DE513683C - Verfahren zum Zerlegen von Gasgemischen, insbesondere von Luft - Google Patents

Verfahren zum Zerlegen von Gasgemischen, insbesondere von Luft

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    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants

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Description

  • Verfahren zum Zerlegen von Gasgemischen, insbesondere von Luft Die Anwendung des Kältespeicher-Umschalt-Wechselbetriebes für den Kältetausch bei der Gasgemischzerlegung wird einigermaßen beeinträchtigt durch den Umstand, daß beim Umschalten die Zerlegungsprodukte sich mit der jeweiligen Gasgemischfiillung der Kältespeicher mischen und deshalb nicht in ganz reinem Zustand gewonnen werden können. Wenn nun zwar diese Mischung auch nur eine Verunreinigung von a bis 3 %, verursacht, so ist doch dadurch in solchen Fällen; - wo es auf besondere Reinheit der Zerlegungsprodukte, wie z. B. beim Handelssauerstoff, rankommt, die Anwendungsmöglidhkeit des Kältespeicher-Umschalt-Wechselbetriebes im Frage gestellt. Zudem ist eine Vereinfachung der Einrichtung in der Weise erwünscht; daß an Stelle der zwei PaarKältespeicher (ein Paar für das Gasgemisch und das Leichtsiedende der Zerlegungsprodukte und ein zweites für das schwersiedende Zerlegungsprodukt) nur ein Kältespeicherpaar erforderlich würde. _ Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren; das Schwersiedende der Zerlegungspradukte, bei Luft also den Sauerstoff, .auch bei der Anwendung des Kältespeicher-Umschalt-Wechselbetriebes unvermischt zu gewinnen und den Betrieb mit nur einem Kältespeicherpaax zu ermöglichen. Zu diesem Behufe kommt hier eine Kombination des Kältespeic'her-Umschalt-Wechselbetriebes mit einem kontinuierlichen Kältetausch zur Anwendung.
  • Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht somit nur noch aus zwei Kältespeichern für Gasgemisch---leichtsiedendes Zerlegungsprodukt und einem . Röhren-Gegenstrom-Kältetauscher für Gasgemischschwersiedendes Zerlegungsprodukt.
  • Der Hauptteil des Gasgemisches (bei Luft also 4/5) und das ;gesamte leichtsiedende Zerlegangs'produkt (bei Luftzerlegung der Stickstoff) verkehrt in den Kältespeichern a', ä" im Umschalt-Wechselbetrieb, der kleinere Teil (i/5) und das: schwersiedende Zerlegungsprodukt (Sauerstoff) dagegen im kontinuierlich wirkenden Gegenströmen Der kontinuierlich wirkende Gegenstrom-Kältetausch besitzt bekanntlich den Nachteil, daß sich in den Gegenströmern der Reif aus dem Wasserdampf- und Kohlensäuregehalt des -Gasgemisches ansammelt, was beim 'Kältespeicher-Umschalt-Wechselbetrieb nicht. der Fall ist, weil bei diesem der Reif von den Zerlegungsprodukten durch Sublimation wieder :aufgenommen wird.
  • Zur Behebung dieses Übelstandes ist man neuerdings dazu übergegangen, auch die Röhren-Gegenstrom-'Kältetauscher umschaItbar zu machen, so daß .das Gasgemisch tageweise durch den Raum des Gegenströmers geleitet wird, in welchem .vorher eines! der Zerlegungsprodukte verkehrte und umgekehrt-(s. Patent 482 561).
  • Auf diese Weise kann auch i Röhrengegenströmern der Reif aus dem Gasgemisch an die Zerlegungsprodukte durch Sublimation übertragen werden: Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung besteht nun darin, daß der Kältegpeicher-Umschalt-Wechselbetrieb für den Kältetausch zwischen dem größeren Teil des Gasgemisches und dem leichtsiedenden Zerlegungsprodukt mit dem kontinuierlichen Kältetausch zwischen dem schwersiedendenZerlegungsprodukt und dem kleineren Teil des Gasgemisches .entweder unter Hochdruckverdichtung des flüssigen Sauerstoffes nach Patent 340 7o6 oder im Niederdruckbetrieb und in beiden Fällen unter Anwendung des an sich bekannten Gegenströmer-Umschaltverfährens verbunden wird, um sowohl das schwersiedende Zerlegungsprodukt ohne: Verzicht auf den Kältespeicher-Umschalt-Wechselbetrieb in reinem Zustande gewinnen zu können, als auch die Ansammlung von Reif im Gegenströmer zu umgehen.
  • Auf :beiliegender Zeichnung ist die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt-Sie' besteht aus den beiden Kältespeichern,a' a" für den Kältetausch der größeren Gasgemischmengge mit dem leichtsiedenden Zerlegungsprodukt, dem Trermer d; dem umschaltbarenNiederdrückgegenströmer fund dem Hochdruckgegenströmen g. Diese beiden Gegenströmen kommen nur wahlweise, entweder der eine für Niederdruck- öder der andere Rir Hochdruckbetrieb, zur Anwendung.
  • Der größere Teil des Gasgemisches wird durch: das Umschaltgentil h' bei k' in den Kältespeicher a' eingeleitet, t in diesem Kälte von dem Eiseninhalt des Kältespeichers auf und wird durch Leitung L in den Trenner d geführt, dort in seine Hauptbestandteile zerlegt und das leichtsiedende Zerlegungsprodukt dann mit Leitung 4 durch den Kältespeicher a" geleitet und durch das Umschaltventil h" bei m" entnommen, nachdem es se Kälte ing dem Kältespeieher a" abgegeben hat.
  • Nach einigen NLinüten wird umgeschaltet und der betreffende Teil des Gasgemisches durch, a" bei. k" eingeleitet, welcher dort die Kälte ,alt; die vorher von dem leichtsiedenden Zerlegungsprodukt an den Eiseninhalt des Kältespeichers -abgegeben wurde, und durch Leitung 3 in den Trennen geführt, dort zerlegt und das leichtsiedende Zerlegungsprodukt mit Leitung a durch den Kältespeicher a' und das Umschaltventil h' beim' entnommen, nachdem es seinen Kälteinhalt im Kältespeicher a' abgegeben hat.
  • Der kleinere Teil des Gasgemisches wird beiv mit 3 bis 4 Atm. Überdruck dem Gegenströmen f zugeführt, innerhalb dessen Rohrspirale s von oben naclunten hindurchgeleitet und mit Leitung 5 nach dem Trennen d geführt und dort zerlegt.
  • Das Schwersiedende der Zerlegungsprodukte wird durch Leitung 6 -flüssig in den Gegenströmen f übergeleitet, in - diesem verdampft und in Gasform dann außerhalb der Rohrspirale s von unten nach oben hindurchgeführt, um bei t entnommen zu werden.
  • Etwa, jeden Tag wird der Gegenstromer mit dem Wechselventil y einmal umgeschaltet und dann einen Tag lang das Gasgemisch bei a zugeführt und ,außen um die Rohrspirale s herum von oben nach unten durch den Gegenströmen geleitet und durch: Leitung 7 in den Trennen d geführt, während in dieser Zeit das schwersiedende Zerlegungsprodukt aus dem Trennen d mit Leitung 8 in den Gegenströmen geleitet, im Innern der Rohrspirale s von tunten nach.- oben hindurchgeführt und bei z entnommen wird: In solchen Fällexi, wo das schwersiedende Zerlegungsprodukt, wie beispielsweise beim Handelssauerstoff, im hochverdichteten Zustande in Stahlflaschen in Verkehr kämmt, wird an Stelle des° Niederdruckgegenströmers ein Doppelrohr-Hochdruck-Gegenströmer ;g -angeordnet und mit Leitung 5' der flüssig aus dem Trennen übergeleitete Sauerstoff von einer Fiüssigkeitskolbenpumpe p nach Patent 340 7o6 gegen den hohen Druck der Stablflaschenfüllung in den Gegenströmen g gefördert. Gleichzeitig wird ein Teil des zu zerlegenden Gasgemisches auf denselben hohen Druck verdichtet, bei o' in den Gegenströmen geleitet und durch diesen in einem der beiden Röhre !der Doppelrohrspirale s' von oben nach unten hindurchgeführt, wobei der flüssige Sauerstoffverdampft und die Hochdruckluft verflüssigt und dann durch Leitung 6' in den Trennen .geleitet wird.
  • Dieser Hochdruckgegenströmen ist ebenfalls für tageweise Umschaltung eingerichtet, wie sie beim. Betrieb des Niederdruckgegenströmers bereits beschrieben ist. Dazu gehören die Leitungen 7` und: 8' und das Wechselventil y'- i

