DE2646690A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer mischung von sauerstoff und wasserdampf unter druck - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer mischung von sauerstoff und wasserdampf unter druck

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Description

ι LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
(H 9^2) ^ H 76/O76
Ke/Vo 14.IO.I976
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf unter Druck
j| Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ij Herstellung einer Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf unter
i| Druck.
[j Ein derartiges Gemisch wird beispielsweise zum
'! Bleichen von Zellstoff benötigt. Bei bekannten Bleichverfahren wird Sauerstoff mit einem Kompressor verdichtet und in einen Reaktor eingeblasen, in dem eine wässrige Phase bei im allgemeinen gleichzeitiger Dampfz'uspeisung behandelt wird.
Zum Durchführen eines derartigen Verfahrens wird jedoch ein Sauerstoffverdichter benötigt, der störanfällig und teuer ist.
809816/0284 #/'
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf unter Druck anzugeben, das sich durch große Beil triebssicherheit und geringe Investitionskosten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft gewonnen und bei etwa Umgebungstemperatur der Saugseite eines mit Hochdruckwasserdampf betriebenen Strahlverdichters zugeführt wird.
Für die erfindungsgemäße Sauerstoffverdichtung wird folglich kein Gerät mit beweglichen Teilen benötigt. Hieraus folgt die große Betriebssicherheit einer Anlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ι! die Zerlegung der Luft in zwei Druckstufen erfolgt und die Niederdruckstufe bei einem Druck von 2,5 bis 5 ata betrieben wird. In diesem Fall weist der aus der Zerlegung hervorgehende Sauerstoff bereits einen entsprechenden Überdruck auf und kann folglich mit einer angemessenen Menge Wasserdampf in der erfindungsgemäßen Weise auf den gewünschten Enddruck weiter verdichtet werden. Ein zu niedriger Druck des aus der Zerlegung hervorgehenden Sauerstoffs würde dagegen sehr große Mengen an Wasserdampf für den Treibstrahl des Strahlverdichters erfordern, was wiederum zu einem zu großen Wassergehalt des Säuerstoff-Wasserdampf -Gemisches führen würde.
809816/0284
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Aus demselben Grunde, nämlich um den Druck des aus der Zerlegung kommenden Sauerstoffs zu vergrößern, wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Erfindungsgedankens, Sauerstoff der Niederdruckstufe flüssig entnommen, auf einen höheren Druck gefördert und einem Kondensator-Verdampfer zugeführt. Die Druckerhöhung kann dabei entweder durch eine Pumpe oder durch hydrostatischen Druck, also durch Anordnung des Kondensator-Verdampfers auf einem entsprechend tiefen geodätischen Niveau, erfolgen. In dem Kondensat ionsteil des Kondensator-Verdampfers wird ein Teil der Eintrittsluft kondensiert, die zur Erreichung einer geeigneten Kondensat ionstemperatur nachverdichtet ist.
Besonders günstig ist, wenn zur Tieftemperaturzerlegung der Luft ein Verfahren angewandt wird, nach dem unter Verzicht auf Regeneratoren oder Revex die Luft in einer periodisch betriebenen Molsiebstation gereinigt wird. Zum Regenerieren der beladenen Molsiebe wird gewöhnlich erhitzter Stickstoff verwendet. Es hat sich gezeigt, daß die in dem Säuerstoff-Wasserdampf -Gemisch enthaltene Wärme zur Erhitzung des für die Regeneration der Molsiebe vorgesehenen Stickstoff vorteilhaft ausgenützt werden kann.
Erweist sich der Wasserdampfgehalt der den Dampf-Strahlverdichter verlassenden Mischung als zu hoch, so kann diese ganz oder teilweise gekühlt werden, wodurch ein Teil des Wasserdampfes ausgeschieden wird. Die Kondensationswärme kann
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in manigfaltiger Art ausgenutzt werden, z.B. zum Beheizen des Austreibers einer Absorptionskältemaschine.
Geeignet zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung mit einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage, die einen einen Querschnitt zur Anwärmung von Produktsauerstoff aufweisenden Hauptwärmetauscher aufweist, bei der der Querschnitt zur Anwärmung des Produktsauerstoffs ausgangsseitig mit der Saugleitung eines DampfstrahlVerdichters verbunden ist, dessen Eingangsstutzen für den Treibstrahl mit einer Hochdruckdampferzeugungsanlage in Verbindung steht.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere bei der Zellstoffherstellung angezeigt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: 58ΟΟ Nnr Luft werden in Kompressor 1 auf 10 ata verdichtet und im Nachkühler 2 auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt. In einer Molsiebanlage j5» die aus mindestens zwei Einheiten besteht, die in periodischem Wechsel beladen und regeneriert werden, wird die Luft von nahezu sämtlichen Verunreinigungen befreit. Ein Teil der gereinigten Luft (2800 Nrn^/h) gelangt Über Leitung 4 in Hauptwärmetauscher 5 und wird bis etwa auf Taupunkttemperatur abgekühlt und in Drucksäule 6, die ungefähr bei einem Druck von 9,6 ata arbeitet, eingeblasen. Ein anderer Teil 7 der zu zerlegenden Luft wird im Kompressor 8 auf 12 ata nachverdiohtet,
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im Wärmetauscher 5 gekühlt, im Kondensatorverdampfer 9 verflüssigt und über Ventil 10 in die Niederdrucksäule 11, die Il unter einem Druck von ca. 3,2 ata arbeitet, eingedrosselt.
j! Über Leitung 12 werden 1750 Nnr/h Rohsauerstoff (Sauerstoff-
gehalt 35/6) im Sumpf der Drucksäule 6 entnommen, in Wärmetauscher 13 unterkühlt und durch Ventil 14 in die Niederdrucksäule 11 eingedrosselt. 1150 UvP/h stickstoffreiche Flüssigkeit werden dem Kopf der Drucksäule 6 entnommen und nach Unterkühlung im Wärmetauscher 13 über Ventil 15 in die Niederdrucksäule 11 eingedrosselt. 3100 Nnr/h stickstoffreiches Restgas werden vom Kopf der Niederdrucksäule 11 abgezogen, in den Wärmetauschern 13 und 5 angewärmt und in Turbine 16 auf 1,3 ata entspannt. Das Gas, das sich durch die Entspannung bis nahe an den Taupunkt abgekühlt hat, wird erneut in den Wärmetaischer 5 eingeführt und bis etwa Umgebungstemperatur angewärmt (Leitung 17).
700 Nnr/h Sauerstoff werden der Niederdrucksäule über Leitung 18 flüssig entnommen und in den Kondensator-Verdämpfer 9 geleitet. Bedingt durch die Zulaufhöhe beträgt der Druck des Sauerstoffs im Kondensator-Verdampfer 9 ungefähr 4 ata. Nach seiner Verdampfung im Wärmetausch mit kondensierender Eintrittsluft wird der Sauerstoff im Wärmetauscher 5 auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt.
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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Erfindungsgemäß wird der so gewonnene Sauerstoff der Saugseite eines StrahlVerdichters 18 zugeführt. Als Treibstrahl dient 1 t/h Hochdruckdampf von 43o° C. Am Ausgang des Strahlverdichters 18 weist das Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch einen Druck von 9 ata und eine Temperatur von 215° G auf. Ein Teil des st ickstof freichen Restgases aus Leitung Vf (600 Nnr/h) wird zur Regenerierung der Molsiebe in der Molsiebstation j> verwendet. Hierzu wird es im Wärmetauscher 19 auf 200° C durch Wärmetausch mit dem Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch angewärmt, welches sich dadurch auf 17i3° C abkühlt.
Dem Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch kann, falls gewünscht, ein Teil des Wasserdampfes durch weitere Kühlung und Abscheidung des ausgefallenen Wassers entzogen werden (Wärmetauscher 21, Abscheider 22). Die dabei frei werdende Kondensationswärme kann in vielen Fällen ausgenützt werden, z.B. zum Beheizen anderer Verbraucher, oder des Austreibers einer Absorpt ionskältemaschine.
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Claims (7)

