DE1242650B

DE1242650B - Einrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches, insbesondere Luft, durch Rektifikation bei tiefer Temperatur

Info

Publication number: DE1242650B
Application number: DEW34845A
Authority: DE
Inventors: Herman Frederik Maris; Jan Hendrik Minkhorst
Original assignee: Werkspoor NV
Current assignee: Werkspoor NV
Priority date: 1962-07-11
Filing date: 1963-07-08
Publication date: 1967-06-22
Also published as: FR1363620A; GB1026282A; CH434322A; BE634861A; AT249647B; NL280782A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F25j

Deutsche Kl.: 17 g-2/01

Nummer: 1242650

Aktenzeichen: W 348451 a/17 g

Anmeldetag: 8. Juli 1963

Auslegetag: 22. Juni 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches, insbesondere Luft, durch Rektifikation bei tiefer Temperatur mit einer Gastrennkolonne, mindestens einem ersten Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem ersten Teil des der Gastrennkoionne zuzuführenden Gasgemisches und den die Gastrennkolonne verlassenden gasförmigen Zerlegungsprodukten und mindestens einem zweiten, als Kühler-Verdampfer ausgebildeten und an eine Kaltgas-Kühlmaschine angeschlossenen Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem zweiten Teil des der Gastrennkolonne zuzuführenden Gasgemisches und einem durch die Kaltgas-Kühlmaschine verflüssigten Zerlegungsprodukt, welches flüssig entnommen wird, wobei die beiden Wärmeaustauscher in bezug auf den zu zerlegenden Gasgemischstrom parallel geschaltet sind und die Verteilung dieses Stromes auf die beiden Wärmeaustauscher einstellbar ist.

Eine Einrichtung dieser Art ist bekannt (französisehe Patentschrift 1251607), wobei der zweite Wärmeaustauscher gleichzeitig der Verdampferraum der Gastrennkolonne ist. Diese Einrichtung liefert zwei Zerlegungsprodukte, von denen das eine gasförmig ist und im ersten Wärmeaustauscher mit einem Teil des Gasgemischstromes in Wärmeaustausch gebracht wird und das andere in flüssiger Form aus dem Verdampfer der Gastrennkolonne entnommen werden kann.

Weiter ist eine Einrichtung bekannt (schweizerische Patentschrift 314 110), wobei die Gesamtmenge des der Gastrennkolonne zuzuführenden Gasgemisches zunächst durch den Verdampferraum der Kolonne und danach außen um die Kolonne herum durch einen als Kühler-Verdampfer ausgebildeten, an die Kaltgas-Kühlmaschine angeschlossenen Wärmeaustauscher hindurchgefühlt wird. Das eine Zerlegungsprodukt kann aus diesem Verdampferraum und das andere aus diesem Kühler-Verdampfer in flüssiger Form abgelassen werden.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung der vorliegenden Art (französische Patentschrift 1130 056) können die beiden Zerlegungsprodukte in gasförmiger Form aus der Einrichtung entnommen werden, während ein Zerlegungsprodukt aus einem Verdampferraum einer doppelten Gastrennkolonne abgelassen werden kann.

Bei diesen bekannten Einrichtungen wird wenigstens ein Zerlegungsprodukt in flüssiger Form unmittelbar aus der Gastrennkolonne entnommen. Dies hat zur Folge, daß, falls dieses Zerlegungsprodukt auch in gasförmiger Form aus der Einrichtung Einrichtung zum Zerlegen eines Gasgemisches,
insbesondere Luft, durch Rektifikation
bei tiefer Temperatur

Anmelder:

Werkspoor N. V., Amsterdam (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,

München 5, Erhardtstr. 11

Als Erfinder benannt:
Jan Hendrik Minkhorst, Amstelveen;
Herman Frederik Maris,
Badhoevedorp (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 11. Juli 1962 (280782)

abgelassen werden soll, nur verhältnismäßig sehr wenig Flüssigkeit aus der Einrichtung entnommen werden kann, da sonst das thermische Gleichgewicht der Kolonne gestört v/ird.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Einrichtung der erwähnten Art zu schaffen, der mindestens ein Zerlegungsprodukt in jedem beliebigen Mengenverhältnis in gasförmiger und in flüssiger Form entnommen werden kann.