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zum Zerlegen von Gasgemischen, insbesondere von Luft, unter Anwendung von Kältespeichern im Umschalt-Wechselbetrieb für den Kältetausch der Zerlegungsprodukte mit dem Gasgemisch nach dem Hauptpatent 49o 878, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Kältetausch zwischen dem größeren Teil des Gasgemisches und dem leichtsiedenden Zerlegungsprodukt in Kältespeichern; dagegen der Kältetausch zwischen dem schwersiedenden Zerlegungsprodukt und dem kleineren Teil des Gasgemisches in kontinuierlich arbeitenden Kältetauschern vorgenommen wird, um das schwersiedende Zerlegungsprodukt ohne Verzicht auf den Kältespeicher-Umschalt-Wechselbetrieb in reinem Zustande gewinnen zu können. a. Verfahren nach Patentanspruch r, dadurch gekennzeichnet; daß in dem kontinuierlich arbeitenden Kältetauscher in an sich bekannter Weise das flüssig von der Trennsäule abgezogene schwersiedende Zerlegungsprodukt unter gleichzeitiger Verflüssigung von gasförmig in dem. Kältetauscher eingeleitetem Gasgemisch verdampft wird. 3. Verfahren nach Patentansprüchen r und z, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssig aus der Trennsäule abgezogene schwersiedende Zerlegungsprodukt in an sich bekannter Weise vor Eintritt in den kontinuierlich ;arbeitenden Kältetauscher in einer Flüssigkeitspumpe komprimiert wird. 4. Verfahren nach. Patentansprüchen r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in den kontinuierlich arbeitenden Kältetauscher zur Vermeidung der Ansammlung von Reif von Zeit zu Zeit die Wege von Gasgemisch und schwersiedendem Zerlegungsprodukt miteinander vertauscht werden.
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