DE1222088B - Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur

Info

Publication number
DE1222088B
DE1222088B DEG43885A DEG0043885A DE1222088B DE 1222088 B DE1222088 B DE 1222088B DE G43885 A DEG43885 A DE G43885A DE G0043885 A DEG0043885 A DE G0043885A DE 1222088 B DE1222088 B DE 1222088B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
current evaporator
rectification device
evaporator
direct current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG43885A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Ranke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DEG43885A priority Critical patent/DE1222088B/de
Publication of DE1222088B publication Critical patent/DE1222088B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04854—Safety aspects of operation
    • F25J3/0486—Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04624—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using integrated mass and heat exchange, so-called non-adiabatic rectification, e.g. dephlegmator, reflux exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/02—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams using a pump in general or hydrostatic pressure increase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/40—One fluid being air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches durch Tieftemperaturrektifikation unter Erzeugung eines mäßig reinen höhersiedenden Zerlegungsprodukts in einer mit einem Gleichstromverdampfer verbundenen Rektifikationseinrichtung, aus welcher das Zerlegungsprodukt flüssig entnommen und in dem Gleichstromverdampfer mindestens teilweise verdämpft wird, wobei der der Rektifikationseinrichtung zugeführte Teil des zu zerlegenden Gasgemisches einen niedrigeren Druck aufweist als der dem Gleichstromverdampfer zugeführte Teil, wobei flüssig angereichertes Vorprodukt aus dem Gleichstromverdampfer in die Rektifikationseinrichtung entspannt wird und wobei das bei der Vorzerlegung in dem Gleichstromverdampfer entstandene Restgas im Wärmetausch mit verdampfendem Vorprodukt kondensiert und der Rektifikationseinrichtung als Rücklaufflüssigkeit zugeführt wird (deutsche Patentschrift 1177 658).
  • Bei diesem Verfahren kann maximal nur eine solche Menge an Restgas kondensiert werden, die der im Gleichstromverdampfer anfallenden Menge flüssigen Vorprodukts entspricht. Im praktischen Betriebe wird man die kondensierende Restgasmenge sogar noch etwas unter diesem Grenzwert halten müssen, um zu vermeiden, daß das flüssige Vorprodukt im Wärmeaustauscher zur Trockne eindampft, da die dabei entstehenden Rückstände von nicht verdampfbaren Spurenbestandteilen sonst zu einer raschen Verlegung der Austauscherquerschnitte führen. Alle Änderungen des Betriebszustandes, die eine Erhöhung der im Gleichstromverdampfer nicht kondensierten Restgasmenge im Verhältnis zu der kondensierten Vorproduktmenge zur Folge haben, sind nur bis zum Erreichen des genannten Grenzwerts zulässig. Diese Beschränkung erweist sich je nach der Verfahrensführung in verschiedener Hinsicht als Nachteil. Soll z. B. der Gehalt an Höhersiedendem im erzeugten Produkt angehoben werden, so müßte die im Gleichstromverdampfer verdampfte Produktmenge reduziert werden. Die Folge wäre eine Verringerung der kondensierten Vorproduktmenge bei gleichzeitiger Vergrößerung der nicht im Gleichstromverdampfer kondensierten Restgasmenge, was nur bis zu dem erwähnten Grenzwert möglich ist. In ähnlicher Weise erweist sich diese Beschränkung als störend, wenn in Zeiten geringeren Kältebedarfs die durch die Turbine strömende Gasmenge reduziert werden könnte. Dabei würde nämlich ebenfalls die aus dem Gleichstromverdampfer austretende Restgasmenge ansteigen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den vorstehend geschilderten Mängeln des bekannten Verfahrens abzuhelfen und ein Verfahren zu schaffen, bei dem eine von der Menge des im Gleichstromverdampfer verflüssigten Vorprodukts unabhängige Menge als Restgas kondensiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rektifikationseinrichtung Flüssigkeit von einer der Zusammensetzung des Vorprodukts entsprechenden Zusammensetzung entnommen, auf den im Außenraum des Gleichstromverdampfers Herrschenden Druck gefördert und dem Vorprodukt vor dem Wärmeaustausch mit dem im Gleichstromverdampfer entstandenen Restgas zugefügt wird.
