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Verfahren zum Zerlegen von Gasgemischen.
Nach dem Verfahren des Stammpatentes Nr. 125409 soll der Verlust an Verdichtungsenergie, welcher mit der zur Durchführung einer restlichen Sublimationswirkung erforderliehen Totalverdichtung des Gasgemisches verbunden ist, dadurch vermieden werden, dass ein bestimmter Anteil des verdichteten Gasgemisches nicht verflüssigt, sondern in einer Expansionsmaschine arbeit-und kälteleistend auf
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folgender Zerlegung des Auspuffs der Expansionsmaschine in einem Rektifikator der bei atmosphärischem Druck arbeitet.
In beiden Fällen wird also die gesamte zu zerlegende Luft auf den Druck der Kondensation (3 bis 5 Ata) verdichtet und etwa die Hälfte bis drei Viertel davon verflüssigt um die erforderliche Menge WaschflÜssigkeit zu erhalten, während die andere Hälfte (oder weniger) in der Expansionsmaschine entspannt wird und die zur Deckung der Kälteverluste erforderliche Zusatzkälte zu erzeugen.
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*) Erstes Zusatzpatent Nr. 130836.
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kondensieren zu können, als solcher für die Waschflüssigkeit gebraucht wird, erfolgt das Absaugen des Sauerstoffs aus dem Verdampfer bei der vorliegenden Anmeldung nur zum Zwecke der Herstellung eines Volumenunterschiedes im Regeneratorenbetrieb zwischen der eingeleiteten Gebläseluft und dem herausgeleiteten Sauerstoff und deshalb wird auch, ganz im Gegensatz zu D. R. P. Nr. 496066 die Gebläseluft durch diejenigen Kältespeicher eingeleitet, durch welche der Sauerstoff herausgeführt wird.
Wenn Sauerstoff mit 42% Os-Gehalt im erzeugten Gemisch gewonnen werden soll, dann decken sich auch die Mengen gegenseitig genau, denn es wird dabei die Hälfte der zerlegten Luft als sauerstoffreiches Gemisch und die andere Hälfte als Stickstoff aus der Apparatur herauskommen, so dass durch beide Kältespeicherpaare je die Hälfte der Luftmenge eingeführt werden kann. Die eine Hälfte wird verdichtet und verflüssigt und dient als Waschflüssigkeit, die andere Hälfte wird eingeblasen und ans derselben durch die WaschflÜssigkeit der Sauerstoff ausgewaschen.
Sobald aber ein sauerstoffreicheres Gemisch als mit 42% 02-Gehalt verlangt" ird, entsteht eine Unstimmigkeit im Mengenverhältnis Gebläseluftsauerstoffgemiseh und Druekluftstickstoff, denn je mehr Sauerstoff das Gemisch enthalten soll, desto mehr Stickstoff wird ausgeschieden und um so kleiner wird die sauerstoffreiche Gemischmenge.
Bei einem verlangten Gemisch mit 47% 02-Gehalt z. B. werden je Kubikmeter Gesamtluftumsatz
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Die Anreicherung der Wasehflüssigkeit (welche hier aus reinem flüssigem Stickstoff besteht) auf 47% erfordert 55 Teile Gebläseluft, während zur Erzeugung von 45 Teilen Sauerstoffgemisch nur 45 Teile Druckluft benötigt werden. Nun müssen aber hier die 55 Teile Stickstoff durch dasjenige Kältespeieherpaar herausgeleitet werden, durch das abwechselnd nur 45 Teile Druckluft eingeführt werden können und anderseits sollen durch das andere Kältespeicherpaar den 45 Teilen Sauerstoffgemisch 55 Teile Gebläseluft abwechselnd entgegengeführt werden, was natürlich aus Rücksicht auf das thermische Gleichgewicht in den Kältespeichern nicht zulässig ist.
Zum Ausgleich dieser Unstimmigkeit soll nun hier in derselben Weise wie bei dem Verfahren der Hauptanmeldung mehr Druckluft durch das eine Kältespeicherpaar eingeleitet werden, als tatsächlich für die Bildung der erforderlichen Wasehflüssigkeit gebraucht wird, u. zw. 55 Teile statt 45.
Die zuviel eingeleiteten 10 Teile Druckluft werden nun unverflüssigt mit einem Druck von 2 Ata gasförmig aus der Zerlegungsapparatur wieder entnommen, zuerst durch einen Gegenstromkältetanscher geführt, nachher durch einen Luftverilussiger und anschliessend wieder durch einen Gegenstromkälte- austauscher geleitet und damit bis etwa +150 erwärmt, in einem Kompressor auf 10-15. \ta. weiter verdichtet und wieder durch denselben Kältetauseher hineingeführt um in diesem bis etwa -1000 vor- gekühlt und nachfolgend in einer Expansionsmaschine auf atmosphärischen Druck entspannt zu werden.
wobei sie sich auf-170 abkühlt. Der Auspuff wird sodann in dem zuerst genannten Gegenstrom- kältetauscher bis etwa-190 nachgekühlt und in die obere Rektifikationssäule am unteren Ende eingeblasen.