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß mindestens eine der Leitungen zur Entnahme der gasförmigen Zerlegungsprodukte aus der Gastrennkolonne vor ihren Eintritt in den ersten Wärmeaustauscher über eine weitere Leitung an den Kühler-Verdampfer angeschlossen ist, wobei ein Niveauregler die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Kühler-Verdampfer konstant hält und die Einstellung der den ersten Wärmeaustauscher und den Kühler-Verdampfer durchströmenden Gasgemischteile in Abhängigkeit von den Mengenverhältnissen der aus der Einrichtung entnommenen gasförmigen und flüssigen Zerlegungsprodukte, und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von der diesen Verhältnissen entsprechenden Temperatur im ersten Wärmeaustauscher regelbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung liefert die Gastrennkolonne nur gasförmige Zerlegungsprodukte. Die Verflüssigung des einen oder jedes aus der Gastrennkolonne abgelassenen gasförmigen Zerlegungsproduktes findet außerhalb der Kolonne statt, und

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zwar derart, daß diese Verflüssigung keinen Einfluß Will man nun ein oder jedes Zerlegungsprodukt zu auf den Prozeß in der Kolonne hat. Die Gastrenn- jedem Zeitpunkt aus dem Kühlerverdampfer entnehkolonne kann dadurch immer mit optimalem Effekt men können, so wird die Einrichtung mit Vorteil derarbeiten. Es wird klar sein, daß ein solches beliebiges art ausgeführt, daß die Kaltgas-Kühlmaschine vom Mengenverhältnis des gasförmigen und des flüssigen, 5 Niveauregler in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel aus der Einrichtung entnommenen Zerlegungsproduk- im Flüssigkeitsraum des Kühlerverdampfers regelbar tes bei den bekannten Einrichtungen nicht erreichbar ist. Es ist aber auch möglich, die Kaltgas-Kühlist, ohne daß die Wirkung der Kolonne beeinträchtigt maschine dauernd mit derselben Leistung arbeiten wird. zu lassen. In diesem Falle kann entweder der Niveau-

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit Vor- io regler ein Überlauf sein oder das Ventil der Flüssigteil derart ausgeführt werden, daß der Kühler-Ver- keitsablaßleitung des Flüssigkeitsraumes des Kühlerdampfer zwei in Wärmeaustausch miteinander ste- Verdampfers vom Niveauregler in Abhängigkeit vom hende, getrennte Flüssigkeitsräume aufweist, von Flüssigkeitsspiegel in diesem Raum geregelt werden, denen der erste mit der Kaltgas-Kühlmaschine und Die an den Kühler-Verdampf er angeschlossene der erwähnten weiteren Leitung verbunden ist, den 15 Kaltgas-Kühlmaschine kann auch zur Ergänzung des Niveauregler enthält und mit einer Flüssigkeitsablaß- Kälteverlustes der Gastrennkolonne benutzt werden, leitung versehen ist und der zweite einen in der Lei- so daß diese Kolonne nicht mit einer eigenen Kältetung für den zweiten Teil des der Gastrennkolonne quelle zusammenzuarbeiten braucht. In diesem zuzuführenden Gasgemisches geschalteten Konden- Fall kann der Überlauf in die Gastrennkolonne aussationsraum bildet. Durch diese Ausführung wird 20 laufen, und die Kaltgas-Kühlmaschine ist dann in verhindert, daß in dieser Leitung für den zweiten Teil Abhängigkeit von der Temperatur in der Gastrenndes zuzuführenden Gasgemisches selber Gasgemisch kolonne regelbar.

kondensiert wird, was die Durchströmung des Gas- An Hand von einigen in der Zeichnung dargestellgemisches zur Gastrennkolonne beeinträchtigen ten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachwürde. 25 stehend näher erläutert. Die

