DE3436897A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer luftzerlegungsanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer luftzerlegungsanlage

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben
  • einer Luftzerlegungsanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luftzerlegungsanlage, bei dem Luft durch zweistufige Rektifikation in eine im wesentlichen Stickstoff und eine im wesentlichen Sauerstoff enthaltende Fraktion zerlegt wird, bei dem aus der zweiten Stufe der Rektifikation eine mit Argon angereicherte Fraktion entnommen und durch Rektifikation in gasförmiges Rohargon und eine Flüssigfraktion zerlegt wird und bei dem die Flüssigfraktion in die zweite Stufe der Rektifikation geleitet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
  • Während bei der Luftzerlegung durch zweistufige Rektifikation Stickstoff und Sauerstoff unmittelbar gewonnen werden, ist zur Gewinnung von Argon aus der Luft eine zusätzliche Rektifikation erforderlich. Das Argon, das zu weniger als 1 Vol.% in der Luft enthalten ist, reichert sich aufgrund seines Siedepunktes, der zwischen den Siedepunkten des Sauerstoffs und des Stickstoffs liegt, im mittleren Bereich der zweiten Stufe der Rektifikation an Aus diesem Bereich wird eine Fraktion entnommen, die im wesentlichen Sauerstoff sowie das Argon enthält. Die mit Argon angereicherte Fraktion wird einer als Rohargonsäule bezeichneten Rektifiziersäule zugeführt, in der eine Zerlegung in Rohargon, das gasförmig vom Kopf der Rohargonsäule entnommen wird, und eine im wesentlichen Sauerstoff enthaltende flüssige Fraktion, die aus dem Sumpf der Rohargonsäule entnommen wird, erfolgt.
  • Die flüssige Fraktion wird in die zweite Stufe der Rektifikation zurückgeleitet.
  • Die Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion reagiert sehr empfindlich auf kleine Störungen des Luftzerlegungsprozesses, wie z.B. Schwankungen der Preßluftmenge, der Drücke, Umregulierungen am Apparat usw..
  • Wird die Rohargonsäule außer Betrieb gesetzt, was aufgrund einer geplanten Abschaltung, durch eine Störung oder durch einen Ausfall der gesamten Anlage eintreten kann, so läuft die gesamte auf den Rektifizierböden der Rohargonsäule befindliche Rektifizierflüssigkeit in der Rohargonsäule nach unten und gelangt über die Flüssigkeits-Rückführungsleitung, die die Rohargonsäule mit der zweiten Stufe der Rektifikation verbindet, in die zweite Rektifikationsstufe. Da die auf den Böden befindliche Rektifizierflüssigkeit einen umso höheren Argonanteil aufweist, je höher sich der Boden in der Rohargonsäule befindet, hat die bei der Betriebsunterbrechung ablaufende Rektifizierflüssigkeit einen wesentlich höheren Argongehalt als die Sumpfflüssigkeit, die während des Betriebes in die zweite Stufe zurückgeführt wird Das Zurückleiten der Rektifizierflüssigkeit mit dem erhöhten Argongehalt bewirkt aber eine erhebliche Störung der Rektifikation in der zweiten Stufe. Außerdem dauert es bei Wiederinbetriebnahme der Rohargonsäule längere Zeit, bis der vor der Betriebsunterbrechung eingestellte Betriebszustand wieder-hergestellt ist, d.h. bis genügend argonreiche Rektifizierflüssigkeit zum Auffüllen der Rektifizierböden produziert worden ist Aus diesem Grund verlängert sich die tatsächliche Ausfallzeit der Anlage und erhöht sich der Energiebedarf für die Rohargonproduktion.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das bei Betriebsunterbrechungen bei der Gewinnung von Rohargon eine Verringerung der Ausfallzeiten und des Energieeinsatzes ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Betriebsunterbrechung die bei der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion anfallende Rektifizierflüssigkeit gespeichert und bei einer Wiederinbetriebnahme als Rücklauf aufgegeben wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die argonreiche Rektifizierflüssigkeit, die bei einer Betriebsunterbrechung von den Rektifizierböden der Rohargonsäule abläuft, gesammelt.
