DE1234747B - Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff angereicherter Luft - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff angereicherter Luft

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DE1234747B
DE1234747B DEA42418A DEA0042418A DE1234747B DE 1234747 B DE1234747 B DE 1234747B DE A42418 A DEA42418 A DE A42418A DE A0042418 A DEA0042418 A DE A0042418A DE 1234747 B DE1234747 B DE 1234747B
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Jacques Fred Grunberg
Wayne Arnold Platt
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:
F 25 j
Deutsche Kl.: 17 g - 2/01
1234 747 A 42418 I a/17 g 25. Februar 1963 23. Februar 1967
Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff
angereicherter Luft
Anmelder: L'Air Liquide Societe Anonyme pour
!'Exploitation desProcedes Georges Claude, Paris
Vertreter:
Dr. H. H. Willrath und Dipl.-Ing. H. Roever,
Patentanwälte, Wiesbaden, Hildastr. 18
Als Erfinder benannt:
Jacques Fred Grunberg, Outrement, Quebec;
Wayne Arnold Platt, Montreal, Quebec (Kanada)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 27. Februar 1962 (889 349) - -
Bei der verhältnismäßig neuen Verwendung von Sauerstoff in der Hüttentechnik wird vielfach nicht reiner oder praktisch reiner Sauerstoff, sondern nur mehr oder weniger mit Sauerstoff angereicherte Luft gebraucht. Dies gilt besonders für die Sauerstoff- 5 anreicherung des Blaswindes von Hochöfen, der keinen Endgehalt von über 30% Sauerstoff erfordert. Bisher hat man im allgemeinen diese angereicherte Luft durch Vermischung von Luft und praktisch reinem Sauerstoff zubereitet, denn die Fabrikation von i0 einfach überreicherter Luft durch Verflüssigung und Rektifizierung erschien vom wirtschaftlichen Standpunkt aus weniger interessant als die Fabrikation von praktisch reinem Sauerstoff mit anschließender Vermischung mit Luft. 15
Die direkte Herstellung von mit Sauerstoff angereicherter Luft ist jedoch ebenfalls bekannt. Nach
der deutschen Patentschrift 846 406 wurde die Zerlegung in der Niederdruckrektifiziersäule auf die Gewinnung eines noch relativ unreinen Sauerstoffs be- 2o
grenzt, wobei ein Teil des an der Spitze der Hochdruckrektifiziersäule abgetrennten Stickstoffs durch
Wärmeaustausch mit dem unreinen flüssigen Sauer- ~
stoff kondensiert wird. Dieser unreine flüssige Sauer-
stoff wird dann in einer nachgeschalteten Rektifizier- 25 druckzerlegungsstufe abgetrennte gasförmige Stickhilfssäule unter demselben Niederdruck in reinen stoff noch einen beträchtlichen Gehalt an Sauerstoff, flüssigen Sauerstoff und Stickstoff zerlegt, und der nämlich etwa 1,7% auf, was einer Sauerstoffausbeute reine flüssige Sauerstoff wird nach Entspannung im von nur 94,2 % entspricht. Außerdem hat sich in der Wärmeaustausch mit dem oberen Teil der Hoch- Praxis gezeigt, daß das bekannte Verfahren nicht drucksäule verdampft, wodurch man die Vervoll- 30 ohne einen Hochdruckkreislauf der Luft für zusätzständigung der Stickstoffkondensation unter Druck liehe Kälteerzeugung arbeiten kann, worunter ein solgetrennt gewährleistet. eher von 10 ata zu verstehen ist. Die zu zerlegende Ferner ist in der deutschen Patentschrift 617 841 Luft ist daher auf drei Druckniveaus, nämlich von ein Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff, 10 ata, 3,3 ata und 1,3 ata zu verdichten, und man z. B. auf 65 oder 80% angereicherter Luft durch 35 benötigt somit einen Kompressor für 10 ata von Verflüssigung und Rektifizierung von Luft bei tiefer schwacher Mengenleistung, einen Kompressor für Temperatur in zwei Zerlegungsstufen unter verschiedenen Drücken beschrieben, bei dem die Luft in der
Hochdruckzerlegungsstufe in eine sauerstoffreiche
Vorzerlegungsflüssigkeit und in Stickstoffgas zerlegt 40
wird und ein Strom sauerstoffreicher Vorzerlegungsflüssigkeit in die mittlere Zone der Niederdruckzerlegungsstufe eingeführt wird. Bei einer Ausführungsform wird ein Strom Stickstoffgas durch Wärmeaustausch mit einer in der Niederdruckzerlegungsstufe 45 dieselbe Funktionssicherheit wie eine solche aufweist, erhaltenen, mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit während der Energiebedarf geringer ist, als er für die kondensiert und als Rückfluß auf die Niederdruck- Herstellung von reinem Sauerstoff gegeben ist.
