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Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen.
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Dampfdruckkurven der Bestandteile genügend weit auseinander liegen, so dass die Abscheidung des einen Bestandteiles in fester oder flüssiger Form mit genügender Vollständigkeit bei einer Temperatur erfolgt, bei der die anderen Bestandteile noch gstörmig verbleiben.
Die Abkühlung wird in der Regel so ausgeführt, dass das zu kühlende Gas in einem Kühler, durch Rohrwandungen von dem Kälte abgebenden Mittel getrennt, mit diesem in Wärme-
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fläche erfordert, wird durch die Zwischenschaltung der Hilfsflüssigkeit trotz der Verdopplung der Wärmeübertragung eine erhebliche Verbesserung des Wärmeüberganges vom Kältemittel auf das Gas bewirkt. d. h. unter sonst gleichen Bedingungen sind wesentlich kleinere Heizflächen ausreichend.
Eine Schwierigkeit besteht bei diesem Verfahren darin, eine geeignete Zwischenflüssigkeit zu finden, die mit dem Gase keine chemische Reaktion eingeht und eine leichte Trennung von dem aus dem Gas kondensierten Stoff ermöglicht. Xach der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch umgangen, dass als Zwischenflüssigkeit der gleiche Stoff verwendet wird, der aus dem
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im Kreislauf befindlichen Menge der Zwischennüssigkeit hinzutretenden Mengen abzuführen, was in bestimmten Zeitabschnitten oder kontinuierlich mittels Ablasshähnen oder mittels eines Überlaufes erfolgen kann.
Die Durchführung des Verfahrens werde an Hand der Zeichnung erläutert. In dem Flüssigkeitskühler A wird als Hilfsflüssigkeit eine entsprechende Menge des abzuscheidenden Bestandteiles oder eines physikalisch und chemisch ähnlichen Stoffes eingefüllt und vermittelst der mit der Kältemaschine in Verbindung stehenden Kühlspirale B, B (in der also z. B. flüssiges Ammoniak strömt) auf die zur Kondensation erforderliche Temperatur abgekühlt. Durch die Leitung C tritt die kalte Flüssigkeit in den. Gaskühler D ein, in dem sie mit dem zu kühlenden Gas in innige Berührung gebracht wird.
In der Figur ist beispielsweise ein Rieselkühler angedeutet, bei dem die Flüssigkeit durch die Verteilungsvorrichtung c'fein verteilt von oben nach unten
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durch den Kühler D wird das Gas abgekühlt und ein entsprechender Betrag der kondensierbaren Anteile abgeschieden, die mit der Rieselflüssigkeit vermischt, sich im unteren Teil des Kühlers sammeln. Ein Teil der Flüssigkeit wird von einer Pumpe o. dgl. durch die Leitung G wieder in den Kühler A gefördert und so dauernd im Kreislauf gehalten ; der Rest, d. h. die durch Kondensation neu hinzutretende Menge, fliesst durch den Überlauf F ab.
Von diesem speziellen. \usführungsbeispiel kann die Durchführung des Verfahrens in
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aufgenommene Fiissigkeitsmenge scheidet sich beim Aufsteigen in kältere Zonen zusammen mit der ursprünglich im Gas vorhundeenen menge des abzusondernden Bestandteiles wieder ab
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und das bei j austretende Gas enthält davon nur soviel, als dem Sättigungsdruck bei der an dieser Stelle herrschenden Temperatur entspricht, einer Temperatur, die nur um einen kleine Betrag höher sein wird, als die Eintrittstemperatur der Rieselflüssigkeit bei c'.
Ferner lässt sich bei Gasen, aus denen zwei oder mehr Bestandteile, die sich gegenseitig
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werde an einem speziellen Beispiel erläutert.
Es sollen aus einem aus Luft, Alkohol und Äther bestehenden Gasgemisch letztere beide Bestandteile ausgeschieden werden. Zu diesem Zwecke wird das Gas auf tiefe Temperatur abgekühlt, und zwar durch unmittelbare Berührung - z. B. durch Berieslung in einem Riesti-
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Temperatur kondensierenden Alkohols bildet keine Schwierigkeit ; die Aufgabe ist, den Äther, der erst bei tieferer Temperatur sich verflüssigt, möglichst vollständig und bei möglichst hoher
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Der Gehalt der entweichenden Gase an Äther entspricht bei genügend grossen Austauschflächen dem Sättigungsdruck des Äthers bei der am oberen Ende des Rieselkühlers herrschenden
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druck ist eine Funktion der Zusammensetzung der Flüssigkeit ; er ist um so grösser, je höher der Gehalt der Flüssigkeit an Äther ist.
