DE1854836U

DE1854836U - Vorrichtung zur zerlegung von luft bei niedriger temperatur.

Info

Publication number: DE1854836U
Application number: DEU2507U
Authority: DE
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1958-05-20
Filing date: 1959-05-05
Publication date: 1962-07-12
Also published as: FR1224508A; GB874001A; BE578828A

Description

Vorrichtung zur Zerlegung von luft bei niedriger Temperatur Die vorliegende Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Zerlegung yon Luft bei niedriger'Temperatur, zur Erzeugung von Sauer-

stoff-",Argon angereichèrten und Stickstoffpradukten.

, ~... : o.-------"A-'-.--,-'

Insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zur Zerlegung von Luft bei niedriger Temperatur mit einer Dreifachdruckrektifizierkolonne mit Hoch-, einer Zwischen-und Niederdruckrektifikätionsatufen, einer Leitung, um mindestens einen größeren Teil eines gekühlten, unter Druck @tehenden Einlaßluftstromes zur Bochdruckstufe zu leiten, um eine erste an Sauerstoff reiche und eine erste an Stickstoff reiche Flüssigkeit zu bilden, ferner einer Leitung, um der Zwischendruckstufe die erste an Sauerstoff reiche Flüssigkeit zuzuleiten, um zweite an Sauerstoff reiche und an Stickstoff reiche Flüssigkeiten zu bilden, sowie mit

Leitungen,um der Niederdruokstufe als dafür bestimmte Rokstrom-

flüssigkeiten die ersten und zweiten an Stickstoff reichen Flüssigkeiten zuzuführen.

Bei den meisten Doppeldruckstufen-Vorrichtungen für die Zer-

--legtaag von Luft bei niedriger Temperatur wird ein unter druck

gaMMttea* Einlaßluftstrom etwa auf die Kondenaationgtemperatur

des Sauerstoffbeatandtells gekühlt und in mindestens 2 Teile

geteilt wobei ein Teil der Bektifikationsstufe höheren Drucks

zugeleitet und ein anderer Teil des kalten Einlaßluftatromes

der Rektifikationsatufe niedrigeren Drucks zugeleitet wird.

Der Einlaßluftetrom zur Stufe höheren Drucks wird in mindestens

eine.-aauerstoffangereicherte Flüssigkeit und eine stickstoff-

reiche Flüssigkeit zerlegt, beide Flüssigkeiten werden abge-

zogen und als Büokstromflüsaigkeit der Eektifikationestufe

niedrigeren Drucks zugeleitet. Die Leistungsfähigkeit der

Luftzerlegung ist bei solchen Doppeldruckstufen-Vorrichtungen

ürgewöhnlich durch den BUckflußanteil im oberen Abschnitt

erBektifikationaatufeniedrigereni Drucks beschränkt, nämlich

detiAnteil der Menge von stickstoffreicher Bückstromflüssigkeit

aufsteigendem Gas. Es leuchtet hieraus ein, daß

-dIeeistungafShigkait der Zerlegung durch Darstellung einer

veihältniamäBiggrpBenMengevon atickstoffreicher Büokstrom-

flüasigkeiaufs HSc&ste gesteigert werden kann. Die Menge von

verfügbarer JBückstromflüssigkeit ist aber beschränkt, da ein

Teilodr BinlaBluft unmittelbar zur Bektifikationsstufe niedri-

Jr 4..

geren.. Drucks geleitet wird, mithin die Rektifikationastufe

Drucks. umgeht, die jedoch elnen größeren Teil der not-

wendigen Buckstromflüssigkeit zur Verfügung stellt.

Beispielsweise treten bei einer flüssigen Sauerstoff erzeugenden

aoppeldruckatutigen Vorrichtung etwa 27% der Luft in die Nieder-

druckatufa ein, und es stehen daher nur 73% der Luft für die

Erzeugung von Büokstromflüssigkeit in der Hochdruckstufe zur

Vertügung. Infolgedessen wird zur Anwendung als Niederdruçk-

stuten-BÛokstromflUssigkeit ungenügende aauerstoffreiche Flüssig-

keit erzeugt, und sogar mit einer uno-dliohen Anzahl von Frakr. ioa

"nierbodenglooken iat es unmöglich, in einer solchen Vorrichtung

eine ICOigo Argonausbeute zu erreichen.

In gleicher Weise wird bei einer typischen, gasförmigen Sauer-

stoff erzeugenden, doppeldruckstufiSorriohtung ein wesentlicher

- der-kalten Einlaßluft tlber eine Turbine'fÜr die Erzeugung

von Abkühlung niedriger Temperatur Arbeit expandiert, und gelangt

unmittelbar zur Verlegungsstufe niedrigeren Drucks, wobei er die

Bektifikationsstufe höheren Drucks umgeht.

Mit der Neuerung wird eine yerbea&M% B ; yprr3. chtung für die bei

eiii--orriohtung für die bei

niedrigerTemperatur erfolgendeZeKLeguhgvon'Luft-in einem

vieldruckstufiirbeitsablauf geschaffen, bei welchen die Lei-

stungsfähigkeit und der Wirkungsgrad der Luftzerlegung wesent-

alsllchoher sind, als sie bisher zu erzielen waren ; es ergeben

sich reiche Argonausbeuten, die Erzeugung entweder von flüssigem

Sauerstoff ist ziigliibhp und es sindlbhere

Ruckstromahteile im oberen Abschnitt der Rektifikationsstufe

niedrigstttenrucks gegeben.

