DE336719C

DE336719C - Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung technisch reinen Stickstoffs und Sauerstoffs

Info

Publication number: DE336719C
Application number: DE1920336719D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1920-02-03
Filing date: 1920-02-03
Publication date: 1921-05-10

Description

Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung technisch reinen Stickstoffs und Sauerstoffs. Das vorliegende Verfahren stellt eine Neuerung in dem Verfahren zur Trennung von Gasgemischen, insbesondere von Luft in technisch reinen Stickstoff und Sauerstoff dar. Das wesentliche Merkmal des vorliegenden Arbeitsverfahrens besteht darin, daß das zu trennende Gasgemisch gar nicht oder nur ganz wenig vorgekühlt, etwas oberhalb des Sauerstoffspiegels in die Trenungskolonne eingeführt wird, zu dem Zweck, daselbst zunächst in dem unteren Teil der Säule die Gaswärme zur Verdampfung - des daselbst sich ansammelnden schwersiedenden flüssigen technisch reinen Bestandteils zu dienen und dann erst durch Mischung mit dem Säuleninhalt in bekannter Weise seinen noch gasförmigen schwersiedenden Bestandteil gegen herabrieselnde leichtsiedende Flüssigkeit auszutauschen.
Hierdurch soll der Vorteil einer Vereinfachung der Verflüssigungs- und Trennungsvorrichtung gegenüber früheren Vorrichtungen anderer Erfinder erreicht werden. Zweitens wird die Möglichkeit erhalten, daß bei geringer Vorkühlung des frischen zu trennenden Gasgemisches die Abwärme aus dem Gegenstrom der Verflüssigungsvorrichtung beliebig klein gehalten «-erden kann. Nach theoretischer Berechnung reicht hierzu bereits eine Vorkühlung des frischen Gemisches um etwa zehn bis dreißig Grad aus. Durch eine so geringe Vorkühlung wird aber die Heizkraft des frischen Gemisches zur Durchführung der Trennung in der Säule nicht so stark geschwächt, daß sich das beabsichtigte Verfahren nicht durchführen lassen würde. Nach allen bisherigen Trennungsverfahren hat man die Vorkühlung des zu trennenden frischen Gasgemisches bis zur Verflüssigung desselben oder bis an die Verflüssigungstemperatur oder bis nahe an dieselbe im Gegenstrom durch die abziehenden Abgase aus wirtschaftlichen Gründen für unbedingt notendig gehalten. Noch heute wird diese Ansicht in allen Fachkreisen vertreten. Erfinder sind jedoch durch folgende Überlegung zu einem anderen Ergebnis und so zu der technischen Durchführbarkeit des vorliegenden Arbeitsverfahrens gebracht worden. Am Beispiel der Luft soll dies erläutert werden. In der Luft sind drei Gewichtsteile Stickstoff und ein Gewichtsteil Sauerstoff enthalten. Es handelt sich nach dem vorliegenden Verfahren darum, für je 11¢ kg flüssigen Sauerstoff so viel Gaswärme aus dem frisch zugeführten nicht oder nur wenig vorgekühlten Gasgemisch - spezifische Wärme mal Temperaturunterschied von Eintrittstemperatur bis zur Temperatur im untersten Teil der Trennungssäule - zu beschaffen, als der reinen Verdampfungswärme dieses % kg technisch reinen flüssigen Sauerstoffs entspricht. Demnach muß, wenn das vorbeschriebene Verfahren theoretisch vollkommen soll durchgeführt werden können, die Beziehung eingehalten werden 0,2375 - x - (i : 4.) - 50 oder x -I2,5: 0,2375, d. h. x - 53° Temperaturunterschied, wobei die spezifische Wärme des Luftgemisches zu 0,2375 und die Verdampfungswärme des Sauerstoffs zu 50 Kal. gerechnet wird. Hieraus ergibt sich, daß man die Vorkühlung sogar bis 'zu - ioo° und darunter treiben kann, wenn man bei gewöhnlichem Atmosphärendruck in der Säule arbeitet, während beißhöheren Drucken in der Trennungssäule die Vörkühltemperatur entsprechend geringerJ'wi Wenn man ;aber mit..,der Vorkühlung wesentlich oberhalb dieser - ioo° bleibt, so kann man oben in der Trennungssäule die ' Menge des zur Dephlegmation dienenden reinen flüssigen Stickstoffs steigern, wodurch die Reinheit der Bestandteile gewahrt wird.
je wärmer das Gemisch zugeführt wird, . um so geringer wird zwar der Leistungsfaktor, aber um so reiner werden die Bestand- . teile.
Ein ganz besonderer technischer Vorzug (les vorliegenden Arbeitsverfahrens besteht darin, daß man den Kondensator im obersten Teil der Trennungssäule durch eine im Kreislauf arbeitende Gasv erflüssigungs-Tiefkühlkältemaschine betreiben und so die Kältei iaschine von der Leistung der Trennungs-:1ule unabhängig machen kann. Die Treni ging läßt sich bei jedem Druck in der Ko-'. Anne durchführen. Die Kältemaschine kann #.-. ie bisher mit Hochdruck, Drosselventil und ;:egenstrom arbeiten. Das vorliegende Verfahren läßt sich auch in Verbindung mit den bisherigen Trennungsverfahren durchführen, wenn man in dem tiefsten Teile der Trennungssäule eine Heizschlange für den Hochdruck wie bisher und daneben noch eine besondere von der Frischluft nach dem vorliegenden Verfahren durchströmte Heizschlange anordnet.

Claims

PATENT-ANspRUcH Verfahren zur gleichzeitigen Trennung von Gasgemischen, insbesondere von Luft in technisch reinen Stickstoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das frische zu trennende Gasgemisch, nur wenig oder gar nicht vorgekühlt erst in Oberflächenkühlung mit dem Inhalte der unteren Trennungssäule gebracht und dann in letztere selbst oder, beim Fortfall, dieser Oberflächenkühlung, gleich unmittelbar in die Trennungssäule eingeführt wird, zu dem Zweck, die Gaswärme des frischen Gemisches zum Betriebe der Trennungssäule allein oder in Verbindung mit einer Hochdruckheizschlange bisheriger Art benutzen zu können.