DE2953795C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoff niedriger Reinheit durch Tieftemperaturrektifikation - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoff niedriger Reinheit durch Tieftemperaturrektifikation

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Walter Joseph Tonawanda N.Y. Olszewski
John Harold Grand Island N.Y. Ziemer
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Union Carbide Corp
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff niedriger Reinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Sauerstoff niedriger Reinheit, unter dem vorliegend ein Produkt mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 99,5 Mol-% verstanden werden soll, wird in großen Mengen u. a. für Kohleverflüssigungs- und -vergasungsprozesse sowie für Müllvergasungsverfahren (US-PS 37 29 298) benötigt.
Es ist bekannt (US-PS 37 31 495), bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Niederdruckrektifikationsstufe mit einem zwischen 310 und 965 kPa liegenden Druck zu betreiben, der so gemessen ist, daß der von dort ausgetragene stickstoffreiche Gasstrom nacheinander zwei Wärmetauscherstufen durchläuft und dann in den Verbrennungsstrom eintritt Das heißt, der Druck der Niederdruckrektifikationsstufe ist dort unter Berücksichtigung von Reibungsverlusten in den Wärmetauschern und den Verbindungsleitungen an die Druckwerte eng angepaßt, die in der den Verdichter für die Einsatzluft, die Brennzone und die Arbeitsturbine aufweisenden Schleife herrschen.
Angesichts der ständig steigenden Energiekosten kommt der Erzielung von Energieeinsparungen wachsende Bedeutung zu. Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, die eine weitere Absenkung des Energiebedarfs für die Sauerstofferzeugung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.
Es wäre zu erwarten, daß ein Verdichten des zum Einleiten in den Verbrennungsstrom bestimmten stickstoffreichen Gases, nur um dieses Gas in der Arbeitsturbine wieder zu entspannen, wegen der beim Verdichten unvermeidbaren Energieverluste den Gesamtenergiewirkungsgrad herabsetzt. Überraschenderweise führt das Verfahren nach der Erfindung jedoch zu einem wesentlich gesteigerten Gesamtenergiewirkungsgrad. Dies ist darauf zurückzuführen, daß handelsüblich verfügbare Arbeitsturbinen in der Regel günstigste Einlaßdrücke haben, die über dem günstigsten Arbeitsdruck der Niederdruckrektifikationsstufe einer typischen Luftzerlegungsanlage liegen, sowie daß aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme sowohl die Arbeitsturbine als auch die Luftzerlegungsanlage im wesentlichen mit dem jeweils günstigsten Druck betrieben werden können und dadurch die Energieverluste beim Verdichten des stickstoffreichen Gases mehr als kompensiert werden. Durch Verdichten des stickstoffreichen Gasstroms auf einen Druck, der dem günstigsten Einlaßdruck der Arbeitsturbine nahekommt, kann auch das gesamte Verbrennungssystem auf diesem Druck arbeiten; der in der Arbeitsturbine zu
<>5 entspannende Gasstrom kann sich auf dem günstigsten Einlaßdruck der Turbine befinden. Unter dem günstigsten Einlaßdruck der Arbeitsturbine wird dabei der Druck verstanden, bei dem die Turbine unter sonst
ORIGINAL INSPECTED
vorgegebenen Bedingungen ihren höchsten Wirkungsgrad erreicht, während als günstigster Arbeitsdruck der Rektifikationsstufe der Druck bezeichnet wird, bei dem der Energiebedarf der Luftzerlegungsanlage für einen gegebenen Sauerstoffabgabedruck minimal ist. ~>
Eine Vorrichtung zur Durchführung des geschilderten Verfahrens ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet.
Der bevorzugte Sauerstoffgehalt des Sauerstoffprodukts niedriger Reinheit liegt über 90% und Vorzugs- i< > weise zwischen 95 und 99,5%.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Fließschema einer vollständigen Anlage ι "· zur Erzeugung von Sauerstoff niedriger Reinheit entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 die Wirkungsgradkurve für eine typische Arbeitsturbine und
F i g. 3 den Energiebedarf einer typischen Doppelkolonnen· Luftzerlegungsanlage.