:"' : :--"" :'-'.'

-Ist-die Vorrichtung-für-die Zerlegung von

Luftduroh-BeIctifikation bei niedriger Temperatur im weaent-

gekenntzeichnet, daß die Hoch-und Zwischen-

-.-'-'#or..--

druckatufehvon einem ersten Kondensator in wärmeau&tausch-

beziehung gehalten sind, ferner daß die Zwischen-und Hochdruckstufen-von einem zweiten Kondensator in einem Wärmeaustauschverhältnis gehalten sind und daß eine Leitung vorgesehen ist, um der Niederdrucketufe mindestens einen Teil der zweiten an Sauerstoff reichen Flüssigkeit zuzuleiten, daß weiterhin eine Leitung vorgesehen ist, um einen mit Argon angereicherten Dampf von der Niederdruckstufe zu einer Hilfsrektifizierkolonne zu leiten, die an ihrer Spitze einen Kondensator aufweist, in welchem ein Teil des in der Kollnne zerlegten, mit Argon

A S

angereicherten Gases kondensierbar ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeiapielen sowie aus der folgenden Beschreibung : Figur 1 ein schematisches Strömungsdiagramm einer dreifach druckgestu@en Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigem Sauerstoff und rohem Argondampf gemäß der vorliegenden Neuerung, Figur 2 ein echematisches Strömungsdiagramm einer Vorrichtung ähnlich jener der Figur 1, aber abgewandelt auf die

Erzeugung von gasförmige. Sauerstoff hohen Drucks, und

..,

Figur ? cin echematisohes Strömungsdiagramm einer weiteren

Vorrichtung ähnlich jener der Figur 1 und 2, aber abge-

'wandelt auf die : Erzeugung von gasförmigem Sauerstoff

niedrigen Drucks.

IndenFiguren"sind gleiche oder ähnliche Teile der Vorrichtung

mitgleibhen"oder ähnlichen Bezugaziffem bezeichnet.

ie insbesondere aus Figur 1 hervorgeht, wird durch die Leitung

f w

10 in die Anlage eintretende Luft im Kompressor 112 auf einen hohen Druck von mindestens 35kg/cm2, z.B. 70 kg/cm2 komprimiert, wobei die Kompressionswärme z. B. mittels eines nicht veranschaulichten wassergekühlten Kühlers entfernt werden kann. Die Hochdruckluft wird in die Leitung 12 abgelassen und zum Durchtrittakanal 13 des Wärmeaustauschers des warmen Zweigs 14 für Gegenstromkühlung gegen die Stickstoffausströmung im Gehäuse dieaee warmen Gliedes Oder Zweiges 14 zugeführt.. Die teilweise gekUhlte^Lutt bei etwa 0°C wird in die Leitung 16 abgelassen und dem Durohtrittkanal 16a im Vorkühler 16b zugeführt, wo sie

mittels eines von außen sugeführten AbkUhlmittels, z. B. verdamp-

fndeaflüssiges Ammoniak weitergekuhlt wird. Das äußere Kühl-

mittel gelangt durch die Leitung 16c in den-Yorkühler 16b und

tritt durch diet. eitung 16d au&. Die-vorgekUhlte Luft bei etwa

- 400C tritt ihrerseits in die Leitung 16e aus und wird in zwei

Teileaufgeteilt.

Annähernd die Hälfte"der vorgekühlten Luft wird zur Lei-uc 17

abgeleitet und über Arbeitßexpahder 18 mit der Erzeugung

äußererArbeit aufmindestens7kg/cm", vorzugsweiße etwa

9 p 8 kg/cm expandiert. Der vorerwähnte Strom wird7 wsährand

er arbeitsexpandiert wird, gleichzeitig gekühlt. und die an-

J

fallende kalte Luft aus dem Arbeitsexpander 18 in die Lei-

lang 19 ausgetragen,. Der nicht abgeleitete Teil der vorge-

kühlten Luft in der Leitung 16e wird dem Durchtrittkanal 20

eines Wärmeaustauschers oder kalten Gliedes 21 für weitere

Gegenstromtühlung gegen die Stickatoffausströmung im Gehänge

des kalten Gliedes 21 zugeführt. Die weiter gekühlte, nicht

abgeleitetuftwir aas dem kalten Glied 21 bei einer Term-

peraturvonetwa-158Ci die Leitung 23 ausgetragen und

durch das Ventil 23a etwa auf 9<8 kg/cm gedrosseltj, um auf

diese-Weise den Luftetrom partiell zu verflüssigen.. Der ar"

beitaexpandierte Luftstrom in der Leitung 19 sowie der

drosselexpandierte Luftatrom in der Leitung 23 können dann

in der Leitung 24 vereinigt und dem Wäscher 25 zugeleitet

werden.

