DE1551621A1 - Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft

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DE1551621A1 DE1967S0110817 DES0110817A DE1551621A1 DE 1551621 A1 DE1551621 A1 DE 1551621A1 DE 1967S0110817 DE1967S0110817 DE 1967S0110817 DE S0110817 A DES0110817 A DE S0110817A DE 1551621 A1 DE1551621 A1 DE 1551621A1
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Description

PaienfanwSlfe
8000 München 22
ZwalbrSckcnifr. 6
Specialnoe konstruktorsko-tecnnologi- 11. JuIi 1967
£eskoe bjuro kislorodnogo, kompressor- SJ/Hu . nogo i gazorez'us'c'ego ma&inostroenia,
Ddessa / UdSiSR P 14 667
Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung,von Sauerstoff aus der Luft durch Niedertemfperaturrektifikation in einem Hitteldruckkreislauf unter Entspannung
eines Teils der Luft in dna? Expansionsmaschine, Einpumpen des gewonnenen flüssigen Sauerstoffs in den Wärmeaustauscher unter anschließender Vergasung des Sauerstoffs sowie Verwendung eines Teils des aus der Rektifizierkolonne entweichenden Stickstoffs zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Luftreiniger.
Unter den bekannten Verfahren zur Gewinnimg von Sauerstoff. durch Luftzerlegung herrscht die Rektifikation bei niedrigen Temperaturen vor, wobei man die Luft mit 45 bis 55 at komprimiert, von Feuchtigkeit und Kohlendioxyd befreit und in einem Wärmeaustauscher durch die aus der Rektifizierkolonne entweichenden Trennprodukte Stickstoff und Sauer- " -,
i 2 09809/0 317 ;' '
stoff kühlt. Ein Teil der Im Wärme austauscher bis auf eine Temperatur von -ULOO0 0 gekühlten Luft wird in einer Expansionsmaschine entspannt, der andere Teil mittels eines Drosselventils entspannt und mit der aus der Expansionsmaschine austretenden Luft vermengt. Bas erhaltene Dampf-Flüssigkeits-Gemisch gelangt in die Rektifizierko.·* lonne zur Auf trennung in Stickstoff und Sauerstoff.
Der gewonnene Stickstoff wird erst in die Pumpe für flüssigen Sauerstoff zu dessen Schutz gegen äußere Wärmezufuhr und sodann in den Wärmeaustauscher geleitet, worin ein Wärmeaustausch zwischen dem Stickstoff und dem Sauerstoff im Gegenstrom zu der komprimierten Ausgangsluft stattfindet.
Nach Verlassen des Wärmeaustauschers wird der Stickstoff in zwei Teile geteilt, von denen der volumenmäßig kleinere Teil zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Luftreiniger, der volumenmäßig größere Teil dagegen durch den Stickstoff-Wasser-Kühler, in welchem er die komprimierte Luft abkühlt, geleitet wird, worauf beide Ströme ins Freie gelangen.
Der flüssige Sauerstoff wird zunächst der Pumpe für flüssigen Sauerstoff zugeleitet, dann im Wärmeaustauscher vergast und dem Verbraucher zugeführt.
20980970317
Zur Gewährleistung eines normalen Betriebes im Luftreiniger muß der Stickstoff überdruck vor dem Reiniger 0,1 bis 0,2 at betragen. Zu diesem Zweck müssen alle Widerstände in der Linie des aus der Rektifizierkolonne austretenden Stickstoffes weitmöglichst verringert werden. Dies wird durch. Verringerung der Stickstoffgeschwindigkeit im Wärmeaustauscher erreicht, hat jedoch naturgemäß eine Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche, der Abmessungen und des Gewichtes der Wärmeaustauscher zur Folge.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens ist, daß die Aufteilung des Stickstoffs in zwei Ströme nach dem Wärmeaustausch dazu führt, daß dessen größerer Teil mit ungenutztem überdruck ins Freie entweicht.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Beseitigung der genannten Nachteile durch Entwicklung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft in einem Mitteldruckkreislauf unter einer derartigen Zufuhr des entweichenden Stickstoffes zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Luftreiniger, daß sein normaler Betrieb gewährleistet bleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im
(S1)
Luftreiniger dienenden Stickstoffstrom/vor Eintritt des Gesamtstroms in einen Wärmeaustausch mit der komprimierten
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abtrennt und in einen zusätzlichen Wärmeaustauscher, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen diesem Stickstoff <etrom/und dem erhaltenen Sauerstoff mit einem Seil der komprimierten Luft stattfindet, führt, während der andere Stickstoffstrom/zum Wärmeaustausch mit dem anderen Teil der komprimierten Luft geleitet wird·
Zweckmäßigerweise führt man den Stickstoffstrom S1 in einen Wärmeaustausch mit einem Teil der nach dem Wärmeaustausch zu drosselnden Luft, den Stickstoffstrom S2 dagegen in einen Wärmeaustausch mit dem übrigen Teil der zu drosselnden Luft sowie der zu entspannenden Luft.
Das neue Verfahren besitzt gegenüber den bekannten folgende Vorteile:
Es ermöglicht die Ausnutzung des Überdruckes der Rektifizierkolonne zur Überwindung aller Widerstände in der Linie des entweichenden Stickstoffes und schafft normale Betriebsbedingungen für den Adsorptionsreiniger ohne Anwendung zusätzlicher Mittel.
Durch die Regelung der zur Desorption geleiteten Stickstoffmenge verändert man den Druck der beiden Ströme im vorgegebenen Bereich und ermöglicht hierdurch, den Stickstoff In einer Menge von etwa 12 bis 2$% (stickstoffstrom Si) zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Reiniger beim erforderlichen Überdruck zu leiten, den restlichen Teil in einer Menge von etwa 75 bis 88# (stickstoffstrom S2)dagegen durch
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einen Zweistromwärmeaustauscher (Luft-Stickstoff) mit einem höheren Widerstand zu führen.
Durch eine derartige Verteilung der Ströme des entweichenden Stickstoffs wird die Benutzimg von Wärmeaustauschern geringerer Abmessungen mit starkem Wärmeaustausch möglich gemacht und hierdurch beispielsweise in einer Mitteldruckanlage mit einer Leistung von 400 m-vh komprimiertem Sauerstoff der Aufwand an Buntmetall ungefähr um 800 kg verringert.
Nachstehend wir die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung, auf welcher der benutzte Kreislauf schematisch dargestellt ist, näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten die Verbindungslinien Rohrleitung/für
Luft . '' "f
£ Stickstoff
/τ Sauerstoff.
Die in einem Kompressor komprimierte Luft gelangt über die .' Rohrleitung 1 zwecks Abkühlung in den Stickstoff-Wasser-Kühler 2 und sodann über die Rohrleitung 3 zum Adsorptionsreiniger 4, in dem eine Reinigung der Luft von Kohlendioaqyd und Feuchtigkeit erfolgt» Aus dem Adsorptionsreiniger 4 gelangt die Luft über die Rohrleitung 5 in die Wärmeaustauscher 6 und 7»
209809/0317 '■·■-'
Im Wärmeaustauscher 6 wird die Luft im Gegenstrom mit Stickstoff uiid im Wärmeaustauscher 7 im Gegenstrom mit Stickstoff und Sauerstoff gekühlt.
Ein Teil der im Wärmeaustauscher 6 gekühlten Luft wird in der Expansionsmaschine 8 entspannt und gelangt dann über die Bohrleitung 9 zwecks Zerlegung in die Rektifizierkolonne 10. Der andere Teil der Luft, der in den Wärmeaustauschern 6 und 7 gekühlt ist, tritt über die Rohrleitung 11 zwecks Entspannung in das Drosselventil 12 und gelangt hierauf ebenfalls in die Hektifizierkolonne 10.
Der durch Luftzerlegung in der Rektifizierkolonne 10 erhaltene Stickstoff gelangt aus dieser über die Rohrleitung 13 in den mit Unterkühler für flüssigen Sauerstoff 14; beim Austritt aus diesem wird der größere Seil des Stickstoffs (Stickstoffstrom S2) mit Hilfe des Reglers 15 über die Rohrleitung 16 dem Wärmeaustauscher 6 und anschließend über die Rohrleitung 17 dem Stickstoff-Wasser-Kühler 2 zugeführt und aus letzterem ins Freie geleitet.
Der andere Stickstoff teil (Stickstoff strom S1) in einer Menge von 12 bis 25 % gelangt über die Rohrleitung 18 zur Kühlung der Pumpe für flüssigen Sauerstoff 19 und über die Rohrleitung 20 in den Wärmeaustauscher 7, aus diesem über die Rohrleitung 21 zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Luftreiniger 4 und aus diesem ebenfalls ins Freie.
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Der flüssige Sauerstoff tritt aus der Rektifizierkolonne 10 über die Rohrleitung 22 durch den Ohterkühler 14 und den Mantel der Pumpe für flüssigen Sauerstoff 19, wird dann im Wärmeaustauscher 7 vergast und über die Rohrleitung 23 im gasförmigen Zustand dem Verbraucher zugeführt.
209809/031 7

