DE385237C

DE385237C - Device for the simultaneous separation of gas mixtures, especially air

Info

Publication number: DE385237C
Application number: DEM69995D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Mewes Sohn; Rudolf Mewes Vater
Original assignee: Heylandt Ges fur Appbau M B H
Current assignee: Heylandt Ges fur Appbau M B H
Priority date: 1920-07-08
Filing date: 1920-07-08
Publication date: 1923-12-04

Description

Vorrichtung zur gleichzeitigen Trennung von Gasgemischen, insbesondere von Luft. Zusatz zum Patent 336719. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patent 3367ig. Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Vorrichtung zur Verflüssigung und Trennung schwer verflüssigbarer Gase und Gasgemische ist gekennzeichnet durch einen Verdichter i, der den für Kühlzwecke erforderlichen Teil des Leichtsiedenden (bei Luft des Stickstoffes) aus dem 'am oberen Teil des Trenners angeordneten Austauscher ca ansaugt, ihn verdichtet und durch eine Leitung k nach Wärmeaustausch mit dem kältesten Teil des Trenners zu einer Drosselstelle e drückt (s. Abb. i und 2). Von dort fließt nach Entspannung der flüssige Teil nach unten in den Trenner f, während der noch gasförmige Teil nach oben in den Austauscher a steigt. Im Austauscher a ist (s. Abb. 2) eine Spirale g angeordnet, welche die Vorkühlung der gasförmig oberhalb der Oberfläche des flüssigen Sauerstoffes dem Trenner zugeführten Frischluft bewirkt.Device for the simultaneous separation of gas mixtures, in particular of air. Addendum to Patent 336719. The present invention provides a Apparatus for carrying out the method according to patent 3367ig. The essentials Feature of the present device for liquefying and separating difficult to liquefy Gases and gas mixtures is characterized by a compressor i, which is used for cooling purposes required part of the low-boiling end (in the case of air, the nitrogen) from the 'am upper part of the separator arranged exchanger is sucked in, it is compressed and through a line k after heat exchange with the coldest part of the separator a throttle point e (see Fig. i and 2). From there flows after relaxation the liquid part down into the separator f, while the still gaseous part rises up into exchanger a. There is a spiral in exchanger a (see Fig. 2) g arranged which precooling the gaseous above the surface of the liquid Oxygen fresh air supplied to the separator causes.

Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich nur durch unwesentliche konstruktive Einzelheiten. Die Arbeitsweise nach Abb. i ist folgende Der Hochdruckverdichter i saugt beim Anfahren sauerstoffhaltige Luft, im Dauerbetrieb aber nahezu reinen oder technisch reinen Stickstoff aus dein Wärmeaustauscher a durch Leitung k1 hindurch an und verdichtet ihn und drückt ihn durch Hochdruckleitung k in die beiden Leitungen m und 1. Die Leitung in ist durch. den Teil a des Wärmeaustauschers und alsdann in die Expansionsmaschine b geleitet. Von hier aus tritt der entspannte Stickstoff zu Kühlzwecken durch die Teilleitungen -n und w, und zwar durch n bei o in den Austauscher und durch w in den Vorkühler q für das frische zu trennende, aus einem Reiniger kommende Gas- oder Luftgemisch, das durch einen Ejektor t aus dem Reiniger abgesaugt und bei g in den Trenner f oberhalb der Sauerstoffflüssigkeit etwa in der Mitte der Säule eingeblasen wird. Von dort steigt das gasförmige Luftgemisch in der Kolonne f aufwärts und tauscht seinen Sauerstoff gegen abwärts fließenden Stickstoff aus, während der Stickstoff nach oben steigt, die Spirale c dabei kühlt, sodann durch Leitung p in den letzten Teil a des Austauschers gelangt und von dort dann durch Leitung k, teilweise vom Verdichter i angesaugt und teiWise durch Leitung s mittels Ventils r zur Verbrauchsstelle abgeführt wird.The two embodiments differ only in insignificant structural details. The method of operation according to Fig. I is as follows: When starting up, the high-pressure compressor i sucks in oxygen-containing air, but in continuous operation almost pure or technically pure nitrogen from the heat exchanger a through line k1 and compresses it and pushes it through high-pressure line k into the two lines m and 1. The line in is through. the part a of the heat exchanger and then passed into the expansion machine b. From here, the expanded nitrogen passes through the sub-lines -n and w for cooling purposes, namely through n at o into the exchanger and through w into the pre-cooler q for the fresh gas or air mixture to be separated from a cleaner that passes through an ejector t is sucked out of the cleaner and at g is blown into the separator f above the oxygen liquid approximately in the middle of the column. From there the gaseous air mixture rises up in column f and exchanges its oxygen for nitrogen flowing downwards, while the nitrogen rises upwards, the spiral c cools, then passes through line p to the last part a of the exchanger and from there then through line k, partially sucked in by the compressor i and partially discharged through line s by means of valve r to the point of consumption.

