DE846550C

DE846550C - Vorzerlegungskondensator

Info

Publication number: DE846550C
Application number: DEM4597D
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Grassmann
Original assignee: Adolf Messer GmbH
Current assignee: Adolf Messer GmbH
Priority date: 1944-12-05
Filing date: 1944-12-05
Publication date: 1952-08-14

Description

Vorzerlegungskondensator

13e1 vier Zerlegung von Luft durch Verfliissigutig

und Rektifikation wird diese bekanntlich meist in

einer unter einem Druck von g his 7 ata bestehen-

den llitteldruckkolonne in die beiden Vorprodukte

Wasclisticksttiff und Rollsauerstoff zerlegt. :1t11

olleren Ende dieser Mitteldruckkolonne ist ein

Kondensator angebracht. in dein die aus der Mit-

teldruckkolonne aufsteigenden Stickstoffdämpfe

verflüssigt werden. Ein Teil der gebildeten Flüssig-

keit l:itift in die Xlitteldruckkolonne zurück und

dient liier als Waschflüssigkeit, während der

andere "heil (Itircli ein Ventil auf den Druck der

\' iederdruckkolontie entspannt und auf deren oberstes Ende als Waschflüssigkeit aufgegeben @@ ird.

1;s ist ferner bekannt, an Stelle einer Mitteldruckkolonne mit darüberliegendeni Kondensator einen sogenannten Condensateur retour en arriere zu verwenden. Bei dieser Konstruktion, die 1111 folgenden als Vorzerlegungskondensator bezeichnet sei, stei`t die Luft in einem Rohrbündel, das durch <letz flüssigen Reinsauerstoff von außen gekühlt wird, nach oben. Da sie unter erhöhtem Druck (etwa 4 bis 0 atii) steht, tritt eine Teilverfliissigtittg ein, wobei vorwiegend Sauerstoff verflüssigt wird. Durch den Gegenstrom zwischen der in diesem Rohrbündel nach oben aufsteigenden Luft und der nach unten ablaufenden Flüssigkeit tritt hierbei'zu-Si tzlich eine gewisse Rektifikationswirkung ein, t z# d. h. aus dein Dampf geht ein Teil des Sauerstoffs in die Flüssigkeit über, während umgekehrt aus der Flüssigkeit der Stickstoff ausgedampft wird. Aus diesem Rohrbündel erhält man daher ein mit Sauerstoff angereichertes Kondensat (Rohsauerstoff). Die in diesem aufsteigenden Rohrbündel nicht verflüssigten Dämpfe sammeln sich in der oberen Haube des Kondensators und durchströmen anschließend das absteigende Rohrbündel, das ebenfalls von außen mit flüssigem Sauerstoff gekühlt wird. In diesem wird dieser Dampfrest verflüssigt. Es ergibt sich daraus also ein zweites Stickstoffreiches Kondensat (Rohstickstoff). Dieser wird als Waschstickstoff auf die Niederdruckkolonne aufgegeben. Gegenüber der Verwendung einer Mitteldruckkolonne hat diese Anordnung den Vorteil einer niedrigeren Bauhöhe und eines geringeren Raurnhedarfs. Es lassen sich in Vorzerlegungskondensatoren dieser Bauart jedoch nicht die guten Reinheiten von Waschstickstoff und Rohsauerstoff erzielen wie in einer mit Austauschböden versehenen Slitteldruckkolonne, wodurch auch die Reinheit und Ausbeute der Endprodukte vermindert wird.
Das X"erfahren der vorliegenden Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Vorteile beider Konstruktionen zu vereinigen. Es geschieht dies dadurch. daß durch die im folgenden beschriebenen Maßnahmen die Rektifikation im aufsteigenden lZohrhündel verstärkt wird. In der bisherigen Konstruktion des Vorzerlegungskondensators wirkt nämlich nur im untersten Teil des aufsteigenden Rohrbündels die gesamte Flüssigkeitsmenge auf den aufsteigenden Gasstrom. In dem oberen Teil der Rohre steht jedoch nur eine verhältnismäßig kleine Flüssigkeitsmenge zur Verfügung, so daß die Auswaschung des Sauerstoffs aus dem aufsteigenden Dampf notwendig unvollkommen bleiben muß. L-m nun eine möglichst vollkommene Aus-\vaschung zu erreichen, werden erfindungsgemäß die Rohre des aufsteigenden Rohrbündels über den unteren Rohrboden hinaus verlängert, so daß hier Berührungsflächen zwischen Dampf und Flüssigkeit zur Verfügung stehen, die mit der vollen, im Kondensator gebildeten Flüssigkeitsmenge beaufschlagt sind.
Eine weitere Steigerung der Rektifikationswirkurrg kann zudem dadurch erreicht werden, daß diese unteren Rohrenden mit Vorrichtungen versehen sind. die eine besonders innige Berührung zwischen Dampf und Flüssigkeit gewährleisten. Es kann zu diesem Zweck z. B. in jedes Rohr eine eng an der Rohrwand anliegende Drahtspirale eingebaut werden. Statt dessen können die Rohre auch mit Füllkörpern oder Drahtsieben versehen werden.
