DE952908C - Verfahren zur Zerlegung von Luft - Google Patents

Verfahren zur Zerlegung von Luft

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DE952908C DEG12804A DEG0012804A DE952908C DE 952908 C DE952908 C DE 952908C DE G12804 A DEG12804 A DE G12804A DE G0012804 A DEG0012804 A DE G0012804A DE 952908 C DE952908 C DE 952908C
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Description

  • Verfahren zur Zerlegung von Luft Im Patent 901 542 ist ein Verfahren beschrieben worden, bei dem der bei der Luftzerlegung durch Verflüssigung und Rektifikation gewonnene Sauerstoff in flüssiger Form durch eine Druckpumpe auf erhöhten Druck gebracht und anschließend im Wärmeaustausch mit zu zerlegender Luft verdampft und auf Umgebungstemperatur erwärmt wird, mit dem Kennzeichen, daß von drei unter verschiedenen Drücken der Zerlegungsanlage zugeführten Luftströmen derjenige mit dem mittleren Druckniveau in Wärmeaustausch mit dem gewonnenen Sauerstoff, die beiden anderen Luftströme in Wärmeaustausch mit Stickstoff gebracht werden.
  • Die Vorzerlegungssäule wird nach diesem Verfahren unter einem solchen Druck betrieben, daß der darin als Kopfprodukt gewonnene Stickstoff an dem mit reinem Sauerstoff in der Endsäule bespülten Verdampfer kondensieren kann. Der aus der Vorsäule unter Druck entnommene flüssige Stickstoff wird als Waschflüssigkeit auf die Endsäule (Niederdrucksäule) aufgegeben. Die Vorsäule nach dem älteren Verfahren arbeitet unter einem Druck von 5 ata, auf den also auch die Hauptmenge der zu zerlegenden Luft verdichtet werden muß. Dieses ist erforderlich, damit in der Vorsäule aus N2 als Kopfprodukt im Austausch mit reinem, in der Endsäule siedendem Sauerstoff Kondensat gewonnen werden kann.
  • Verwendet man dagegen nach dem neuen Verfahren unreinen Sauerstoff, um dieses Kopfprodukt zu verflüssigen, so genügt schon ein Druck von etwa 3 ata, um eine genügende Menge an Rücklaufflüssigkeit für die Vorsäule zu erzeugen. Es ist wohl ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem ebenfalls ein niedrigerer Druck der Luft erforderlich ist als bei dem normalen Verfahren der Luftzerlegung,.was dadurch bewirkt wird, daß zur Beheizung des Sumpfes der Endsäule kondensierende Luft verwendet wird und der für die Endsäule benötigte Waschstickstoff in dieser im Austausch mit stickstoffhaltiger verdampfender Rücklaufflüssigkeit kondensiert wird. Jedoch arbeitet dieses Verfahren ohne Innenverdichtung des flüssigen Sauerstoffs, also mit anderer Zielsetzung und dementsprechend vorwiegend mit Kälteerzeugung durch äußere Arbeitsleistung, so daß ganz andere Verhältnisse vorliegen als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Da bei diesem Verfahren infolge des niedrigen Druckes in der Vorsäule für die Beheizung des Bades von reinem Sauerstoff im Sumpf der getrennt angeordneten Endsäule kein Stickstoff von genügendem Druck zur Verfügung stehen würde, um in diesem Bad kondensieren zu können, wird der nicht verflüssigte Stickstoffanteil, der vom Kopf der Vorsäule entnommen wird; auf einen so hohen Druck verdichtet, daß er im Sauerstoffbad der Niederdrucksäule kondensieren und als Waschflüssigkeit am Kopf dieser Säule eingeführt werden kann. Außerdem wird der nicht zur Waschung in der Vorsäule benötigte Anteil des in dieser kondensierten Stickstoffs auf die Niederdrucksäule aufgegeben.
  • Der weitaus überwiegende Teil der benötigten Kälte wird durch isenthalpische Entspannung von Hochdruck- und Mitteldruckluft erzeugt. Die entspannte Luft wird anschließend in die Vorsäule eingeführt und- vorzerlegt. Der flüssige Sauerstoff wird, wie in dem Hauptpatent beschrieben, gegen kondensierende Mitteldruckluft hinter der Pumpe verdampft und steht unter Druck zur Verfügung. Das Verfahren sei -im einzelnen durch ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • iooo cbm Luft werden in einem Gebläse 5 auf etwa 3 ata verdichtet und unter diesem Druck teilweise (66o cbm) direkt über Regeneratoren i und :2 zur Vorsäule 3 geführt, teils (34o cbm) auf höheren Druck im Kompressor 6 verdichtet. Ein Teil 7 (26o cbm) dieser höher verdichteten Luft wird auf 6o ata (Mitteldruck) und ein anderer Teil 8 (8o cbm) auf Zoo ata (Hochdruck) verdichtet.