Die in F i g. 1 veranschaulichte Ausführungsform umfaßt eine innerhalb einer gestrichelten Linie dargestellte Luftzerlegungsanlage A und eine damit verbun- n dene Maschinenanlage. Einsatzluft gelangt über eine Leitung 1 in einen ersten Kompressor 2; sie wird auf einen Druck von mindestens 585 kPa und vorzugsweise einen Druck zwischen 690 und 1725 kPa verdichtet. Die den Kompressor 2 über eine Leitung 3 verlassende, verdichtete Einsatzluft wird in einen ersten Teil einer Leitung 5 und einen zweiten Teil in einer Leitung 4 aufgeteilt. Der erste Teil wird zur Bildung eines Verbrennungsstroms benutzt, worunter vorliegend das Gas verstanden wird, das von der Stelle der Aufteilung der verdichteten Einsatzluft aus zu dem Einlaß einer Arbeitsturbine 9 strömt. In F i g. 1 umfaßt der Verbrennungsstrom die über die Leitung 5, eine Brennkammer 7 und eine Leitung 8 fließenden Gase. Brennstoff wird in den ersten Teil des verdichteten Einsatzluftstroms stromaufwärts von der Brennkammer 7 über eine Leitung 6 eingespeist und zu einem Teil des Verbrennungsstroms. Bei dem Brennstoff kann es sich um jedes beliebige sauber brennende, fließfähige Material handeln, beispielsweise um öl oder ein Gasgemisch, das einen verbrennbaren Bestandteil, wie Methan oder Kohlenmonoxid, enthält. Über die Leitung 5 wird ausreichend Luft zugeführt, um eine vollständige Oxidation des Brennstoffs zu gewährleisten; typischerweise wird für diesen Zweck ein stöchiometrischer Luftüberschuß von 20 bis 30% vorgesehen. In der Brennzone 7 wird das Gemisch bei einem Zünddruck von mindestens 550 kPa gezündet. Die Leitung 8 führt dann den heißen Verbrennungsstrom in eine Arbeitsturbine 9, wo der Verbrennungsstrom unter Erzeugung von äußerer Arbeit entspannt wird. Das entspannte Gas verläßt die Turbine über eine Leitung 10.
Verdichtetes Stickstoffabgas, d.h. stickstoffreiches Gas, das nicht als ein Produktstrom zurückgewonnen wird, wird mit dem Verbrennungsstrom vor dessen Entspannung in der Turbine 9 gemischt.
Von der Arbeitsturbine 9 abgegebene Energie wird benutzt, um den Kompressor 2 anzutreiben, der mit der Turbine 9 über ein Getriebe oder unmittelbar über eine Welle 11 verbunden sein kann. Die Turbine 9 kann auch einen elektrischen Generator antreiben, der elektrische Energie an einen elektrischen Antriebsmotor für den Kompressor 2 liefert. Jede beliebige Art von Energieübertragung von der Turbine 9 auf den Kompressor 2 ist möglich. Die von der Arbeitsturbine 9 abgegebene Energie kann auch herangezogen werden, um einen Stickstoffabgaskompressor 39 über eine beliebige Energieübertragungseinrichtung anzutreiben, wie sie vorstehend für die Übertragung von Energie zum Kompressor 2 diskutiert ist.
Aus dem die Turbine 9 über die Leitung 10 verlassenden Heißgas wird weitere Energie in einem Wärmetauscher 203 zurückgewonnen. Die Brennkammer, die Turbine und der Kompressor können zu einer Einheit zusammengefaßt sein.