Die \"ersuche haben ergeben, daß es günstiger ist, mit verhältnismäßig kleinen Rohrweiten zu arbeiten, cla dadurch bei kleiner Bauhöhe gute Reinheite.n und gleichzeitig große Übertragungsflächen erreicht werden können. Der Verkleinerung der lichten Rohrweite ist jedoch dadurch eine Grenze.-gesetzt,, daß bei zu geringem Durchmesser ein, .Rüekstau.-det Flüssigkeit durch den aufsteigenden Dampfstrom eintritt. Um dies zu vermeiden. wird erfindungsgemäß das unterste Rohrende schräg abgeschnitten, wodurch ein störungsfreier Ablauf der Flüssigkeit gewährleistet wird. Auch eine Erweiterung des unteren Rohrendes fuhrt zu einem störungsfreien Flüssigkeitsablauf.
Eine beispielhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist durch die Abbildung gegeben. Die in einem nicht gezeichneten Wärmeaustauscher etwa bis zur Verflüssigungstemperatur gekühlte Luft, tritt bei A in den Raum unter dem aufsteigenden Rohrbündel ß ein. Da dieses Rohrhiindel außen durch den im Behälter C befindlichen flüssigen Sauerstoff- gekühlt ist, tritt beim Aufsteigen der Luft also eine Teilverflüssigung bei gleichzeitiger Rektifikation ein. Die Rektifikationswirkung wird dabei erfindungsgemäß verstärkt dur#,b die nach unten über den Rohrhoden D hinausragenden Rohrenden E. Diese Rohrenden sind zusätzlich noch mit einer Drahtspirale F versehen. wobei es meist schon aus fabrikatorischen Gründen zweckmäßiger ist, diese Drahtspirale über die ganze Rohrlänge hin anzubringen. Um einen störungsfreien Ablauf der Flüssigkeit zu gewährleisten, ist ferner erfindungsgemäß das untere Rohrende abgeschrägt. Die im aufsteigenden Rohrhündel B nicht verflüssigten Dämpfe treten sodann in die Haube G ein. um anschließend im absteigenden Rohrbündel H, das ebenso wie das aufsteigendeRohrbündel von flüssigem Sauerstoff gekühlt ist, verflüssigt zu werden. Die in den beiden Räumen J und K sich sammelnden Flüssigkeiten, d. h. der Rohsauerstoff und der Waschstickstoff, werden sodann in bekannterWeise durch diebeiden Ventile L und 111 auf den Druck der Rektifikationskolonne \' entspannt und dienen hier als Waschflüssigkeiten für die aus dem Sauerstoffbad C aufsteigenden Dämpfe.
Die beiden .Zerlegungsprodukte Sauerstoff und Stickstoff werden durch die beiden Leitungen O und I' dem Wärmeaustauscher zugeleitet und dienen hier in bekannter `'eise zur Kühlung der zu zerlegenden Luft.
Da am Ende des absteigenden Rohrbündels die beiden Gase N= und 0 2 restlos kondensiert sind, kann hier eine starke Anreicherung der bei diesen Temperaturen nicht kondensierbaren Edelgase Helium und Neon eintreten. Dieser Anreicherung sowie der dadurch bedingten Verschlechterung der \\"!ärmeüberg?Lngszahl kann dadurch entgegengewirkt werden, daß aus dem Raum K dauernd eine kleine Gasmenge nach außen oder in das Rohr P abgeblasen wird, oder dadurch,. daß Ventil .1l immer so weit geöffnet wird, daß außer der Flüssigkeit auch etwas Ga; mit entspannt wird.
Außer auf die Zerlegung von Luft kann dieses Verfahren auch auf andere Mischungen angewandt werden, bei denen es vorteilhaft ist. zur Reindarstellung der Komponenten zunächst eine Vorzerlegung in zwei weniger reinen Fraktionen vorztnielimeti.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: \'01-zerleguiigskondensator, insbesondere für die Vorzerlegung von Luft, mit einem auf- steigencietiRoliriaiindel, in delndieLuftteilweise verflüssigt und im Gegenstrom zwischen dem aufsteigenden Dampf und der nach unten ab- laufenden Flüssigkeit der Sauerstoff aus dem 1 ):tuilif teilweise ausgewaschen wird, und einem absteigenden Rohrbündel, in dem der N.-reiche Dampfrest verflüssigt wird, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Rohre des aufsteigenden Bündels über den unteren Rohrboden hinaus verlängert sind.
2. Vorzerlegungskondensator nach Ansprttcli t , dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Rektitikationswirkung insbesondere die unteren Verlängerungen des aufsteigenden Rohrbündels finit Vorrichtungen, z. R. eng an der inneren Rohrwand anliegenden Dralitspiralen, Sieben oder Füllkörpern heliebiger Art versehen sind. Vorzerlehungskondensator nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daßdie unteren kiihrcnden des aufsteigenden Rolirlriitidel; aligesclirägt ()der erweitert sind.