Diese die Speisung der Gastrennkolonne mit Fig. 1, 2 und 3 zeigen schematisch einige Ausfüheinem Teil des Gasgemisches beeinträchtigende rungsformen von Gaszerlegungsanlagen, bei denen. Kondensation kann auch weitgehend verhindert wer- eines der Produkte im flüssigen und/oder gasförmiden, wenn der Kühler-Verdampfer zwei in Wärme- gen Zustand entnommen werden kann;
austausch miteinander stehende, getrennte Flüssig- 30 F i g. 4 und 5 zeigen schematisch Ausführungskeitsräume aufweist, von denen der erste mit der formen von Gaszerlegungsanlagen, denen beide Pro-Kaltgas-Kühlmaschine und der Leitung zur Ent- dukte im gasförmigen und/oder flüssigen Zustand nähme des Zerlegungsproduktes mit dem niedrigsten entnommen werden können;

Siedepunkt aus der Kolonne verbunden ist. den F i g. 6, 7 und 8 zeigen schematisch einige Ausfüh-Niveauregler enthält und mit einer Flüssigkeitsablaß- 35 rungsformen der Regelung zum Konstanthalten des leitung versehen ist und der zweite die Leitung für Flüssigkeitsspiegels im Kühlerverdampfer,
den zweiten Teil des der Gastrennkolonne zuzufüh- In den Zeichnungen sind einander entsprechende renden Gasgemisches umgibt, über eine weitere Lei- Einzelteile mit den gleichen Bezugsziffern betung mit einem vor dem ersten Wärmeaustauscher zeichnet.

liegenden Punkt der Leitung zur Entnahme des weni- 40 F i g. 1 zeigt eine Gastrennkolonne 1, die zum Ausger flüchtigen gasförmigen Zerlegungsproduktes aus gleich der Kälteverluste und Wärmeaustauschverder Gastrennkolonne verbunden ist und ebenfalls mit luste mit einer Kaltgas-Kühlmaschine 2 versehen ist. einer Flüssigkeitsablaßleitung versehen ist. Diese Durch die Leitung 3, die mit einem einstellbaren Einrichtung hat außerdem den Vorteil, daß die bei- Ventil 4 versehen ist, wird ein Gasgemisch, z. B. den Zerlegungsprodukte in jedem beliebigen Mengen- 45 Luft, der Anlage zugeführt. Die Luft fließt durch den verhältnis in gasförmiger und in flüssiger Form aus Wärmeaustauscher 5 und von dort durch die Leider Einrichtung entnommen werden können. tung 6 zur Gastrennkolonne 1, in der die Luft in

Besteht wegen eines zu großen Unterschieds zwi- Sauerstoff und Stickstoff oder Gemische dieser beischen den Siedepunkten des Gasgemisches und des den getrennt wird. Der Stickstoff verläßt die Säule Zerlegungspruduktes, mit dem das Gasgemisch im 50 durch die Leitung 7, die sich an der Stelle 8 in zwei Kühler-Verdampfer in unmittelbarem Wärmeaus- Leitungen 9 und 10 aufspaltet. Die Leitung 9 führt tausch steht, noch immer die Gefahr der Kondensation durch den Wärmeaustauscher 5, wo der gasförmige des Gasgemisches im Kühler-Verdampfer, so kann Stickstoff in thermischen Kontakt mit der in die der Kühler-Verdampfer mit einem Flüssigkeitsraum Anlage einströmenden Luft gebracht wird. Die Leifür das flüchtigste Zerlegungsprodukt und einem 55 tung 10 führt zu einem Kühler-Verdampfer 11. Die-Kondensationsraum durch einen mit diesen Räumen ser Kühler-Verdampfer 11, der in der Zeichnung in Wärmeaustausch stehenden dritten Flüssigkeits- schematisch dargestellt ist, kann z. B. die Bauart raum versehen sein, der über eine weitere Leitung mit nach der niederländischen Patentschrift 98 130 einem vor dem ersten Wärmeaustauscher liegenden und der niederländischen Patentanmeldung 269 432 Punkt der Leitung zur Entnahme des weniger flüchti- 60 haben. Der Kühler-Verdampfer 11 steht über eine gen gasförmigen Zerlegungsproduktes aus der Gas- Leitung 12 mit dem Kondensationsraum einer Kalttrennkolonne verbunden ist und ebenfalls mit einer gas-Kühlmaschine 13 in Verbindung. Durch die Flüssigkeitsablaßleitung versehen ist. Auch bei dieser Leitung 12 kann gasförmiger Stickstoff zu diesem Einrichtung können beide Zerlegungsprodukte in Kondensationsraum strömen und kondensierter gasförmiger und in flüssiger Form geliefert werden. 65 Stickstoff zum Kühler-Verdampfer zurückfließen.

