DE167931C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

Das neue Linde'sehe Verfahren zur Sauer-

stoffabscheidung aus der Luft ist nach der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure vom 9. August 1902 (S. 1173) im wesentliehen das folgende;

I (Fig. 1). Die zu zerlegende Luft wird komprimiert, durch eine Gegenstromvorrichtung geleitet, darauf kondensiert und einer Rektifikationssäule 5 zugeführt, durch welche sie abwärts in einen — im folgenden der Kürze halber als Verdampfer bezeichneten — Behälter V rieselt, welchen sie als flüssiger Sauerstoff erreicht und in welchem aus ihr durch Erhitzung — seitens der . von der Gegenstromvorrichtung kommenden komprimierten und bei der Wärmeabgabe zur Kondensation gelangenden Luft — Sauerstoffdämpfe entwickelt werden, welche durch die Rektifikationssäule aufwärts steigen und darauf in der Gegenstromvorrichtung ihre Kälte an die zugeleitete zu verarbeitende, komprimierte Luft abgeben. Ein gewisser Betrag

. des flüssigen Sauerstoffs — nämlich die jeweils gewonnene Menge Sauerstoff — wird für sich verdampft und gibt darauf in der Gegenstromvorrichtung ebenfalls seine Kälte an die zugeleitete Luft ab. Die in der Säule abwärts rieselnde flüssige Luft nimmt aus dem ihr entgegensteigenden Gas Sauerstoff auf und gibt dafür an dasselbe Stickstoff ab. Beim Durchströmen der Säule reichert sich also die Flüssigkeit an Sauerstoff, das Gas aber an Stickstoff an. Im unteren Teil der Säule ist das letztere im Vergleich zu Luft sauerstoffreicher, im. oberen Teil sauerstoffarmer und —: was für. das Verständnis der nachstehenden Verfahren von großer Wichtigkeit — an einem mittleren Teil ebenso sauerstoffreich wie Luft, da die Veränderung der Zusammensetzung des Gases in der Säule eine stetige ist.

Gegenstand der vorliegenden Patentschrift sind nun besonders die folgenden Verfahren II und III (Fig. 2 bezw. 3). ■

II (Fig. 2). Von der zu zerlegenden Luft wird nicht die volle Menge, sondern nur ein Teil verflüssigt. Diesen leitet man durch eine Rektifikationssäule S abwärts, den gasförmig gelassenen, stark gekühlten Teil aber aufwärts. Hierbei gibt die flüssige Luft einen sehr großen Teil ihres Stickstoffs an die aufwärts steigende Luft ab und nimmt dafür aus derselben den gleichwertigen Betrag von Sauerstoff auf, so daß sie sehr sauerstoffreich am unteren Ende der Säule anlangt, worauf sie für sich verdampft wird. Ihr Dampf, sowie das aus der Säule entweichende ■ stickstoffreiche Abgas werden getrennt in die Gegenstromvorrichtung geführt, um ihre Kälte an die zugeleitete zu verarbeitende Luft abzugeben.

Dieses Verfahren weist gegenüber dem erstbeschriebenen folgende Unterschiede auf.

1. Bei dem Verfahren I wird die gesamte

zu verarbeitende Luftmenge, bei dem neuen nur ein Teil derselben auf den Kondensationsdruck komprimiert. Daraus ergibt sich ein. entsprechend geringerer Aufwand an Kompressionsarbeit.

2. Die Rektifikationssäule wird nur von einem Bruchteil der Flüssigkeit abwärts durchrieselt, darf daher ein geringeres Volumen

fs. Auflage, altsgegeben am 6. Februar igo8j

besitzen. Hieraus ergeben sich Raumersparnisse (dadurch auch Ersparnisse an Kälteverlusten durch Leitung und Strahlung) und Ersparnisse an Herstellungskosten. Dieselben können aber auch wieder aufgewendet werden zur Verstärkung der Isolierung der Rohre der Gegenstrom vorrichtung und überhaupt der ganzen Anlage und dadurch zur Verringerung des nötigen Kälteaufwandes.

