DE2717107A1 - Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft - Google Patents

Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft

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DE2717107A1 DE19772717107 DE2717107A DE2717107A1 DE 2717107 A1 DE2717107 A1 DE 2717107A1 DE 19772717107 DE19772717107 DE 19772717107 DE 2717107 A DE2717107 A DE 2717107A DE 2717107 A1 DE2717107 A1 DE 2717107A1
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Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft durch zweistufige Rektifikation, bei dem Stickstoff gasförmig aus dem oberen Teil der Druckstufe abgezogen, erwärmt, verdichtet, gekühlt, verflüssigt und in den oberen Teil der Druckstufe zurückgeführt wird.
Aus der GB-PS 975 729 ist ein Verfahren zur Luftzerlegung bekannt, bei dem in einer zweistufigen Rektifiziereinrichtung in der Drucksäule gasförmiger Stickstoff erzeugt wird. Dieser gasförmige Stickstoff wird bei einer Temperatur unter -500C verdichtet, durch indirekten Wärmetausch mit einem Fremdkältemittel gekühlt und dann in die Drucksäule zurUckentspannt.
Das bekannte Verfahren wird eingesetzt, wenn eine große Menge eines flüssigen Fremdkältemittels zur Verfügung steht und dieses Fremdkältemittel durch seine Verwendung bei einer Luftzerlegungsanlage in den gasförmigen Zustand gebracht werden soll. Im Vergleich zu herkömmlichen Luftzerlegungsverfahren führt die Verdichtung des aus der Druckstufe abgezogenen gasförmigen Stickstoffs und seine anschließende Kühlung zu einer Energieersparnis. Ein großer Nachteil des bekannten Verfahrens ist Jedoch, daß die Fremdkältemittel nur zur Darstellung von flüssigem Stickstoff herangezogen werden, nicht aber zur Energieverbrauchssenkung beim Zerlegungsprozess.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Luftzerlegung der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln,
8098U/0017
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
bei dem gegenüber bekannten Luftzerlegungsverfahren dieser Art eine wesentliche Energieeinsparung unter geringen verfahrenstechnischem Aufwand erzielt wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Stickstoff im Wärmetausch mit verdampfendem Sauerstoff im unteren Teil der Niederdruckstufe verflüssigt wird.
Bei der Zerlegung von Luft in einer zweistufigen Rektifikationseinrichtung ist es üblich, daß der als Rücklauf für die Niederdruckstufe vorgesehene Stickstoff am Kopf der Drucksäule verflüssigt abgezogen wird. Durch diese Forderung ist bei Luftzerlegungsanlagen, die keine Verdichtung und Kühlung des im oberen Teil der Druckstufe anfallenden Stickstoffs vorsehen, der Druck in der Drucksäule festgelegt. Erfindungsgemäß wird demgegenüber der im oberen Teil der Druckstufe anfallende Stickstoff in einem eigenen Verfahrensschritt verdichtet und im unteren Teil der Niederdruckstufe im Wärmetausch mit verdampfendem Sauerstoff verflüssigt. Da die Drucksäule deshalb mit geringem Druck betrieben werden kann, vermindern sich die Energiekosten, die für eine hohe Verdichtung der zuzuführenden Luft nötig wären.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber dem Verfahren gemäß GB-PS 975 729 den Vorteil, daß auch beicer Zerlegung der Luft eine Kostenersparnis erzielt werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es,
• A
8098U/0017
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
daß Leckstellen im Hauptwärmetauscher im unteren Teil der Niederdruckstufe nicht zu einer Verunreinigung der gesamten Rektifikationsanlage führen, wie es bei einem Einsatz von Fremdkältemitteln der Fall wäre.
Es ist vorteilhaft, wenn der aus dem oberen Teil der Druckstufe abgezogene Stickstoff durch Wärmetausch mit sich selbst nach seiner Verdichtung erwärmt wird. Man kann auf diese Weise Fremdkältemittel bei frei wählbaren Temperaturstufen einsetzen.
Es ist günstig, wenn der im unteren Teil der Niederdruckstufe verflüssigte Stickstoff entspannt wird, bevor er in den oberen Teil der Druckstufe geführt wird. Die dadurch erzielte Abkühlung des verflüssigten Stickstoffs kann zur Vorkühlung des über die Leitung 3 abzuziehenden gasförmigen Stickstoffs verwendet werden.
Eine große Energieersparnis läßt sich dadurch erzielen, daß der auf dem oberen Teil der Druckstufe abgezogene Stickstoff nach seiner Verdichtung durch Wärmetausch mit flüssigem Erdgas gekühlt wird, welches z.B. in einem LNG-Terminal flüssig angeliefert wird und verdampft werden soll.
Im folgenden wirddie Erfindung durch das in der Zeichnung schematisch dargestellte AusfUhrungsbeispiel näher erläutert.
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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Die Rektifiziereinrichtung besteht aus einer Druckstufe 1 und einer Niederdruckstufe 2. Über eine Leitung 10 wird Luft zugeführt, die in einem Verdichter 11 komprimiert und vor Einleiten in die Druckstufe 1 in einem Wärmetauscher 12 abgekühlt wird. Der Wärmetauscher 12 kann als Regenerator oder als umschaltbarer Wärmetauscher ausgeführt sein. Um eine einwandfreie Betriebsweise des Wärmetauschers 12 zu gewährleisten, muß der Verdichter 11 die hereinkommende Luft auf etwa 3*5 ata komprimieren.
Der in der Druckstufe 1 erzeugte Stickstoff wird am Kopf der Druckstufe 1 abgenommen und erfindungsgemäß über eine Leitung 3 durch einen Wärmetauscher 4 geführt. Der erwärmte Stickstoff wird im Verdichter 5 auf etwa 6 ata komprimiert, mit Hilfe der Kühler 6 und 7 weiter abgekühlt und durch Wärmetausch mit sich selbst im Wärmetauscher 4 zu einem sich im unteren Teil der Niederdruckstufe 2 befindenden Kondensator 8 geführt. Über ein Drosselventil 9 wird der verflüssigte Stickstoff schließlich in den oberen Teil der Druckstufe 1 zurUckentspannt.
Bei den übrigen Verfahrensschritten handelt es sich um die üblichen, bei Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft durch zweistufige Rektifikation durchgeführten Verfahrensschritte. Zu diesem Zweck werden eingesetzt: Wärmetauscher IjJ, l4 und 15* eine Sauerstoffpumpe 16, Drosselventile 17 und 18 und eine Entspannungsturbine 19.
809844/0017
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Neben dem Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Luftverflüssigungsanlagen ist auch eine Anwendung bei Kohle-Ölvergasungsanlagen, sowie bei Anlagen zur Zerlegung von flüssigem Erdgas möglich.
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Le e rs e i t e