Die Einlaßluft enthält eine wesentliche Meag-ßu ho. t'

denden Verunreinigungenp wie Feuchtigkeit',,undiedr.? :."

dende Verunreinigungen wie Kohlendioxyd die vor dem Sut iUX

der Luft zur Rektifikationskolonne praktictl VQllstB. 9f1 : ïß,. n--

femt werden müssen um auf diese eise das Xustze. der . :'

rNhrungsmittelFlüssigkeit-Gas wie zoDG Siebteller od

- böden zu verhüten. Praktisch alle höher siedenden Verunrei-

nigungen werden aua dem Einlaßluftstrom durch Absoheidusg

aus diesem im waren Glied oder Schenkel 14 und des Vorkühler

16b entfernt, und ein Teil der niedriger siedenden Verunrei-

nigungen wird aus dem Luftstrom durch Absoheidun au disses

im kalten Glied 21 entfernt. Da die LuftverunreiRigua'-'B ge-

-9 ge,

gebenenfalls die Durchtrittkanäle 13, 16a und 20 zustopen

wenn die Wärmeaustauscher für eine ausreichend lange Zeit-

spanne in Betrieb stehen, können nicht veranschaulichte Zweigt-

ausführungen der Wärmeaustanoeher vorgeseher-werden, die

zugsweise mit dorn warmen Glied 14, bzw<. dem Vorkühler 16sw.

~dem kalten GliedL parallel liegen. Wenn daher der Betrieb

derimBetriebatehenäen Wärmeaustauscher wegen starker Be-

Schichtung mit Luftverunreinigungeninden-Durchtrittkanälen

13, 16a und 20 unwirksam wird, werden die Austauscher zum

Zwecke des. Loslösen der Verunreinigungen aus dem Strom

herausgenommen und etatt dessen der zweite Satz Wärmeaus-

f X 4

tauscher in Betrieb genommen. Wahlweise kann wenn Zweit-

ausf hrungen von Wärmeaustauschern nicht zur Anwendung gs-

iaeh,. die ganze Luftzerlegungsanlage zeitweilig zum Zwecke

des Loaloaens ("Abtauens") der Verunreinigungen und Säuberns

derwarmeh-und kalten Glieder 14 und 21 und des3'Vorkühlers

J6b abgeachalteJwerden.

4 t

Derteleise gereinigte und teilweise verflüaeigte kalte

aftstrocrin der Leitung 24 gelangt, etwa bei 98 kg/cm in

. ".. *

den Bodenraum des Wäschers 25,'um praktisch alle restlichen

Verunreinigungen der Luft auf die flüssige Fraktion als'

kleineren Teil des Einlaßluftatromes zu übertragen. Dieses

wird dadurch verwirklicht, daß die gasförmige Luf

als der größere Teil dea EinlaBluftstrQBtes durch'swckc-

eprechendeFlüasigkeit-Gas-Kontaktmittel, wie a. . Zscen-

böden 26 hindurchatreicht, um der Waiaohvjirkung,

zu werden. Die nicht verflüssigte, ferflüsaigte, aber

Luft tritt aus dem Wäscher 25 durch die Leitvng 27 aus u

gelangt in den Bodenraum der H9chstdruckrektifikationastufe : r

um hier teilweise zu kondensieren und zerlegt zu werden.

Das stickstotfreicbe Gas, das zum oberen Raum der etwa bei

99) ! B/cm arbeitenden Höchstdruckrektifikationakammer 59 auf-

steigt, tritt in die Röhren 60 des Kondensators 61 welche

die HScheMrnckkaaMr 59 von der Zwischendruckrektifikations-

kammer 62 trennt, und wird in dieser durch siedende sceratoff-

angereicherte Flüssigkeit auf der Zwischeadruckkamaereite des

Kondensators 61 kondensiert. Die erste, sich auf dem Sims 63

ansammelnde, stickstoffreiche Flüesigkeit wird durch die

Leitung 64 hindurch abgezogen und dem Durchtrittskanal 65 des

Wärmeaustauschers 48 zugeleitet, wo sie mittels des ausatrõ-

mendenStickatoffgasea unterkühlt wird. Die unterkühlte erste-

stickstoffreiche Flüsaigkeit. wird dann durch das'Ventil. 66

in der Leitung 67 gede » 801t-Und gelangt dazm. 4'-als Rücketrom-

lussigkeitfurdies-n den oberen Baum der Rektifikations-

kammer 37 niedrigsten Drucke. Die eich im Bodenraum der Höchst

druckkammer 59 ansammelnde verflüssigte erste sauerstoffpeiche

Fraktion wird durch die Leitung 41 hindurch abgesogen, durch <

das Ventil 42 auf Zwischenkammerdmck von mindestens 42kg/CM

und vorzugsweise etwa 5 o 6 kg/cm gedrosselte wora-f sie tn di

Zwiechendruckrektifilcationakpmer 62 für teilweise Verlegung

in dieser gelangt, um eine zweite etickstoffreiche Flüaeigkeit

auf dem bims oder der vorspringenden Kante 45 sowie eine zweite

. auerstoffaBgereicherte. Flüssigkeit auf. der Zwischendrckseite

guerstoffang

des Kondensators 61 zu bilden.