  • Auf diese Weise wird verhindert, daß die Rektifizierflüssigkeit in die zweite Stufe abläuft und dort die Rektifikation stört. Außerdem steht bei einer Wiederinbetriebnahme sofort eine argonreiche Rektifizierflüssigkeit als Rücklauf und zum Füllen der Rektifizierböden zur Verfügung, so daß für das Anfahren der Rohargonsäule nur wenig Zeit benötigt wird.
  • Zugleich verringert sich der Energiebedarf bei der Rohargonproduktion, da für die Wiederinbetriebnahme kein oder nur sehr wenig Argon zum Füllen der Rektifizierböden produziert werden muß, bis wieder der normale Betriebszustand erreicht ist.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Betriebsunterbrechung die Verbindung zwischen der zweiten Stufe der Rektifikation und der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion unterbrochen und bei der Wiederinbetriebnahme vor der Aufgabe des Rücklaufes wieder-hergestellt.
  • Zu Beginn der Wiederinbetriebnahme wird zunächst die Verbindung zwischen der Rohargonsäule und der zweiten Stufe wieder hergestellt. Sobald Rektifizierflüssigkeit auf den Rektifizierböden der Rohargonsäule entsteht, die bei diesem Betriebszustand im wesentlichen aus Sauerstoff besteht, wird die argonreiche Flüssigkeit, die zu Beginn der Betriebsunterbrechung gespeichert worden ist, als Rücklauf auf die Rohargonsäule aufgegeben.
  • Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Rektifizierflüssigkeit im Sumpf der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion gespeichert und bei der Wiederinbetriebnahme zumindest teilweise verdampft wird und daß der aufsteigende Dampf zur Bildung des Rücklaufes im oberen Bereich der Rektifikation kondensiert wird.
  • Der Sumpf der Rohargonsäule ist entsprechend groß ausgebildet, um die gesamte von den Rektifizierböden ablaufende Rektifizierflüssigkeit aufnehmen zu können. Beim Wiederanfahren wird die im Sumpf befindliche Flüssigkeit aufgeheizt, wobei zuerst das in der Flüssigkeit enthaltene Argon verdampft, da sein Siedepunkt unter demjenigen von Sauerstoff liegt. Der in der Rohargonsäule aufsteigende Dampf wird am Kopfkühler der Rohargonsäule kondensiert und das gebildete Kondensat fließt als Rücklauf in die Rohargonsäule.
  • Bei einer -vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Unterbrechen und Wiederherstellen der Verbindung in Abhängigkeit vom Füllstand im Sumpf der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion geregelt.
  • Sobald der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf der Rohargonsäule einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet, weil aufgrund einer Betriebsunterbrechung die Rektifizierflüs- sigkeit in den Sumpf abläuft, wird die Verbindung zwischen der Rohargonsäule und der zweiten Stufe der Rektifikation unterbrochen. Wenn beim Wiederanfahren der Flüssigkeitsspiegel durch Verdampfen der Flüssigkeit unter einen vorgegebenen unteren Grenzwert absinkt, wird die Verbindung wieder-hergestellt.
  • Es ist von Vorteil, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Rektifizierflüssigkeit außerhalb der Rektifikation gespeichert wird.
  • Außerhalb der Rektifikation soll nicht nur eine Speicherung in einem von der Rohargonsäule getrennten Behälter umfassen, sondern auch eine Speicherung in einem Behälter, der baulich in die Rohargonsäule integriert ist, der jedoch gegenüber dem Rektifikationsinnenraum der Rohargonsäule abgetrennt ist.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der für das Aufgeben der Rektifizierflüssigkeit benötigte Druck durch Verdampfen eines Teils der Rektifizierflüssigkeit erzeugt.
