<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff und bzw. oder Stickstoff unter gleichzeitiger
Gewinnung von Argon.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff und bzw. oder Stickstoff durch zweistufige Rektifikation verflüssigter Luft unter gleichzeitiger Gewinnung von Argon in einer dritten Rektifikationssäule.
Zur Abscheidung von Argon aus Luft werden aus dieser zunächst die Hauptmengen Stickstoff abgetrennt und der vornehmlich aus Sauerstoff und Argon bestehende Rest mittels einer erneuten Rektifikation in reinen Sauerstoff und ein argonreisches Gemisch zerlegt. Der für die Durchführung dieser letzteren Kondensation erforderliche Wärmeumsatz wird durch einen Kreislauf entweder von Stickstoff (mit indirekter Kühlung und Heizung der Säule) oder mit Argon (bei direktem Austausch) bewirkt.
Vorliegende Erfindung ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung und Verhilligung der Argongewinnung in Verbindung mit dem Verfahren der zweistufigen Rektifikation der Luft (D. R. P. Nr. 203814). Hiebei wird in der ersten Rektitikationsstufe Stickstoff unter einem Druck gewonnen, welcher für seine Kondensation in der sauerstoffreichen Flüssigkeit unter der Argonsäule ausreicht. Erfindungsgemäss wird nun ein Teil dieses Stickstoffes gasförmig aus der ersten Säule entnommen und für die Beheizung und Kühlung der Argonsäule verwendet.
Bisher wurde dieser Stickstoff, soweit er nicht flüssig wieder auf die erste Rektifikationsäule zurückkehrt, zum Auswaschen des Sauerstoffes aus den Stickstoffdämpfen der zweiten Rektifikationssäule verwendet und zu diesem Zweck so viel flüssiger Stickstoff, wie nur irgendwie verfügbar war, verwendet, um die Auswaschung möglichst vollständig zu gestalten. Die Entnahme des Stickstoffes für die Argonsäule schien von vornherein unvereinbar mit der Forderung einer hohen Sauerstoffausbeute bzw. der Gewinnung praktisch reinen Stickstoffes.
Nach der Erfindung wird nur ein Teil des sauerstoffreichen Gemisches in der Argonsäule weiter verarbeitet. Gleichzeitig wird in der ersten Säule auf hochprozentigen Stickstoff gearbeitet und in der zweiten Säule durch Vermehrung der Bodenzahl oder des Wirkungsgrades die Rektifikation verbesssert. Es wurde gefunden, dass die Entziehung des Argons aus der zweiten Säule die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff begünstigt und den ungünstigen Einnuss der Verringerung der Waschstickstoffmenge kompensiert.
Die Ausführung des Verfahrens wird an Hand der beiliegenden Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert :
1 und 2 stellen die beiden Rektisskationssäulen eines Zweisäulenapparates"dar, wie er für die Gewinnung von Sauerstoff und Stickstoff üblich ist. 3 ist die Argonrektifikationssäule, in welche durch Röhre 4 das Argon-Sauerstoff-Gemisch eintritt. Die Drucksäule 1 besitzt so viele Böden, dass man an ihrem oberen Ende auf Stickstoff mit ungefähr l /o Sauerstoff kommt.
Die zweite Säule wird so gross gemacht, dass ihre Wirkung der von 15 idealen Rektifikationböden gleichkommt. Dadurch gelingt es, die abziehenden Stickstoffdämpfe bis auf einen Gehalt von etwa 20/0 Sauerstoff zu reinigen. Zur Beheizung der Argonsäule wird aus dem Stickstoffkondensator 5 oder unterhalb desselben ein Teil des Stickstoffes gasförmig unter dem in 1
<Desc/Clms Page number 2>
herrschenden Druck von ungefähr 5 atz't entnommen und in der Spirale 6 des Argonverdampfungs- gefässes 7 verflüssigt, sodann nach Entspannung im Ventil 8 als Kühlflüssigkeit in den Kondensator 9 aufgegeben. Der verdampfte, bei 10 austretende Stickstoff kann mit dem bei 11 aus der zweiten Säule kommenden Stickstoff zusammen zu dem Gegenstromaustauscher geführt werden.
In der Argonsäule 3 wird bei der beschriebenen Arbeitsweise nur ein Teil des in der Säule 2 gewonnenen Sauerstoffes, z. B. die Hälfte davon, eingeführt. Wird in der Säule 2 bis auf Sauerstoff über 990/0 Reinheit gearbeitet, wie es den jetzigen industriellen Anforderungen entspricht, so lässt sich bei der Weiterverarbeitung dieses Sauerstoffes nur sehr wenig Argon gewinnen. Deshalb wird erfindungsgemäss der in der Argonsäule zu verarbeitende Sauerstoff zweckmässig in flüssiger Form an einer höheren Stelle der Säule 2 entnommen, wo die Flüssigkeit einen Sauerstoffgehalt zwischen 90 und 98% aufweist. Im unteren Teil der Säule 3 wird dieser Sauerstoff auf die gleiche oder eine höhere Reinheit wie in der Säule 2 gebracht.
Die unteren Teile der beiden Säulen sind also bezüglich der Flüssigkeit parallel geschaltet. Bei dieser Arbeitsweise ist eS möglich, einen erheblichen Teil des in der verarbeitenden Luft enthaltenen Argons bei 12 zu entnehmen, u. zw. in Form eines Gemisches, das 50 bis 90 /o Argon enthält. Es gelingt also nach dem Verfahren, in einem einfachen Arbeitsgange aus der Luft gleichzeitig praktisch reinen Sauerstoff, Stickstoff und Argon zu gewinnen.
In gleicher Weise ist das Verfahren allgemein anzuwenden zur Zerlegung von ternären Gemischen, wobei das Argon ein Gas mit mittlerem Siedepunkt vertritt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff und bzw. oder Stickstoff durch zweistufige Rektifikation verflüssigter Luft unter gleichzeitiger Gewinnung von Argon in einer dritten Rektifikationssäule, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoff aus der ersten Zerlegungsstufe unter dem Druck derselben gasförmig entnommen und zur Beheizung und indirekten Kühlung der dritten Rektifikationssäule verwendet wird.