Die Entnahme eines flüssigen Zerlegungsproduktes Unten schließt an den Kühler-Verdampfer 11 eine

aus der Einrichtung bedeutet einen Kälteverlust, der mit einem Ventil 15 versehene Flüssigkeitsablaßlei-

von der Kaltgas-Kühlmaschine ergänzt werden muß. tung 14 an.

Der Sauerstoff verläßt die Säule 1 durch eine Leitung 16, die in den Wärmeaustauscher 5 ausmündet, wo dieser Sauerstoff gleichfalls in thermischen Kontakt mit der in die Anlage einfließenden Luft gebracht wird, worauf der Sauerstoff die Anlage durch eine Leitung 17 verläßt.

Obwohl F i g. 1 nur einen Wärmeaustauscher 5 für die einströmende Luft und die die Anlage im gasförmigen Zustand verlassenden beiden Produkte zeigt, kann z. B. die Leitung 16, durch welche der Sauerstoff die Säule verläßt, auch an einen gesonderten Wärmeaustauscher angeschlossen sein. In diesem Fall muß die Leitung 3 eine Anzapfung aufweisen, die einen Teil der einströmenden Luft, welcher Teil in bezug auf seine Wärmekapazität-Stromstärke der des Sauerstoffes entspricht, dem gesonderten Wärmeaustauscher zuführt, an den sich die Sauerstoffleitung 16 anschließt, so daß der Sauerstoff und ein Teil der einströmenden Luft in dem gesonderten Wärmeaustauscher in thermischen Kontakt gebracht werden können.

In die Luftzufuhrleitung 3 ist vor dem Wärmeaustauscher S eine Verteilvorrichtung 18 eingeschaltet, die derart einstellbar ist, daß ein Teil der einströmenden Luft zwangsweise in eine Zweigleitung 19 fließen muß, deren etwa als Schlange ausgebildeter Kanal 20 den Kühler-Verdampf er 11 durchläuft, um sich in einer Leitung 21 fortzusetzen und an der Stelle 22 mit der Leitung 6 zu vereinen.

Wenn durch die Leitung 14 eine bestimmte Menge flüssigen Stickstoffes der Anlage entzogen wird, so arbeitet diese wie folgt. Die zugeführte Luft wird durch die Verteilvorrichtung 18 in zwei Teile geteilt; ein Teil, dessen Wärmekapazität-Stromstärke der des Sauerstoffes durch die Leitung 16 und der des gasförmigen, durch die Leitung 9 die Anlage verlassenden Stickstoffes entspricht, durchfließt in der Leitung 6 den Wärmeaustauscher 5. Der andere Teil wird durch die Leitung 19 durch den Kühler-Verdampfer 11 geführt und von dort durch die Leitung 21 nach der Stelle 22, wo sich der Gasstrom aus der Leitung 21 und der aus der Leitung 6 vereinigen und gemeinsam nach der Säule 1 fließen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Wärmeaustauscher 5 thermisch vollständig ausbalanciert ist. Es ist weiter erreicht, daß der durch die Leitung 19 fließende Gasstrom im Kühler-Verdampfer durch flüssigen Stickstoff vorgekühlt wird, wobei Verunreinigungen, wie Kohlensäure und Wasser, in der Luft ausgefroren werden. Der die Kolonne 1 durch die Leitung 7 verlassende Stickstoffstrom wird durch ein Ventil 23 konstant gehalten, das in Abhängigkeit von dem auf einen Meßflansch ausgeübten Druck geregelt wird. In Abhängigkeit von der Kälteproduktion der Kaltgas-Kühlmaschine 13 wird ein Teil des gasförmigen Stickstoffes, der aus der Säule heraustritt, flüssig gemacht und als flüssiger Stickstoff durch die Leitung 12 dem Kühler-Verdampfer zugeführt, wo er die Kühlschlange 20 kühlt, wobei außerdem ein Teil dieser Flüssigkeit durch die Leitung 14 aus der Anlage abgeführt wird. Die Menge des die Säule durch die Leitung 16 im gasförmigen Zustand verlassenden Sauerstoffs wird durch das einstellbare Ventil 24 konstant gehalten, das durch den an einem Meßflansch festgestellten Druckunterschied geregelt wird.

