-
Betriebsverfahren für Gastrennungs-Anlagen In den Trennvorrichtungen,
in denen Gasgemische nach dem Verflüssigungsverfahren getrennt werden, insbesondere
in den Sauerstofferzeugern, muß sich während des Betriebes stets eine gewisse Menge
von verflüssigtem Gas befinden. Wird die Anlage aus irgendeinem Grunde stillgesetzt,
z. B. weil kein Bedarf für weitere Erzeugung vorhanden ist; oder weil nur zu gewissen
Tageszeiten gearbeitet werden soll (etwa nur mit billigem Nachtstrom), oder weil
eine Störung eingetreten ist, so dringt von außen Wärme in den Trenner ein und die
Flüssigkeit verdampft. Das dabei entwickelte Gas wurde bisher nutzlos ins Freie
gelassen. Der Zweck der Erfindung ist, es aufzufangen, so daß es verwertet werden
kann.
-
Die Erfindung sei .am Beispiel eines Sauerstofferzeugers veranschaulicht;
der Einfachheit halber sei in der Zeichnung eine Einfachkolonne dargestellt mit
Kälteerzeugung nach dem Hochdruckverfahren, selbstverständlich macht es aber für
das Wesen. der Erfindung nichts .aus, in wieviel Stufen die Verdichtung und die
Entspannung der Luft vor sich geht und mit welchen Mitteln die Kälte erzeugt wird.
Im Betriebe tritt die Hochdruckluft in bekannter Weise bei a ein, der Stickstoff
bei c und der Sauerstoff bei d aus. Wurde nun der Trenner abgestellt, so wurde bisher
das Entspannungsventil b geschlossen, meistenteils ,auch das Lufteintrittsventila;
der Druck in der Kolonne ging dann fast augenblicklich zurück, und es wurde dann
das Sauerstoffabgangsventild ebenfalls geschlossen, während das Stickstoffabgangsventil
c offen blieb; das letztere war deshalb nötig, weil dem Dampf, der sich infolge
der Wärmezufuhr entwickelte, ein Ausweg geboten werden mußte, da die Kolonne keinen
hohen Druck aushalten kann. Man hätte ja den Dampf auch aus dem Sicherheitsventil
f entweichen lassen können, aber das wäre mit unnötigen Kälteverlusten verknüpft
gewesen. Dieser Dampf besteht nun zum allergrößten Teil aus Sauerstoff, und bei
längerem Stillstand handelt es sich dabei um Mengen, deren Gewinnung sich lohnt.
-
Es scheint nun nahezuliegen, einfach das Sauerstoffventil d offen
zu lassen, das ist aber aus folgendem Grund nicht möglich: Zur Erzielung einer genügenden
Reinheit ist es nötig, den Sauerstoff aus dem Flüssigkeitsbad des Verdampfers zu
entnehmen, etwa aus der Glocke g, die einen siphonartigen Abschluß bildet; es entstände
nun bei Abschluß des Stickstoffventils c durch die Verdampfung in der Kolonne sehr
bald ein solcher Oberdruck, daß nahezu die gesamte Flüssigkeit in kurzer Zeit durch
den Siphon herausgedrückt würde: hierdurch ergäbe sich nicht nur ein unnötig großer
Kälteverlust, sondern auch die Gefahr, daß der Trenner vorzeitig einfriert; übrigens
darf auch nicht vergessen werden, daß die Flüssigkeit auf den oberen Böden der Kolonne
nicht unbeträchtliche Mengen von Stickstoff enthält, die auf diese Weise ebenfalls
in den Sauerstoffbehälter gelangen
würden, so daß die Reinheit
unzulässig herabgesetzt würde. Wollte man aber beide Ventile, sowohl das Sauerstoffi#entil
d als auch das Stickstoffventil c, offen lassen, so würde das Gas nicht nur nicht
durch das Ventil d zum Sauerstoffbehälter strömen, vielmehr durch c ins Freie, weil
im Behälter immer ein gewisser Überdruck herrscht, sondern es würde sogar, sobald
nach einiger Zeit der Flüssigkeitsabschluß am Siphon ä verschwunden ist, der ganze
Sauerstoff aus dem Gasbehälter rückwärts durch den Trenner hindurch in die Atmosphäre
entweichen können.
-
Die Erfindung sieht deshalb eine zusätzliche, mit einem Absperrorgan
e versehene Verbindungsleitung zwischen der Sauerstoff-und der Stickstoffabgangsleitung
vor, und zwar ist diese vor dem Stickstoffabgangsventil c aber hinter dem Sauerstoffabgangsventil
d abgezweigt. Beim abstellen werden nun das Entspannungsventil b und das Sauerstoffabgangsventil
d geschlossen, das Überleitventil e bleibt ebenfalls zunächst geschlossen, während
das Stickstoffabgangsventil c geöffnet bleibt. Aus dem Flüssigkeitsgemisch der Kolonne
bzw. ihres oberen Teiles verdampft nun bekanntlich zuerst der Stickstoff, der durch
das Ventil c ins Freie entweicht; allmählich reichert sich die Flüssigkeit immer
mehr an Sauerstoff an, und schließlich besteht sie und daher auch die entwickelten
Dämpfe aus: nahezu reinem Sauerstoff. Jetzt wird das Abgangsventil c geschlossen
und das überleitventil e geöffnet; da alle anderen Auslässe abgesperrt sind, entsteht
in der Kolonne ein genügender Überdruck zur Überwindung des Gasbehälterdruckes,
anderseits kann aber weder ein unzulässig hoher Druck entstehen, noch kann bei beendigter
Verdampfung ein Rückströmen des Sauerstoffes stattfinden. An Stelle der beiden Ventile
c und e kann natürlich auch ein Dreiweghähn lt treten.
