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Verfahren für den Verdampferbetrieb von Luftzerlegungsanlagen.
Die Zerlegung der Luft geht bekanntlich dergestalt vor sich, dass sie zunächst verflüssigt und aus der verflüssigten Luft der Stickstoff durch Rektifikation je nach Bedarf ganz oder zum Teil ausgeschieden wird, worauf die sauerstoffreiehe Flüssigkeit in den Verdampfer abfliesst urd dort durch erneute Ver- flüssigung von Luft verdampft urd in Gasform entnommen zu werden.
Die zu verflüssigende Luft muss jedoch arf einen Druck von 2'5-5 Atm. (absolut) verdichtet werden, je nachdem mehr oder weniger reirer Sauerstoff gewom. en werden soll, weil der Sauerstoff erst bei höherer Temperatur verdampft als sieh unverdicl1tete Luft verflüssigen würde. Durch die Verdichtung wird bewirkt, dass die Verflüssigung oberhalb der Verdampfurgstemperar des Sauerstoffs vor sich geht.
Die Gewinnung von Sauerstoff mit 40-50% Og-Gehalt im Gemisch ist in solchen Fällen, wo dieser genügt, wirtschaftlich und technisch günstiger als die von reinem Sauerstoff, weil dazu die Luft nur auf 2'5-3 Atm. (absolut) verdichtet zu werden braucht, aber dabei tritt ein Pbelstand auf, der diesen Vorteil wieder verlustig gehen lässt.
Wenn nämlich der Verdampfer mit einer Flüssigkeit von beispielsweise 45% 02-Gehalt beschickt wird, dann verdampft zunächst immer mehr der Stickstoff daraus und dadurch wird die Flüssigkeit immer sauerstoffreicher. Es fliesst zwar ständig 45%ige Flüssigkeit nach. aber diese besitzt ein geringeres spezifisches Gewicht und steigt deshalb auf dem kürzesten Weg raeh oben, während sieh die spezifisch schwerere sauerstoffreichere Flüssigkeit unten im Verdampfen immer mehr ansammelt und sodann nur noch mit kondensierender Luft von immer höherem Druck verdampft werden kann, als für ein einheitliches Gemisch von 45% 02-Gehalt erforderlich wäre.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, durch beständiges und inniges Mischen der sauerstoffreicheren Verdampferflüssigkeit mit der zufliessenden sauerstoffärmeren Flüssigkeit eine einheitliche Zusammensetzung der verdampfenden Flüssigkeit herbeizuführen und die sonst erforderliche bed rfswidrige höhere Verdichtung der zu verflüssigenden Luft zu vermeiden.
Dies kann auf einem der nachfolgend beschriebenen Wege geschehen :
Die einfachste Art besteht darin, dass im Verdampfer nach dem Funktionsprinzip der bekannten Mammutpumpe durch die aufsteigenden Dampfblasen ein selbsttätiger und ausgiebiger Umlauf des Verdampferinhalts herbeigeführt wird. Zu diesem Behufe werden die Verdampferrohre a im Zentrum und an der Peripherie mit einem unten und oben offenen Mantel b umgeben (Fig. 1), damit die ausser-
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nur am unteren Rohrboden zufliessen kann.
Durch die innerhalb des Rohrbündels aufsteigenden Dampfblasen verringert sich das spezifische Gewicht dieses Teils der Flüssigkeit und das bewirkt einen sehr ausgiebige selbsttätigen Umlauf des Verdampferinhalts, wobei die ausserhalb des Röhrenbündels befindliche Flüssigkeit, die zufolge ihres Freiseins von Dampfblasen spezifisch viel schwerer ist, nach unten sinkt uns ach an die Stelle der Flüssigkeit setzt, welche durch den Auftrieb der Dampfblasen innerhalb des Röhrenbündels nach oben befördert wide.
Dieser künstliche Umlauf lässt sieh auch bei Verdampfern mit liegender Anordnung des Röhren- bündels durchführen (Fig. 2).
Nach Fig. 3 kann der Umlauf auch in der Weise herbeigeführt werden, dass ausserhalb des Verdampfers ein oder mehrere Rücklaufrohre cl für die Flüssigkeit angebracht werden, wobei dann der Verdampfermantel selbst die Rolle des Mantels b von Fig. 1 und 2 übernimmt.
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Eine vierte Möglichkeit besteht darin, den Flüssigkeitsumlauf nach Fig. 4 durch Injektorwirkung herbeizuführen, indem unten aus dem Verdampfer ständig Flüssigkeit entnommen und mittels Druckluftdüsen oben wieder in den Verdampfer gefördert wird.
Fünftens kann ein ausreichendes Mischen des sauerstoffreicheren Verdampferinhalts mit der zufliessenden ärmeren Flüssigkeit auch durch eine weitgehend durchgeführte Verteilung der von unten eingeleiteten Flüssigkeit über den ganzen Querschnitt des Verdampfers erreicht werden.
Hiezu wird gemäss Fig. 5 unterhalb des liegenden Röhrenbündels ein Verteilungsorgan, am besten in Form einer porösen Steinplatte nach Art der Filtersteine, angeordnet und in den Raum unter diese Steinplatte dann die zufliessende Flüssigkeit mit dem erforderlichen Überdruck zugeleitet, wobei sie auf der ganzen Fläche gleichmässig verteilt, die poröse Steinplatte durchdringt und auf diese Weise eine vollkommene Mischung mit dem Verdampferinhalt bewirkt.
Auf beiliegender Zeichnung ist das Verfahren in fünf Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulich.
Fig. 1 zeigt den Umlauf nach dem Funktionsprinzip der Mammutpumpe in einem Verdampfer mit stehendem Röhrenbündel, Fig. 2 desgleichen bei liegender Anordnung des Röhrenbündels. Fig. 3 stellt den gleichen Vorgang in einem Verdampfer mit liegend angeordnetem Röhrenbündel dar, wobei aber die spezifisch schwerere, dampffreie Flüssigkeit ausserhalb des eigentlichen Verdampferraumes in besonderen Röhren d wieder nach unten zurückgeleitet wird.
In Fig. 4 ist die Herbeiführung des Umlaufs mit Injektorwirkung durch eine Druckluftdüse f dargestellt, wobei die Druckluft aus der Kondensatorseite des Verdampfers entnommen wird, und in Fig. 5 wird das Mischen des sauerstoffreicheren Verdampferinhalts mit der zufliessenden ärmeren Flüssigkeit durch weitgehende und möglichst vollkommene Verteilung der letzteren auf den Gesamtquerschnitt des Verdampfers gezeigt. Eine weitere Möglichkeit, den erforderlichen Umlauf herbeizuführen, wäre auch durch den Betrieb einer Umlaufpumpe gegeben, jedoch ist dieser mit den Nachteilen einer mechanisch bewegten Einrichtung verbunden, die sich bei den hier vorliegenden tiefen Temperaturen besonders ungünstig auswirken.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren für den Verdampferbetrieb von Luftzerlegungsanlagen zur Gewinnung von Gemischen mit weniger als 75% 7Gehalt, dadurch gekennzeichnet, dass behufs Verhinderung einer zu weitgehenden Selbstanreicherung der verdampfenden Flüssigkeit an Sauerstoff ein ständiges Durchmischen des flüssigen sauerstoffreicheren Verdampferinhalts mit der zufliessenden sauerstoffärmeren Flüssigkeit durch einen künstlichen Umlauf herbeigeführt wird.