DE459255C

DE459255C - Verfahren zur Trennung eines Gasgemisches in seine Bestandteile durch Rektifikation

Info

Publication number: DE459255C
Application number: DES59931D
Authority: DE
Original assignee: ARTHUR SELIGMANN DR ING
Current assignee: ARTHUR SELIGMANN DR ING
Priority date: 1922-05-27
Filing date: 1922-05-27
Publication date: 1928-04-30

Description

Verfahren zur Trennung eines Gasgemisches in seine Bestandteile durch Rektifikation. Die vorliegende Erfindung soll der Trennung von Gasgemischen unter vorgän.giger Verflüssigung durch Rektifikation dienen. Insbesondere soll sie den Bau einer Kolonne für Luft ermöglichen. welche unter erhöhtem Drucke noch einwandsfrei arbeitet. Dieses Ziel ist deshalb erstrebenswert, weil seine Irreichung das Mittel an die Hand gibt, den aus dem Gegenströmer austretenden Zerlegungsprodukten eine hohe Geschwindigkeit zu erteilen.
Um ein Gemisch in seine Bestandteile zu trennen, somit seine Entropie zu vermindern, ist nach den Regeln der Wärmelehre ein Arbeitsaufwand erforderlich. Bei der Rektifikation muß diese Arbeit dadurch geleistet «-erden, daß im unteren Teile der Kolonne (dein Verdampfer) bei höherer Temperatur Wärme zugeführt, ini oberen Teile (dem Kondensator) bei tieferer Temperatur Wärme abgeführt wird. Dieser Wärmetransport wird nach der vorliegenden Erfindung durch eine nicht selber der Trennung unterworfene Menge Arbeitsluft bewirkt, welche sich im Sauerstoffbade des Verdampfers verflüssigt und durch die vom sich niederschlagenden Stickstoffe abgegebene Wärme im Kondensator wieder verdampft wird. Dabei sollen jedoch sämtliche sowohl von der Zerlegungsals auch von der Hilfsluft erfüllten Räume unter CJherdruck über die Atmosphäre stehen.
Das `'erfahren sei. an Hand der beiliegenden schematischen Zeichnung erläutert. Vom Gegenströmer d teilt sich die bis zur Temperatur des Sauerstoffbades in bekannter Weise vorgekühlte Luft in zwei -Ströme. Der Hauptstrom, welcher die zu zerlegende Luft enthält, geht durch die im siedenden Sauerstoffe des Verdampfers c liegende Schlange e, in welcher er sich verflüssigt (z. B. bei i2Atin. abs. und etwa 11d.° abs.). Darauf geht diese Luft durch den Nachkühler f (inneres Rohr), wo sie durch den abziehenden Stickstoff unterkühlt wird (beispielsweise auf io8°). Sie wird darauf im Drosselventile g (z. B. auf 5 Atm.) entspannt und in der üblichen Weise etwa in der Mitte der Kolonne b aufgegeben. Beim Herabrieseln findet die bekannte Rektifikationswirkung statt. Der Sauerstoff wird in der der zugeführten Luft entsprechenden Menge durch das Rohr h aus c dampfförmig entlassen und geht durch d nach außen. Der Stickstoff wird am oberen Ende der Kolonne durch das Rohr i entnommen (z. B. mit 95°), gibt einen Teil seiner Kälte, wie schon erwähnt, in f ab und gelangt durch k ebenfalls nach (i und weiter nach außen.
Der andere Strom dagegen, welcher die Arbeitsluft enthält, verflüssigt sich in der Schlange i, wird im Unterkühler in unterkühlt (z. B. auf io6°), was für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von Belang ist, darauf im Drosselventil ya entspannt (z. B. auf 3 Atm.) und dem Verflüssiger a zugeführt. Hier bringt die Arbeitsluft durch ihre Wärmeaufnahme so: viel Stickstoff - an den Innenfläche der Rohre - zum Niederschlag, als nötig ist, um die aufsteigenden Dämpfe vom Sauerstoff zu reinigen. Die verdampfte Luft geht dann zurück durch das Rohr o, den Unterkühler in, das Rohr p zum Gegenströmer d und durch ihn ins Freie. Sie kann, da sie j a einmal von Feuchtigkeit und Kohlensäure befreit ist, vom Verdichter wieder mit angesaugt werden, wesentlich für das Verfahren ist das jedoch nicht.
Es ist auch möglich, die Zerlegungsluft nicht flüssig, sondern gasförmig in die Kolonne zu geben, dann muß die Menge der Arbeitsluft aber größer werden.
Kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist folgendes: Die zur Trennung derLuft nach den Regeln der Wärmelehre erforderliche Arbeitsleistung erfolgt in Gestalt eines von einer Hilfsmenge ausgeführten Wärmetransportes. Im Gegensatz zu anderen Verfahren scheut das vorliegende nicht vor einer Erhöhung des Druckes in der Kolonne zurück und erreicht damit folgende Vorteile: es ist weder nötig, aus einer besonderen Quelle ein chemisch verschiedenes Hilfsgas zu Hilfe zu nehmen (wie etwa Patent 3i2 639), noch etwa ein Vakuum vorzusehen (Patent 259 877). Hierdurch vereinfacht sich die Anlage aber wesentlich, da nur ein einziger Verdichter aufgestellt und betrieben werden muß. Außerdem ist es nun möglich, die austretenden Gase mit großer Geschwindigkeitsenergie zu bepacken. Infolgedessen ist es nicht nötig, die Luft viel höher zu verdichten als zum Niederschlagen durch den siedenden Sauerstoff erforderlich ist (vielleicht auf 2o Atm.). Da allerdings die für die Gewichtseinheit gewonnenen Sauerstoffes zu verdichtende Luftmenge größer ist als nach den Verfahren ohne Hilfsluft, so liegt der Hauptvorteil des neuen Verfahrens weniger in einer Energieersparnis als vielmehr im Fortfall hoher Drücke.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Trennung eines Gasgemisches in seine Bestandteile durch Rektifikation, wobei der zur Trennung nötige Arbeitsaufwand in Gestalt eines Wärmetransportes durch Verflüssigung und Wiederverdampfung eines Hilfsgases geleistet wird, dadurch gekennzeichnet, daß' dieses Hilfsgas chemisch mit dem zu zerlegenden Gasgemische identisch ist, daß in sämtlichen von Gas durchströmten Räumen Überdruck über die Atmosphäre herrscht und daß die eigentliche Trennung unter einem solchen Drucke vorgenommen wird, daß die getrennten Bestandteile oder ein Teil davon zur Leistung von Arbeit oder Kälte herangezogen werden können.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederverdampfte Hilfsgas dem der Wiederverdampfung zuströmenden Gase vor dessen Drosseln im Gegenstrome entgegengeführt wird und dieses dabei unterkühlt.