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Bei den bekannten Verfahren der zweistufigen Rektifikation wird das Leichtsiedende aus der Vorzerlegung durch Verdampfung des Schwersiedenden aus der Hauptzerlegung verflüssigt und ein Teil davon der Hauptzerlegung direkt zugeleitet. während der andere Teil, nachdem er in der Vor-
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Auf die als Beispiel anzuführende Zerlegung der Luft bezogen ist es demnach bisher üblich, den
Stickstoff in der unteren Rektifikationssäule aus der Luft auszuscheiden und durch das Verdampfen des flüssigen, fertigen Gebrauchssauerstoffs zu kondensieren.
Von der hiebei entstehenden Menge an flüssigem Stickstoff wird nun etwa die Hälfte auf den Kopf der oberen Rektifikationssäule aufgegossen, und die andere Hälfte dient als Waschflüssigkeit in der unteren Säule, wo sie sich mit dem Sauerstoffgehalt der zu zerlegenden Luft auf 40-45% 02-Gehalt anreichert.
Diese Flüssigkeit nennt man in der Regel den Rohsauerstoff.
Anstatt nun diese mit dem Schwersiedenden angereicherte Flüssigkeit (Rohsauerstoff) der Hauptsäule direkt zuzuführen, soll dieselbe nun vor ihrem Eintritt in die Hauptsäule verdampft und statt der Flüssigkeit die Dämpfe derselben in die Mitte der Hauptsäule eingeleitet werden. Die am Kopf der Hauptsäule aufgegebene Waschflüssigkeit aus reinem Stickstoff kann dabei den Sauerstoffgehalt der ein-
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säule zugeführt würde, wie es bisher geschieht.
Die vorstehend geschilderte Möglichkeit, diese mit Sauerstoff in der unteren Säule angereicherte Flüssigkeit vor ihrem Eintritt in die obere Säule zu verdampfen, wird nun erfindungsgemäss dazu benutzt, um den Kondensationsdruck des Leichtsiedenden der Vorzerlegung oder eines Teiles davon wesentlich herabzusetzen und damit den Kraftbedarf für die Zerlegung des Gemisches zu verringern.
Es ist zwar bereits ein Verfahren bekannt, bei dem die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit vor ihrem Eintritt in die Hauptsäule unter gleichzeitiger Kondensation von Stickstoff aus der unteren Säule verdampft wird. Jedoch kann bei diesem bekannten Verfahren der hiezu erforderliche Stickstoff
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Stickstoffes beim Verdampfen des flüssigen Sauerstoffs verdichtet werden muss. Je nach der Reinheit des Sauerstoffs ist dazu ein Überdruck von 3 bis 4 Atm. nötig, wenn dieser bei atmosphärischem Druck verdampft werden soll.
Im Gegensatz zu diesem Verfahren soll das erzeugte Schwersiedende im vorliegenden Verfahren bei einem geringeren als dem atmosphärischen Druck verdampft werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Druck des zu zerlegenden Gasgemisches nur so hoch zu sein braucht als zur Kondensation des Leichtsiedenden beim Verdampfen einer mit dem Sehwersiedenden stark angereicherten Flüssigkeit
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Es ist also für die ganze Gemischmenge ein geringerer Druck erforderlich als bisher. Das Absaugen des erzeugten Gebrauchssauerstoffs verbraucht bedeutend weniger Energie als durch das Verdichten der gesamten Gemischmenge auf einen niedrigeren Druck gespart wird, da es sich hiebei um eine viel kleinereMenge handelt, denn die abzusaugende Sauerstoffmenge kann nie mehr als 1/ü- der behandelten Luftmenge betragen.
Die Verdampfung des erzeugten Sehwersiedenden unter vermindertem Druck ist an sich ebenfalls bekannt, wird aber bei diesem bekannten Verfahren nur zur Kondensation von drucklosem Leiehtsiedendem
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zu Rohsauerstoff mit etwa 45% 02-Gehalt an und wird durch die Leitung 3 entspannt und direkt in den Verdampfer D geleitet. Die aus dem Rohsauerstoff entstehenden Dämpfe mit etwa 45% 02-Gehalt
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ihren Sauerstoffgehalt an die oben eingeleitete Waschflüssigkeit ab und reichern diese auf zirka 75% ou-gehalt an.
Die am unteren Ende der Hauptsäule sich sammelnde Flüssigkeit mit zirka 75% 02-Gehalt wird nun durch die mit einem Entspannungsventil versehene Leitung 6 in den Verdampfer E geleitet und dort unter vermindertem Druck verdampft. Um die Kondensation des Stickstoffs mit 2 atü zu ermöglichen, muss der fertige Gebrauehssauerstoff mit Unterdruck bei 0'8 atü verdampft werden.
Da bei der Zerlegung in der Drucksäule j4 etwa 55% der Luft als Stickstoff anfallen, aber 30% der Luftmengein
Gestalt von Waschstickstoff genügen, um den Sauerstoffgehalt der aus dem Verdampfer E in die Hauptsäule eintretenden Dämpfe aufzunehmen, können zirka 25% der zu zerlegenden Luft in Form von Stickstoff bei 9 aus dem Kondensator E mit 2 atü entnommen und zur Kälteleistung in einer Expansionsmaschine benutzt werden, um auf diese Weise die Kälteverluste der Apparatur zu decken. Der gewonnene Sauerstoff mit zirka 75% 02-Gehalt verlässt den Apparat bei 7, der Stickstoff wird bei 8 entnommen.