  • Auf diese Weise steht stets eine von den Verhältnissen im Gleichstromverdampfer unabhängige, wesentlich erhöhte Flüssigkeitsmenge für die Kondensation des Restgases zur Verfügung.
  • Vorzugsweise wird die Menge der der Rektifikationseinrichtung entnommenen Flüssigkit konstant gehalten und so groß gewählt, daß auch bei maximaler Menge an im Wärmeaustausch mit dem Vorprodukt zu kondensierendem Restgas zur Durchführung dieses Wärmeaustausches stets Flüssigkeit im Überschuß vorhanden ist.
  • Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens hat zum Ziel, das Verfahren gemäß der Erfindung so zu gestalten, daß die Menge des höhersiedenden Zerlegungsprodukts und damit eine Zusammensetzung variiert oder, bei gewünschter gleichbleibender Zusammensetzung, diese auch bei äußeren Störeinflüssen eingehalten werden kann. Dies geschieht dadurch, daß der Druck des zum Wärmeaustausch mit dem Vorprodukt aus dem Gleichstromverdampfer abziehenden Restgases und damit auch Druck und Kondensationstemperatur des zu rektifizierenden Gasgemisches im Gleichstromverdampfer derart eingestellt werden, daß die jeweils im Gleichstromverdampfer zu verdampfende Menge des Zerlegungsprodukts und damit dessen Reinheit den gewünschten Wert besitzt.
  • Zur Erläuterung hierzu sei folgendes bemerkt: Die Reinheit des gewonnenen Sauerstoffs hängt innerhalb der durch die Verfahrensauslegung gegebenen Grenzen davon ab, welcher mengenmäßige Anteil der verarbeiteten Luft als Sauerstoff abgezogen wird. Je stärker dieser Anteil erhöht wird, um so mehr Stickstoff muß in ihm enthalten sein, da ja die mit der Luft zugeführte Sauerstoffmenge sich nicht ändert. Die Einstellung der im Gleichstromverdampfer verdampften Menge des flüssigen höhersiedenden Zerlegungsprodukts erfolgt nun, wie aus dem vorstehend wiedergegebenen Anspruchswortlaut zu entnehmen ist, durch gegensinnige Beeinflussung einerseits des Luftdrucks im Gleichstromverdampfer, andererseits des Druckes des im Wärmeaustausch mit verdamp--fendem-Vorprodukt kondensierenden Restgases mittels eines in die Verbindungsleitung zwischen beiden Kondensationsräumen eingebauten einstellbaren Drosselorgans. Wird der Querschnitt dieses Drosselorgans z. B. verringert, so wird damit der Druck im Gleichstromverdampfer erhöht und im Wärmeaustauscher für verdampfendes Vorprodukt gesenkt. Jeweils im gleichen Sinne ändern sich die zur Wärmeübertragung notwendigen Temperaturdifferenzen an den Austauschflächen. Dadurch wird der im Gleichstromverdampfer kondensierende Anteil - und damit die Menge des verdampfenden hö'hersiedenden Zerlegungsprodukts - vergrößert und der im Wärmeaustausch mit verdampfendem Vorprodukt kondensierende Restgasanteil verringert. Das Ergebnis ist eine Vergrößerung der Produktmenge mit gleichzeitiger Erhöhung des Anteils an tiefersiedendem Zerlegungsprodukt.
  • Diese Art der Einstellung der im Gleichstromverdampfer verdampfenden Menge des flüssigen höhersiedenden Zerlegungsprodukts hat noch einen weiteren Vorteil. Es ist damit möglich, die im Gleichstromverdampfer zu verdampfende Menge des flüssigen höhersiedenden Zerlegungsprodukts auch dann, wenn dem Gleichstromverdampfer eine größere Menge hiervon zugeführt wird als verdampft werden soll, auf den gewünschten Wert zu begrenzen. Die Zuführung eines solchen Flüssigkeitsüberschusses ist zweckmäßig, um zu verhindern, daß das Zerlegungsprodukt innerhalb des Gleichstromverdampfers zur Trockne eindampft. Der aus dem Verdampfer austretende, flüssig gebliebene Anteil wird in einem Abscheider von dem verdampften Zerlegungsprodukt getrennt und dem Sumpf der Rektifikationseinrichtung wieder zugeführt.