ίο Ein weiterer Vergleich der Verfahren I und II zeigt zwar auch einen Nachteil des letzteren. Jedoch wird derselbe durch das Verfahren III beseitigt.

Insofern nämlich am oberen Ende der Säule das Abgas bei beiden Verfahren mit flüssiger Luft in Berührung ist, sucht es sich zwar auch bei dem neuen Verfahren den nämlichen Restgehalt an Sauerstoff zu bewahren. Insofern aber am unteren Ende der Säule das flüssige Gas bei dem Verfahren I mit Sauerstoff in Berührung ist, bei dem Verfahren II aber mit Luft, so wird das unten abströmende flüssige Gas bei dem neuen Verfahren zwar ebenfalls einen hohen, aber doch geringeren Gehalt an Sauerstoff besitzen als beim Verfahren I.

Soll nun der letztere noch weiter angereichert werden, so kann dies durch folgende Kombination (Verfahren III, Fig. 3) geschehen.

III (Fig. 3). Es wird wieder nur ein Teil der zur Zerlegung bestimmten Luftmenge verflüssigt und durch die Säule S₀ abwärts geleitet, während der gasförmig gelassene Rest wieder aufwärts geführt wird. Jedoch wird die Säule unten von der Einströmungsstelle der Luft aus nach unten noch verlängert und die Flüssigkeit noch durch diese Verlängerung S₁₁ abwärts in einen Behälter (Verdämpfer V) geleitet, wo sie zum Teil wieder verdampft wird. Der sauerstoffreiche Dampf wird durch den — im folgenden der Kürze wegen Ergänzungssäule genannten — unteren Säulenteil S₁₁ aufwärts geleitet, verliert dabei unter Aufnahme von Stickstoff immer mehr Sauerstoff und wird mit einer der Zusammensetzung gewöhnlicher Luft möglichst gleichen · Zusammensetzung gleichzeitig mit dem gasförmig gelassenen Rest der zu zerlegenden Luftmenge in den — nachstehend kurz als Hauptsäule bezeichneten — oberen Säulenteil S₀ eingeleitet, in welchem das Gemisch beider Gase aufwärts bis zum oberen Ende der Säule strömt, wo es nur noch einen geringen Sauerstoffgehalt besitzt und in die Gegenstromvorrichtung übergeleitet wird.

Dieses neue Verfahren III besteht also wesentlich darin, zunächst nach Verfahren II sauerstoffreiche Flüssigkeit zu gewinnen und darauf aus. dieser nach Belieben einen Teil oder die ganze Menge des darin noch enthaltenen Stickstoffs nebst einer mit dem letzteren ein Gemisch von geringem Sauerstoffgehalt bildenden Menge des Sauerstoffs zu verdampfen, den übrigen Sauerstoff aber in Form von sauerstoffreichem Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch bezw. in reinem Zustand flüssig zu gewinnen.

Die Unterschiede dieses Verfahrens III gegenüber Verfahren I sind folgende: . ■

1. Wie bei Verfahren II braucht nur ein' Teil der zu verarbeitenden Luftmenge verflüssigt und daher komprimiert zu werden.

2. Die Hauptsäule wird zwar von der gleichen, die Ergänzungssäule aber von einer weit geringeren Menge Gas aufwärts durchströmt, und beide werden nur von einem Bruchteil der Flüssigkeit abwärts durchrieselt, dürfen daher ein geringeres Gesamtvolumen besitzen als die Rektifikationssäule bei Verfahren I. Das gleiche gilt auch für den Verdampfer. Hieraus ergeben sich wieder die bei Verfahren II unter 2. angegebenen Unterschiede.

Zu II und III. Den nachstehenden Berechnungen, die sich auf Rektifikation bei atmosphärischem Druck beziehen, seien die in der erwähnten Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure vom 9. August 1902, S. 1173 von Professor Dr. von Linde angegebenen Kurven zugrunde gelegt,, welche für atmosphärischen Druck die ■— sich ja gegenseitig bedingende — Zusammensetzung einander sich berührender flüssiger und gasförmiger Stickstoff-Sauerstoff-Gemische angeben und nach welchen bei gewöhnlichem Druck zu flüssiger Luft (von 21 Prozent Sauerstoff- und 79 Prozent Stickstoffgehalt) ein gasförmiges Gemisch von etwa 7 Prozent Sauerstoff- und 93 Prozent Stickstoffgehalt gehört, und zu gasförmiger Luft (von 21 Prozent Sauerstoff- und 79 Prozent Stickstoffgehalt) eine Flüssigkeit von etwa 46 Prozent Sauerstoff- und 54 Prozent Stickstoffgehalt.

