DE427725C

DE427725C - Ausscheidung des Kryptons und des Xenons aus der Luft

Info

Publication number: DE427725C
Application number: DEA43898D
Authority: DE
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1924-01-19
Filing date: 1925-01-10
Publication date: 1926-04-14
Also published as: NL21433C; GB227800A; FR29886E; FR592797A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 14. APRIL 1926

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

— M 427725-KLASSE 12 i GRUPPE 27

(A 43898 IV\i2i)

L'Air Liquide, Societe Anonyme pour l'Etude et !'Exploitation des Procedes

Georges Claude in Paris.

Ausscheidung des Kryptons und des Xenons aus der Luft. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Januar 1925 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1011 die Priorität auf Grund der Anmeldungen in Frankreich vom ig. Januar und 25. Juni 1924 beansprucht.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die ' die Rede sein, da das Xenon sich gleichzeitig

Gewinnung des Kryptons und des Xenons und noch auf wirksamere Weise als das

... aus den Apparaten, in welchen die atmo- ; Krypton konzentriert.

sphärische Luft durch Verflüssigung behan- Wegen der geringeren Flüchtigkeit des

delt wird. Kryptons ist dieser Körper auf der Seite des

Um die Darlegung und Erläuterungen zu flüssigen Sauerstoffes zu suchen. Es darf

erleichtern soll hier nur von dem Krypton jedoch nicht erwartet werden, daß sich der-

selbe in diesem flüssigen Sauerstoff unendlich lange ansammelt.

Betrachtet man z. B. einen Apparat zur Ausscheidung der Luftbestandteile, worin die Verdampfung des flüssigen Sauerstoffes in dem Verdampfer V (Abb. i) gleichzeitig in A den aus dem Apparat ausgeschiedenen Sauerstoff (theoretisch V- der behandelten Luftmenge) und den Sauerstoff liefert, der in die ίο Kolonne C steigt, um dort die bekannten Rektifikationserscheinungen zu bewirken (theoretisch ⁴/- der behandelten Luftmenge). Wegen seiner geringeren Flüchtigkeit wird das Krypton in den sehr kalten Flüssigkeiten der Kolonne C sicher nur wenig verdampfen. Es wird fast vollständig nach V gelangen und sich in dem flüssigen Sauerstoff ansammeln, bis es dort eine solche Spannung erlangt, daß die ankommende und die mit dem Sauerstoff ao austretende Kryptonmenge gleich sind. Der Teil dieses Kryptons, der in den */₅ Sauerstoff enthalten ist, welche in C aufsteigen, wird sicher von den sehr kalten Flüssigkeiten des oberen Teiles der Kolonne nach V zurückgedrängt. Das einzige entweichende Krypton wird demnach dasjenige sein, welches bei A mit dem Y₀ Sauerstoff austritt, und der Gehalt des Sauerstoffes an Krypton wird also ungefähr fünfmal so groß sein wie derjenige der behandelten Luft oder ungefähr V200000· Das gleiche Resultat wird bei den Apparaten nach Linde mit zwei Verdampfungskammern (Abb. 2) erhalten, und der flüssige Sauerstoffstrom, der den mit reinem Sauerstoff arbeitenden Verdampfer V¹ speist, wird praktisch das gesamte Krypton der behandelten Luft enthalten, das sich demnach in dem bei A aus dieser Kammer ausgeschiedenen gasförmigen Sauerstoff wiederfinden wird. Man könnte daran denken, dieses von dem Sauerstoff bei A mitgerissene Krypton durch Rektifikation in V¹ zurückzuhalten, aber bei so äußerst geringen Gehalten ist eine Rektifikation mit an Sauerstoff sehr reichen, daher verhältnismäßig wenig kalten Flüssigkeiten so gut wie wirkungslos.

Hier greift man im wesentlichen auf den in diesem Fall genaueren Prozeß der wiederholten teilweise durchgeführten Verdampfung zurück.