Bei der allmählichen Abkühlung des Gases werden sich nun zunächst alkoholreichere Gemische ausscheiden, welche man vorEintritt des Gases in den Flüssigkeitskühler abtrennt. Die Mitführung dieser Teile in den letzten Kühler würde bei der üblichen Art der Kühlung einen Fehler bedeuten, da die Abkühlung dieser Flüssigkeiten auf die tiefste Temperatur einen unnützen Kälteaufwand erfordert. Die bei tieferer Temperatur sich ausscheidenden Teile werden immer reicher an dem tiefer kondensierenden
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ätherreichsten sein.
Verwendet man nun, wie oben angegeben, die im Kühler selbst ausgeschiedenen Teile zur Berieslung, so wird im vorliegenden Fall also eine ätherreiche Flüssigkeit in den Rieselkühkr eingeführt werden ; entsprechend werden die abziehenden Gase einen Gehalt an Äther aufweisen, der sich dem Sättigungswert über reinem Äther nähert.
Bei dem Verfahren soll nun im Rieselkühler als Kühlflüssigkeit eine möglichst alkoholreiche Flüssigkeit verwendet werden. Zu diesem Zwecke werden vorzugsweise die vorher aus-
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Je nach der Menge dieser Teile und je nach dem Flüssigkeitsbedarf des Rieselkühlers werden mehr oder weniger der bei tieferer Temperatur abgeschiedenen Teile beigegeben. Im Grenzfalle, wenn eine im Verhältnis zum Flüssigkeitsbedarf des Kühlers verschwindende Menge alkoholreicher Teile vorher abgeschieden wird, sinkt der Alkoholgehalt bis auf den Wert der aus dem Gas im Flüssigkeitskühler abgeschiedenen Teile.
Durch die Verwendung eines an Alkohol reichen Gemisches als Kühlflüssigkeit wird erreicht, dass bei gleicher Kühltemperatur der Äthergehalt der abziehenden Gase niedriger wird, also bei gleicher Kälteleistung eine vollständige Zerlegung und eine höhere Ausbeute an Äther erzielt wird.
Allgemein ausgedrückt, besteht die Erfindung auch darin, dass dem kältesten Teil des Flüssigkeitskühlers eine solche Kühlflüssigkeit zugeführt wird, welche einen möglichst hohen Gehalt an den leichtest kondensierbaren Anteilen aufweist, einen Gehalt, der grösser ist als jener in der Summe der ausgeschiedenen Teile in der betreffenden Kühlstufe.
Eine weitere Ausführungsform dieses Verfahrens, die eine besonders einfache Konstruktion ermöglichst, besteht darin, dass man die Gase verhältnismässig warm in den Kühler eintreten lässt, so dass die gesamten kondensierbaren Anteile in diesem abgeschieden werden. Als Kühlflüssigkeit dient das Kondensat selbst, das, wie'oben angegeben, etwa mittels einer Pumpe wieder in den Kühler eingeführt und durch eine Kühlvorrichtung vor Eintritt in den Kühler auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wird.
Um dieses Verfahren ohne grosse Kälteverluste durchzuführen, werden die aus dem Kühler austretenden kalten Gase im Gegenstrom zu der aus dem Kühler verhältnismässig warm austretenden Kühlflüssigkeit geführt und mit dieser in Wärmeaustausch gebracht, wodurch eine Vorkühlung der Flüssigkeit vor der Abkühlung auf die tiefste Temperatur durch die Kältemaschine bewirkt wird.
Dieses Verfahren ist auch anwendbar, wenn mehr als zwei Stoffe flüssig ausgeschieden werden. Soll bei Kühlung auf tiefere Temperatur eine stufenweise Abscheidung vorgenommen werden, so lassen sich ohne weiteres zwei oder mehr Kühlsysteme der beschriebenen Art hintei- einander schalten, in der Weise, dass das eintretende Gas die Kühler in der Reihenfolge abnehmender Temperaturen durchläuft, während das aus dem kältesten Kühler austretende Gas in umgekehrter Reihenfolge die in den einzelnen Kühlern zirkulierenden Flüssigkeiten, mit der kältesten beginnend, vorkühlt,