Mit Hilfe dieser beiden Kurven läßt sich sofort eine im folgenden kurz als Partialdruckkurve bezeichnete dritte Kurve zeichnen, von welcher die einen Koordinaten die Zusammensetzung eines flüssigen Gasgemisches, die anderen die zugehörige Zusammensetzung eines mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden gasförmigen Gemisches der gleichen Bestandteile darstellen. Ferner seien die folgenden Voraussetzungen a) bis e) gemacht, a) Die zu verarbeitende Luft enthält 21 Prozent Sauerstoff und 79 Prozent Stickstoff dem Volumen nach. b) Wenn nichts anderes erwähnt, gelangt immer die nämliche Menge Luft, nämlich 100 cbm (Teile), zur Verarbeitung, c) Die durch die verdampfende Luft zur Kondensation gebrachte komprimierte Luft wird durch die

erstere bis zu deren eigener Temperatur abgekühlt, so daß sie bei ihrer mit Entlastung verbundenen Überströmung in die Rektifikationssäule nicht infolge von teilweiser Verdampfung ihre Zusammensetzung ändert, d) Für die Vorgänge in der Säule bleibt der Einfluß der Verschiedenheit der latenten Wärme von Stickstoff und Sauerstoff unberücksichtigt, e) Die Menge flüssigen Gases

ίο sei durch die Anzahl Kubikmeter (Teile) ausgedrückt, die dasselbe im gasförmigen Zustand besitzen würde.

Berechnung zu II. Gewinnen wir unten χ cbm Flüssigkeit von 46 Prozent Sauerstoffgehalt, oben y = 100 — χ cbm Gas von 7 Prozent Sauerstoffgehalt, so läßt sich, da· beide erhaltenen Produkte zusammen 21 Prozent Sauerstoff enthalten, folgende Gleichung aufstellen: '

46 7

¹ f- (100 — x)

IOO

IOO

= 21

und daher

^x = 35-9 ^cbm·

Oben sind also 35,9 cbm Luft im flüssigen, unten 64,1 cbm Luft im gasförmigen Zustand zuzuführen, damit das flüssige Gas unten in Form von 40prozentigem Sauerstoff wiedererlangt werde. Zur Gewinnung jedes Kubikmeters Flüssigkeit von obigem Sauerstoffgehalt sind also

100

•35.9

2,786 cbm Luft

zu verarbeiten.

Ist die in das obere Ende der Säule zugeführte Menge flüssiger Luft kleiner als die eben berechnete, so enthält das Abgas mehr als 7 Prozent Sauerstoff, die Flüssigkeit indessen wieder 46 Prozent; ist sie aber größer, so enthält das Abgas wieder 7 Prozent Sauerstoff, die Flüssigkeit jedoch weniger als 46 Prozent.

Berechnung zu III. Werden in das' obere Ende der Hauptsäule χ cbm flüssige Luft zugeführt [in das untere Ende daher (100 —~ x) cbm gasförmige Luft] und ergibt sich die flüssige Luft am unteren Ende der Hauptsäule mit 46 Prozent Sauerstoffgehalt, verbleiben ferner nach der partiellen Verdampfung y cbm flüssiger Sauerstoff und entweichen aus dem oberen Ende der Hauptsäule % cbm Abgas von 7 Prozent Sauerstoffgehalt [und werden daher \ — (100 — x) cbm Gas aus dem Verdampfer verdampft], so lassen sich zunächst die beiden folgenden Gleichungen aufstellen:

für den Stickstoff

79 = ι —

IOO

für den Sauerstoff

21 =

IOO

Die Hauptsäule wird aufwärts von ^ cbm Gas durchströmt, welches am unteren Ende 21 Prozent, am oberen Ende aber nur 7 Prozent Sauerstoff enthält und daher auf seinem Wege durch die Hauptsäule

21
100

100

IOO

cbm Sauerstoff

abgibt (und durch Stickstoff ersetzt). Abwärts wird die Hauptsäule von χ cbm flüssigem Gas. durchströmt, welches oben 21 Prozent, unten aber 46 Prozent Sauerstoff enthält und daher auf seinem Wege durch die Hauptsäule

46

IOO

— X·

21
IOO

25.