Der durch Hochdruckleitung t abgezweigte Hochdruckstickstoff gelangt durch Spirale c in den kälteren Teil des Austauschers, wird durch Leitung c weiter in den Sauerstoffsammler d für flüssigen Sauerstoff geleitet, woselbst die spiralförmig ausgebildete Leitung c den flüssigen Sauerstoff beheizt und verdampft. Der in der Leitung c dadurch im Hinblick auf seinen hohen Druck verflüssigte Stickstoff gelangt durch Drosselventil c in den oberen Teil des Trenners f und fließt nach erfolgter Entspannung teilweise als Flüssigkeit nach unten in die Trennungssäule, teilweise gasförmig nach oben in den Wärmeaustauscher. Der nach unten fließende flüssige Stickstoff wird gegen gasförmig von unten aufsteigenden Sauerstoff ausgetauscht, welcher seinerseits dafür verflüssigt und schließlich als reiner flüssiger Sauerstoff im Sauerstoffsammler d angesammelt und dort wieder verdampft wird. Ein Teil dieses Sauerstoffdampfes gelangt in den Trenner zurück, der andere Teil wird durch die Sauerstoffableitung h durch den Wärmeaustauscher hindurch und dann zur Verbrauchsstelle bzw. zum Sauerstoffverdichter abgeführt.The high pressure nitrogen branched off through high pressure line t arrives through spiral c into the colder part of the exchanger, is continued through line c into the oxygen collector d for liquid oxygen, where the spirals formed line c heated the liquid oxygen and evaporated. The Indian Line c thereby passes liquefied nitrogen in view of its high pressure through throttle valve c in the upper part of the separator f and flows after Relaxation partly as liquid down into the separation column, partly gaseous upwards into the heat exchanger. The downward flowing liquid nitrogen is exchanged for gaseous oxygen rising from below, which in turn but liquefied and finally as pure liquid oxygen in the oxygen collector d is accumulated and evaporated there again. Part of that oxygen vapor returns to the separator, the other part is released through the oxygen discharge h through the heat exchanger and then to the point of use or to the oxygen compressor discharged.

Der Vorkühler q für das gereinigte frische Gasgemisch, das durch den Ejektor t oder eine ihn ersetzende Pumpe auf etwas höheren Druck, als im Trenner herrscht, gebracht «erden muß, damit es in denselben einströmen kann, kann auch zweckmäßig im Austauscher an beliebiger Stelle, etwa in dem oberen kälteren Teil oder auch in dem letzten Teil a des Austauschers, angeordnet werden. Wie aus Abb. i zu ersehen ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform das bei zv in den Vorkühler q eintretende Kühlmittel - entspannter Stickstoff - durch Leitung w, in den Austauscher a ab- und in den Kreislauf zurückgeleitet.The pre-cooler q for the cleaned fresh gas mixture, which has to be brought to a slightly higher pressure than prevails in the separator by the ejector t or a pump replacing it, so that it can flow into the same, can also expediently be placed in the exchanger at any point, for example in the upper colder part or in the last part a of the exchanger. As can be seen from Fig. I, in the present embodiment the coolant entering the precooler q at zv - expanded nitrogen - is discharged through line w into exchanger a and returned to the circuit.

Die in Abb. 2 dargestellte Vorrichtung zeigt die in Abb. i abgebildete Vorrichtung in vereinfachter Form. Die vom Reiniger kommende Frischluft wird durch das Stickstoffstrahlgebläse t in die Zuleitung g1 getrieben, welche zu einer Kühlspirale im kältesten Teil des Austauschers oberhalb des Drosselventils e ausgebildet und dann weiter in die Trennungssäule f bis zu den Öffnungen g geführt ist. Der untere Teil b der Trennungssäule arbeitet als Abtriebssäule, der obere Teil f als Verstärkungssäule.The device shown in Fig. 2 shows the one shown in Fig. I Device in a simplified form. The fresh air coming from the cleaner gets through the nitrogen jet blower t driven into the supply line g1, which leads to a cooling spiral and formed in the coldest part of the exchanger above the throttle valve e then further into the separation column f up to the openings g. The lower Part b of the separation column works as a stripping column, the upper part f as a reinforcement column.

Die Entspannungsmaschine für verdichteten Stickstoff, welche auch mit vorgekühltem Nieder- oder Mitteldruckstickstoff betrieben werden kann, ist nicht gezeichnet. Der von derselben kommende kalte entspannte Stickstoff gelangt durch Zuleitung n, welche im Austauscher zu einer Spirale ausgestaltet ist, bei o in den Austauscher und strömt nach oben durch den Austauscher ab.The expansion machine for compressed nitrogen, which one too can be operated with pre-cooled low or medium pressure nitrogen is not drawn. The cold, relaxed nitrogen coming from it gets through Feed line n, which is designed to form a spiral in the exchanger, at o in the Exchanger and flows upwards through the exchanger.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the simultaneous separation of gas mixtures, especially of air, in technically pure nitrogen and oxygen according to patent 336719, characterized by a compressor (i), which is required for cooling purposes Part of the low-boiling end (in the case of air, the nitrogen) from the in the upper part of the Separator arranged exchanger (a) is sucked in, compressed and through a line (k) after heat exchange with the coldest part of the isolator to a throttle point (e) pushes, from where, after relaxation, the liquid part down into the separator (f) flows while the still gaseous part rises up into the exchanger (rc).

2. Apparatus according to claim i, characterized by a spiral (g1) which in the Exchanger (a) is arranged and the pre-cooling of the gaseous above the surface of the liquid oxygen brings about the fresh air supplied to the separator.