zerlegungsstufe aufgegeben, während ein zweiter Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß, Strom Stickstoffgas aus der Hochdruckzerlegungs- abgesehen von dem Strom sauerstoffreicher Vorzerstufe oder ein Teilstrom Luft zur Kälteerzeugung 50 legungsflüssigkeit, der in die mittlere Zone der Niearbeitsleistend entspannt wird. Bei diesem bekann- derdruckzerlegungsstufe eingeführt wird, ein zweiter ten Verfahren weist jedoch der am Kopf der Nieder- Strom sauerstoffreicher Vorzerlegungsflüssigkeit ent-
3,3 ata von hoher Mengenleistung und ein Luftgebläse für 1,3 ata. Außerdem muß der Stickstoff von 3,2 ata wieder auf 3,75 ata verdichtet werden.
Demgegenüber hat die Erfindung sich die Aufgabe gestellt, mit Sauerstoff auf etwa 70% angereicherte Luft bei guter Ausbeute in einer ähnlich einfachen Apparatur herzustellen, wie sie für Abtrennung reinen Sauerstoffs gebräuchlich ist und infolgedessen
3 4
spannt, in der Hochdruckzerlegungsstufe in Wärme- zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme austausch mit kondensierendem Stickstoff verdampft auf die Zeichnung.
und am Boden der Niederdruckzerlegungsstufe ein- Die zu zerlegende Luft wird durch Leitung 1 in
geblasen wird und daß die Flüssigkeit von etwa 70% den Turbokompressor 2 eingeführt, wo sie auf 3,5 Sauerstoff vor ihrer Verdampfung im Wärmeaus- 5 bis 4 ata verdichtet wird. Der Hauptteil (ungefähr tausch mit dem ersten Strom Stickstoff gas auf einen 70%) geht dann durch Leitung 3 und die Schieber niedrigeren Druck als derjenige der Niederdruckzer- 4 A oder 4 B in einen der Wärmegeneratoren 5A, SB legungsstufe entspannt wird. mit periodischer Vertauschung, die mit einer Wärme-
Die erste Maßnahme der Verflüssigung eines Teils speicherfüllung bekannter Art ausgerüstet sind. Wähdes Stickstoffes durch Wärmeaustausch mit einem io rend der in der Zeichnung dargestellten Periode sind Teil der Vorzerlegungsproduktes unter Druck ge- die Schieber 4 B und 6 A offen und die Schieber 4 A stattet die Erzielung dieser Kondensation unter einem und 6 B geschlossen, und die Klappenkästen IA und schwächeren Druck als bei alleiniger Verwendung IB haben die schematisch dargestellte Stellung. Die der in der Niederdruckrektifizierkolonne abgetrenn- Luft geht in den Regenerator 5B, wo sie sich auf unten Flüssigkeit von 70% Sauerstoff und damit eine 15 gefähr —169° C abkühlt, wobei sie ihre Feuchtigkeit Verminderung des Druckes der zu zerlegenden Luft. und ihre Kohlensäure in festem Zustand ablagert, Die zweite Maßnahme, nämlich die Verdampfung während der Regenerator SA in entgegengesetztem von Flüsigkeit von etwa 70% Sauerstoff unter niedri- Sinn von dem abgetrennten kalten Stickstoff durchgerem Druck als derjenige der Niederdruckkolonne strömt wird, der die Verdampfung der Feuchtigkeit in Wärmeaustausch mit einem Teil des gasförmigen 20 und Kohlensäure auslöst, die vorher auf der Füllung Stickstoffes, gestattet die Erzielung eines ausreichen- abgelagert worden sind. Wenn der Regenerator 5 B den Flüssigkeitsrückflusses in der Niederdruckzerle- sich wieder auf einen Punkt erwärmt hat, wo er aicht gungsstufe und infolgedessen die Erreichung einer mehr eine genügende Kühlung liefern kann, werden guten Sauerstoffausbeute, ohne daß man den Stick- die Strömungswege der Luft und des abgetrennte» stoff wieder verflüssigen müßte, und dementspre- 25 Stickstoffes in den Regeneratoren m bekannter Weise chend nur einen sehr mäßigen zusätzlichen Energie- umgetauscht.