  • Dabei ist es vorteilhaft, die in den Gleichstromverdampfer einzuspeisende Menge an flüssigem Zerlegungsprodukt in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in dem Abscheider automatisch zu regeln.
  • In Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden ferner die dem Wärmeaustausch mit dem Restgas zuzuführende Menge an flüssigem Vorprodukt in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Sumpf des Gleichstromverdampfers und außerdem die Zufuhr von Rücklaufflüssigkeit in die Rektifikationseinrichtung in Abhängigkeit vom Stand des verflüssigten Restgases im Wärmeaustauscher für Restgas und flüssiges Vorprodukt automatisch geregelt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht aus einer Rektifikationseinrichtung und einem Gleichstromverdampfer in Form eines langgestreckten Behälters mit darin befindlichen aufrecht stehenden Kühlschlangen, wobei das obere Ende der Kühlschlangen mit dem Unterteil der Rektifikationseinrichtung über ein Ventil und das untere Ende der Kühlschlangen mit einem Abscheider verbunden ist, und aus einem Wärmeaustauscher, über dessen ersten Austauschraum und ein diesem - in Strömungsrichtung des Restgases gesehen -nachgeschaltetes Regelventil das obere Ende des Gleichstromverdampfers mit dem Kopf der Rektifikationseinrichtung verbunden ist und über dessen zweiten Austauschraum und ein diesem - in Strömungsrichtung des flüssigen Vorprodukts gesehen -vorgeschaltetes Regelventil der Sumpf des Gleichstromverdampfers mit der, Rektifikationseinrichtung verbunden ist. Eine mittlere Stelle der Rektifikationseinrichtung ist dabei erfindungsgemäß über eine Pumpe mit dem Sumpf des Gleichstromverdampfers oder mit. -der Leitung verbunden, die vom Sumpf des Gleichstromverdampfers zu dem dem zweiten Austauschraum vorgeschalteten Ventil führt.
  • Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung bestehen darin, daß in die vom oberen Ende des Gleichstromverdampfers in den Wärmeaustauseher führende Leitung ein Ventil eingesetzt ist, und ferner darin, daß eine Leitung vom Sumpf des Abscheiders über eine Pumpe in den Sumpf der Rektifikationseinrichtung führt.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist außerdem vorteilhafterweise mit automatischen Regeleinrichtungen ausgerüstet, die es.. jeweils gestatten, das Regelventil zwischen dem ersten Austauschraum und dem Kopf der Rektifikationseinrichtung in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in jenem, außerdem das Regelventil zwischen dem Sumpf der Rektifikationseinrichtung und dem oberen Ende der Kühlschlangen in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Abscheider und schließlich das dem zweiten Austauschraum vorgeschaltete Regelventil in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand- im Sumpf des Gleichstromverdampfers zu regeln.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Darstellung näher erläutert.
  • 140 000 Nm3/h Luft werden durch Leitung 1 der Vorzerlegungseinrichtung dem Gleichstromverdampfer 2 mit einem Druck von 3,8 ata zugeführt und darin durch Wärmeaustausch mit dem in den Kühlschlangen 3 verdampfenden Sauerstoff teilweise kondensiert. Ein Teil der nicht kondensierten Luft, nämlich 33 000 Nm3/h, werden über Leitung 4 und Turbine 5 in die Rektifikationseinrichtung 6 entspannt, nachdemd 18 000 Nm3/h dieser Turbinenluft vorher in Rohrschlangen 7 angewärmt worden sind. Ein weiterer Anteil von 2260 Nm3/h, im Gleichstromverdampfer nicht kondensierter Luft wird im Wärmeaustauscher 8 im Gegenstrom zu kaltem Stickstoff verflüssigt und dem Sumpf des Gleichstromverdampfers wieder zugeführt. Am Kopf des Gleichstromverdampfers 2 entweichen durch Leitung 9 60 000 Nm3/h unkondensiertes, stickstoffreiches Restgas, das im Ventil 10 auf 3,5 ata entspannt und dem ersten Austauschraum 11 des Wärmeaustauschers 12 zugeführt wird. In diesem wird die gesamte Restgasmenge durch Wärmeaustausch mit insgesamt 62 000 Nm3/h sauerstoffreicher Flüssigkeit, die dabei im zweiten Austauschraum 13 teilweise verdampft, kondensiert. 