  • Die Mitteldruckluft von etwa 6o ata wird im Austausch mit verdichtetem kälterem Sauerstoff in einem Gegenstromwechselkühler 9 vorgekühlt, anschließend in einem mit verdampfendem Ammoniak beschickten Vorkühler 10 auf etwa -40° C weitergekühlt, dann im Austauscher i i mit unter Druck verdampfendem Sauerstoff verflüssigt und nach Entspannung im Ventil 13 mit dem arideren unter Hochdruck befindlichen, bei 14 entspannten Luftanteil vereinigt und in die Vorsäule 3 eingeführt. Dieser Hochdruckluftanteil wurde, nachdem er in gleicher Weise in Vorkühler 9 und io bis auf -4o° C abgekühlt wurde, im Au stauscher 12 im Austausch mit denn gasförmigen Kopfprodukt der Endsäule 4 (reinem, bei 22 entnommenem Stickstoff) auf annähernd eine Temperatur heruntergekühlt, welche einige Grade über derjenigen des aus der Endsäule abziehenden Stickstoffs liegt. In der unter 3 ata arbeitenden Vorsäule 3 sammelt sich im Sumpf ein unreiner Sauerstoff. Zur Erzeugung von Rücklaufflüssigkeit ist ein Verdampfer 16 vorgesehen, der mit verdampfendem unreinem Sauerstoff aus dem Sumpf der Vorsäule 3 beschickt wird. Die Entspannung dieser Flüssigkeit auf wenige Zehntel Überdruck erfolgt vorher über Ventil 15. Der aus dieser Flüssigkeit im Verdampfer 16 verdampfte unreine Sauerstoff wird in die unter einem Druck von etwa 1,25 ata arbeitende Niederdrucksäule 4 eingeblasen. Der nicht verflüssigte Stickstoffanteil aus der Vorsäule wird im Verdichter 23 von 3 ata auf den Verflüssigungsdruck .im reinen 02 (etwa 5 ata) gedrückt und unter diesem Druck im Verflüssiger 24, der gleichzeitig den reinen Sauerstoff der Säule beheizt, verflüssigt, anschließend im.Ventil 2o entspannt und nach Vereinigung mit einem anderen Flüssigkeitsanteil bei 21 auf den Kopf der Niederdrucksäule aufgegeben. Der genannte andere Anteil wurde bei 17 aus der Sammeltasse der Vorsäule 3 entnommen und bei i9 auf den Druck der Niederdrucksäule entspannt. Beide Flüssigkeitsströme wurden im Austausch mit Kopfprodukt der Säule 4 im Unterkühlungsaustauscher 18 unterkühlt. Der in Säule 4 gewonnene reine, flüssige Sauerstoff wird in üblicher Weise durch däe Pumpe. 25 beispielsweise auf einen Druck von 23 ata verdichtet, im Austauscher i i unter Druck verdampft und nach weiterer Anwärmung im Kühler 9 mit Umgebungstemperatur aus dem Apparat entnommen. Der in Säule 4 erzeugte reine Stickstoff geht über Unterkühlungsgegenströmer 18 und größtenteils über einen der beiden jeweils in Betrieb befindlichen Regeneratoren i oder 2 im Wärmeaustausch mit Niederdruckluft ins Freie. Ein Teil des erzeugten Stickstoffs aus der Endsäule wird bei 26 von dem Hauptstickstoffstrom abgezweigt und dient in dem Austauscher 12 zur Tiefkühlung von Hochdruckluft, die sich bei der Entspannung anschließend verflüssigt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Zerlegung von Luft durch Verflüssigung und Rektifikation, bei dem der gewonnene Sauerstoff in flüssiger Form durch eine Druckpumpe auf erhöhten Druck gebracht und anschließend im Wärmeaustausch mit zu zerlegender Luft verdampft und auf Umgebungstemperatur erwärmt wird, wobei von drei unter verschiedenen Drücken der Zerlegungsanlage zugeführten Luftströmen derjenige mit dem mittleren Druckniveau in Wärmeaustausch mit dem gewonnenen Sauerstoff, die beiden anderen Luftströme in Wärmeaustausch mit Stickstoff gebracht werden, nach Patent 901 542, dadurch gekennzeichnet, daB die Vorzerlegungssäule (3) unter einem solchen Druck betrieben wird, daß der darin als Kopfprodukt gewonnene Stickstoff an dem mit unreinem, entspanntem Sauerstoff aus dem Sumpf der Vorsäule beschickten Verdampfer kondensieren kann, während der aus dieser Säule (3) gasförmig entnommene Stickstoff zwecks Verflüssigung im Sumpf der Endsäule (4) auf einen Druck verdichtet wird, der zur Verflüssigung gerade ausreicht, und der nicht zur Waschung in der Vorsäule benötigte N2 Anteil zusammen mit dem erwähnten, im reinen 02 verflüssigten Anteil als Waschstickstoff auf die Endsäule aufgegeben wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 828 845.
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