aufwand, um das Gas von 70% Sauerstoff auf Luft- Um in jeder Periode eine vollständige Verdamp-
druck zurückzubringen. Daraus ergibt sich ein gerin- fung der aus der Luft im Verlauf ihrer Abkühlung ger Energiebedarf für die Herstellung von Sauerstoff während der vorhergehenden Periode abgelagerten geringer Reinheit in Kombination mit der Einfach- 30 Kohlensäure in dem abgetrennten kalten Stickstoff z» heit und Funktionssicherheit von Verfahren, wie sie gestatten, zieht man in bekannter Weise auf mittforer für die Herstellung reinen Sauerstoffes üblich sind. Höhe des Regenerators 5 B eine Fraktion von uflge-
Bei der Herstellung von reinem Sauerstoff ist es fähr 10% der eintretenden Luft ab, die durch Leibereits bekannt, die in der Hochdruckzerlegungsstufe rung 54B und den offenen Schieber SSB — während am Boden austretende sauerstoffreiche Vorzerle- 35 der betreffenden Periode ist der Schieber 55^4 mit gungsflüssigkeit in zwei Fraktionen zu zerlegen, deren Leitung 54,4 dagegen geschlossen — mit der Luft erste als Flüssigkeit in die mittlere Zone der Nieder- im Verlauf der Abkühlung im Wärmeaustausch mit druckzerlegungsstufe eingeführt wird und deren dem Sauerstoff vereinigt wird, dessen Herkunft notih zweite durch Verdampfung die Kondensation eines später erläutert wird.
Teiles des Stickstoffgases am Kopf der Hochdruck- 40 Andererseits wird der andere Teil der zu zerlegenzerlegungsstufe sicherstellt, aber die verdampfte den Luft von ungefähr 30 % durch Leitung 6Θ zum Fraktion wird sehr nahe mit der flüssigen Fraktion Wärmeaustauscher 61 geleitet, wo er sich im indirekeingeführt, wodurch die Rektifizierung gestört wird. ten Kontakt mit dem vorher verdampften abgetrenn-Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des ten Sauerstoff unter Niederdruck, etwas geringer ate Verfahrens nach der Erfindung erfolgt die weitere 45 Luftdruck, auf ungefähr -1300C abkühlt, ©arm Verdampfung der Flüssigkeit von etwa 70% Sauer- geht er durch Leitung 62 nach Zusatz des vom Restoff durch Wärmeaustausch mit einer Gasfraktion, generator 5 B kommenden Luftteilstromes aus Leidie aus der mittleren Zone der Hochdruckzerlegungs- tung 54 B in den Wärmeaustauscher 63. Im ■Wärmestufe entnommen und in letztere nach mindestens austausch mit dem abgetrennten kalten Sauerstoff teilweiser Verflüssigung oberhalb der Entnahmestelle 50 und mit dem Druckstickstoff, der von der Hochzurückgeleitet wird. druckrektifiziersäule kommt und zu einer Entspan-
Das Verfahren nach der Erfindung gestattet, in der nungsturbine geht, kühlt er sich auf etwa -18001C Hochdruckzerlegungsstufe mit einem Druck von 3,5 ab und tritt dann durch die Leitung 64 aus. Es ist erbis 4 ata zu arbeiten und mit einem einzigen Luft- sichtlich, daß infolge der Ablagerungen von Eis<und kompressor auszukommen, während bei dem Verfall- 55 fester Kohlensäure in den Austauschern 61 und -63 ren der deutschen Patentschrift 617 841 mehrere zweckmäßig in üblicher Weise zwei Austauschpaare Kompressoren und die Verdichtung eines Teilstro- vorgesehen werden, von denen das eine im Betrieb mes auf 10 ata erforderlich sind. Die bekannte Appa- und das andere in der Abtauung ist. Um die Zeichratur ist auch insofern umständlicher, als sie einen neng zu vereinfachen, sind die Abtauaustauscher Gleichstromverdampfer und Kondensatorrohre mit 60 nicht dargestellt.