IOO

cbm Sauerstoff

aufnimmt (und dafür ebensoviel Stickstoff abgibt). Da aber Sauerstoffabgabe des Gases und Sauerstoffaufnahme der Flüssigkeit einander gleich sein müssen, so ergibt sich noch die dritte Gleichung:

HZZ X *

IOO IOO

Aus allen drei Gleichungen folgt:
χ = 47,57 cbm, y = 15,05 cbm.

Zur Zerlegung von 100 cbm Luft hat man hiervon daher 47,57 cbm zu verflüssigen und davon im Verdampfer 47,57 cbm — 15,05 cbm = 32,52 cbm wieder zu verdampfen, um 15,05 cbm Sauerstoff in flüssigem Zustand zu erhalten. Für jeden Kubikmeter von solchem hat man also 3,16 cbm Luft zu verflüssigen und im ganzen reichlich 6,64 cbm Luft zu verarbeiten (nämlich durch die Gegenstromvorrichtung hin- und zurückzuleiten).

Zu II und III. Durch nachträgliche Zumischung von Luft zu den nach V erfahren III erlangten 15,05 cbm Sauerstoff würde man 47,56 cbm 46 prozentigen Sauerstoff erhalten, so daß auf diese Weise auf ι cbm 46 prozentigen Sauerstoff wieder wie bei Verfahren II ι cbm

(nämlich — cbm) Gas

47.56

zu verflüssigen, aber nur
100

= 2,1 cbm Gas

47,56

zu verarbeiten sein würden statt wie bei Verfahren II:

100

35.9

= 2,786 cbm Gas.

Bei gleicher Menge verarbeiteter Luft erhält man daher mittels Anwendung des Verfahrens III und nachträglicher Zumischung von Luft zu dem Sauerstoff 1,325 mal so viel 40prozentigen Sauerstoff als unmittelbar nach Verfahren II. .

Es zeigt sich also, daß man zur Gewinnung einer Menge 40prozentigen Sauerstoffs einer-

:.. seits eine bedeutend geringere Gasmenge zu verarbeiten, andererseits aber keine größere Gasmenge zu verflüssigen braucht, wenn man nicht bloß Verfahren II anwendet, sondern vielmehr Verfahren III, und zwar zur Erlangung reinen Sauerstoffs, dem man dann nachträglich in nötigem Maße gewöhnliche Luft beizumischen hat.

Es ist anzunehmen (und könnte auch rechnerisch untersucht werden), daß die letzteren Verhältnisse nicht bloß für 40prozentigen Sauerstoff, sondern für Stickstoff-Sauerstoff-Gemische von beliebigem Sauerstoffgehalt zutreffen.

Eine Abänderung der neuen Verfahren würde darin bestehen, daß die flüssig anzuwendende Gasmenge . nicht im bereits verflüssigten Zustand durch die Rektifikationssäule abwärts geleitet wird, sondern ihn in der letzteren —· und zwar vorzugsweise in ihrem obersten Teil, um Flüssigkeit Und Gas möglichst lange aufeinander einwirken zu lassen — erst erlangt, in welchem Falle also die Rektifikationssäule gleichzeitig mit den das verdampfende, flüssige Gas enthaltenden und dadurch die nötige Kohdensierkälte zuführenden Rohrleitungen ausgestattet oder eventuell durch sie gebildet sein müßte. Die Säule würde also eine weniger einfache Einrichtung besitzen als bei den vorher beschriebenen Grundformen, bei welchen die Säule wie bei dem Linde'schen Verfahren (I) aus einem lediglich mit Glasperlen gefüllten hohen Behälter bestehen kann.