* n s sA

Nun wieder zurück zum Wäscher 25 wird die Verunreinigung engt-

haltende'Waachflüssigkeit durch das Außenventil 33 hindurch in

die Leitung 32 abgezogen und durch Filtereinlaßventile 36 in

den einen oder anderen eines Filterpaarec 36a zum Zwecke des Entfemen der restlichen Verunreinigungen geleitet. Diese Pilter sind in doppelter Ausfertigung vorgesehen und mit ihren Leitungen für abwechselnden Betrieb parallel geschaltet, so daß, wenn ein Filter mit Verunreinigungen überladen wird, die Flüssigkeit zum anderen Filter abgeleitet werden kann, da mit Hilfe nicht veranschaulichter Mittel zuvor gereinigt sein konnte. Die gefilterte Flüssigkeit tritt durch Filteraualaßventile 38 hindurch in die Leitung 39 aus und vereinigt sich mit der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeit in der Leitung 41

fürWeiterlauf zur ZwiachendrRckrektifikationskasBasr 62p ie

weiter oben beschrieben wird.

Der obere Abschnitt der Zwischendruckrektifikationskammer 62 sowie der Bodenabschnitt der Rektifikation@kammer 37 für niedrigsten Druck werden mit Hilfe von einem durch das Gehäuse 44 umgebenen Kondensator 43 in Wärmeaustauschberührung gehalten, wobei das Gehäuse die beiden Kammern vereinigt.

Das stickstoffreiche Gas An der Zwischendruckkaamer steigt

in den Kondensator 43 : tü : r Verflüßeigung durch

mitdem verdampfenden hochreinen flüssigen Sauerstoff auf, der

"sictrim SehSMe-44 sammelt, welche& den : Kondensator 43 am Boden

der.iederatdrnckkammer37Mßgibt.Ein.Teil des kondensierten

'Stiokstoffgaseswird auf dem Sims 45 als"die zweite Stickstoff-

rd auf dem Sims 45 als ie-i'vi

reiche Flüaßigkeit gesammelt. Die letztere wird vom Sims 45

durch die Leitung 46 hindurch abgezogen, im Durchtrittkanal 47

des austausehers 48 unterkühlt, durch das Ventil 59 ae-

drßsaeltund kann als RückstromflUsaigkeit mit der ersten stuck-

stfreichenJFlUBsigkeit in der Leitung 67 für Yeiterlauf in

"dieiederstdruckätafe oder-. kaBacer 37 vereinigt werden.

X åu eihellt, daßs die dr che Eam ; ssxllenvna. =£ ein

Verfahren <Bnr9teigerang des Mekflnßanteils in der oberen Zone

-abmlich durch--Ve : rflüeeigen

des kalten Einlaßluftfitromee

t

inerJKochatdruckrtifikationsstufej, Drosseln einea solchen

te<$wRen Antet18 aut den Zwischendruck, und Weiterleiten

- dieaer. T. üaaigkeit zur Zwischendruckstufe zwecks Verlegung in

derselben, um eine zusätzliche stickstoffreiche Flü83. lg-u

zu'erzeugeul, die sich zur Anwenclung al-, 9 ic2

die Biederstdruckkammer eignet

Die zweite sauerstoffangereicherte, sich im Bodenraum de& Kon**

denaators 61 ansammelnde Flüssigkeit wird durch die Leiti-irLz

hindurch abgezogen und in zwei Teile aufgeteilt. Der nicht b

gelenkte Teil wird durch das Ventil 64a in die Biederatdruck'

kajMMr 37 bei einem Zwiachenabschnitt derselben zum Zwecke der

Zerlegung in Luttkomponenten gedrosselt. Eine argonangereicherte

Dampffraktion wird von einem Zwiechenniveau der Niederstdruck-

"kamMr 37 in eine Leitung 65a abgezogen, da Argon flüchtiger als

d<r sich im Kondensator 43 ansammelnde flüssige Sauerstoff und

weniger flüchtig aia der am oberen Baum der Kolonne ausströmende

Sticketoff ist. Es sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung

. eine praktisch vollständige Gewinnung der Argonkomponente durch

Abziehen durch die Leitung 65a hindurch gestattet, wo hingegen

die bisher bekannten Anlagen auf Argonausbeuten in der Größen-

ordnung von 50 % der Im EinlaSluftstrom behandelten Menge

beschränkt sind. Die argonangereicherte Dampffraktion in der

Leitung 65a, die z.B<14 Argon und 86 %-Sauerstoff be-

gragenkann,wird in den Bodenraum der Hilfakolonne 66a zum

Zwe cke teilweiserKondenaation'und Zerlegung in dieser ge-

leitet,wobei übliche Flüasigkeit-. Gaa-ontaktaittel, wie

Rektifikationsboden oder-bleche 67a benutzt werden. Da Argon

flüchtiger als Sauerstoff ist, wird das aufsteigende Gas su-

nehmend reicher an Argon, während die Sauerstoffkonzentration

der herabkommenden Flüssigkeit zuniamt. Die Abkühlung zum Be-

trieb der Hilfskolonne 66a wird aue einem abgeleiteten Teil

der zweiten eaueratoffangereiherten Flüssigkeit gewonnen,

welche durch die Leitung 68 und das in ihr liegende Regulier-

ventil 69 hindurch zur Kammer 70 geleitet wird, welche den Korn-

densator?Y am Oberteil der Hilfskolonne 66a umgibto Die sauer-

ctoffangereicherte Flüssigkeit in der Kammer 70 dient der Kon-

densieranjg eines Anteils des argonangereicherten Gases ? das

in* die Röhren 72 an der Kclonnenseite des Kondensators 71

aufsteigt, Der verflüssigte Anteil dieses Gases dient als Rück-

etromflusaigkeit für die Kolonne, während der nicht verflüssigte

Anteil aus dem Dom des Kondensators 71 durch die Leitg 73 als

rohes, etwa 5 % Sauerstoff enthaltendes Argoaprodukt abgezoge

wird. Die dritte asueratoffangerelcuertes eiob ro0er.. <-;