Der zweite Teil der verdichteten Einsatzluft strömt über die Leitung 4 in einen Wärmetauscher 12 und wird dort durch die Luftzerlegungsanlage verlassenden Stickstoff teilweise gekühlt. Diese Luft läßt sich in einem nicht gezeigten, wassergekühlten Wärmetauscher weiter herunterkühlen. Die teilgekühlte Luft strömt dann über eine Leitung 201 in einen Booster-Kompressor 200, wo sie auf den Betriebsdruck einer Hochdruckrektifikationsstufe 16 von vorzugsweise mindestens 1035 kPa weiter verdichtet wird. Ein nicht gezeigter, wassergekühlter Wärmetauscher kühlt die den Kompressor 200 verlassende Luft, die dann über eine Leitung 202 in die Luftzerlegungsanlage A eintritt. Von der Arbeitsturbine 9 abgegebene Energie kann benutzt werden, um den Booster-Kompressor 200 in der gleichen Weise wie den Kompressor 2 anzutreiben.
In der Luftzerlegungsanlage A wird die Luft durch abgehende Produkte in einem Reversierwärmetauscher 14 gekühlt, während gleichzeitig hochsiedende Verunreinigungen, beispielsweise Wasser und Kohlendioxid, desublimiert und auf den Wänden des Reversierwärthetauschers abgeschieden werden. Bevor der feste Niederschlag den Wärmetauscher verstopft, wird der Einsatzgasstrom mittels einer nicht dargestellten Ventil- und Leitungsanordnung auf einen zweiten Durchlaß umgeschaltet. Ein kalter Strom, dessen Verunreinigung nichts ausmacht, beispielsweise der Stickstoffabgasstrom, wird durch den verunreinigten Durchlaß des Reversierwärmetauschers hindurchgeschickt. Dadurch werden die Verunreinigungen verdampft und aus dem Wärmetauscher ausgetrieben. Bevor der mit dem Einsatzgasstrom beschickte zweite Durchlaß verstopft, wird die Einsatzluft auf den gereinigten Durchlaß umgeschaltet; der abgehende Strom wird benutzt, um Verunreinigungen aus dem zweiten Durchlaß zu beseitigen. Zum Reinigen und Kühlen der Einsatzströme können beliebige Mittel, beispielsweise Regenerativwärmetauscher, Gelfallen, Molekularsiebe, externe Kälteerzeugungsanlagen oder Kombinationen derselben vorgesehen werden.
Die gekühlte Einsatzluft strömt dann über eine Leitung 15 zu der unter höherem Druck arbeitenden Rektifikationsstufe 16 (auch einfach als Hochdruckrektifikationsstufe oder Hochdruckstufe bezeichnet), wo sie gegen kältere Flüssigkeit rektifiziert wird, um eine mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit am unteren Ende 17 und ein stickstoff reiches Gas am oberen Ende 18 zu erzeugen. Das obere Ende 18 der Rektifikationsstufe 16 steht über Leitungen 21 und 22 sowie einen Wärmetauscher 23, eine Kondensator-Verdampfer-Stufe bekannter Art, in Wärmeaustausch mit dem unteren Ende 20 einer unter niedrigerem Druck arbeitenden Rektifikationsstufe 19 (im folgenden Niederdruckrektifikationsstufe oder einfach Niederdruckstufe genannt). Stickstoffreiches Gas strömt über die Leitung 21 zum Wärmetauscher 23, wo es gegen kälteren Sauerstoff
niedriger Reinheit kondensiert wird. Der kondensierte stickstoffreiche Strom läuft dann über die Leitung 22 zu der Kolonne 16 zurück, wodurch die zum Rektifizieren der Einsatzluft dienende kältere Flüssigkeit gebildet wird. Ein Teil des kondensierten, stickstoffreichen Stroms gelangt über eine Leitung 24 zu der Niederdruckstufe 19. Vor dem Eintritt in diese wird der Strom in einem Ventil 24A auf einen niedrigeren Druck entspannt. Der stickstoffreiche Strom in der Leitung 24 kann mittels eines abgehenden Stroms im Wärmetauscher 25 gekühlt werden. Die im unteren Ende 17 der Stufe 16 gebildete, mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit wird in die Niederdruckstufe 19 über eine Leitung 26 eingeführt, nachdem sie mittels eines Ventils 26A auf einen niedrigeren Druck entspannt ist. Diese ts mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit kann durch einen abgehenden Strom in einem Wärmetauscher 32 gekühlt werden.