Bei Änderung der abgeführten Flüssigkeitsmenge müssen auch die Stickstoffmengen, welche durch die Leitungen 9 und 10 fließen, geändert werden. Dies geht wie folgt vor sich. An den Kühler-Verdampfer 11 schließt sich ein Niveauregler 25 an, der durch ein nicht dargestelltes elektrisches System gesteuert wird, das bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel die Produktion der Kaltgas-Kühlmaschine erhöht, während umgekehrt bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel die Produktion der Kaltgas-Kühlmaschine abnimmt. Weiter ist im Wärmeaustauscher 5 ein Thermostat 26 vorgesehen, der elektrisch die Verteilvorrichtung 18 derart steuert, daß bei ansteigender Temperatur im Wärmeaustauscher 5 mehr Luft der Leitung 19 zugeführt wird, so daß weniger Luft in den Wärmeaustauscher 5 gelangt, während bei sinkender Temperatur die Einstellung umgekehrt ist. Wenn durch größere Abfuhr von Flüssigkeit durch die Leitung 14 der Flüssigkeitsspiegel im Kühler-Verdampfer absinkt, wird die Produktion der Kaltgas-Kühlmaschine gesteigert, bis der richtige Flüssigkeitsspiegel wieder erreicht ist. Dies hat jedoch zur Folge, daß mehr Stickstoff durch die Leitung 10 fließt und weniger durch die Leitung 9. Infolgedessen gelangt der Wärmeaustauscher 5 außer Gleichgewicht, da die Temperatur zunimmt. Dieser Temperaturanstieg wird durch den Thermostat 26 gemessen, der daraufhin die Stellung der Verteilvorrichtung 18 derart beeinflußt, daß weniger warme Luft durch den Wärmeaustauscher 5 fließt, wodurch sich die richtige Temperatur im Wärmeaustauscher wieder einstellt.

Obgleich es möglich ist, die gesamte durch die Leitung 19 fließende Luft in dem Kühler-Verdampfer 11 abzukühlen, ist es vorteilhaft, in die Leitung 19 eine gesonderte Kompressions- oder Adsorptionskühlmaschine einzufügen. Eine solche Maschine ist in Fig. 1 bei 27 schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Vorteile einer solchen Anlage sind die nachfolgenden:

a) Die an den Kühler-Verdampfer 11 angeschlossene Kaltgas-Kühlmaschine 13 wird entlastet, so daß eine kleinere Maschine ausreicht;

b) die Vorkühlung erfolgt dabei bei einer höheren Temperatur, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird, so daß der Energieverbrauch pro Menge entzogener Wärme geringer ist;

c) eine Kompressions- oder Adsorptionskühlmaschine hat niedrigere Investierungskosten für die gleiche Menge abzuführender Wärme;

d) der in der Luft vorhandene Wasserdampf wird bei der Vorkühlung bereits zum größten Teil ausgefroren, so daß in dem Kühler-Verdampfer 11 nur noch Kohlensäure ausgefroren zu werden braucht, wodurch die Betriebszeit der Anlage zwischen zwei Erwärmungsperioden langer sein kann.

Nach F i g. 1 sind der Wärmetauscher 5 und der Kühler-Verdampfer 11 einfach ausgebildet. Dies bedeutet, daß bei Verstopfung der Leitungen im Wärmeaustauscher und im Kühler-Verdampfer infolge der Ablagerung von Wasserdampf und Kohlensäure in fester Form die Anlage angehalten werden muß, um erwärmt zu werden und die abgelagerten Produkte wieder flüchtig werden zu lassen; erst dann kann die Anlage wieder in Betrieb genommen werden. Um die Außerbetriebnahme der Anlage während der Erwärmungszeit zu vermeiden, können, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist, der Wärmeaustauscher 5 und der Kühler-Verdampfer 11 doppelt vorgesehen sein, so daß bei Verstopfung eines der Wärmeaustauscher

Claims

auf den anderen umgeschaltet und der außer Betrieb Bei den Anlagen nach F i g. 4 und 5 kann der

genommene Wärmeaustauscher gereinigt werden Stickstoff und/oder der Sauerstoff im flüssigen Zukann, stand aus den Kondensationsräumen abgeführt wer-