derHilfakolonne 66a ansammelnde Flüssigkeit wird durch d

Leitung74 zur Niederstdruckrektifikationakammer 37 auf an-

nähernd dasselbe Niveau zurückgefShrt, bei welchem der ar-iß/M"-

gereicherte Dampf durch die Leitung 65a hindurch abgezogen

Die zweite in der Kammer 70 verdampfte sauerstoffangereicherte

Flüssigkeit wird durch die Leitung 75 im Dom dieser Kammer hin-

durch abgezogen und gelangt durch das Regulierventil 76 hindurch

in die Niederstdruckkammer 37, um hierin rektifiziert zu werden.

rotofeangereicherte Plüeeigkeit kann außerdem aus der Kam-

ur 70 durch die Leitung 77 mit in ihr liegendem Regulierventil

78 hindurch abgezogen und zur Leitung 75 geführt werden, um dann

susammen mit dem vorerwähnten Gas zur Niederstdruckkammer au

gelangen.

aa.ProduktflüssegerSauerstoff wird aus dem Bodenraum der

Niederstdruckrektifikationskaamer 37 durch die Leitung 5.

ond das Steuerventil 50a in dieser :ür den eiterlauf zum

nicüt Yeranschaulichten Speicher oder Verbrauchaeinriehtung

abgezogen. Die wird au » dem oberen Baum

der, Kammer 37 durch x » Zwecke der überhitzung

iittVarmeauetauecher48gegediamaweioe QbertragenenFlüßsig-

keiten in den Durchtrittkanälen 47 und 65 abgezogen. Die teil-

weise erwärmte StickatoffauaatrStmng wird in die Leitung 56

. fQr. J) ? eiterlanf ztm kalten Glied 21 auagetragen wo ttle gegen-

ßtrönwelee die nicht abgeawe4te vorgeküh'lte Rechdruckluft im

tnal 20 Mhlt, wie weiter oben beschrieben wird. Die weiter

"erwärmte StiekatoffausBtroBaang 1 gelangt aue dem kalten Glied

oder Zweig q21 durch, die Leitung 57 zum warmen Zweig ! 4 zwecks

anfänglichen Abkhlens des Hochdruckeinlaßluftetromes im Kanal

an?-13<Die"Stiekstoffausatr3mnng, wird aal dem warmen Zwig 1 durch

-dii--Meitang58'entweder'ale Abgas in die Atmosphäre oder, nach

hoch, für weitere Verarbeitung oder Behandlung ausgetragen

Da zwischen den Rektifikationsstufen 59 and 62 für d GC ; (ten

b8w Zwiachendruck eine Druckdifferenz vorgesehen Beiß mußr

um den Kondensator 61 und die

muR die Expansionsmaschine 18 unter höherem Drucke z. B.

98 kg/cm, als es praktisch gebräuchlich ist arbejiteaa 3.'. :'

durch eine geringere Niedertmperatur-Abkuhlsg herYoraumJ'.- ;

Auf diese Weise ist eine höhere Luftzerlegungaleiatungsfäigeit

'auf Kosten von Abkühlung erreichbar, doch läset sich dieser

Auwfall leicht durch allgemein bekannte Mittel, z. B. einen

schwach höheren I. ufteinlaßdruck und/oder eine Expansion eines

größeren. Anteiles der Luft durch den Expander 18 wettmachen.

Natürlich ist es, wenn der Luftzerlegungsvorgang ein Übermaß

,"an Abkühlung hervorruft, nicht erforderlich, derartige Mittel

anzuwenden.

r R 6

Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ansführungsform unterscheidet

sich die Vorrichtung in gewissen Einzelheiten insofern, als

dieatmosphärischen Verunreinigungen durch chemische Mittel

e

entfernt werden, was einen Wäscher entbehrlich macht. Ein

zweiter Unterschied zur Ausführung nach der Fig. 1 beruht

darauf. daß das Produkt Saueratoff als Hochdruckgas gewonnen

wird.

- j

Die Hochdruckeinlaßliaft in der Leitung 112 gelangt zu ehe-

mischen Reinigungsmitteln H2a, die z. B. ein mit Ätznatron

betriebener Waschturm sein können, in dem aus dem EinlaBluft-,

strom sowohl die hoch-als auch die niedrigsiedenden Voran-

. reinigungen entfernt werden. Der sich ergebende reine Luftstrom

wird dann dem Durchtrittskanal 113 des warmen Zweiges 114 für

CegenstromkUhlung gegen das Sauerstoffprodukt im Durchtritt-

kanal 115 und die StickstoftausstrSmung im Gehäuse des warmen

Zweiges114zugeführt.Die teilweise gekühlte Luft bei etwa

wird in die Leitung 116 ausgetragen und, wie erüber

beschrieben,-in zwei Teile aufgeteilt. Der nicht abgezweigte

Teil der teilweise gekühlten Luft wird dem Durchtrittkanal 120

des kalten Zweige 121 zwecks weiterer Gegenstromkühlung

gegen das Sauerstoff produkt im Durchtrittskanal 122 und die

Stickatoffauaströmnng im Gehäuse des kalten Zweiges 121 zuge-

führt. Die weitere gekühlte, nicht abgesseigte Luft wir us

dem kalten zweig 121 in die Leitung 12 bei pa- ! -8'.'-

tragen und durch das Ventil 123a etwa aut Sss kgfom e a

drosselt, daß der Luftstrom teilweise verflüssigt wird. De :