Die Niederdruckrektifikationsstufe 19 wird mit einem Druck betrieben, der mindestens 135 kPa und Vorzugsweise mindestens 205 kPa niedriger als der Zünddruck liegt Die der Niederdruckstufe 19 zugeführten Einsatzströme werden unter Erzeugung von flüssigem Sauerstoff niedriger Reinheit am unteren Ende 20 sowie von stickstoffreichem Gas am oberen Ende 27 rektifiziert. Der Sauerstoff niedriger Reinheit wird gegenüber einem wärmeren, stickstoffreichen Strom im Wärmetauscher 23 zum Sieden gebracht, um durch die Stufe 19 hindurch nach oben zu strömen. Ein Teil des Sauerstoffdampfs niedriger Reinheit wird über eine Leitung 28 ausgetragen und kühlt ankommende Einsatzluft im Wärmetauscher 14; dieser Teil verläßt die Anlage über eine Leitung 29 als ein Produktstrom. Ein Produktstrom aus stickstoffreichem Gas wird vom oberen Ende 27 der Stufe 19 über eine Leitung 30 ausgetragen. Er kühlt gleichfalls ankommende Ströme im Wärmetauscher 14, und er wird aus der Anlage über eine Leitung 31 abgeführt. Ein Produktstrom aus stickstoffreichem Gas wird von der Leitung 21 über eine Leitung 3OA abgezweigt, zum Kühlen von einströmender Luft im Wärmetauscher 14 benutzt und aus der Anlage über eine Leitung 31A ausgetragen. Die Anlage kann aber auch so betrieben werden, daß keine stickstoffreichen Produktströme erzeugt werden; d. h., das gesamte stickstoffreiche Gas kann mit dem ersten Teil der Einsatzluft gemischt und in der Arbeitsturbine 9 entspannt werden.
Ein Strom aus stickstoffreichem Abgas wird vom oberen Ende 27 der Niederdruckstufe 19 über eine Leitung 25A abgeführt. Er kann die Wärmetauscher 25 und 32 durchlaufen und gelangt über eine Leitung 33 zum Wärmetauscher 32. Eine Leitung 34 bringt das stickstoffreiche Abgas dann zwecks Kühlung der einströmenden Einsatzluft zum Wärmetauscher 14.
Ein Teil der ankommenden Einsatzluft kann von der Leitung 15 über eine Leitung 35 abgezweigt und im Wärmetauscher 14 teilweise wieder aufgewärmt werden. Diese Luft wird dann in der Turbine T arbeitsleistend entspannt, um zusätzliche Kälte zu erzeugen; sie gelangt dann über eine Leitung 36 zur Niederdruckstufe 19, wo sie rektifiziert wird.
Die Einzelheiten der Luftzerlegungsanlage A, die in F i g. 1 innerhalb der gestrichelten Linie dargestellt ist, bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Die Luftzerlegungsanlage nach F i g. 1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar; es können jedoch auch andere Ausführungsformen der Doppelkolonnen-Luftzerlegungsanlage vorgesehen werden.
Das den Wärmetauscher 14 in einer Leitung 37 verlassende Stickstoffabgas gelangt in den Kompressor 39, wo es auf einen Druck von mindestens 585 kPa und vorzugsweise einen Druck zwischen 690 und 1725 kPa verdichtet wird. Diese Verdichtung von Stickstoffabgas erlaubt es, den Verbrennungsdruck und den Turbineneinlaßdruck um mindestens 138 kPa höher als denjenigen der Niederdruckrektifikationsstufe zu legen, so daß die Turbine 9 bei einem Druck betrieben werden kann, der ihrem optimalen Druck um 138 kPa näher liegt.