Im Rahmen einer solchen Einrichtung zur Zer- den. Die Mengen beider Bestandteile, die im flüssilegung eines Gasgemisches liegt es, daß die Wärme- 5 gen Zustand entzogen werden, lassen sich nach austauscher durch Rekuperatoren und durch Wunsch durch Einstellung der in den Ablaßleitungen Wärmeregeneratoren ersetzt sein können. vorhandenen Ventilen ändern. Die Regelung der An-

Bei der Anlage nach F i g. 1 und 2 wird derjenige lage entspricht dabei vollkommen der Regelung der Teil der Luft, der nicht durch den Wärmeaus- Anlage nach Fig. 1. Dies bedeutet, daß die Produktauscher 5 geführt wird, im Kühler-Verdampfer ent- io tion der Kaltgas-Kühlmaschine und die Stellung der gegen der Strömung des flüssigen Teiles des am Verteilvorrichtung 18 in Abhängigkeit vom gemesseniedrigsten Punkt siedenden Produktes abgekühlt. nen Flüssigkeitsspiegel im Raum 11 bzw. von der ge-Dies bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß im messenen Temperatur im Wärmeaustauscher 5 ein-Kühler-Verdampf er ein Teil der zugeführten Luft gestellt werden.

kondensiert wird. Um diese Gefahr zu beheben, kann 15 Eine andere Möglichkeit, den Flüssigkeitsspiegel der Kühler-Verdampfer 11 auf die in F i g. 3 sehe- im Kühler-Verdampfer 11 konstant zu halten, ist in matisch veranschaulichte Weise ausgebildet sein. In den F i g. 6, 7 und 8 veranschaulicht. Bei dieser diesem Fall führt die Leitung 19 nicht zum Kühler- Regelung wird die Produktion der Kaltgas-Kühl-Verdampfer selbst, sondern zu einem Raum 28, von maschine 13 von Hand eingestellt, worauf der Flüssigdem mindestens eine der Wände 29 mit dem flüssigen 20 keitsablaß derart geregelt wird, daß der Flüssig-Stickstoff im Kühler-Verdampfer 11 in Berührung keitsspiegel im Kühler-Verdampfer konstant bleibt, ist. Die Leitung 19 setzt sich in der Kühlleitung 20 Dies wird nach F i g. 6 dadurch bewerkstelligt, daß und der sich daran anschließenden Leitung 21 fort. an den Kühler-Verdampfer 11 eine Flüssigkeitsablaß-Die Leitung 21 steht durch einen Kanal 30 in offener leitung 37 angeschlossen ist, die als Überlauf wirksam Verbindung mit dem Raum 28, so daß Luft aus der 25 ist. Eine zweite Möglichkeit ist in F i g. 7 veranschau-Leitung 21 in den Raum 28 strömen und dort sofort licht, wobei im Kühler-Verdampfer ein Niveauregler auf der kalten Wand 29 kondensieren kann. Die 25 vorgesehen ist, der durch ein elektrisches System Kühlschlange 20 ist somit in diesem Fall von Flüssig- auf ein regelbares Ventil 15 in der Flüssigkeitsablaßkeit der gleichen Zusammensetzung umgeben wie die leitung 14 anspricht.

Luft in den Kanälen, so daß eine Kondensation der 30 Eine weitere Regelmöglichkeit ist in F i g. 8 dar-Luft in dieser Kühlschlange 20 ausgeschlossen ist. gestellt.· Dabei ist die Leitung 31 für die Zufuhr Die Regelung der Anlage kann im übrigen voll- flüssigen Stickstoffes aus dem Kühler-Verdampfer 11 kommen identisch zu der nach F i g. 1 durchgeführt an die Kolonne 1 in Form einer offenen Leitung auf werden. der Höhe des gewünschten Flüssigkeitsspiegels in dem