Statt der letzteren könnten übrigens wie bei den Spirituskolonnen von Ilges und von Gebrüder Siemens natürlich auch Kugeln aus anderem Material, z. B. Porzellan, Verwendung finden. Ihre Wirkung beruht, beiläufig bemerkt, darauf, daß sie zwischen dem Gas und der herabrieselnden Flüssigkeit eine große Berührungsfläche schaffen, die Flüssigkeit in dünne Schichten zerteilen und dadurch den Druck verringern, der von der Flüssigkeit selbst auf den in ihr enthaltenen Stickstoff ausgeübt wird und ein früher eintretendes Verdampfen desselben erschwert, zu welchem er ja infolge seiner größeren Flüchtigkeit gegenüber dem Sauerstoff an und für sich das Bestreben hat.

In der englischen Patentschrift 10722 vom Jahre 1900 ist ein Verfahren zur Gewinnung sauerstoff reichen, flüssigen Gases aus der Luft beschrieben, welches darin besteht, daß — ähnlich wie soeben beschrieben — durch langsame Abkühlung der ganzen zu verarbeitenden Luftmenge diese fraktioniert, d. h. nur ein Teil von ihr kondensiert wird, dessen Sauerstoffgehalt größer ist als derjenige der ursprünglichen Luft. Der verflüssigte, und der gasförmig gebliebene Teil strömen an den — nicht näher beschriebenen — Kondensationsflächen gemeinsam abwärts, befinden sich also in Gleichstrom.

Von diesem Verfahren unterscheidet sich daher die oben beschriebene Art der neuen Verfahren dadurch, daß bei der letzteren die gasförmig bleibende Luft aufwärts, also im Gegenstrom zu der abwärts rieselnden Flüssigkeit, geleitet wird. Wie auch schon früher begründet, erlangt letztere hierbei höheren Sauerstoffgehalt, da sie am unteren Ende der Säule mit sauerstoffreichem Gas in Berührung ist, bei dem Gleichstromverfahren der englischen Patentschrift aber bei ihrer Ableitung mit sauerstoffarmem Gas in Berührung ist. Kondensiert man beispielsweise wie früher bei Verfahren II 35,9 Prozent der Luftmenge, so erhält man entsprechend der erwähnten Partialdruckkurve nur 34¹Z₈ prozentigen Sauerstoff statt wie bei Verfahren II 40prozentigen. Bei den verschiedenen Verfahren sind auch die physikalischen Vorgänge verschieden. Bei dem der englischen Patentschrift zugrunde liegenden findet nur fraktionierte Kondensation statt, bei dem Lindeschen (I) sowie bei dem Verfahren II und III zunächst vollständige Kondensation und darauf — in der Rektifikationssäule — gleichzeitig und in gleichem Maße fraktionierte Verdampfung und fraktionierte Kondensation, und bei der letztbeschriebenen Abänderung der neuen Verfahren keine vollständige Kondensation , sondern von Anfang an und wiederum gleichzeitig fraktionierte Kondensation (und zwar vorherrschend) und fraktionierte Verdampfung. 105.

In der englischen Patentschrift ist ferner die Beobachtung ausgesprochen, daß eine um so sauerstoffreichere Flüssigkeit bei der fraktionierten Kondensation entsteht oder bei fraktionierter Verdampfung zurückbleibt, je niedriger der dabei herrschende Druck (so daß also niedrigerer Druck die verschieden leichte Kondensierbarkeit bezw. verschiedeh hohe Flüchtigkeit der Bestandteile noch mehr hervortreten und zur Wirkung kommen ließe). Daher sei es vorteilhaft, die fraktionierte Kondensation nicht unter höherem, sondern unter atmosphärischem Druck vorzunehmen und die nötige Kondensierkälte durch Verdampfen des verflüssigten Teils unter geringerem als atmosphärischem Druck zu erzeugen. Dadurch werde gleichzeitig der Vor-

teil erzielt, daß die Abmessung und Leistung der (Saug-) Pumpe nur der verflüssigten Gasmenge zu entsprechen brauche, während bei fraktionierter Kondensation unter Druck die ganze zu zerlegende Luftmenge komprimiert werden müßte. (Hiergegen sei übrigens ein-. gewendet, daß das Endvolumen des Dampfes der kondensierten Gasmenge bei Expansion auf den niedrigen Verdampfungsdruck u. U.