Das den Kompressor 39 verlassende Stickstoffabgas kann benutzt werden, um einströmende Luft im Wärmetauscher 12 zu kühlen. Das Stickstoffabgas wird im Wärmetauscher 203 zusätzlich aufgewärmt, bevor es über eine Leitung 40 in den Verbrennungsstrom gelangt Das verdichtete Stickstoffabgas kann über die Leitung 40 in den Verbrennungsstrom stromaufwärts von der Brennkammer 7 eintreten. Alternativ kann das verdichtete Stickstoffabgas über die Leitung 40A in den Verbrennungsstrom auch stromabwärts von der Brennkammer eingeleitet werden. Eine Abschreckkammer 40fl, innerhalb deren sich der verdichtete Stickstoff mit den die Brennkammer verlassenden Gasen mischt und diese Gase kühlt, kann stromabwärts von der Brennkammer 7 vorgesehen sein. Wenn das Stickstoffabgas stromaufwärts von der Brennkammer 7 über die Leitung 40 eingeleitet wird, macht es der auf die Verbrennung ausgeübte Verdünnungseffekt weniger wahrscheinlich, daß die maximal zulässige Temperatur der Wände der Kammer 7 überschritten wird. Andererseits hat die Verdünnung des Sauerstoffs und des Brennstoffes vor der Verbrennung zur Folge, daß der Verbrennungsvorgang weniger wirkungsvoll abläuft. Das Einführen des Stickstoffabgases stromabwärts von der Brennkammer 7 über die Leitung 4OA sorgt für einen wirkungsvolleren Verbrennungsprozeß. Dabei ist jedoch die Gefahr größer, daß in der Brennkammer übermäßig hohe Temperaturen auftreten. Das verdichtete Stickstoffabgas kann auch aufgeteilt werden, wobei ein Teil in den Verbrennungsstrom über die Leitung 40 und der restliche Teil stromabwärts von der Kammer 7 über die Leitung 4OA eintritt. Der Verbrennungsstrom, dem der verdichtete Stickstoff zugesetzt wurde, gelangt dann über die Leitung 8 zur Turbine 9, um dort arbeitsleistens entspannt zu werden.
Vorzugsweise hat der dem Verbrennungssystem zugehende erste Teil der verdichteten Einsatzluft eine größere Durchflußmenge als der zweite Teil der Einsatzluft, der in der Luftzerlegungsanalge verarbeitet wird. Vorzugsweise wird ferner im wesentlichen die gesamte in der Turbine 9 erzeugte Energie benutzt um die Kompressoren 2, 39 und 200 anzutreiben. Soll die Anlage jedoch zusätzliche Energie für externe Verwendung erzeugen, kann die Arbeitsturbine 9 größer gebaut werden, als dies für das Verdichten von Einsatzluft und Stickstoffabgas notwendig ist. Ein größerer Luftstrom kann der Verbrennungseinrichtung zugeführt werden; mit der überschüssigen Energie an der Ausgangswelle der Turbine 9 kann beispielsweise ein elektrischer Generator oder ein anderer Energieverbraucher angetrieben werden.
Die Kurve A der F i g. 2 läßt erkennen, daß die betreffende Arbeitsturbine einen optimalen Einlaßdruck von etwa 830 kPa hat. Die Wirkungsgradkurve A kann sich zwar für verschiedene Turbineneintrittstemperaturen und für unterschiedliche Turbinen gegenüber der Darstellung nach F i g. 2 nach links oder rechts verschieben; die Form der Kurve entspricht grundsätz-
lieh jedoch immer derjenigen der Kurve A. Eine unter vorgegebenen Bedingungen arbeitende Turbine hat also stets einen optimalen Einlaßdruck.