15 000 Nm3/h hiervon werden der Rektifikationseinrichtung 6 an einer Stelle, wo die Zusammensetzung derjenigen des Sumpfprodukts des Gleichstromverdampfers entspricht, durch Leitung 14 entnommen und mittels der Pumpe 15 in den Sumpf des Gleichstromverdampfers gefördert; die restlichen 47 000 Nm3/h stammen aus der im Gleichstromverdampfer kondensierten Flüssigkeit. Die gesamte dem Wärmeaustausch mit dem Restgas zuzuführende Flüssigkeitsmenge wird dem Sumpf des Gleichstromverdampfers durch Leitung 16 entnommen, zunächst in einem Adsorber 17 von CO, und Kohlenwasserstoffen befreit und dann in einem Ventil 18, das durch den Regler 32 in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Sumpf des Gleichstromverdampfers selbsttätig geregelt wird, auf den Druck der Rektifikationseinrichtung 6, nämlich 1,4 ata, entspannt. Es folgt die bereits beschriebene Totalkondensation des Restgases aus dem Gleichstromverdampfer im Wärmeaustauscher 12, wobei die sauerstoffreiche Flüssigkeit teilweise verdampft. Im Abscheider 19 werden Dampf und Flüssigkeit voneinander getrennt und schließlich über die Leitungen 20 bzw. 21 wieder der Rektifikationseinrichtung 6 zugeführt. Das total kondensierte Restgas wird nach Unterkühlung im Wärmeaustauscher 22 über das mit dem Regler 33 in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Austauschraum 11 geregelte Ventil 23 auf den Kopf der Rektifikationseinrichtung 6 als Rücklaufflüssigkeit aufgegeben. Durch Leitung 24 werden 100 000 Nm3/h Stickstoff mit einem Gehalt von 2,7% Sauerstoff abgezogen und in den Wärmeaustauschern 22 und 8 angewärmt. .
  • 60000Nm3/h des in der Rektifikationseinrichtung6 gewonnenen Sauerstoffs werden durch das Ventil 25 den Kühlschlangen 3 des Gleichstromverdampfers 2 zugeleitet. In diesen wird eine Menge von 40000 Nm3/h Sauerstoff verdampft; dies entspricht einem Sauerstoffgehalt von 66,5% in der Gasphase. Der Sauerstoff gelangt über Leitung 26 in den Abscheider 27, aus dem der unreine Sauerstoff durch Leitung 28 abgezogen wird. Der flüssig gebliebene Sauerstoffanteil wird mittels Leitung 29 und Pumpe 30 über den Adsorber 31 wieder dem Sumpf der Rektifikationseinrichtung 6 zugeführt. Dieser sogenannte Adsorberkreislauf bietet also nicht nur die Möglichkeit, den Sauerstoff in den Kühlschlangen 3 nur teilweise zu verdampfen und so das Austrocknen der Kühlschlangen zu vermeiden, sondern es ist auch die Entfernung von Verunreinigungen, wie Kohlenwasserstoffe und C02, aus dem Sauerstoff im Adsorber 31 gewährleistet. Das Ventil, 25 wird mit dem Regler 34 in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Abscheider 27 selbsttätig geregelt.
  • Wenn infolge geringeren Kältebedarfs beispielsweise der Durchsatz durch die Turbine 5 von 33 000 Nmg/h auf 28 000 Nm3/h reduziert wird, muß die Differenz von 5000 Nm3/h zusätzlich im Gleichstromverdampfer 2 bzw. im Wärmeaustauscher 12 kondensiert werden. Eine vermehrte Kondensation im Gleichstromverdampfer 2 ist jedoch unerwünscht, da dadurch in den Schlangen 3 mehr Produkt verdampft würden und sich die Produktreinheit verringern müßte. Daher wird das Ventil 10 weiter geöffnet, so daß der Druck im Austauschraum 11 des Wärmeaustauschers 12 ansteigt. Dadurch vergrößert sich die zur Wärmeübertragung verfügbare Temperaturdifferenz, und die dort kondensierende Menge steigt. Der gewünschte Betriebszustand ist dann wieder hergestellt, wenn die im Gleichstromverdampfer 2 verdampfte Produktmenge denselben Betrag wie vor der Änderung der Turbinenbeaufschlagung hat. Die Mehrkondensation der 5000 Nm3/h wird dann vom Wärmeaustauscher 12 allein übernommen.