Demzufolge finden die zuviel verdichteten 10 Teile Druckluft schliesslich als Gebläseluft im Rektifikator Verwendung und damit wird der mengenmässige Ausgleich für den Kältespeicherbetrieb geschaffen, da auf diese Weise die fehlende Gebläseluftmenge durch die Stickstoffkältespeicher hereingeführt werden kann, für die sich sonst ein Überschuss an herauszuleitendem Stickstoff ergeben würde, so dass durch die Sauerstoffkältespeicher nur noch soviel Gebläseluft einzuleiten ist, als Sauerstoff herausgeführt wird.
In diesem Fall unterscheidet sich das Verfahren von dem des Hauptpatentes nur insoweit, als der auf Kondensationsdruck zuviel verdichtete Anteil der Luft, welche unverfliissigt aus der Tief kühlzone der Apparatur entnommen wird um in der Expansionsmaschine entspannt zu werden, vor dem Eintritt in die Expansionsmaschine erst noch weiter verdichtet wird, nachdem er vorher im Kältetausch mit sich selbst auf atmosphärische Temperatur erwärmt und dann wieder bis etwa -1000 abgekÜhlt worden ist.
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Ausführungsbeispiel sehematisch dargestellt.
Durch die Kältespeicher A' und A" werden abwechselnd rund 55% der zu zerlegenden Luftmenge mit einem Druck von etwa 2 Ata durch Leitung 1', 1/1 und 2 eingeleitet und eine gleich grosse Menge
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Auf dem Wege nach dem oberen Rektifikator werden beide Flüssigkeiten durch die Naehkühler (für die 43% ige Sauerstofflüssigkeit) und r (für den flüssigen Wasehstickstoff) geleitet und durch den
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Durch die Kältespeicher B' und B" werden abwechselnd rung 45% der zu zerlegenden Luft durch Leitung Y',
7"und 8 ohne Überdruck eingeleitet und ebensoviel Sauerstoff von etwa 47% 02-Gehalt mit einem Unterdruck von 0'6 Ata durch Leitung 9, 10'und 10" herausgeführt. Die Einblaseluft wird dem unteren Ende der oberen Säule mit Leitung 8 zugeführt un (l in derselben aufwärts strömend zuerst der 43% igen Flüssigkeit und dann dem flüssigen Stielstoff entgegengeleitet, wodurch aus der Einblaseluft der Sauerstoff ausgewaschen und beide Flüssigkeiten bis etwa 47% 02-Gehalt angereichert werden.
Der Anteil von etwa 20% der Druckluft, welche nicht verflüssigt werden soll, wird mit Leitung 11 zuerst durch einen KÅaltetauscher d dann durch einen Luftverflüssiger f und schliesslich durch einen weiteren Kältetauscher g herausgeführt, im Kompressor h auf 10-15 Ata weiter verdichtet, mit Leitung 12 durch den Kältetauscher g wieder hineingeleitet, in diesem bis etwa-100 vorgekühlt, mit Leitung 13 in die Expansionsmaschine k geleitet, in dieser nahezu auf atmosphärischen Druck entspannt und mit
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die verkleinerte Menge an flüssigem Waschstickstoff, welcher auf die obere Säule aufgegossen wird.
Diese Ausführungsform des Verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt.
Sie unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. l nur dadurch, dass nicht Luft aus dem unteren Ende der Kältespeieher für den Betrieb der Expansionsmaschine benützt und der Auspuff nachträglich durch Einblasen in die obere Säule zerlegt, sondern Druckstiekstoff gasförmig aus der Drueksäule entnommen wird um nach erfolgter Erwärmung und Höherverdichtung mit nachfolgender Vorkiihlung in der Expansionsmaschine entspannt und durch die Kältespeicher herausgeleitet zu werden, nachdem der Auspuff vorher noch durch den Druekstickstotoff bis etwa -185 nachgekühlt wurde.
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Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung bestehen somit darin, dass im Gegensatz zum Hauptpatente
1. an Stelle der Totalverdichtung das Gasgemisch nur etwa zur Hälfte und nur halb so hoch als beim reinen Überdruekverfahren des Hauptpatentes verdichtet, zur andern Hälfte dagegen unverdichtet eingeblasen wird, dafür aber das selnyersiedende Zerlegungsprodukt aus der Verdampferseite des Kon-
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und dann erst in die Expansionsmaschine entspannt wird, nachdem dieser Anteil wieder bis etwa-100 vorgekühlt wurde,
3.
dass der Auspuff aus der Expansionsmaschine durch einen Kältetausch mit diesem überschüssig verdichteten Anteil des Gasgemisches oder des leichtsiedenden Bestandteiles daraus erst noch tiefer
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PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen im Kältespeicher-Umschaltwechselbetrieb, bei dem
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tausch mit dem unter Unterdruck stehenden schwersiedenden Zerlegungsprodukt im zweiten Kälte. speicherpaar verkehrt.