Es wird nämlich aus einem Behälter, der, wie es bei V¹ (Abb. 2) der Fall war, mit einem flüssigen Sauerstoffstrom gespeist wird, der das gesamte Krypton der behandelten Luft enthält, ein Teil λ: dieser Flüssigkeit dauernd entzogen und zur Verdampfung nach einem zweiten Behälter V² geleitet, aus dem in gleicher Weise ein Teil, der ebenfalls χ sein kann (was aber nicht notwendig ist), dauernd entnommen und zur Verdampfung nach V^s geleitet wird usf., indem man aufeinanderfolgende, immer kleiner werdende Behälter verwendet. Wegen der geringen Flüchtigkeit des Kryptons bei der Temperatur des flüssigen Sauerstoffes ist in dem Gehalt an Krypton zwischen einem verdampfenden flüssigen Sauerstoff und dem von diesem gelieferten gasförmigen Sauerstoff ein großer Unterschied. Infolgedessen wird der entnommene Teil X₁ wenn er nicht zu klein ist, fast das gesamte nach dem entsprechenden Behälter gelangte Krypton enthalten. Wenn z. B. .v '= V₂J so ist die von χ aus einem Behälter ,mitgenommene Kryptonmenge mehr als ¹ViO der in diesen eingeführten Menge. Wenn man nur diese Zahl berücksichtigt, so sieht man, daß die zum sechsten Behälter V⁶ gelangende Kryptonmenge 0,9^s = 60 Prozent des in der behandelten Luft enthaltenen Kryptons beträgt, während nur V₂ ^{3 =} V32 des ^zur Speisung von V¹ verwendeten flüssigen Sauerstoffes nach diesem Behälter gelangt. Eine sehr kleine Flüssigkeitsmenge wird somit fast das gesamte Krypton enthalten, und die Behandlung zur Ausscheidung dieses Gases wird sehr leicht sein.

Die Verdampfung in den aufeinanderfolgenden Behältern kann durch die umgebende Wärme oder durch die gleichzeitige Verflüssigung eines Teiles der behandelten Luft erfolgen. Im ersten Fall kann die Verdampfung in jedem Behälter in der Weise geregelt werden, daß man den Behälter mit einer entsprechenden Wärmeschutzverkleidung versieht und ihm geeignete Abmessungen gibt. Die aufeinanderfolgenden Behälter können nach Art der kommunizierenden Gefäße in ihrem unteren Teil miteinander verbunden werden. Der verdampfte, aus den einzelnen Behältern entweichende Sauerstoff kann selbstverständlich für sich gesammelt oder mit dem Sauerstoff aus A vereinigt werden.

Eine vorzügliche Methode zur Verwirklichung dieser aufeinanderfolgenden Verdampfungen ohne Verlust an Kälte und an Sauerstoff sowie ohne schwierige Regulierung der zu den aufeinanderfolgenden Behältern gelangenden Flüssigkeitsmengen besteht darin, daß diese Behälter in dem Verdampfer V¹ selbst dadurch gebildet werden, daß dieser mit Rohrbündeln gedachte Verdampfer, wie in Abb. 3 und 4 dargestellt, in passende Kammern eingeteilt wird, die je am unteren Teil mit der nächstliegenden größeren Kammer verbunden sind. Das Verhältnis der entsprechenden Verdampfungen in den aufeinanderfolgenden Kammern ergibt sich dann von selbst durch die Größe der Kammern und die Anzahl der Rohre des durch jede Kammer gehenden Rohrbündels, und die passende Speisung erfolgt selbsttätig nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße.

Es werden ζ. Β. eine Anzahl Scheidewände angeordnet, die das Innere des Verdampfers V¹ in einzelne Kammern wie C¹ = 2 C² = 4 C^;i = 8 C⁴ = 16 C einteilen, und ein Teil der nach C'' gelangenden Flüssigkeit wird dauernd nach außen geführt, wo er entweder durch Fortsetzung der aufeinanderfolgenden Verdampfungen mit oder ohne Wiedergewinnung der Kälte und des Sauerstoffes sowie mit oder ohne Anwendung der Rektifikation zwecks Verminderung des Verlustes an Krypton bei der Verdampfung dieser konzentrierten Flüssigkeiten oder durch jedes andere Verfahren behandelt wird.