Claims (13)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches durch Tieftemperaturrektifikation unter Erzeugung eines mäßig reinen höhersiedenden Zerlegungsprodukts in einer mit einem Gleichstromverdampfer verbundenen Rektifikati.onseinrichtung, aus welcher das Zerlegungsprodukt flüssig entnommen und in dem Gleichstromverdampfer mindestens teilweise verdampft wird, wobei der der Rektifikationseinrichtung zugeführte Teil des zu zerlegenden Gasgemisches einen niedrigeren Druck aufweist als der dem Gleichstromverdampfer zugeführte Teil, wobei flüssig angereichertes Vorprodukt aus dem Gleichstromverdampfer in die Rektifikationseinrichtung entspannt wird, und wobei das bei der Vorzerlegung in dem Gleichstromverdampfer entstandene Restgas im Wärmeaustausch mit verdampfendem Vorprodukt kondensiert und der Rektifikationseinrichtung als Rücklaufflüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rektifikationseinrichtung Flüssigkeit von einer der Zusammensetzung des Vorprodukts entsprechenden Zusammensetzung entnommen, auf den im Außenraum des Gleichstromverdampfers herrschenden Druck gefördert und dem Vorprodukt vor dem Wärmeaustausch mit dem im Gleichstromverdampfer entstandenen Restgas zugefügt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der der Rektifikationseinrichtung entnommenen Flüssigkeit konstant gehalten und so groß gewählt wird, daß auch bei maximaler Menge an im Wärmeaustausch mit dem Vorprodukt zu kondensierendem Restgas zur Durchführung dieses Wärmeaustausches stets Flüssigkeit im überschuß vorhanden ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zum Wärmeaustausch mit dem Vorprodukt aus dem Gleichstromverdampfer abziehenden Restgases und damit auch Druck und Kondensationstemperatur des zu rektifizierenden Gasgemisches im Gleichstromverdampfer derart eingestellt werden, daß die jeweils im Gleichstromverdampfer zu verdampfende Menge des Zerlegungsprodukts und damit dessen Reinheit den gewünschten Wert besitzt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gleichstromverdampfer nicht verdampfte Menge des Zerlegungsprodukts dem Sumpf der Rektifikationseinrichtung wieder zugeführt wund.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Gleichstromverdampfer einzuspeisende Menge an flüssigem Zerlegungsprodukt in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in einem Abscheider, in dem das im Gleichstromverdampfer verdampfte Zerlegungsprodukt vom flüssig gebliebenen getrennt wird, automatisch geregelt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wärmeaustausch mit dem Restgas zuzuführende Menge an flüssigem Vorprodukt in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Sumpf des Gleichstromverdampfers automatisch geregelt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Rücklaufflüssigkeit in die Rektifikationseinrichtung in Abhängigkeit vom Stand des verflüssigten Restgases im Wärmeaustauscher für Restgas und flüssiges Vorprodukt automatisch geregelt wird. B.
  8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus einer Rektifikationseinrichtung und einem Gleichstromverdampfer in Form eines langgestreckten Behälters mit darin befindlichen aufrechtstehenden Kühlschlangen, wobei das obere Ende der Kühlschlangen mit dem Unterteil der Rektifikationseinrichtung über ein Ventil und das untere Ende der Kühlschlangen mit einem Abscheider verbunden ist, und: außerdem bestehend aus einem Wärmeaustauscher, über dessen ersten Austauschraum und ein diesem - in Strömungsrichtung des Restgases gesehen - nachgeschaltetes Regelventil das obere Ende des Gleichstromverdampfers mit dem Kopf der Rektiflkationseinrichtung verbunden ist und über dessen zweiten Austauschraum und ein diesem - in Strömungsrichtung des flüssigen Vorprodukts gesehen - vorgeschaltetes Regelventil der Sumpf des Gleichstromverdampfers mit der Rektifikationseinrichtung verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Leitung (14), die eine mittlere Stelle der Rektifikationseinrichtung (6) über eine Pumpe (15) mit dem Sumpf des Gleichstromverdampfers (2) oder mit der Leitung (16) verbindet, die vom Sumpf des Gleichstromverdampfers (2) zu dem dem zweiten Austauschraum (13) vorgeschalteten Ventil (18) führt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein in die vom oberen Ende des Gleichstromverdampfers (2) in den Wärmeaustauscher (12) führende Leitung (9) eingesetztes Ventil
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine vom Sumpf des Abscheiders (27) über eine Pumpe (30) in den Sumpf der Rektifikationseinrichtung (6) führende Leitung (29).