Fig. 2 zeigt die Anwendung des Verfahrens zur Erzeugung von Sauerstoff mit 80-95% Reinheit.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur Erzeugung von 70-75% igem Sauerstoff nur dadurch, dass die Hauptsäule B aus zwei Teilen B'und B"besteht und dass am unteren Ende der Hauptsäule ein Verdampfer F angeordnet ist, in welchem die Rektifikationsdämpfe für die Anreicherung der aus dem Teil B'der Hauptsäule mit zirka 75% 02-Gehalt abfliessenden Waschflüssigkeit auf 80-95% C-Gehalt erzeugt werden, indem die aus dem unteren Säulenteil B"abfliessende Sauerstoffflüssigkeit verdampft wird. Die Erzeugung der Waschflüssigkeit geschieht dabei durch die teilweise Kondensation der Dämpfe aus der Drucksäule A.
Die Entnahmestelle in der Drucksäule wird so angeordnet, dass das entnommene Gemisch die entsprechende Zusammensetzung besitzt, deren Kondensationstemperatur zur Verdampfung der aus dem Säulenteil B" der Hauptsäule abfliessenden Waschflüssigkeit ausreicht. In die Drucksäule ist an der Entnahmestelle ein Zwischenboden 13 eingesetzt, der mit einem Syphonverschluss 14 versehen ist, welcher es der Flüssigkeit gestattet, durch den Boden 13 zu fliessen. Die gesamten Dämpfe werden durch die Leitung 11 zur Konden- satorseite des Verdampfers F geführt und das Kondensat und die restlichen, nicht kondensierten Dämpfe durch die Leitung 12 zur Drucksäule zurückgeleitet.
An Stelle der vorbesehriebenen Erzeugungsart der Rektifikationsdämpfe für den Säulenteil B" können diese Dämpfe auch durch die vollständige Kondensation eines Teiles des Ursprungsgemisches oder eines Teiles des bereits teilweise rektifizierten Gemisches erzeugt werden, das mit der erforderlichen
Zusammensetzung aus der Drucksäule entnommen wird. Das Kondensat dieser Dämpfe kann dann entweder in die Drucksäule A oder in den oberen Teil der Hauptsäule B'an der seiner Zusammensetzung entsprechenden Stelle eingeleitet werden.
In Fig. 3 ist die Anwendung des Verfahrens der Erzeugung von reinem Sauerstoff dargestellt.
Ein Teil der Luft wird mit 2 atü vorgekühlt durch die Leitung 1 der Drucksäule A'zugeführt, deren
Waschflüssigkeit aus den Dämpfen derselben zum Teil auf der Kondensatorseite des Verdampfers D durch die Verdampfung des Rohsauerstoffes und zum Teil auf der Kondensatorseite des Verdampfers E durch die Verdampfung des unter vermindertem Druck verdampfenden, erzeugten Reinsauerstoffs gebildet wird. Ein anderer Teil der Luft wird auf 4 atü verdichtet durch die Leitung 2 der zweiten Druck- säule A" zugeführt, deren Waschflüssigkeit am Kopf derselben aus ihren Dämpfen auf der Kondensator- seite des Verdampfers F gebildet wird, welcher zur Erzeugung der im unteren Teil B"der Hauptsäule für die Austreibung des Stickstoffs aus dem Sauerstoff benötigten Rektifikationsdämpfe dient.
Der flüssige Stickstoff aus beiden Drucksäulen A'und A" wird durch die Leitungen 4 bzw. 4'und 4"ent- spannt und oben auf den Teil B'der Hauptsäule aufgegossen. Der Rohsauerstoff aus den Drucksäulen A' und A"wird durch die, Leitung'j bzw."in den Verdampfer D entspannt. Die daraus entstehenden
Dämpfe werden durch die Verbindungsleitung 5 der Hauptsäule B', B"am unteren Ende des Teiles B' zugeführt. Im Teil B'nimmt die Waschflüssigkeit der Hauptsäule sowohl den Sauerstoffgehalt der Dämpfe aus dem Verdampfer F auf als auch der Dämpfe, welche vom Verdampfer D durch die Leitung 5 zu- geführt werden und gibt dann im Säulenteil B"ihren Stickstoffgehalt an die aufsteigenden Dämpfe ab, worauf sich die Waschflüssigkeit als Reinsauerstoff im Verdampfer F sammelt.
Eine der entnommenen
Reinsauerstoffmenge gleiche Menge Luft kann unverdichtet in die Hauptsäule bei 10 eingeleitet werden.
Der Reinsauerstoff wird durch die Leitung 6 aus dem Verdampfer für die Rektifikationsdämpf e F nach dem Reinsauerstoffverdampfer E entspannt und dort unter vermindertem Druck verdampft und bei 7 aus dem Apparat entnommen. Durch den Stutzen 9 des Kondensators E kann ein Teil des Stickstoffs mit
2 aM entnommen und zur Kälteleistung in einer Expansionsmaschine entspannt werden.
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