Die F i g. 4 und 5 zeigen Zerlegungseinrichtungen, 35 Kühler-Verdampf er an dessen Wand angeschlossen, denen die beiden Produkte sowohl im gasförmigen Der Flüssigkeitsspiegel im Kühler-Verdampfer wird als auch im flüssigen Zustand oder in beiden Zustän- auf diese Weise konstant gehalten. Durch die Verden entzogen werden können. Die Anordnung dieser Schluß vorrichtung 15 kann z. B. die Menge abgeführ-Einrichtung ist der der Anlagen nach den F i g. 1 ter Flüssigkeit eingestellt werden, worauf ein in der und 2 weitgehend ähnlich. Der Unterschied besteht ₄₀ Kolonne 1 untergebrachtes, druckempfindliches EIedarin, daß die Leitung 16 sich an der Stelle 33 in ment oder ein auf einen Flüssigkeitsspiegel in der zwei Leitungen 34 und 35 aufspaltet, von denen die Kolonne 1 ansprechender Niveauregler über ein elek-Leitung 34 im Wärmeaustauscher 5 ausmündet, wäh- irisches System die Produktion der Kaltgas-Kühlrend die Leitung 35 an einen Raum 36 anschließt, maschine 13 derart regelt, daß der Druck oder der von dem mindestens eine Wand 37 mit dem flüssigen ₄₅ Flüssigkeitsspiegel in der Kolonne 1 konstant bleibt. Stickstoff in Berührung ist, der im Kühler-Ver- Andererseits ist es auch möglich, die Produktion der dämpfer 11 vorhanden ist, so daß der aus der Leitung Kaltgas-Kühlmaschine von Hand einzustellen, worauf 35 herausströmende Sauerstoff auf der Wand 37 kon- die erwähnten Regelglieder die Einstellung des Ventils densieren kann. Der Raum ist weiter mit einer Flüssig- 15 derart regeln, daß wieder der Druck oder ein keitsabfuhrleitung 38 versehen. ₅₀ Flüssigkeitsspiegel in der Kolonne 1 konstant bleibt.

In F i g. 4 ist die Leitung 19, durch welche der Teil Die vorerwähnten Regelungen sind auch in den-

des Luftstromes, der nicht durch den Wärmeaus- jenigen Fällen durchführbar, in denen außer dem tauscher 5 geführt wird, an eine Kühlschlange 20 an- Kühler-Verdampfer 11 noch andere Kondensationsgeschlossen, die im Raum 36 angeordnet und somit räume 28 oder 36 in der Anlage vorgesehen sind, im Betrieb von flüssigem Sauerstoff umgeben ist. In- 55 Obgleich lediglich bei der Einrichtung nach F i g. 1 folgedessen wird die Kühlung der durch die Leitung die Verwendung einer Kompressions- oder Adsorp-19 zugeführten Luft nur bis zum Siedepunkt flüssigen tionskühlmaschine zur Vorkühlung beschrieben ist, Sauerstoffes fortgesetzt. Dies hat zur Folge, daß keine läßt sich eine solche Vorkühlung selbstverständlich Kondensation in der Kühlschlange anfangen kann. auch bei den anderen beschriebenen Einrichtungen

Nach Fig. 5 kann der Kühler-Verdampfer 11 mit 60 vorteilhaft durchführen.

dem umgebenden Kondensationsraum 36 für den Statt zur Zerlegung von Luft in Stickstoff und

Sauerstoff und dem Raum 28 für die Luft auf einem Sauerstoff kann die Einrichtung nach der Erfindung niedrigen Pegel angeordnet werden. Dies wird da- auch zur Zerlegung anderer Gasgemische verwendet durch ermöglicht, daß die Kälte für die Säule 1 keine werden.

Zufuhr flüssigen Stickstoffes aus dem Kühler-Ver- 65 Patentansprüche:

dämpfer 11, sondern eine Zufuhr flüssiger Luft aus

dem Raum 28 benötigt, die dem unteren Teil der 1. Einrichtung zum Zerlegen eines Gas-

Kolonne über Leitung 31 zugeführt werden kann. gemisches, insbesondere Luft, durch Rektifikation