  • Die gespeicherte Rektifizierflüssigkeit wird bei der Wiederinbetriebnahme aus dem Speicherbehälter in den Kopf der Rohargonsäule befördert. Dies geschieht, indem durch Verdampfen eines Teiles der Rektifizierflüssigkeit ein erhöhter Druck in dem Behälter eingestellt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verdampfen durch Wärmetausch mit Luft, die dabei mindestens zum Teil verflüssigt wird, und wird die mindestens zum Teil verflüssigte Luft zur Kühlung des Kopfes der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion eingesetzt. Das Verdampfen mit Luft kann sowohl bei einer Speicherung in als auch außerhalb der Rektifikation durchgeführt werden.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der für das Aufgeben der Rektifizierflüssigkeit benötigte Druck durch Einleiten eines unter Druck befindlichen Gases in die Rektifizierflüssigkeit erzeugt wird. Das Gas ist vorzugsweise Luft, Stickstoff oder Sauerstoff oder eine Mischung davon.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine zweistufige Rektifiziersäule, die eine Zuführung für Luft und Entnahmevorrichtungen für eine im wesentlichen Stickstoff und eine im wesentlichen Sauerstoff enthaltende Fraktion aufweist, sowie eine Rohargonsäule, die durch eine Dampfzuführungs- und eine Flüssigkeits-Rückführungsleitung mit dem Mittelbereich der zweiten Stufe der Rektifiziersäule verbunden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Rohargonsäule mit einem Speicherbehälter verbindbar ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Sumpf der Rohargonsäule als Speicherbehälter ausgebildet.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Speicherbehälter außerhalb der Rohargonsäule angeordnet und mit der Flüssigkeits-Rückführungsleitung verbunden.
  • Es erweist sich als zweckmäßig, wenn, wie weiter vorgeschlagen wird, die Zuführung für Luft mit einem in dem Speicherbehälter angeordneten Wärmetauscher verbunden ist, an den ausgangsseitig ein Kondensator im Kopf der Rohargonsäule angeschlossen ist.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mündet eine Druckgaszuführung in den Speicherbehälter.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Hierbei zeigen: Die Figuren 1 bis 3 drei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens In allen Figuren sind analoge Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Anlage zur Luftzerlegung weist eine Doppelrektifiziersäule mit einer ersten Stufe 1, die unter einem Druck von ca. 5 - 7bar betrieben wird und einer zweiten Stufe 2, die unter einem Druck von ca. 1,2 bis 1,5 bar betrieben wird, auf. Zu zerlegende Luft wird über eine Leitung 3 der ersten Stufe 1 zugeführt. In der ersten Stufe 1 findet eine Vorzerlegung der Luft in eine mit Sauerstoff angereicherte flüssige Sumpf fraktion und eine mit Stickstoff angereicherte gasförmige Kopf fraktion statt. Eine weitergehende Zerlegung der Luft findet in der zweiten Stufe 2 statt. Die zum Betrieb der Rektifiziersäule erforderlichen Verbindungsleitungen zwischen den beiden Stufen 1 und 2 sind der übersichtlicheren Darstellung halber nicht eingetragen.
  • Aus der zweiten Stufe 2 werden als Zerlegungsprodukte kopfseitig Stickstoff (Leitung 5) und sumpf seitig Sauerstoff (Leitung 4) entnommen.
  • Das in der Luft enthaltene Argon reichert sich im mittleren Bereich der zweiten Stufe 2 an, da seine Siedetemperatur zwischen den Siedetemperaturen des Stickstoffs und des Sauerstoffs liegt. Aus diesem Bereich wird über eine Leitung 6 eine mit Argon angereicherte gasförmige Fraktion entnommen, die beispielsweise eine Zusammensetzung von 6 bis 11 Vol.% Ar, 89 bis 94 Vol.% °2 und 0!05 bis 0,15 Vol.% N2 enthält.
  • Die mit Argon angereicherte Fraktion wird einer Rektifiziersäule 7 zugeführt, die als Rohargonsäule bezeichnet wird.
  • In der Rohargonsäule wird als Kopfprodukt eine Rohargonfraktion mit einer Reinheit von ca. 96% gewonnen, die danaben noch je ca. 2% °2 und N2 enthält Im Sumpf der Rohargonsäule fällt eine sauerstoffreiche Sumpfflüssigkeit an, deren Zusammensetzung ca. 90% °2 und 10% Ar ist. Diese Flüssigkeit wird über eine Leitung 9 in die zweite Stufe 2 der Rektifikation zurückgeleitet.
