungsraum herrscht, sondern erheblieh höheren Druck erhält, Um die Heizwirkung auf die Flächeneinheit zu erhöhen und dadurch die Massen der Wärmeübertrager zu vermindern. Man erreicht hierdurch¹ den Vorteil, daß die Verflüssigung des Heizmittels bei erheblich höheren Temperaturen schon eintritt und dann die entspannte Flüssigkeit bei niedrigerem Druck als Kühlflüssigkeit benutzt werden kann. Benutzt man beispielsweise einen aus dem Tren-

¹S ner entnommenen Teil des Sauerstoffes nach dem vorliegenden Verfahren als Heizmittel und bringt ihn auf höheren Druck als im Trenner oder auch bis auf seinen kritischen Druck, so erlangt man dadurch den Vorteil, daß die Verflüssigung des Sauerstoffs bei der Siedetemperatur des höheren Druckes oder auch derjenigen seines kritischen Druckes, (bei 113 bis 118,8° C) eintritt und daher das unter niedrigem Druck stehende und in der Entspannungsmaschine sich entspannende Gas nur mit der entsprechend höheren Temperatur in die Entspannungsmaschine einzutreten braucht. Um diese Wirkung zu erreichen, läßt man den Verdichter, welcher den Sauerstoff auf höheren oder auf kritischen Druck bringen . soll, aus dem Sauerstoffraum der Trennungskolonne einen Teil· des Sauerstoffs ansaugen und statt Luft in die Hochdruckleitung drücken und den erhaltenen flüssigen Sauerstoff in den Trennungsraum einspritzen, der durch besondere Kühlleitungen bei niedrigerem Drude oder auch Unterdruck getrennt abströmt. . · .

Legt man dagegen höheres Gewicht auf vollkommene Trennung der Bestandteile, so läßt man den Verdichter aus dem obersten Teil des Trennungsraumes oder auch hinter der Entspannungsmaschine einen Teil des tiefer siedenden Bestandteils (d. h. bei Luft . Stickstoff) ansaugen und¹ auf höheren Druck ⁴^ als im Trenner oder auch bis auf seinen kritischen Druck bringen und in den' Trennungsraum in der Weise eintreten, daß er darin heizend wirkt und sich selbst verflüssigt, alsdann aber als Flüssigkeit in den Trennungsraum eingespritzt oder in besondere Kühlleitungen unter niedrigerem Druck entspannt wird, und durch Verdampfen eine entsprechende Menge Gemisch oder Sauerstoff verflüssigt. Beim Trennen von Wassergas wird man mit Vorteil den Wasserstoff hierzu nicht benutzen können, da sein kritischer Punkt wie auch seine Siedepunkte zu tief liegen. Man würde daher auf das zuerst beschriebene Verfahren beschränkt sein, wenn der Wasser-

stoff selbst als Gas durch seine Expansion auf den niedrigen Druck nicht so viel Kälte entbinden würde, daß dadurch die übrigen Bestandteile desselben durch Mischung verflüssigt werden könnten.

In beiden Fällen erreicht man den Vorteil, daß von dem Hochdruckverdichter ein von Unreinigkeiten, wie Wasser und Kohlensäure, vollkommen freies und reines Gas angesaugt ίο wird, so daß sich eine Reinigung desselben erübrigt. ' Man erspart dadurch eine Reinigungsvorrichtung. Außerdem erhält man durch den höheren Druck kleine Oberflächen für die Heizspiralen.

Man kommt auf diese Weise ferner sogar mit einem einzigen Verdichter aus, wenn man einen um eine oder zwei Verdichtungsstufen höheren Stufenverdichter benutzt, dessen Hochdruckstufe so klein bemessen wird, daß zo dieselbe dem zu verflüssigenden Gasgemengc entspricht und deren Saugseite durch eine Leitung mit dem unteren oder oberen Teil des Trennungsraumes oder anderen passenden Teilen der Gasleitungen in Verbindung steht. Zwei zur Durchführung des Arbeitsverfahrens gemäß.der Erfindung dienende Vorrichtungen sind in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellt.