Claims (1)

Patentanwälte j? ZELLENTIN u. LUYKEN ö München 22 Ί1 _ .. SJ/Hu P 14 667 Patentansprüche
1.) Verfahren zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft durch Niedertem/peraturrektifikation im Mitteldruckkreislauf unter Führung der komprimierten Luft zwecks Abkühlung im Wärmeaustausch mit den entweichenden Zerlegungsprodukten, Aufteilen der Luft in zwei Ströme unter Entspannung des einen Luftstroms und der Drosselung des anderen, sowie gemeinsamem Einleiten beider Luftströme in die Rektifizierkolonne, wobei ein kleinerer Teil des aus der Hektifizierkolonne austretenden. Stickstoffes zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Luftreiniger dient, dadurch gekennzeichnet , daß man den zur Regenerierung des Adsorptionsmittels im Luftreiniger dienenden Stickstoffstrom (S1) vor Eintritt des Gesamtstroms in einen Wärmeaustausch mit der komprimierten Luft abtrennt und in einen zusätzlichen Wärmeaustauscher, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen diesem Stickstoffstrom (S1) und dem erhaltenen Sauerstoff, mit einem Teil der komprimierten Luft stattfindet, führt, während der andere Stickstoffstrom (S2) zum Wärmeaustausch mit dem anderen Teil der kompr 1 mi grten JJufiL geJ.e it et wird.
2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Stickstof f strom S1 in einen Wärmeaustausch mit einem Teil der nach dem Wärmeaustausch zu drosselnden Luft, den Stickstoff strom S2 in einen Wärmeaustausch mit dem übrigen Teil der zu drosselnden Luft sowie der zu entspannenden Luft führt.
?n980-.9AQ317
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