  • Die auf den Böden 21 der Rohargonsäule 7 befindliche Rektifizierflüssigkeit weist einen von unten nach oben abnehmenden Sauerstoffgehalt und zunehmenden Argongehalt auf. So beträgt beispielsweise der Argongehalt auf dem untersten Boden ca. 10%, während er auf dem obersten Boden ca. 96% beträgt.
  • Die Leitung 9 weist ein sphonartiges Knie auf, an dessen tiefster Stelle eine Leitung 13 mündet, die beim Normalbetrieb der Anlage mit einem Ventil 11 verschlossen ist.
  • Die Leitung 13 mündet in einen Speicherbehälter 10, der unterhalb des Rektifikationsraumes der Rohargonsäule angeordnet und mit dieser zu einer baulichen Einheit verbunden ist Das obere Ende des Speicherbehälters 10 ist mittels einer Leitung 14, die durch ein Ventil 12 verschlossen ist, mit der Leitung 6 verbunden.
  • Sobald die Rohargonsäule 7 wegen einer Betriebsunterbrechung oder Betriebsstörung ausfällt, läuft die auf den Rektifizierböden 21 befindliche Rektifizierflüssigkeit nach unten ab. Um in diesem Fall zu verhindern, daß die ablaufende Flüssigkeit über die Leitung 9 in die zweite Stufe 2 der Rektifikation gelangt und dort aufgrund ihrer relativ hohen Argonkonzentration die Rektifikation stört, werden die Ventile 11, 12 geöffnet. Dadurch gelangt die ablaufende Flüssigkeit über Leitung 12 in Leitung 13 und von dort in den Speicherbehälter 10.
  • Bei Wieder inbetriebnahme der Luftzerlegungsanlage werden die Ventile 11, 12 geschlossen. Kurze Zeit später, sobald sich Flüssigkeit auf den Rektifizierböden 21 zu bilden beginnt, wird das Ventil 16 geöffnet und die im Speicherbehälter 10 befindliche argonreiche Flüssigkeit über eine Leitung 15 als Rücklauf auf den Kopf der Rohargonsäule 7 aufgegeben.
  • Der für das Fördern der Flüssigkeit erforderliche Druck wird durch Verdampfen eines Teils der im Speicherbehälter 10 befindlichen Flüssigkeit erzeugt. Zu diesem Zweck wird aus der Leitung 3 ein Teilluftstrom abgezweigt und über eine Leitung 17 einen in dem Speicherbehälter 10 befindlichen Wärmetauscher 18 zugeführt. Beim Verdampfen der argonreichen Flüssigkeit wird die Luft mindestens teilweise verflüssigt.
  • Die mindestens teilweise verflüssigte Luft wird anschließend einem Kopfkondensator 20 in der Rohargonsäule 17 zugeführt.
  • Der Kopfkondensator 20 wird außerdem durch eine sauerstoffreiche Flüssigkeit gekühlt, die aus der ersten Stufe 1 der Rektifikation mittels einer Leitung 19 entnommen wird.
  • Wenn die gesamte Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter 10 in die Rohargonsäule 7 gefördert worden ist, werden die Ventile 16 und 22 geschlossen und die Kühlung des Kondensators 20 erfolgt ausschließlich durch die über Leitung 19 zugeführt Flüssigkeit. Verdampfende Flüssigkeit aus dem Kondensator 20 wird über eine Leitung 29 in die zweite Stufe der Rektifikation geleitet.
  • Das folgende Zahlenbeispiel soll veranschaulichen, welche Einsparungen mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erzielt werden: In einer Rohargonsäule zur Gewinnung von ca.
  • 220 Nm3/h Rohargon (Säulendurchmesser 1650 mm, Bodenzahl 56) sind 2,0 m3 Flüssigkeit gespeichert. Bei einer mittleren angenommenen Konzentration von 67% Argon enthält die Rektifizierflüssigkeit demnach 1,34 m3 oder 1052 Nm3 Argon Bei Inbetriebnahme der Rohargonsäule müßte daher mindestens 4,8 Stunden lang Argon nur zum Befüllen der Rektifizierböden 21 produziert werden. Da in dieser Zeitspanne nicht immer eine optimale Einstellung gefunden wird, dauert es erfahrungsgemäß 8 bis 10 Stunden, bis die Rohargonsäule produktionsbereit ist.