Fig. ι stellt eine stehende Einrichtung des Trennungsapparates mit darum angeordnetem Gegenstromapparat dar. Es tritt in den Gegenstromapparat vom Niederdruckverdichter her bei η Druckluft in den Wärmeaustauscher a, b ein, durchströmt denselben und ge· langt durch Rohr i in die Heizröhren des Trennungsapparates d und mündet schließlich bei I in einen der mittleren Teile des Trennungsraumes d. Von hier aus strömt das Gasgemisch zur Leitung in in die Expansionsmaschine c und von dieser aus durch Auspuffleitung h' in die Kühlleitungen h des Trennungsapparates und bei k zurück in den Gegenstromapparat a, b und nach Durchströmung desselben bei 0 aus demselben herau», zur Vakuumpumpe oder ins Freie.

Die Abänderung gegenüber dem Hauptverfahren besteht darin, daß aus denjenigen Teilen des · Trennungsapparates d, wo sich Sauerstoff beim dauernden Arbeiten an-.50 sammelt, durch Leitung/) Sauerstoff von einem besonderen Verdichter P angesaugt und von diesem unter höherem Druck als im Trenner im Gegenstrom zur Leitung p durch dasselbe umschließende Rohr q zum Trennungsraum d zurückgeleitet und diesen in besonderen Heizspiralen r, welche auch konzentrisch in den früheren Heizröhren i angeordnet sein können, durchströmt und schließlich bei V durch ein Drosselventil in den Trennungsraum d einmündet und in diesen den erhaltenenverflüssigten Sauerstoff einspritzt.

In gleicher, Weise kann man auch an derjenigen Stelle des Trennungsraumes, wo sich der Stickstoff ansammelt, durch eine besondere Leitung p' Stickstoff von einem Verdichter P ansaugen und auf höheren Druck als im Trenner oder auch auf seinen kritischen Druck verdichtet, durch eine die Leitung ρ' umschließende Leitung q' zum Trennungsraum d zurückführen und in dem Teil, in welchem sich Stickstoff ansammelt, durch die Leitung q' im Innern weiter nach unten führen und durch Spirale r' zum Beheizen benutzen und oben bei I" durch ein Drosselventil in den Trennungsraum d. einspritzen lassen.

Die stehende Ausführungsform nach Fig. 1 hat den technischen Nachteil, daß man die nach unten fallende Flüssigkeit durch besondere Führungsplatten an der Mischung mit den aufsteigenden Gasen hindern muß, weil sonst die bereits Stickstoff ärmeren aufsteigenden Gase sich wieder mit Sauerstoff anreichern, wenn man sie nicht zwangläufig führt. Dieser Umstand erschwert gerade dli'e sonst so leichte Trennung des Stickstoffs aus der verflüssigten Luft. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, den Trennungsapparat rf zusammen mit dem ihn umschließenden Gegenstromapparat a, b liegend, horizontal oder etwas geneigt anzuordnen (Fig. 2 und 3). Dadurch erhält man die Möglichkeit, daß die sich bildende Flüssigkeit durch den ganzen Apparat hindurch an der Bodenfläche s sich ansammeln kann. Ferner können in diesem Falle statt der durcheinandergeschobenen Spiralen nach Fig. ι um 90 ° gegeneinander versetzte Heiz- und Kühlrohre abwechselnd angeordnet werden, deren erstere r, r' und i, i möglichst nahe am Boden ^ parallel zu demselben i, i aber auch höher angeordnet werden. Die Kühlröhren h durchqueren abwechselnd den Trennungsraum d von oben nach unten und führen bei k in den Gegenstromapparat a, l· genau in derselben Weise, wie dies an ¹⁰S Hand der Fig. 1 beschrieben worden ist. Man erhält durch die Kühlrohre h und die Heizrohre r, r' und i, i eine abwechselnde \'^rerflüssigung und Verdampfung; die in Richtung der Pfeile im Trennungsraum d auf- und absteigenden Gase können sich niemals mit der unten am Boden sich ansammelnden Flüssigkeit vermischen und daher nicht hindernd auf die abwechselnde Kondensation und Verdampfung einwirken. Die Folge davon ist, "5 das mit verhältnismäßig wenig Stufen eine vollkommene Trennung erreicht wird; beschleunigt wird dieselbe aber noch dadurch', daß bei V und bei I" nach der vorliegenden Erfindung flüssiger Sauerstoff bzw. flüssiger Stickstoff in den Trennungsapparat eingeführt wird, .■.:'...