arbeitsexpandierte Luftstrom in der Leitung 119 und der

expandierte Luf tstrom in der Leitung 123 werden dann in der f

tung 124 vereinigt und dem Scheider 134 zugeleitet, aus welchem

der freie gasförmige Teil als der größere Anteil der kalten

Einlaßluft durch die Leitung 127 abgezogen und in den Bodenraum

der HBchatdruckrektifikationsatufe 159 zwecks teilweiser Ver-

g und Zerlegung, in dieser zugeleitet. iiahlweise brauchtg

wtffl die Binlagleit nicht auf einen genügend hohea Druck kompri-

miert wird und Verflüssigung beim Durchtritt durch das Ventil

123a nicht auftritt, ein Scheider 134 nicht verwenden zu worden ;

die gekühlte reine Luft gelangt dann unmittelbar zur Höchstdruck-

stufe 159. Die flüasige Luft aus dem Scheider 134 wird durch

die Leitung 134a btDdurch/cu einer Verb1Ddungastelle mit der

ersten aanerstoffangereicherten Flüssigkeit in Leitung

141 abgezogen und alt dieser Flüssigkeit behandeltt wie es

früher beaohrieben wird. ahlwaime Jcann die flüssige luft

usamaenmit demabgesondertenCamunmittelbarderRochatdruck-

stufe 159 zugeführt werden. asei bemerkt, daB ein Filtern

dieser Flüssigkeit nicht erforderlich ist, weil die Veranrei-

nigten bereia Ser eabrat wo*n aAd. nie keiWer-

JektifkatienBiEcioBBenach der Fig. 2 arbeitet in derselben

------,..','..."'"^.

Weise wie die Kolonne nach der Fig. 1, wie es auch die Hilfe-

argonkolonne tut. Der abgezogene fmaaige Sauerstoff in der

Leitaag-t wird indessen in der i ? aape aaf einen h<then

Dr&ojc, <. B 140 kg/cm koarimiert <md darch die Leitung 152

in den Dudohtrittkanal 122 im Italien Zweig 121 zwecks Verdamp-

eh gegen den nicht abßesweig-

tennteilder"Einla81nft. aMgetragen. Das Verdampfte und teil-

."in* erwärate Rochdruckeaueratoffproduktgan wird dann dem

Durchtritticanal 115 des warmen Gliedes 114 zugeleitet, wo ein

zusätzlicher Anteil seiner Abkühluffl auf die Einlaßluft Im

wohtrittkanal 113 übasrtragen wird. Das erwärmte Rachdruck-

saúerstorfproduktöas wird dann in die Leitung 154 für mine

beliebige gewünschte anwendung auagetragen.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Ao-sfuhraasform nach der vor-

liegenden Neuerung unterscheidet sich von derjenigen nach d&n

Pijgt 1 nnd 2 in gewissen Einzelheiten insofern, als der Ein-

2

'laalterom bei erhältnismassig niedrigem Drucke z. B. 98 kg/cm

etat bei Bochdrck behandelt wird, nnd als Regeneratoren-zum

Aexmtm teilweiaen Reinigen der eintretenden Luft zero

wendet verzlen, anstelle der warmen und kalten Gehaust :- und Rohr-

Pigmren. Ein weiterer abweichender

bemht dareutg daß Seetöraiger Saueratott anstelle

SMWratoiT a » der Wiedamtdruckrektifikatione-

, afe abgelegen wird. Im Intereaae der Vereinfachung ist eine

Rllfaargenre&tifiicationakolonjM der in Figuren 1 und 2 vor-

=ten Ari ; a B4. 3 £t i6eatellts doçh ter8teht

nicht daß sich eine derart. Kolcane bei dieser Ausfuhrungsform

der Gasanlage gemäß der vorliegenden Neuerung ohne weiteres verwenden läßt. wie im einzelnen aus Figur 3 hervorgeht, wird der Einlaßluftstrom in der Leitung 212 bei etwa 98 kg/cm in zwei Teile aufgeteilt, wobei der erste Teil durch die Leitung 279 den warmen Enden eines abwechselnd reversierten Sauerstoffregeneratorpaares 280 zum Zwecke der Abkühlung auf praktisch Kondensationstemperatur bei dem Einlaßdruok zugeführt wird. Der erste Teil des Einlaßluftstromes tritt durch die Reveraierventile 281 in die Regeneratoren 280 ein und durch die Steuerventile 282 an den kalten Enden in die Austragleitung 224 aus.

Diese Begeneratoren arbeiten in der allgemein bekannten Fränkell sehen Arbeitsweise und werden gekühlt und gereinigt durch ausfließendes Produktsauerstoffgas aus der Rektifikationskolonne.