  • Bei erfindungsgemäßen Verfahren wird die argonreichen Rektifizierflüssigkeit gespeichert und bei Wiederinbetriebnahme auf die Rohargonsäule aufgegeben, so daß die Rohargonsäule nach einer Betriebsunterbrechung nahezu verzögerungsfrei wieder Produktionsbereit ist. Es muß lediglich abgewartet werden, bis die Rektifizierflüssigkeit in die Rohargonsäule 7 zurückgespeist ist. Dieser Vorgang ist jedoch nach 1/2 bis 1 Stunde beendet.
  • Die in Figur 2 dargestellte Verfahrensführung unterscheidet sich von dem Verfahren gemäß Figur 1 durch den Druckaufbau im Speicherbehälter 10. Zum Druckaufbau wird entweder Druckluft (Leitung 23), die von der Luftzuführungsleitung abgezweigt wird oder ein anderes Druckgas, wie beispielsweise Drucksauerstoff (Leitung 24) in den Speicherbehälter 10 eingeleitet. Eine andere Möglichkeit zum Druckaufbau besteht darin, daß ein Teil der gespeicherten Flüssigkeit über eine Leitung 25 aus dem Speicherbehälter entnommen, in einem außenliegenden Verdampfer 26 verdampft und der gebildete Dampf in den Speicherbehälter zurückgeleitet wird.
  • Bei dem in Figur 3 dargestellten Verfahren wird im Gegensatz zu den Verfahren gemäß Figur 1 und 2 die Rektifizierflüssigkeit nicht in einem außenliegenden Speicherbehälter sondern unmittelbar im Sumpf der Rohargonsäule 7 gespeichert.
  • Zu diesem Zweck ist der Sumpf der Rohargonsäule 7 entsprechend groß als Speicherbehälter ausgebildet. In der Flüssigkeitsrückführungsleitung 9 ist ein Ventil 27 angeordnet, das mit einem Füllstandsanzeiger 28 im Sumpf der Rohargonsäule gekoppelt ist.
  • Während des Normalbetriebs der Luftzerlegungsanlage ist das Ventil 27 geöffnet, der Flüssigkeitsstand im Sumpf der Rohargonsäule befindet sich auf einem Normalwert. Bei einer Betriebsstörung oder Betriebsunterbrechung wird das Ventil 27 geschlossen und die von den Rektifizierböden 21 ablaufende Rektifizierflüssigkeit sammelt sich im Sumpf der Rohargonsäule 7. Soll der Betrieb wieder aufgenommen werden, wird Luft über die Leitung 17 durch den Wärmetauscher 18 geleitet. Durch den Wärmetausch verdampft die im Sumpf enthaltende Flüssigkeit. Dabei wird die Luft mindestens zum Teil verflüssigt und über das Ventil 22 dem Kopfkühler 20 zugeführt. Der in der Rohargonsäule aufsteigende Dampf wird am Kopfkühler 20 rückverflüssigt, wobei die entstehende Flüssigkeit den Säulenrücklauf bildet. Wenn eine vorgegebene Menge der Sumpfflüssigkeit verdampft ist und der Sumpfflüssigkeitspegel einen vorgegebenen Grenzwert erreicht hat, wird über den Flüssigkeitsstandanzeiger 28 das Ventil 27 geöffnet und die Rohargonsäule geht in den Normalbetriebszustand über.