Es liegt übrigens kein Grund vor, _ sich weder bei den im Innern des Apparates stattfindenden aufeinander ergänzenden Verdampfungen (Abb. 3) noch bei den äußeren Zu- ^! satzverdampfungen bei dem Verhältnis Y₂ zu beschränken; auch ist es nicht erforderlich, daß eine abnehmende geometrische Reihe ent- ' steht; es genügt, wenn jede Flüssigkeitsmenge erheblich kleiner ist als die vorhergehende; wenn das Verhältnis bei einer gegebenen Anzahl von Kammern klein ist, so wird die beibehaltene Kryptonmenge entsprechend groß, aber die erhaltene Anreicherung klein sein und umgekehrt.

Dieses Verfahren durch aufeinanderfolgende kaskadenförmig stattfindende Verdampfungen kann selbstverständlich in allen Fällen Anwendung finden, bei denen eine oder mehrere verhältnismäßig wenig flüchtige Flüssigkeiten in sehr kleiner Menge in einer anderen Flüssigkeit aufgelöst sind und namentlich auch dann, wenn es sich darum handelt, natürliche Gase, wie sie in den Vereinigten Staaten und anderen Ländern vorkommen, zwecks Ausscheidung ihres Kryptons und Xenons zu behandeln.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Art der fortschreitenden Verdampfungen des flüssigen Sauerstoffes, und diese Art der Verdampfung kann durch jedes andere passende Verfahren von fortschreitender Verdampfung ersetzt werden, durch das ein flüssiges oder gasförmiges Endprodukt der fortschreitenden Konzentration des Sauerstoffes ausgeschieden wird, das alsdann zwecks Ausscheidung des Kryptons und des Xenons weiterbehandelt wird; bei diesem Verfahren kann der durch die fortschreitende Verdampfung erzeugte Sauerstoff gemeinsam gesammelt werden, obgleich die Verdampfung in fortschreitender Weise vor sich geht.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Ausscheidung des Hauptteils des Krypton- und Xenongehal- 6a tes der Luft aus den LuftverfLüssigern oder anderer ähnlicher in sehr kleiner Menge in Gasgemischen vorhandener Gase, darin bestehend, daß der die größte Sauerstoffkonzentration aufweisenden-Flüssigkeit des betreffenden Apparates fortwährend ein Teil entnommen und in fortschreitender Weise bis zur Erreichung einer passenden Konzentration der genannten Gase verdampft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, darin bestehend, daß dem LuftverflüsSigungsapparat fortwährend ein Teil der an Sauerstoff reichsten Flüssigkeit entnommen wird, worauf dieser Teil in einem ersten Hilfsverdampfer mit oder ohne gleichzeitige Verflüssigung der behandelten Luft verdampft, alsdann in gleicher Weise ein. Teil dieser zweiten Flüssigkeit entnommen und in einem zweiten Hilfsbehälter verdampft wird und in gleicher Weise ebenso viele aufeinanderfolgende Behälter von abnehmender Größe gespeist werden, als man wünscht, um eine bestimmte Konzentration des von dem letzten dieser Behälter in flüssiger Form oder gasförmig gelieferten Kryptons und Xenons zu erhalten, wobei der durch die Zwischenbehälter gelieferte Sauerstoff mit demjenigen des Ap- go parates vereinigt werden kann, wobei ferner eine Rektifikation vorgenommen werden kann.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Wärmeschutz verkleidung in den einzelnen Behältern und bestimmte Abmessungen dieser Behälter.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße miteinander verbundene und mit Wärmeschutzmasse versehene Behälter.
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach—Anspruch 1, gekennzeichnet durch Teilung des ganz oder teilweise im Innern der Luftzerlegungsapparate selbst befindlichen Verdampfers in eine Anzahl von Kammern, die aufeinanderfolgen und immer kleiner werden, wobei jede dieser Kammern mit der vorhergehenden in Verbindung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.