DE203814C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

¹ Es sind mehrere Verfahren bekannt, welche den Zweck haben, atmosphärische Luft durch Verflüssigung und Rektifikation in reinen Stickstoff und reinen - Sauerstoff zu zerlegen. Es werden dabei entweder zwei Rektifikationskolonnen übereinander gestellt und die untere mit flüssiger atmosphärischer-Luft,, die obere mit reinem flüssigen Stickstoff beschickt — hierdurch wird in der unteren Kolonne die

ίο flüssige Luft in reinen Sauerstoff und ein Gasgemisch mit mindestens ¹J Prozent Sauerstoff zerlegt, während in der oberen Kolonne dem letzteren Gemisch der Rest des Sauerstoffes entzogen wird —, oder es wird zunächst die noch unverflüssigte atmosphärische Luft unter einem Druck, der ihre Verflüssigung bei der Siedetemperatur des flüssigen Sauerstoffes ermöglicht, einer fraktionierten Kondensation unterworfen, durch welche sie mit Hilfe eines Gegenstromes zwischen den sich verflüssigenden Dämpfen und der bereits gebildeten Flüssigkeit in nahezu- reinen Stickstoff und eine mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit zerlegt wird, und dann wird die Trennung in einer unter atmosphärischen Druck stehenden Rektifikationskolonne vollendet, in welche von oben der reine flüssige Stickstoff, in einer mittleren Höhe die sauerstoffreiche Flüssigkeit eintritt.

Die vorliegende Erfindung besteht in einer Kombination verschiedener Einzelvorgänge der beiden genannten Verfahren, indem entsprechend dem erstgenannten Verfahren zwei Rektifikationskolonnen angewendet werden, entsprechend dem zweiten Verfahren die erste Trennung in reinen Stickstoff und eine sauerstoffreiche Flüssigkeit unter Druck durchgeführt wird, λ^οη beiden Verfahren unterscheidet sich die vorliegende Erfindung außerdem dadurch, daß sie die Nebeneinanderstellung der beiden Kolonnen gestattet, während bei den beiden genannten Verfahren die Kolonnen übereinandergestellt werden müssen. Das neue Verfahren besteht in folgendem; Die Luft wird unter einem Druck, der ihre ,45 Kondensation bei der Siedetemperatur des Sauerstoffes gestattet, durch das Rohr a (Fig. 1) von unten in die Rektifikationskolonne b geführt, dort auf sogleich zu beschreibende Weise von Sauerstoff vollkommen befreit und nach ihrem Austritt oben aus der Kolonne als reiner Stickstoff teils in der Spirale c, teils in der Spirale d verflüssigt. Erstere liegt in einem Gefäß e, in welchem die in Gefäß f unterhalb der Kolonne b sich ansammelnde und durch das Drosselventil g kontinuierlich überströmende Flüssigkeit unter atmosphärischem Druck verdampft. Der in der Spirale c gebildete reine flüssige Stickstoff rieselt durch die Kolonne b abwärts und entzieht der aufsteigenden Luft durch Rektifikation den Sauerstoff vollkommen. Die Flüssigkeit tritt mit höchstens solchem Sauerstoffgehalt unten aus, daß sie mit der ein-

tretenden Luft im Gleichgewicht steht. Die Spirale d dagegen liegt in dem mit reinem Sauerstoff gefüllten, unter atmosphärischem Druck stehenden Gefäß h, über welchem die Rektifikationskolonne k aufgebaut ist. In dieser Spirale verflüssigt sich der Rest des von der Kolonne b kommenden reinen Stickstoffes und strömt durch das Drosselventil i auf das obere Ende der Kolonne k. Die in dem Gefäß e entwickelten sauerstoffreichen Dämpfe werden der Kolonne k durch das Rohr I an passender Stelle zugeführt. Die als reiner Stickstoff oben eintretende Flüssigkeit entzieht den aufsteigenden Dämpfen den Sauerstoff vollkommen, gibt eine entsprechende Menge Stickstoff an die Dämpfe ab und kommt als nahezu reiner Sauerstoff im Gefäß h an. Der in der Spirale d sich verflüssigende Stickstoff führt dem flüssigen Sauerstoff die Verdampfungswärme zu. Ein Teil der so gebildeten Sauerstoffdämpfe wird als gewonnener Sauerstoff durch das Rohr in abgeführt, und zwar gerade so viel, als in der durch das Rohr α eingeführten Luft Sauerstoff enthalten ist. Die gleiche Menge findet sich nämlich auch in den durch das Rohr I strömenden sauerstoffreichen Dämpfen und wird vollständig gewonnen. Der Rest der im Gefäß h entwickelten Dämpfe steigt durch die Kolonne k auf, gibt Sauerstoff an die herabrieselnde Flüssigkeit ab und nimmt aus dieser Stickstoff auf. Bei der Einmündung des Rohres / haben die Dämpfe annähernd die Zusammensetzung der vom Gefäß e kommenden Dämpfe angenommen und steigen vereint mit letzteren, weiter Sauerstoff abgebend und Stickstoff aufnehmend, in die Höhe, um endlich als gewonnener reiner Stickstoff oben durch das Rohr η auszutreten.