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bei tiefer Temperatur mit einer Gastrennkolonne, mindestens einem ersten Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem ersten Teil des der Gastrennkolonne zuzuführenden Gasgemisches und den die Gastrennkolonne verlassenden gasförmigen Zerlegungsprodukten und mindestens einem zweiten, als Kühler-Verdampfer ausgebildeten und an eine Kaltgas-Kühlmaschine angeschlossenen Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem zweiten Teil des der Gastrennkolonne zuzuführenden Gasgemisches und einem durch die Kaltgas-Kühlmaschine verflüssigten Zerlegungsprodukt, welches flüssig entnommen wird, wobei die beiden Wärmeaustauscher in bezug auf den zu zerlegenden Gasgemischstrom parallel geschaltet sind und die Verteilung dieses Stromes auf die beiden Wärmeaustauscher einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Leitungen (7; 16) zur Entnahme der gasförmigen Zerlegungsprodukte aus der Gastrennkolonne (1) vor ihrem Eintritt in den ersten Wärmeaustauscher (5) über eine weitere Leitung (10; 35) an den Kühler-Verdampfer (11, 28, 36) angeschlossen ist, wobei ein Niveauregler (25, 31, 37) die ag Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Kühler-Verdampfer (11) konstant hält und die Einstellung der den ersten Wärmeaustauscher (5) und den Kühler-Verdampfer (11) durchströmenden Gasgemischteile in Abhängigkeit von den Mengenverhältnissen der aus der Einrichtung entnommenen gasförmigen und flüssigen Zerlegungsprodukte, und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von der diesen Verhältnissen entsprechenden Temperatur, im ersten Wärmeaustauscher (5) regelbar ist.

2. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler-Verdampfer (11, 28) in Wärmeaustausch miteinander stehende, getrennte Flüssigkeitsräume aufweist, von denen der erste (11) mit der Kaltgas-Kühlmaschine (13) und der Leitung (10) verbunden ist, den Niveauregler (25) enthält und mit einer Flüssigkeitsablaßleitung (14) versehen ist und der zweite (28) einen in die Leitung (19, 20, 21) für den zweiten Teil des der Gastrennkolonne (1) zuzuführenden Gasgemisches geschalteten Kondensationsraum bildet (Fig. 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler-Verdampfer (11, 36) zwei in Wärmeaustausch miteinander stehende, getrennte Flüssigkeitsräume aufweist, von denen der erste (11) mit der Kaltgas-Kühlmaschine (13) und der Leitung (10) verbunden ist, den Niveauregler (25) enthält und mit einer Flüssigkeitsablaßleitung (14) versehen ist und der zweite (36) die Leitung (19, 20, 21) für den zweiten Teil des der Gastrennkolonne (1) zuzuführenden Gasgemisches umgibt, über eine weitere Leitung (35) mit einem vor dem ersten Wärmeaustauscher (5) liegenden Punkt (33) der Leitung (16) zur Entnahme des weniger flüchtigen gasförmigen Zerlegungsproduktes aus der Gastrennkolonne (1) verbunden und ebenfalls mit einer Flüssigkeitsablaßleitung (38) versehen ist (Fig. 4).

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler-Verdampfer einen mit den Flüssigkeitsräumen (11, 28) in Wärmeaustausch stehenden dritten Flüssigkeitsraum (36) aufweist, der über eine weitere Leitung (35) mit einem vor dem ersten Wärmeaustauscher (5) liegenden Punkt (33) der Leitung (16) zur Entnahme des weniger flüchtigen gasförmigen Zerlegungsproduktes aus der Gastrennkolonne (1) verbunden und ebenfalls mit einer Flüssigkeitsablaßleitung (38) versehen ist (Fig. 5).

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltgas-Kühlmaschine (13) vom Niveauregler (25) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitsraum (11) des Kühler-Verdampfers (11, 28, 36) regelbar ist (F i g. 1, 2, 3, 4, 5).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveauregler ein Überlauf (37; 31) ist (F i g. 6, 8).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (15) der Flüssigkeitsablaßleitung (14) des Flüssigkeitsraumes (11) des Kühler-Verdampfers (11, 28,36) vom Niveauregler (25) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel in diesem Raum (11) geregelt wird (F i g. 7).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 und dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (31) in die Gastrennkolonne (1) ausläuft und die Kaltgas-Kühlmaschine (13) in Abhängigkeit von der Temperatur in der Gastrennkolonne (1) regelbar ist (Fig. 8).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1 099 563;
schweizerische Patentschrift Nr. 314 110;
französische Patentschriften Nr. 1130 056,
251 607.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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