ίο größer ist als das Anfangsvolumen der'ganzen zu verarbeitenden Luftmenge bei von gewöhnlichem Druck ausgehender Kompression.)

Die vorliegenden neuen Verfahren II und III nun gewähren auch bei Verflüssigung unter Druck sowohl den Vorteil, bei atmosphärischem, also niedrigem Druck rektifizieren zu können, als auch den Vorteil, daß die Pumpe in Größe 'und Leistung nur der flüssig anzuwendenden Gasmenge zu entsprechen braucht. Im Gegensatz zu dem Verfahren der englischen Patentschrift wurden sie sogar die Möglichkeit bieten, die Rektifikation unter Erzielung sehr hohen Stickstoffgehalts des Abgases bei beliebig niedrigem Druck vorzunehmen, und zwar etwa in folgender Weise:

Die gasförmig anzuwendende Menge Luft wird zunächst in Expansionszylindern o. dgl. — welche im Zusammenwirken mit den später erwähnten, arbeitverbrauchenden Saugpumpen für sich allein Nutzarbeit leisten — auf den geringeren als atmosphärischen Druck gebracht und darauf in die Gegenstromvorrichtung geleitet, während die zu verflüssigende Luftmenge unter gewöhnlichem Druck im Maße der erfolgenden Kondensation der Gegenstromvorrichtung von selbst zuströmt und durch die unter dem geringeren als atmosphärischen Druck verdampfende Flüssigkeit kondensiert wird. Nach der bei dem letzteren Druck vorgenommenen Rektifikation nach Verfahren II oder III und der durch die flüssig werdende Luft bewirkten Verdampfung des flüssigen Gases werden beide erhaltenen Produkte getrennt durch — arbeitverbrauchende — Pumpen aus den Rückleitungsrohren der Gegenstromvorrichtung abgesogen und wieder auf atmosphärischen Druck verdichtet.

- Um die unvermeidlichen Kälteverlüste zu ;rsetzen, bietet sich z. B. das folgende Verfahren :

.. Im Maße der infolge der verloren gehenden Kälte eintretenden Verringerung der in der Vorrichtung enthaltenen Flüssigkeitsmenge wird der Rektifikationssäule oben noch besondere flüssige Luft zugeführt. Wenn hierbei nicht vor der Einströmung in die Rückleitung der Gegenstromvorrichtung ebensoviel Gas (Abgas oder Sauerstoff), als vorher im flüssigen Zustand noch besonders zugeführt wurde, wieder entnommen wird (also zunächst nur seine latente Kälte ausgenutzt, seine übrige Kälte aber erst in der Gegenstromvorrichtung der Luftverflüssigungsmaschirie wiedergewonnen wird), so Hegt die unange- ' nehme Möglichkeit vor, daß die der Gegenstromvorrichtung entströmenden Gase infolge ihrer größeren Menge unvermeidlich (nämlich selbst bei unendlich langer Gegenstromleitung) kälter sind als die einströmenden Gase und dadurch Kälteverlustc bewirken.

Wird das ,sauerstoffreiche Produkt nicht ■im gasförmigen Zustand, sondern z. B. für gleichzeitige Kühlzwecke im flüssigen Zustand entnommen und zum Ersatz der dadurch entzogenen Kälte eine gleichwertige Menge flüssiger Luft in das obere Ende der Rektifikationssäule eingeleitet, so braucht die Gegenstromvorrichtung nur eine (Luft-) Zuleitung und eine (Abgas-) Ableitung zu enthalten. Der flüssig entnommene Sauerstoff setzt sich dann aus dem Sauerstoff der gasförmig in die Gegenstromvorrichtung geleiteten Luft und aus dem Sauerstoff des flüssig zugeführten Gases zusammen, desgl. das stickstöffreiche Abgas.