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Regler (34) zur selbsttätigen Regelung des zwischen dem Sumpf der Rektiflkationseinrichtung (6) und dem oberen Ende der Kühlschlangen (3) angeordneten Ventils (25) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Abscheider (27).
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen Regler (32) zur selbsttätigen Regelung des dem zweiten Austauschraum (13) vorgeschalteten Ventils (18) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Sumpf des Gleichstromverdampfers (2).
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Regler (33) zur selbsttätigen Regelung des zwischen dem Kopf der Rektifikationseinrichtung (6) und dem ersten Austauschraum (11) angeordneten Ventils (23) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im ersten Austauschraum. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1177 658.
DEG43885A 1965-06-16 1965-06-16 Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur Pending DE1222088B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEG43885A DE1222088B (de) 1965-06-16 1965-06-16 Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEG43885A DE1222088B (de) 1965-06-16 1965-06-16 Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1222088B true DE1222088B (de) 1966-08-04

Family

ID=7127297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEG43885A Pending DE1222088B (de) 1965-06-16 1965-06-16 Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1222088B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2100397A1 (de) * 1970-01-09 1971-08-12 Kobe Steel Ltd , Kobe, Hyogo (Japan) Automatisches Reguherverfahren fur eine Lufttrennanlage

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2100397A1 (de) * 1970-01-09 1971-08-12 Kobe Steel Ltd , Kobe, Hyogo (Japan) Automatisches Reguherverfahren fur eine Lufttrennanlage
JPS4940071B1 (de) * 1970-01-09 1974-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0895045B1 (de) Verfahren zur Luftzerlegung
DE69203111T2 (de) Siedeverfahren und Wärmetauscher zur Verwendung in diesem Verfahren.
EP0399197B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE69214409T3 (de) Verfahren zur Herstellung unreinen Sauerstoffs
DE69419675T2 (de) Lufttrennung
DE2920270C2 (de) Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff
DE69000903T2 (de) Verfahren und apparat zur herstellung von sauerstoffgas mit variablen mengen durch lufttrennung.
DE2204376A1 (de) Thermisches Kreislaufverfahren zur Verdichtung eines Strömungsmittels durch Entspannung eines anderen Strömungsmittels
WO1997004279A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur variablen erzeugung eines gasförmigen druckprodukts
DE69911511T2 (de) Herstellung von Argon durch ein kryogenisches Lufttrennungsverfahren
WO2008104308A2 (de) Verfahren zum abtrennen von stickstoff aus verflüssigtem erdgas
DE19507981A1 (de) Verfahren zum Wiederanfahren einer Hilfskolonne zum Trennen von Argon/Sauerstoff durch Destillation und entsprechende Anlage
DE69613066T2 (de) Kryogenische Lufttrennungsanlage zur Herstellung von ultrahochreinem Sauerstoff
DE69505731T2 (de) Kryogenes Rektifikationsverfahren von Luft zur Herstellung von Hochdrucksauerstoff
DE102016002225A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kryogenen Synthesegaszerlegung
DE1177658B (de) Verfahren und Einrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur
DE2402246A1 (de) Verfahren zur gewinnung von sauerstoff mittlerer reinheit
DE1222088B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches bei tiefer Temperatur
EP1231440A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP0228623B1 (de) Verfahren zur Abtrennung von C5+-Kohlenwasserstoffen aus einem Gasstrom
DE202009004099U1 (de) Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10205096A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE1250848B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft bei Sauerstoffabnahmeschwankungen
DE19910871B4 (de) Verfahren und Anlage zur Zerlegung von Luft durch kryogene Destillation
DE3436897A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer luftzerlegungsanlage