Rektifikationsböden vorsieht. Sicherlich kann man Die Rektifiziersäule unter Druck 9, die durch Lei-
statt dessen einen einfachen Kondensator im unteren tung "8 die gesamte zu zerlegende Luft aufnimmt, Teil der Kolonne vorsehen, aber man verliert dann wjrd am Kopf durch ein Rohrbündel 25 gekühlt, in die Anreicherungswirkung an Sauerstoff durch Rekti- dem an Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit vom unfizierung. 65 gefahr 40% Sauerstoff umläuft, die am Boden,dieser
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfin- Säule abgetrennt, unterkühlt und dann im Schieber dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung 24 entspannt worden ist. In üblicher Weise wird, die eines nicht beschränkten Beispieles für eine Anlage Luft in dieser Säule in eine an Sauerstoff auf unge-
5 6
fähr 40% angereicherte Flüssigkeit, die durch Lei- Der erste von insgesamt etwa 25% wird in bekann-
tung 10 abgezogen wird, und gasförmigen Stickstoff ter Weise im Schieber 21 auf Niederdruck entspannt
zerlegt. Ein Teil dieses Stickstoffes kondensiert sich und durch Leitung 214 in die mittlere Zone der Nier
in Berührung mit dem Rohrbündel 25 und kehrt im derdrucksäule 22 eingeführt. Der zweite wird durch
flüssigen Zustand als Rückfluß in die Rektifizierzone 5 Leitung 23 und den Entspannungsschieber 24 mit
zurück. Diese Stickstoffkondensation wird durch Ab- niedrigem Druck in das Rohrbündel 25 geleitet, das
zapfung gasförmigen Stickstoffes durch Leitung 40 an der Spitze der Hochdrucksäule 9 angeordnet ist,
vervollständigt, der zum Wärmeaustauscher 33 ge- und wird dann durch Leitung 26 am Boden in die
schickt wird, wo er sich im indirekten Kontakt mit Niederdrucksäule 22 eingeblasen, wie bereits erwähnt
dem kalten flüssigen Sauerstoff zur Hauptsache ver- ip wurde.
flüssigt, der aus der Niederdruckrektifiziersäule In der Niederdrucksäule 22 scheidet sich einerseits kommt. Die verflüssigte Fraktion wird durch Leitung im Sumpf eine Flüssigkeit von etwa 70% Sauerstoff, 56, das Unterkühlungsrohrbündel 57 des Wärmeaus- im wesentlichen im Gleichgewicht mit dem durch tauschers 13 im Wärmeaustausch mit dem bei Nie- Leitung 26 eingeblasenen Gas, und andererseits am derdruck abgetrennten kalten Stickstoff und das Ent- i5 Kopf praktisch reiner Stickstoff ab. Diese Bestandspannungsventil 58 zum Kopf der Niederdruckrekti- teile werden, wie nachstehend dargelegt, wieder erfiziersäule 22 geschickt, wo sie die Rückflüssigkeit wärmt.