Würde bei den Verfahren II und III die in das obere Ende der Säule flüssig einzuleitende Luft vor der Verflüssigung auf irgend eine Weise, z. B. nach einem der bekannten chemischen Verfahren, ihres Sauerstoffs beraubt (also in Stickstoff umgewandelt), so müßte man, nach gleicher Berechnungsweise, zur Gewinnung von 1 cbm 46 prozentigem bezw. reinem Sauerstoff wieder die früher angegebene Menge Gas (1 cbm bezw. 3,16 cbm) verflüssigen, jedoch bemerkenswerterweise eine größere Gesamtmenge Gas (nämlich 3,19 cbm statt 2,786 cbm, also die 1,14 fache Menge Gas, bezw. 7,92 cbm statt 6,64 cbm, also die 1,19 fache Menge Gas) verarbeiten, als wenn oben flüssige Luft eingeleitet würde. Es erklärt sich dies daraus, daß bei oberer Zuführung von sauerstoffbefreiter flüssiger Luft nur die unten gasförmig eingeleitete atmosphärische Luft zur Zerlegung gelangt, bei oberer Zuführung von unveränderter flüssiger Luft aber außerdem die letztere zur Zerlegung gelangt und daher zur Erzeugung von flüssi- no gem, sauerstoffreichem Gasgemisch bezw. von flüssigem Sauerstoff beiträgt.

Würde andererseits die in das untere Ende der Säule S (Fig. 2) bezw. S₀ (Fig. 3) gasförmig einzuleitende Luft vorher an Sauerstoff angereichert werden, so würde auch die daraus abströmende Flüssigkeit einen größeren Sauerstoffgehalt erlangen, und es brauchte daher aus derselben für die Gewinnung von Sauerstoff bei Verfahren III weniger Gas im Verdampfer verdampft und daher von Anfang an weniger Gas verflüssigt zu werden.

Die neuen Verfahren würden sich natürlich auch zur Zerlegung anderer, bei gewöhnlicher Temperatur und Druck gasförmiger Gemische in Bestandteile oder Gemische von verschiedenem Siedepunkt anwenden lassen. Nach der angegebenen Berechnungsweise ließe sich ohne kostspielige und zeitraubende Versuche leicht die günstigste relative Menge von Gas und Flüssigkeit und eventuell zu verdampfendem Betrag der letzteren berechnen, vorausgesetzt natürlich, daß die jeweilige Partialdruckkurve richtig ist. Die Vollkommenheit der Rektifikationswirkung hängt selbstverständlich von dem Maße inniger und vielfacher Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit in der Rektifikationssäule und von der Zeit ab, die man beiden Gemischen zum gegenseitigen Austausch ihrer Bestandteile bietet, hängt also einerseits von dem Konstruktionsprinzip der Rektifikationssäule und andererseits von der Geschwindigkeit der Gemische in der letzteren und daher vom Querschnitt und der Höhe der Rektifikationssäule ab.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Zerlegung der bei

   gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem. Druck gasförmigen Gemische, insbesondere Luft, in Bestandteile von verschiedenem Siedepunkt mittels Rektifikation, dadurch gekennzeichnet, daß solches Gemisch (insbesondere also Luft), ohne vorher eine auf die gleiche Zerlegung gerichtete Verflüssigung und Rektifikation durchgemacht zu haben, im gasförmigen Zustand (Luft daher ohne weiteres im atmosphärisch gasförmigen Zustand) durch die Rektifikationssäule (S bezw. S₀, Fig. 2 und 2>) aufwärts dem durch die letztere abwärts geführten flüssigen Gasgemisch entgegengeleitet wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Anreicherung der erhaltenen Flüssigkeit an dem schwerer siedenden Bestandteil in der Weise erzielt wird, daß die aus der Säule (Hauptsäule S₀, Fig. 3) abströmende Flüssigkeit noch durch eine zweite Säule (Ergänzungssäule S_u, Fig. 3) abwärts in einen Behälter (Verdampfer V, Fig. 3) geführt und in diesem einer Verdampfung unterworfen wird, wobei der entwickelte Dampf zunächst durch die Ergänzungssäule und darauf gemeinsam mit dem im gasförmigen Zustand in die Hauptsäule eingeleiteten Gasgemisch auch durch die letztere aufwärts geführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.