Wahlweise könnte das Hindurchleiten durch austauschendereversierende Wärmeaustauscher an die Stelle der Regeneratoren treten. Der zweite Teil des Einlaßluftstromes-wird durch die Leitung 283 und die Beversierventile 284 hindurch in die warmen Enden eines abwechselnd reversierten Stiokstoffregeneratorpaares 285 zum Zwecke des Abkühlens auf praktisch Kondensations@@mperafür bei dem Einlaßdruok geleitet. Diese Regeneratoren arbeiten ebenfalls in der allgemein bekannten Fränkel schen Arbeitsweise und werden gekühlt und gereinigt, durch ausfließendes Stickstoffausstromgas aus der Rektifikationskolonne. Die kalte Luft wird aus den Stickstoffregeneratoren 285 durch Steuerventile 286 hindurch in die Leitung 287 auagetragen und einer Verbindungestelle mit der Leitung 224 zum Zwecke des Weiterlaufs zu-

sammen mit demlulten ersten Teil des Einlaßluftstromes zur

Adaorptionsfalle 288 zugeführt. Hier werden durch Adsorption restliche niedrigsiedende Verunreinigungen aua dem Luftstrom entfernte indem ein zweckentsprechender Stoff wie Silkagel vorwendet wird, und der gereinigtekalte Luftstrom wird dann in die Leitung 227 abgelassen. Ein größerer Teil des kalten reinen Luftstromes wird dann unmittelbar dem Bodenraum der Hoohstdruckrektifikationskammer 259 zwecks teilweiser Verflüssigung und

Rektifikation in derselben zugeführtg Cler

rP ßes S me e1ne he

Teil dieses Styoses durch eine Leit&n. g 189 d eiß i& ab-

liegendes Regulierventil 290 hindurch Hm ce eß le

Erwärmen in den Schlangeit 291 Im kälteren Teil des S&lctcf-

regeneratorpaares 285 abgezweigt wird Diese Lnft 3. rd srärmt

oderv&rerhitst aaf annähernd' ! 55° C und dr Tnrbine 292 s

p

2ecke der Arbeitsexpansion in derselben auf etwa 07 g/cm

zugeleitet und dann einerü Zwischenniveau oder-pegel de7 liie-

derstdra. ckrektifikationskaNBier 237 für Zerlegung in derselben

zugeführt.

Zurückkehrend iimmehr zur

wird die erete zieh am Bo4en dieser

Kammer ansammelnde Flüssigkeit durch die Leitung 241 hindurch

abgezogen und im Durchtrittkanal 293 des Wärmeaustauschers 294

mittels der Stickstoffansetrömvmg im Durchtrittkanal 295 vnd

das gasförmige Sauerstoffproda. kt im Durchtrittkanal 296 untor

kühlt.

B!.e;auf Hea WeiBe unterkUhlte erste aaueratoffangerei-

cherteJPlüaeiEitwirdthtrebdae Ventil-242 hindurch

zur-

"kammer-262-zum Zwe<de titei«rZerlegungindieser..

Ein Teil der ersten, etickatoffreichen, in der Böchstdruck-

rektitikationgkamer 259 erzeugten Rlasaigkeit wird durch

dlijbunß. 264. hindurch:abgezogen undin Darchtrittkanälen

297uNd 298 durch Wärmeaustauach Btit der Stickstoff aus-

.atran.. in. den urchtrittkanälen 299 und 300 unterkühlt,

! durch das Ventil, 266 g-edroaue : Lt w : Lrd und als

.Baafkstroeflüasigkelt eurcn dieLeitung, 267 hindurch in den

oberen Bama der liederdruckretifikationakammer 237 gelangt.

ist,

er&MC"deCnspMhlen8-der BüokstromfmssigkeiteR ist,

- daSbeiansehließond erfolgendem Drosseln vor-dem Eintritt

Idi ektifikationskolonne auftretende-schlägartige Ent-

Bpannwn aufs Btöglichate zu vermindern. Der Grund hierfür

liegt darin, daß das schlagartig entspannte Gas für BUok-

flußowebke In der Kolonne verloren ist.

Die zweite, aaueratoffangereioherte, in der Zwisohenprotek-

tifikationskaurrer 262 erzeugte Flüssigkeit wird durch die

Leitung 241a abgezogen und in gleicher Weise im Durchtritt-

kanal 301 des Wärmeaustauschers 294 durch die Stickatoffaua-

. MaRN Iurchtrittkanal 292 unterkühlt. Die demgemäß

nauerstoffangernicherte PlUaeigkeit

daä Ventil 264a hindurohgedroseelt und gelangt

Miderdraskrektifikationskammer 237 zum Zwecke der Ver-

legung in dieser. In einer ähnlichen Weise wird die zweite,

iPlUssiSkeit im 1) urchtrittkanal 302 durch

--1.-, NKL1 ob mit-der Stiokstoffeuai3triimung im Durohti-itt-

1--

MHHß'XfBceaeln dUM daa Va&til 249 hinduroh

und dM< Weiterleiten zur Niederstdruckatufe 237 durch die

Leitung267 als Rttokstromfliasigkeit für diese Stufe unter-

. tarnt..