Wie bei allen Verfahren zur Zerlegung der Luft durch Verflüssigung, insbesondere bei dem grundlegenden Patent 88824, wird auch bei vorliegendem Verfahren die komprimierte Luft durch die gewonnenen Gase in Gegen-Stromapparaten bis zur Verflüssigung abgekühlt. Diese Apparate sind auf den beiliegenden Zeichnungen weggelassen, da sie schon bekannt und zum Verständnis des neuen Vorganges nicht erforderlich sind. Die Abkühlung des Apparates, die erste Füllung mit der nötigen Menge flüssiger Luft und die Deckung der unvermeidlichen Kälteverluste während des Dauerbetriebes können in bekannter Weise entweder durch Einführung flüssiger Luft, die in einem besonderen Apparat hergestellt ist, oder dadurch* bewirkt werden, daß man die ganze zu zerlegende Luftmenge auf einen so hohen Druck komprimiert, daß bei ihrer Ausströmung die nötige Kälte erzeugt wird.

Wendet man die letztere Methode der Kälteerzeugung an, so kann der Druck der Luft durch ein in das Rohr α eingeschaltetes Drosselventil auf die zur Verflüssigung in den Spiralen c und d nötige Pressung erniedrigt werden, oder man wählt die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform. Hier wird die komprimierte Luft zunächst in der im Gefäß / liegenden Spirale 0 verflüssigt und dann durch das Drosselventil p der Kolonne b an passender Stelle zugeführt. Die Anreicherung der in der Kolonne b herabrieselnden Flüssigkeit mit Sauerstoff kann hier etwas weiter getrieben werden als bei der Form nach Fig. 1; nur muß die durch das Ventil g überströmende Flüssigkeitsmenge groß genug sein, um durch ihre Verdampfung im Gefäß e diejenige Menge Stickstoff in der Spirale c zu verflüssigen, die zur vollkommenen Befreiung der in der Kolonne b aufsteigenden Dämpfe von Sauerstoff nötig ist. Im übrigen arbeitet der Apparat nach Fig. 2 genau wie der nach Fig. i. Wie aus der Beschreibung und Zeichnung hervorgeht, ist die Nebeneinanderstellung der beiden Kolonnen dadurch ermöglicht worden, daß die in der ersten Kolonne gewonnene sauerstoffreiche Flüssigkeit der zweiten Kolonne nicht im flüssigen Zustand, sondern erst nach ihrer Verdampfung in gasförmigem Zustand zugeführt wird. Die Nebeneinanderstellung der Kolonnen hat den Vorteil, daß die beiden Kolonnen durch' eine gemeinsame Isolierung gegen die Wärmezufuhr von außen geschützt werden können, wobei die Oberfläche, durch die die Wärme eindringen kann, viel kleiner ausfällt, als wenn die Kolonnen übereinander aufgebaut sind. Auf diesen Fortschritt gründet sich der zweite auf die Vorrichtung gerichtete Anspruch. .

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Zerlegung atmosphärischer Luft in reinen Sauerstoff und reinen Stickstoff in zwei nacheinander folgenden Stufen, bei welchem in der ersten Stufe die Luft unter einem Druck, der ihre Verflüssigung bei der Siedetemperatur des Sauerstoffes ermöglicht, in reinen Stickstoff und eine sauerstoffreiche Flüssigkeit zerlegt wird und in der zweiten Stufe unter atmosphärischem Druck die vollständige Trennung der in der ersten Stufe gewonnenen sauerstoffreichen Flüssigkeit mit Hilfe des ebenfalls in der ersten Stufe gewonnenen Stickstoffes bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung in der ersten Stufe in einer Rektifikationskolonne (b) erfolgt, an deren oberem Ende der eine Teil des reinen Stickstoffes abgefangen, in einer Spirale (c), die sich in einem Bad der aus dem Behälter (f) ent-

   nommenen sauerstoffreichen Flüssigkeit befindet, verflüssigt 'und in die Rektifikationskolonne (b) oben wieder eingeführt wird, während der andere Teil des reinen Stickstoffes in der Spirale (d), die in dem im Gefäß (h) gesammelten reinen Sauerstoff am Boden der zweiten Kolonne (k) liegt, verflüssigt und durch das Rohr

   (i) am oberen Ende dieser zweiten Rektifikationskolonne (k) eingeführt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rektifikationskolonnen nebeneinandergestellt und durch eine gemeinsame Isolierung vor Wärmezufuhr von außen geschützt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.