darstellt. Die nicht verflüssigte Restfraktion kehrt Der unreine Sauerstoff von etwa 70%, der unter
durch Leitung 41 in die Säule 9 zurück. einem Druck von etwa 1,4 ata durch Leitung 27 ab-
Zur Vervollständigung der Verdampfung des flüs- 20 gezogen wird, wird durch Pumpe 28 in eines der FiI-sigen Sauerstoffs bei Niederdruck zieht man im unte- ter 29 A oder 29 B einer Batterie gedrückt, die zur ren Teil der Säule 9 eine Gasfraktion ab, die durch Fertigreinigung des flüssigen Sauerstoffes bestimmt Leitung 42 zum Austauscher 35 geleitet wird, wo sie ist, um jede Explosionsgefahr im Verlauf seiner Versich in indirekter Berührung mit dem Niederdruck- dampfung zu vermeiden. Dann wird er über die Leisauerstoff verflüssigt. Sie wird dann durch Leitung 43 35 tung 30 durch den Schieber 31 auf etwa I1I ata entzur Säule 9 auf einem höheren Niveau als ihre Ab- spannt und in den Rohrbündeln 32 und 34 der Auszugsstelle zurückgeschickt. tauscher 33 und 35 im Wärmeaustausch mit Druck-
Der nicht verflüssigte Stickstoff unter Druck in der stickstoff und einer Gasfraktion verdampft, die in der
Säule 9 entweicht aus dieser am Kopf durch Leitung Drucksäule 9, wie bereits angegeben, abgezapft
44. Der Hauptteil von etwa 75% geht unmittelbar 30 wurde. Er wird dann im Wärmeaustausch mit einer
durch Regelventil 46 und Leitung 47 zur Entspan- an Sauerstoff angereicherten Ffüssigkeitsfraktion im
nungsturbine 48, während der andere Teil in das schon erwähnten Austauscher 18 auf etwa —181° C
Rohrbündel 45 des Austauschers 63 im Wärmeaus- erwärmt. Schließlich erwärmt er sich im Austauscher
tausch mit einem Teil der Luft im Kühlkreislauf in 63 auf etwa —133° C, dann im Austauscher 61 auf
durch den Schieber 45 A regelbarer Menge gelenkt 35 ungefähr 27° C im Wärmeaustausch mit einer Frak-
wird. Dieser letztere Teil erwärmt sich so wieder auf tion der zu zerlegenden Luft und wird dann unter
etwa —130° C und vermischt sich mit dem Hauptteil, einem Druck von 0,85 ata durch Leitung 39 zur Ver-
so daß der in die Entspannungsturbine eintretende brauchsstelle geschickt. Sein Druck kann natürlich
Stickstoff auf etwa —170° C erwärmt wird; hierdurch dann durch einen nicht dargestellten Kompressor auf
vermeidet man die Möglichkeit der Flüssigkeitsbil- 40 den gewünschten Wert gebracht werden,
dung im Verlauf der Entspannung und verbessert die Der am Kopf der Säule 22 durch Leitung 50 abge-
Kälteleistung derselben. Der von 3,3 auf 1,25 ata in gebene Stickstoff, dem aus Leitung 49 der von der
der Turbine 48 entspannte Stickstoff wird dann durch Turbine 48 abströmende Stickstoff zugesetzt wird,
Leitung 49 mit dem Niederdruckstickstoff vereinigt, wird durch Leitung 51 zum Flüssigkeitsunterkühler
der in der Niederdrucksäule 22 abgetrennt wurde. 45 13 geleitet, wo er sich im Wärmeaustausch mit flüssi-
Die Flüssigkeit von 40% Sauerstoff und etwa gem Stickstoff unter Druck, der im Rohrbündel 57 — 1800C, die durch Leitung 10 am Boden der umläuft, und mit dem im Bündel 12 umlaufenden Drucksäule 9 abgezogen wird, wird in zwei Teile zer- Teil der an Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit auf legt. Der größere Teil wird durch Leitung 11 zum etwa —181° C erwärmt. Er geht dann durch Leitung Rohrbündel 12 des Unterkühlers 13 im Wärmeaus- 50 52 zu einem der Regeneratoren 5A oder SB (5A in tausch mit Stickstoffgas von niedrigem Druck ge- der dargestellten Periode), wo er sich auf Umgeschickt, wo er auf etwa —187° C unterkühlt wird, um bungstemperatur erwärmt, um dann durch Leitung dann durch den Schieber 14 zu den Flüssigkeitsfiltern 53 abgezogen zu werden.