Die Stickatoffauastromung aus der niederstdruckkammer 237

- wird durch die Leitung 255 am Oberteil dieser Stufe abge-

eie

xogenund"demW8ra!eauatausoher494rZugefhrt,wo aie

nachtolgend in DarehtritttaiOaw. 2 295

wird und

unterkühlt, wie früher beschrieben worden ist. Die teil-

weiseerwärmtt Stickstoffausatrömung wird aus dem Wärmen

. tgsSauscier 2g4. dwch. diä B ~ 256 hflndwoh auagetr8gen #

Mnd"geiangt durch die Steuerventile 303 in eben den Gene-

:TratcreajStiök'stoffgeneraorpares 85 <. T ! as anfallende

wird

304

errmte,mitVerunreinigung beladen-Stickatoffgaa wird

auaden Begeneratoren 285 durcrdieeversierventile 304

zum

am. ai'mende der Begenerato'ren in 4is Leitung 258 zum

-=YjSnindia JMmosphäre. oder, 3 e-nach : Wunach, zum

- eiterehandeln auagetragen. Das gasförmige Saueratoffprq-

it¢ob~e ndek auegetogen. av ga8£ é 2auerstofRpro,-

duktiraaua dem Bodenraum der Niederstdruckretifikations-

kamiaer-23-7 düirch die Leitung 250 hindurch abgezogen und

dem Durchtrittskanal 296 des Wärmeaustauschers 294 zuge-

leitet, wo es gegen die erste, sauerstoffangereicherte

? lüasißkeit im Durchtrittkanal 29 überhitzt wird. Der

anfallende, teilweise erwärmte gasförmige Sauerstoff A'ird

durch die Leitung 250b und die Steuerveatile 3c, 9

jed «-Begenerator des Sauerstoffregeneratorpa. i'res"3u-

. geführt. Schließlich wird das erwärmte, mit Verunreinigung

baladane Sauerstoffproduktgaa durch die Reversierventile 306

. 'a) t ; BM Ende der Begeneratoren 280in die Leitung 307

zum we gewünschter weiterer Behandtang unter Verarbeitung

auii

ausgetragen.

Claims

Schutzansprüche 1. Vorrichtung zur Zerlegung von Luft bei niedriger Temperatur mit einer Dreifachdruckrektifizierkolonne mit Hoch-, einer Zwischen- und Niederdruckrektifikationsstufen, einer Leitung um mindestens einen größeren Teil eines gekühlten, unter Druck stehenden Einlaßluftstroms zur Hochdruckstufe zu leiten, um eine erste an Sauerstoff reiche und eine ernte an Stickstoff reiche Flüssigkeit zu bilden, ferner einer Leitung, um der Zwischendruckstufe die erste an Sauerstoff reiche Flüssigkeit zuzuleiten, um zweite an Sauerstoff reiche und an Stickstoff reiche Flüssigkeiten zu bilden, sowie mit Leitungen, um der Niederdruokstufe als dafür besti@mte Rückstromflüssigkeiten die ersten und zweiten an Stickstoff reichen Flüssigkeiten zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch-und Zwiaohendruckstufen von einem ersten Kondensator (61, 161, 261) in Wärmeaustauschbeziehung gehalten sind, ferner daß die Zwischen-und Hochdruok-stufen von t'i''T. em zweiten Kondensator (43, 143, 243) in einem Wärmeaustauschrhältnie gehalten sind und daß eine Leitung (41a, 141a 241a) vorge-

sehen ist, um der Niedrdruckstufe mindestens einen'eil der zweiten an Sauerstoff reichen Flüssigkeit zuzuleite@ daß weiterhin eine Leitung (65a, 165a) vorgesehen ist, ut einen mit Argon angereicherter. Dampf von der Niederdruckstife zu einer Hilfsrektifizierkolonne (66a, 166a) zu leiten, an ihrer Spitze einen Kondensator (71,171) aufweist, in welchem ein Teil des in der Kolonne zerlegten, mit Argon angereicherten Gases kondensierbar ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da ?- : j. ue

Leitung (73, 173) vorgesehen ist, um einen unkondensier en Teil des mit Argon ane-ereich, en Gases abzuziehen.

3. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (68, 168) vorgesehen ist, um einen Teil der zweiten an Sauerstoff reichen Flüssigkeit abzuleiten und diesen Teil dem Kondensator in der Bilfsrektifizierkolonne zuzuführen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (74,174) in der Hilfskolonne vorgesehen ist, um eine dritte, in der Kolonne gebildete an Sauerstoff reiche Flüssigkeit zur Niederdruckstufe zu leiten.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (55, 155, 255) vorgesehen ist, um den Stickstoffabfluß der Niederdruckstufe abzuziehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffabfluß durch einen Wärmeaustauscher (48, 148, 294) geleitet wird, der die Leitung (65f 165, 297) und (47, 147, 302) auf weist, die mit den ersten und zweiten Leitungen für die an Stickstoff reiche Flüssigkeit in Verbindung stehen. , 7. Vorrichtung nach Anspruch 69 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher mit Leitungen (293, 301) versehen ist, die

mit den ersten und zweiten Leitungen (241, 241a) für die an Sauerstoff reiche Flüssigkeit in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeaustauscher vorgesehen sind, um den Einlaßluftstrom zur Bildung eines verflüssigten Gasgemisches genügend abzukühlenp ferner daß eine Reinigungsorrichtung (25, 112a) vorgesehen ist, um die gasförmige Luft zu reinigen, und daß eine Reinigungsvorrichtung (36a, 112a) vorgesehen ist, um die flüssige Luft zu reinigen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (32, 134a) zum FUhren der flüssigen Luft zur Zwischenstufe vorgesehen ist.