' Diese Art der Zuführung von unter hohem, d. h. höherem Druck als im Trenner stehenden Bestandteilen des Gasgemisches hat den Vorteil, daß die vollkommene gleichzeitige Trennung beider Bestandteile des Gemisches erheblich unterstützt wird, da. in jedem Raum, in welchem der eine oder der andere Bestandteil des Gasgemisches sich gasförmig ansammelt, jetzt Flüssigkeitsgemische dieser

ίο Bestandteile eingespritzt werden können.
. Der wichtigste Vorteil des neuen Trennungsverfahrens· besteht darin, daß die Gasmenge des Niederdruckstromkreises nicht mehr vollständig, sondern nur deren höher siedender Bestandteil erst im Trennungsraum durch Mischkühlung verflüssigt zu werden braucht und daher in den Trennungsraum noch als abgekühltes Gasgemisch eintreten kann. Es¹ wird hierdurch an Verflüssigungsenergie gespart. Außerdem ermöglicht dies Verfahren glatte Trennung bei Drücken bis zum kritischen Druck des tiefer siedenden Bestandteils hinauf, ja selbst noch bei höheren . Drücken, wenn der höher siedende Bestandteil einen höheren kritischen Druck bei seiner kritischen Temperatür besitzt.

Die vollkommenste Ausführungsform des vorbeschriebenen Verfahrens erhält man, wenn man durch besondere Saugleitungen hindurch zu je zwei getrennt für sich arbeitenden Hochdruckverdichterstufen sowohl aus dem Trennüngsraum unten Sauerstoff bzw. möglichst reinen Sauerstoff und oben möglichst reinen Stickstoff bei der Luftverflüssigung und Trennung im Gegenstrom absaugt, jeden .Bestandteil für sich auf höheren Druck als im Trenn'ungsraum oder bis auf seinen kritischen Druck bringt und dann in der oben . beschriebenen Weise sich verflüssigen und zum Trennen arbeiten läßt. Alsdann wird der Sauerstoff in den unteren oder mittleren Teil, der Stickstoff in den oberen Teil eingespritzt, oder auch beide getrennt in die ihnen entsprechenden Kühlleitungen.

Will man nur an Sauerstoff reiches Flüssigkeitsgemisch abziehen, so arbeitet man zweckmäßig mit dem höher siedenden. Sauerstoff allein, weil in diesem Falle das Temperaturniveau so hoch wie möglich gehalten werden darf, ohne das . Endergebnis zu beeinträchtigen.

Claims (3)

P ATENT-Ansprüche:

1. Verfahren zur Verflüssigung und Trennung schwer kondensierbarer Gasgemische, insbesondere von Luft mittels abwechselnder Kondensation oder Verdampfung, nach Patent 290809, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil eines

. der Bestandteile aus dem Trennüngsraum oder aus einer anderen Leitung des betreffenden Bestandteils ansaugt, auf höheren Druck als im Trennungsraum bringt und dann unter diesem höheren Druck im Gegenstrom zur angesaugten Menge nach dem Trennungsraum drückt, dabei zum Beheizen einzelner Teile des Trennungs-' raumes verwendet und darauf nach möglichster Verflüssigung unter Entspannung in den Trennungsraum einspritzt und nunmehr daselbst als Kühlmittel durch Mischung benutzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den abgezapften Teil des höher siedenden Bestandteils in denjenigen Teil des Trennungsraumes wiedereinspritzt, in den das Gemisch frisch eintritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den abgezapften Teil des niedriger siedenden Bestandteils in den kältesten Teil des Trennungsraumes wieder einspritzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.