Fig.3 zeigt schematisch den Energieverbrauch, aufgetragen über dem Betriebsdruck der Hochdruckstufe einer typischen Doppelkolonnen-Luftzerlegungsanlage. Die Kurve B verschiebt sich für unterschiedliche Destillationsanlagen und Betriebsbedingungen; es gibt jedoch stets einen optimalen Betriebsdruck für eine gegebene Luftzerlegungsanlage, die bei einer vorbestimmten Gruppe von Bedingungen arbeitet. Die Kurve B der F i g. 3 läßt erkennen, daß nur ausgehend von Energieerwägungen der optimale Betriebsdruck der Hochdruckstufe einer typischen Luftzerlegungsanlage bei etwa 1035 kPa liegt. Weil Stickstoffabgas aus der Niederdruckstufe ausgetragen wird, die normalerweise mit einem Fünftel bis ein Drittel des Drucks der Hochdruckstufe betrieben wird, folgt, daß der optimale Abgabedruck des Stickstoffabgases zwischen etwa 205 und 345 kPa liegt. Aus F i g. 2 ist jedoch zu erkennen, daß ein Betrieb der Turbine mit einem Einlaßdruck von 205 bis 345 kPa zu einem sehr geringen Wirkungsgrad führt Dadurch, daß in der vorliegend erläuterten Weise der Stickstoffabgasstrom vor seinem Einleiten in den Verbrennungsstrom verdichtet und der zweite Teil der verdichteten Einsatzluft weiter verdichtet werden,
Tabelle I-A
10
15
20
25 können die Luftzerlegungsanlage und die Arbeitsturbine mit den jeweils günstigsten Drücken arbeiten. Dadurch wird der Energiebedarf der zusätzlichen Verdichtung, obwohl diese Verdichtung in mit Reibung behafteten Maschinen durchgeführt wird, deren Wirkungsgrad kleiner als 100% ist, mehr als kompensiert Wenn beispielsweise der günstigste Einlaßdruck der Turbine 827 kPa beträgt und der optimale Betriebsdruck der Hochdruckstufe bei 1034 kPa liegt, verdichtet der Kompressor 2 die Einsatzluft auf etwa 827 kPa, während der Kompressor 200 den Druck der der Hochdruckkolonne zugeführten Luft auf 1034 kPa erhöht.
Beispiel
Es sei angenommen, daß Sauerstoff mit einem Sauerstoffgehalt von 98% in einer Menge von 1800 t/d und 8500 NmVh stickstoffreiches Gas mit einer Reinheit von 99,85% hergestellt werden sollen. Das Sauerstoffprodukt soll mit einem Druck von 621 kPa angeliefert werden.
Die Vorrichtung nach F i g. 1 ist unter den in der Tabelle I-A angegebenen Bedingungen zu betrieben. Die Kompressoren 2,39 und 200 werden mittels der in der Arbeitsturbine 9 zurückgewonnenen Energie angetrieben.
Leitung
Nr.