Claims (13)

  1. Patentansprüche (1 Verfahren zum Betreiben einer Luftzerlegungsanlage, bei dem Luft durch zweistufige Rektifikation in eine im wesentlichen Stickstoff und eine im wesentlichen Sauerstoff enthaltende Fraktion zerlegt wird, bei dem aus der zweiten Stufe der Rektifikation eine mit Argon angereicherte Fraktion entnommen und durch Rektifikation in gasförmiges Rohargon und eine Flüssigfraktion zerlegt wird und bei dem die Flüssigfraktion in die zweite Stufe der Rektifikation geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betriebsunterbrechung die bei der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion anfallende Rektifizierflüssigkeit gespeichert und bei einer Wiederinbetriebnahme als Rücklauf aufgegeben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Betriebsunterbrechung die Verbindung zwischen der zweiten Stufe der Rektifikation und der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion unterbrochen und bei der Wiederinbetriebnahme vor der Aufgabe des Rücklaufes wieder-hergestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizierflüssigkeit im Sumpf der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion gespeichert und bei der Wiederinbetriebnahme zumindest teilweise verdampft wird und daß der aufsteigende Dampf zur Bildung des Rücklaufes im oberen Bereich der Rektifikation kondensiert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrechen und Wiederherstellen der Verbindung in Abhängigkeit vom Füllstand im Sumpf der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion geregelt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizierflüssigkeit außerhalb der Rektifikation gespeichert wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für das Aufgeben der Rektifizierflüssig benötigte Druck durch Verdampfen eines Teils der Rektifizierflüssigkeit erzeugt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfen durch Wärmetausch mit Luft erfolgt, die dabei mindestens zum Teil verflüssigt wird, und daß die mindestens zum Teil verflüssigte Luft zur Kühlung des Kopfes der Rektifikation der mit Argon angereicherten Fraktion eingesetzt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für das Aufgeben der Rektifizierflüssigkeit benötigte Druck durch Einleiten eines unter Druck befindlichen Gasstromes in die Rektifizierflüssigkeit erzeugt wird
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zweistufigen Rektifiziersäule, die eine Zuführung für Luft-und Entnahmevorrichtungen für eine im wesentlichen Stickstoff und eine im wesentlichen Sauerstoff enthaltende Fraktion aufweist, sowie mit einer Rohargonsäule, die durch eine Dampfzuführungs- und eine Flüssigkeits-Rückführungsleitung mit dem Mittelbereich der zweiten Stufe der Rektifiziersäule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Rohargonsäule (7) mit einem Speicherbehälter (10) verbindbar ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf der Rohargonsäule (7) als Speicherbehälter ausgebildet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (10) außerhalb der Rohargonsäule (7) angeordnet und mit der Flüssigkeits-Rückführungsleitung (9) verbunden ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung für Luft mit einem in dem Speicherbehälter (10) angeordneten Wärmetauscher (18) verbunden ist, an den ausgangsseitig ein Kondensator (20) im Kopf der Rohargonsäule (7) angeschlossen ist.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckgaszuführung ( ) in den Speicherbehälter (10) mündet.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3840506A1 (de) * 1988-12-01 1990-06-07 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung
US5034043A (en) * 1989-02-23 1991-07-23 Linde Aktiengesellschaft Air separation with argon recovery
FR2716816A1 (fr) * 1994-03-02 1995-09-08 Air Liquide Procédé de redémarrage d'une colonne auxiliaire de séparation argon/oxygène par distillation, et installation correspondante.
EP1024335A1 (de) 1999-01-29 2000-08-02 Air Products And Chemicals, Inc. Rezirkulation einer zwischengelagerten Flüssigkeit beim Wiederanfahren einer Argonsäule

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201006347D0 (en) * 2010-04-16 2010-06-02 Linde Ag Gas pressure control valve

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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NICHTS ERMITTELT *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3840506A1 (de) * 1988-12-01 1990-06-07 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung
US5019145A (en) * 1988-12-01 1991-05-28 Linde Aktiengesellschaft Argon purification
US5034043A (en) * 1989-02-23 1991-07-23 Linde Aktiengesellschaft Air separation with argon recovery
FR2716816A1 (fr) * 1994-03-02 1995-09-08 Air Liquide Procédé de redémarrage d'une colonne auxiliaire de séparation argon/oxygène par distillation, et installation correspondante.
EP1024335A1 (de) 1999-01-29 2000-08-02 Air Products And Chemicals, Inc. Rezirkulation einer zwischengelagerten Flüssigkeit beim Wiederanfahren einer Argonsäule
CN100465561C (zh) * 1999-01-29 2009-03-04 气体产品与化学公司 分离含有氧和氩的混合物的方法以及低温蒸馏系统

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