Claims (5)

Patentansprüche
1.) Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft durch zweistufige Rektifikation, bei dem Stickstoff gasförmig aus dem oberen Teil der Druckstufe abgezogen, erwärmt, verdichtet, gekühlt, verflüssigt und in den oberen Teil der Druckstufe zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff im Wärmetausch mit verdampfendem Sauerstoff im unteren Teil der Niederdruckstufe verflüssigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem oberen Teil der Druckstufe abgezogene Stickstoff durch Wärmetausch mit sich selbst nach seiner Verdichtung erwärmt wird.
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•A/
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im unteren Teil der Niederdruckstufe verflüssigte Stickstoff entspannt wird, bevor er in den oberen Teil der Druckstufe zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem oberen Teil der Druckstufe abgezogene Stickstoff nach seiner Verdichtung durch Wärmetausch mit flüssigem Erdgas gekühlt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer, eine Druck- und eine Niederdruckstufe aufweisende Rektifiziereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Leitung (3) für gasförmigen Stickstoff, die aus dem oberen Teil der Druckstufe (l) über einen Wärmetauscher (4), einen Verdichter (5), Kühler (6,7) und den Wärmetauscher (4) zu einem im unteren Teil der Niederdruckstufe
(2) sich befindenden Kondensator (8) und anschließend über ein Drosselventil (9) in den oberen Teil der Druckstufe (l) zurückführt.
80984 A/00 1 7
DE19772717107 1977-04-19 1977-04-19 Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft Withdrawn DE2717107A1 (de)

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