Durchflußmenge
(Nm3/h x 10-3)
Temperatur (0K) Druck
(kPa)
Sauerstoffgehalt
(Mol %)
1 699,4 320 101 21
3 699,4 625 827 21
4 378,0 625 827 21
202 378,0 320 2068 21
5 321,4 625 827 21
29 58,6 317 621 98
31 0 - - -
31A 8,5 317 1999 0,15
37 310,9 317 621 7,1
40 310,9 595 827 7,1
8 632,3 1100 827 -
10 632,3 681 110 -
Der unter diesen Bedingungen gegebene Brennstoflbedarf ist in der Tabelle I-B dem Brennstoflbedarf einer unter gleichen Bedingungen arbeitenden bekannten Anlage (US-PS 37 31 495) gegenübergestellt:
Tabelle I-B
Bekannte Anlage Anlage gemäß Fig. 1
Betriebsdruck der Hochdruckkolonne 2068 kPa Betriebsdruck der Niederdruckkolonne 62IkPa Erforderlicher Brennstoff entsprechend 11, U x 104 kW
206« kPa 62IkPa 10,58 x 104 kW
Selbst wenn also das bekannte Verfahren so geführt wird, daß Pralduktsauerstoff bei einem höheren Druck abgegeben wird, als dies dort bevorzugt der Fall ist, benötigt das bekannte Verfahren etwa 5 % mehr Brennstoff als das vorliegende Verfahren.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff niedriger Reinheit durch Tieftemperaturrektifikation von Luft, bei dem Einsatzluft auf einen Druck von mindestens 585 kPa, insbesondere einen Druck von 690 bis 1725 kPa, verdichtet und dann in einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufgeteilt wird, der erste Teil als Oxidationsmittel für einen Verbrennungsstrom mit Brennstoff gemischt wird, der Verbrennungsstrom in einer Brennzone bei einem Zünddruck von mindestens 550 kPa gezündet und erhitzt sowie dann in einer Arbeitsturbine unter Erzeugung von äußerer Arbeit entspannt wird, mindestens ein Teil der äußeren Arbeit als Energie für das Verdichten der Einsatzluft zurückgewonnen wird, der zweite Teil der verdichteten Einsatzluft weiter verdichtet, abgekühlt und in eine Hochdruckrektifikationsstufe eingeleitet wird, deren oberes Ende in Wärmeaustausch mit dem unteren Ende einer Niederdruckrektifikationsstufe steht, die gekühlte Luft in der Hochdruckrektifikationsstufe in eine mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit und eine stickstoffreiche Flüssigkeit zerlegt wird und mindestens ein Teil dieser Flüssigkeiten in die Niederdruckrektifikationsstufe zwecks Zerlegung in Sauerstoffgas niedriger Reinheit und in stickstoffreiches Gas übergeleitet wird, sowie aus der Niederdruckrektifikationsstyfe, ein Produktstrom aus Sauerstoff rüedrjgeji; Reinheit und mindestens ein stickstoffreicher Gasstrom ausgetragen werden, von dem mindestens ein Teil stromaufwärts von der Arbeitsturbine in den Verbrennungsstrom eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckrektifikationsstufe (19) bei einem Druck betrieben wird, der mindestens 135 kPa und vorzugsweise mindestens 205 kPa unter dem Zünddruck in der Brennzone (7, 40B) liegt, und daß das der Niederdruckrektifikationsstufe (19) entnommene, zum Einleiten in den Verbrennungsstrom bestimmte stickstoffreiche Gas auf mindestens den Zünddruck verdichtet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Kompressor zum Verdichten von Einsatzluft auf einen Druck von mindestens 585 kPa, einer Verbrennungseinrichtung mit einer Brennkammer, in die ein erster Teil der verdichteten Einsatzluft und Brennstoff einspeisbar sind, einer an die Brennkammer angeschlossenen und mit dem Einsatzluftkompressor in Antriebsverbindung stehenden Turbine zum Entspannen von aus der Brennkammer kommendem Verbrennungsgas auf einen niedrigeren Druck unter Erzeugung von äußerer Arbeit, einem Zusatzkompressor zum weiteren Verdichten eines zweiten Teils der Einsatzluft, einer Einrichtung zum Kühlen des zweiten Teils der verdichteten Einsatzluft und einer Doppelrektifikationskolonne, die eine mit dem gekühlten zweiten Teil der verdichteten Einsatzluft beaufschlagte, mit einem Druck von mindestens etwa 585 kPa arbeitende Hochdruckstufe aufweist, deren oberes Ende über einen Wärmetauscher mit dem unteren Ende einer Niederdruckstufe verbunden ist und von der mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit und stickstoffreiche Flüssigkeit über eine gesonderte Leitungsanordnung zu der Niederdruckstufe überführbar sind, aus der Sauerstoff niedriger Reinheit austragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Niederdruckrektifikationsstufe (19) und der Verbrennungseinrichtung (7, 4OB) ein Kompressor (39) zum Verdichten von stickstoffrei* chem Gas auf einen Druck von mindestens 585 kPa angeordnet ist.
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