  1. LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
    (H 942) H 76/076
    14.10.1976 Patent analprü ehe
    l.; Verfahren zur Herstellung einer Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft gewonnen und bei etwa Umgebungstemperatur der Saugseite eines mit Hochdruckwasserdampf betriebenen StrahlVerdichters (19) zugeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tieftemperaturzerlegung der Luft in zwei Druckstufen erfolgt und die Niederdruckstufe (11) bei einem Druck von 2,5 - 5 ata arbeitet.
  3. 3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff der Niederdruckstufe (11) flüssig entnommen und im Wärmekontakt mit einem Teil (7) der zu zerlegenden Luft verdampft wird, welche im Vergleich zu der Hauptmenge der zu zerlegenden Luft auf einen höheren Druck (16) verdichtet ist.
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    LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* bei dem die zu zerlegende Luft durch Molsiebe gereinigt wird, welche periodisch mit Hilfe von stickstoffhaltigem Restgas der Luftzerlegung regeneriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das stickstoffhaltige Restgas vor seiner Verwendung als Regeneriergas durch Wärmetausch (20) mit der den Dampfstrahlverdichter (19) verlassenden Mischung erwärmt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der den Dampfstrahlverdichter (19) verlassenden Mischung unter Gewinnung von nutzbarer Wärme gekühlt (21) und das dabei auskondensierende Wasser abgeschieden wird (22).
  6. 6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Luftzerlegungeanlage, die einen einen Querschnitt zur Anwärmung von Produktsauerstoff aufweisenden Hauptwärmetauscher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt zur Anwärmung des Produktsauerstoffe ausgangsseitig mit der Saugleitung eines Dampfstrahlverdiohters (19) verbunden ist, dessen Eingangsstutzen für den Treibstrahl mit einer Hochdruokdampferzeugungsanlage in Verbindung steht.
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    LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
  7. 7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder der Vorrichtung nach Anspruch 6 bei der Zellstoffherstellung.
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