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Verfahren zum Zerlegen tiefsiedender Gasgemisehe.
Bisher erschien es nicht denkbar, die für die Rektifikation erforderliche Verdampfung des flüssigen Sauerstoffs anders zu betreiben als durch die latente Wärme der Luft, welche sich auf der Kondensatorseite des Verdampfers verflüssigt, denn es ist für den thermischen Ausgleich des Prozesses unerlässlich, die verdampfte Sauerstofflüssigkeit als flüssige Luft im gleichen Ausmass wieder zurückzuerhalten.
Gegenstand der Erfindung ist nun aber ein Verfahren, die Verdampfung des Sauerstoffs, soweit er für die Rektifikation benötigt wird, durch fühlbare Wärme zu bewirken, indem Luft ohne Überdruck mit einer Temperatur von etwa-120 in den Verdampfer geleitet wird und durch ihre Abkühlung bis-180 die Verdampfung des flüssigen Rektifikationssauerstoffs bewirkt, um dann in den Rektifikator eingeblasen zu werden und dort die Anreicherung der Waschflüssigkeit auf etwa 50% 02-Gehalt zu bewerkstelligen, worauf sie durch den verdampften Sauerstoff bis zum gewünschten 02-Gehalt weiter angereichert wird.
Der gewonnene Sauerstoff wird im flüssigen Zustand entnommen und abtransportiert. Der Stickstoff dagegen wird gasförmig aus dem Rektifikator in einen Hochdruckverflüssiger geleitet, um dort mit seiner fühlbaren Kälte wieder eine etwa gleich grosse Menge Hochdruckluft zu verflüssigen, als aus dem Verdampfer Sauerstoff flüssig entnommen und als Rektifikationssauerstoff durch fühlbare Wärme verdampft wurde.
Zum Ersatz der Kälte, welche durch die Entnahme des Sauerstoffs in flüssiger Form verloren geht, wird die Luftmenge, welche zum Verdampfen des flüssigen Rektifikationssauerstoffs und anschliessend daran zum Anreichern der Waschflüssigkeit auf 50% 0Gehalt gebraucht wird, auf einen niedrigen Druck verdichtet, bis-45 durch eine Ammoniakkältemaschine vorgekühlt, dann durch den ausgeschiedenen Stickstoff bis - 600 weiter gekühlt und in einer Expansionsmaschine bis 0'2 Atm. Überdruck entspannt, wobei sie sich bis -120 abkühlt, um dann die Verdampfung des flüssigen Rektifikationssauerstoffs zu bewirken.
Auf der Zeichnung ist eine zur Durchführung des neuen Verfahrens bestimmte Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
Siebesteht aus demHochdruckvorkühlera, demmit verdampfender Ammoniakflüssigkeit betriebenen Niederdruckvorkühler b, dem Niederdrucknachkühler c, dem Verflüssiger d, dem Verdampfer t und dem Rektifikator g und der Expansionsmaschine h. Es werden 3 Hochdruckluft mit etwa 200 Atm. im Vorkühler a durch den herausgeleiteten Stickstoff bis-45 gekühlt. Im Vorkühler b werden 5 m3 auf 4 Atm. Überdruck verdichtete Niederdruekluft ebenfalls auf - 450 gekÜhlt, u. zw. mit verdampfender Ammoniakflüssigkeit oder einem andern Kältemittel.
Diese 5 m3 Niederdruckluft werden nun im Nachkühler c durch den herausgeleiteten Stickstoff bis-65 nachgekühlt, in der Expansionsmaschine h bis 0'2 Atm. Überdruck entspannt und mit-120 in den Verdampfer t geleitet, um den flüssigen Rektifikationssauerstoff (1'75 m3) durch fühlbare Wärmezufuhr zu verdampfen, wobei sich diese Luft bis -1800 abkühlt.
Anschliessend wird nun diese Luft bei k in den Rektifikator g geleitet, um damit die Waschflüssigkeit (2-75 m3) bis 50% 02-Gehalt anzureichern. Die weitere Rektifikation der Waschflüssigkeit bis zum gewünschten 02-Gehalt geht dann im unteren Teil des Rektifikators vor sich und wird durch den verdampfenden Rektifikationssauerstoff (1'75 m3) bewirkt. Da die Flüssigkeitsmenge 2'75 m3 beträgt, so kann 1 m3 O2 flüssig aus der Anlage entnommen und abtransportiert werden.
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Die 3 m3 Hochdruckluft werden aus dem Vorkühler a in den Verflüssiger d geleitet und dort vom herausgeleiteten Stickstoff (7 m3) restlos verflüssigt und bis -1900 nachgekühlt, um sodann auf dem Kopf des Rektifikators ausgegossen zu werden.
Von den 3 m3 verflÜssigter Hochdruckluft verdampfen etwa 0'25 m3 beim Entspannen von 200 Atm. auf den atmosphärischen Druck der Rektifikation, so dass noch 2'75 m3 als Waschflüssigkeit verbleiben.
Dieses neue Verfahren besitzt den grossen Vorteil des Niederdruckbetriebes in der Expansionsmaschine und einer sehr einfachen und billigen Gestaltung des Verdampfers der Trennsäule, da dieser beiderseits nur gegen atmosphärischen Druck standzuhalten hat und mit einer Temperaturdifferenz
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Die Verdampferfläche kann also auch wesentlich kleiner bemessen werden.
Wenn der gewonnene flüssige Sauerstoff unter Wärmetausch mit Hochdruckluft verdampft wird, gewinnt man den grössten Teil der Kälte wieder zurück. Die Anlage braucht jetzt nur noch die Kälteverluste zu decken. Dafür kann der Druck der Hochdruckluft stark vermindert und auf die Kälteleistung der Expansionsmaschine verzichtet werden. Da 1 m3 Waschflüssigkeit jetzt vom verdampfenden Sauerstoff erzeugt wird, brauchen im Apparat nur noch 2 m3 Hochdruckluft verflüssigt werden. Die Kälte des Stickstoffs reicht dann aus, um. ausser der Verflüssigung der Hochdruckluft, die für die Verdampfung durch fühlbare Wärme bestimmte Einblaseluft auf zirka -1200 abzukühlen.
Soll der Sauerstoff gasförmig aus dem Apparat entnommen werden, so müssen statt 1'75 m3, 2-75 m3 Sauerstoff im Trenner verdampft werden. Dazu braucht die, die Verdampfung bewirkende Luft nur bis etwa - 800 abgekühlt werden. Da bei Entnahme von Sauerstoff im gasförmigen Zustand die Kälte desselben, also des schwersiedenden Bestandteils, ebenfalls zur Abkühlung der zu zerlegenden Luft dienen kann, ist die Abkühlung auf diese Temperatur ohne Zuhilfenahme einer Expansionsmaschine möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE : : t. Verfahren zum Zerlegen tief siedender Gasgemische unter Entnahme des schwersiedenden Bestandteiles im flüssigen oder gasförmigen Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung des sehwersiedenden Bestandteiles nur durch die fühlbare Wärme eines Teiles des in einer Expansionsmaschine oder auf andere Weise nicht bis zur Sättigung abgekühlten Gasgemisches erfolgt.