15 A und 15 B zu gehen. Der andere Teil der sauer- Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebene stoffreichen Flüssigkeit wird durch Leitung 16 zum 55 Anlage in starkem Maße abgewandelt werden kann, Rohrbündel 17 des Austauschers 18 geschickt, wo er ohne den vorstehend beschriebenen allgemeinen Ersieh auf etwa —183° C unterkühlt, und vereinigt sich fmdungsgedanken zu verlassen. Im besonderen köndann durch Leitung 19 und Schieber 20 mit dem nen die zur Abkühlung der Luft verwendeten Reersten Teil. generatoren durch Wechselaustauscher oder sogar
Die reiche Flüssigkeit geht dann durch eines der 60 durch Austauscher üblicher Art ersetzt werden. Die Filter 15 A oder 155, die zur Zurückhaltung der dort Entfeuchtung und Kohlensäurebefreiung der Luft möglicherweise in festem Zustand vorhandenen Ver- können nicht nur durch einfache Abkühlung, sonunreinigungen, wie Acetylen, dienen. Während das dem auch auf chemischem Wege, z. B. durch Übereine der Filter 15 A und 15 B sich im Betrieb befin- leiten über Adsorptionsmassen, vorgenommen werdet, steht in üblicher Weise das andere in der Re- 65 den. Die Kälteerzeugung kann durch arbeitsleistende generierung durch Erwärmung. Entspannung einer Fraktion der zu zerlegenden Luft
Am Ausgang der Filter 15 A und 155 wird die statt der beschriebenen Stickstoff entspannung erhal-
sauerstoffreiche Flüssigkeit in zwei Teile verzweigt. ten werden.
Andererseits kann man natürlich einen Teil des Sauerstoffes von 70% einer zusätzlichen Rektifizierung in einer Hilfssäule unterziehen, wenn man gleichzeitig eine gewisse Menge reineren Sauerstoffes erhalten will.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff auf etwa 70% angereicherter Luft durch Verflüssigung und Rektifizierung von Luft bei tiefer Temperatur in zwei Zerlegungsstufen unter verschiedenen Drücken, bei dem die Luft in der Hochdruckzerlegungsstufe in eine sauerstoffreiche Vorzerlegungsflüssigkeit und in Stickstoffgas zerlegt wird, wobei ein Strom sauerstoffreicher Vorzerlegungsflüssigkeit in die mittlere Zone der Niederdruckzerlegungsstufe eingeführt und ein Strom Stickstoffgas durch Wärmeaustausch mit einer in der Niederdruckzerlegungsstufe erhaltenen Flüssigkeit von etwa 70% Sauerstoff kondensiert und als Rückfluß auf die Niederdruckzerlegungsstufe aufgegeben wird, während ein zweiter Strom Stickstoffgas aus der Hochdruckzerlegungsstufe oder ein Teilstrom Luft zur Kälteerzeugung arbeitsleistend entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Strom sauerstoffreicher Vorzerlegungsflüssigkeit entspannt, in der Hochdruckzerlegungsstufe in Wärmeaustausch mit kondensierendem Stickstoff verdampft und am Boden der Niederdruckzerlegungsstufe eingeblasen wird, und daß die Flüssigkeit von etwa 70% Sauerstoff vor ihrer Verdampfung im Wärmeaustausch mit dem ersten Strom Stickstoffgas auf einen niedrigeren Druck als demjenigen der Niederdruckzerlegungsstufe entspannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Verdampfung der Flüssigkeit von etwa 70% Sauerstoff durch Wärmeaustausch mit einer Gasfraktion, die aus der mittleren Zone der Hochdruckzerlegungsstufe entnommen und in letzterer nach mindestens teilweiser Verflüssigung oberhalb der Entnahmestelle zurückgeleitet wird, erfolgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 589 916, 617 841,
846406, 932019;
USA.-Patentschrift Nr. 2 548 377.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 510/104 2.67 © Bundesdruckerei Berlin
DEA42418A 1962-02-27 1963-02-25 Verfahren zur Herstellung von mit Sauerstoff angereicherter Luft Pending DE1234747B (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR889349A FR1330154A (fr) 1962-02-27 1962-02-27 Procédé de fabrication d'air suroxygéné

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1377370A (fr) * 1963-08-21 1964-11-06 Air Liquide Procédé de séparation d'oxygène et d'air suroxygéné à partir de l'air
US3340695A (en) * 1963-09-17 1967-09-12 Hitachi Ltd Method of separating carbon monoxide from oxygenized converter gas
US3340697A (en) * 1964-05-06 1967-09-12 Hydrocarbon Research Inc Heat exchange of crude oxygen and expanded high pressure nitrogen
US3312074A (en) * 1964-05-06 1967-04-04 Hydrocarbon Research Inc Air separation plant
US3319427A (en) * 1964-05-06 1967-05-16 Hydrocarbon Research Inc Air separation with a nitrogen refrigeration circuit
US3348385A (en) * 1964-12-23 1967-10-24 Gas Equipment Engineering Corp Separation of gas mixtures
DE1263037B (de) * 1965-05-19 1968-03-14 Linde Ag Verfahren zur Zerlegung von Luft in einer Rektifikationssaeule und damit gekoppelterZerlegung eines Wasserstoff enthaltenden Gasgemisches
US3375674A (en) * 1965-08-19 1968-04-02 Linde Ag Prepurification of gas mixtures before separation thereof by low temperature rectification
DE1519598A1 (de) * 1965-09-21 1970-02-26 Linde Ag Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgemisches durch Rektifikation
US3375673A (en) * 1966-06-22 1968-04-02 Hydrocarbon Research Inc Air separation process employing work expansion of high and low pressure nitrogen
US3508412A (en) * 1966-08-12 1970-04-28 Mc Donnell Douglas Corp Production of nitrogen by air separation
US3412567A (en) * 1966-09-06 1968-11-26 Air Reduction Oxygen-enriched air production employing successive work expansion of effluent nitrogen
US3589137A (en) * 1967-10-12 1971-06-29 Mc Donnell Douglas Corp Method and apparatus for separating nitrogen and hydrocarbons by fractionation using the fluids-in-process for condenser and reboiler duty
DE2022953C3 (de) * 1970-05-12 1973-09-27 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zum Gewinnen von un reinem, etwa 70 %igem Sauerstoff
US4557735A (en) * 1984-02-21 1985-12-10 Union Carbide Corporation Method for preparing air for separation by rectification
US5740683A (en) * 1997-03-27 1998-04-21 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification regenerator system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE589916C (de) * 1932-07-21 1933-12-20 Linde Eismasch Ag Verfahren zur Gewinnung von an Sauerstoff angereicherten Gemischen aus Luft
US2548377A (en) * 1945-05-15 1951-04-10 Kapitza Peter Leonidovitch Means for producing liquid air rich in oxygen
DE846406C (de) * 1942-04-30 1952-08-11 Adolf Messer G M B H Verfahren zur Zerlegung von Luft
DE932019C (de) * 1952-03-05 1955-08-22 Linde Eismasch Ag Verfahren zur Erweiterung des Anwendungsbereiches von Entspannungsturbinen in Luftzerlegungsanlagen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2620637A (en) * 1946-10-09 1952-12-09 Air Prod Inc Air fractionating cycle and apparatus
US2753698A (en) * 1952-03-05 1956-07-10 Linde Eismasch Ag Method and apparatus for fractionating air and power production
NL202828A (de) * 1955-01-05 Linde Eismasch Ag
US3086371A (en) * 1957-09-12 1963-04-23 Air Prod & Chem Fractionation of gaseous mixtures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE589916C (de) * 1932-07-21 1933-12-20 Linde Eismasch Ag Verfahren zur Gewinnung von an Sauerstoff angereicherten Gemischen aus Luft
DE617841C (de) * 1932-07-21 1935-08-29 Linde Eismasch Ag Verfahren zur Gewinnung sauerstoffreicher Gemische aus Luft
DE846406C (de) * 1942-04-30 1952-08-11 Adolf Messer G M B H Verfahren zur Zerlegung von Luft
US2548377A (en) * 1945-05-15 1951-04-10 Kapitza Peter Leonidovitch Means for producing liquid air rich in oxygen
DE932019C (de) * 1952-03-05 1955-08-22 Linde Eismasch Ag Verfahren zur Erweiterung des Anwendungsbereiches von Entspannungsturbinen in Luftzerlegungsanlagen

Also Published As

Publication number Publication date
ES285478A1 (es) 1963-07-01
FR1330154A (fr) 1963-06-21
GB977220A (en) 1964-12-02
LU43236A1 (de) 1963-04-22
NL289327A (de)
US3209548A (en) 1965-10-05
BE628776A (de)
NL144052B (nl) 1974-11-15

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