-
Der Zeitpunkt, an dem der Sauerstoff rein genug ist, um zum Behälter
geleitet zu werden, ist je nach der Größe und Bauart des Trenners verschieden. Die
Beobachtungen des Erfinders haben jedoch gezeigt, daß für einen bestimmten Trenner
die Zeit vom Abstellen bis zum Umschalten fast auf die Minute gleich bleibt. Die
Umschaltung kann also ohne weitere Untersuchung stets nach einer einmal ermittelten
Zeit geschehen; es braucht also deswegen nicht etwa ein ;Maschinist zurückzubleiben,
sondern ein ungelernter Mann, etwa ein Wächter, kann damit beauftragt werden. Natürlich
kann man auch einen selbsttätigen Schalter bekannter Bauart verwenden. Z. B. kann
eine gespannte Feder k die miteinander gekuppelten Ventile c und e bzw. den Dreiweghahn
la umzustellen suchen; zunächst hindert jedoch die Sperrklinke m die Bewegung. Nach
einer bestimmten Zeit wird durch das Uhrwerk n entweder die Sperrklinke
in
zurückgezogen, oder es wird durch das Uhrwerk der Stromkreis einer Batterie
p geschlossen, der Anker r wird in die Magnetwicklung g hineingezogen und die Sperrklinke
m gibt dann den Hahn k frei, der jetzt durch die Federkraft umgeschaltet wird; der
elektrische Strom wird dann in bekannter Weise durch die Sperrklinke wieder unterbrochen.
-
Man kann sich zur Umschaltung auch einer hydraulischen Vorrichtung
bedienen, wie sie beispielsweise in Abb.3 dargestellt ist. Zunächst ist das obere
Gefäß s mit Wasser gefüllt; dieses fließt, sobald beim Abstellen des Trenners das
Absperrorgan t (Hähnchen oder z. B. zugekniffener Gununischlatich@l geöffnet wird,
durch das Haarröhrchen u, in das untere Gefäß v; der im Trenner entwickelte Dampf
tritt zunächst durch das untere Ende des inneren Rohres w in das untere Gefäß v
und durch die öffnungenx von da ins Freie; wenn der Flüssigkeitsspiegel im unteren
Gefäß über das untere Ende des Rohres iv, steigt, so überwindet der im Trenner entwickelte
Überdruck zunächst den überdruck der unteren Flüssigkeitssäule, und das Abgas steigt
in Gestalt von Blasen im unteren Gefäß hoch; sobald jedoch so viel Flüssigkeit von
oben nach unten gelaufen ist, daß die Höhe Ha vom Ende des . Rohres iv, bis zum
Flüssigkeitsspiegel im unteren Gefäß v größer geworden ist als die Höhe
H. vom unteren Ende des Siphonröhres y bis zum Flüssigkeitsspiegel im oberen
Gefäß zuzüglich einer dem Druck im Gasbehälter entsprechenden Flüssigkeitssäule,
dann kann das Gas nicht mehr unten entweichen, sondern geht durch die Bohrungen
j des inneren Rohres iv um: das untere Ende des Siphonrohres y herum in das obere
Gefäß s, und durch das Rohr z zum Gasbehälter. Das Ablaufröhrchen u ragt um die
HöheH.# in das obere Gefäß hinein, welche größer ist als der AbstandHl des Siphonrohres
vom Boden des oberen Gefäßes; es bleibt ,also stets ein. Flüssigkeitsabschluß vorhanden,
der wohl zuläßt, daß Gas unter Überdruck vom Trenner zum Gasbehälter strömt, bei
Aufhören der Gasentwicklung kann jedoch vom Behälter aus nichts zurücktreten, weder
zum Trenner noch ins Freie, weil die Flüssigkeitssäule, die zunächst im Siphonrohr
aufsteigen muß, mit Leichtigkeit höher gemacht werden kann, als es dem Behälterdruck
entspricht. Der Hahn l dient zum Entleeren des unteren Gefäßes, der mit Halm und
Trichter versehene Stutzen o zum Füllen des oberen Gefäßes. Durch Verändern der
Länge
der Kapillare ia kann man mit Leichtigkeit die Abflußzeit außerordentlich genau
regeln.
-
Wenn es sich nicht um die Trennung von Luft handelt, sondern um ein
solches Gasgemisch, das auch in ungetrenntem Zustande einen Wert besitzt, z. B.
Wassergas, dann wird nach dem Abstellen die Abgangsleitung für das Leichtsiedende
natürlich nicht, wie eben für den Fall der Sauerstofferzeugung beschrieben, mit
der freien Außenluft verbunden, sondern mit dem Vorratsbehälter für das Gasgemisch.
-
Bei solchen Trennern, die außer den Ahgangsleitungen für die reinen
Bestandteile noch einen weiteren Auslaß für unreines Gemisch haben, kann dieser
Auslaß zur Ausübung des neuen Verfahrens "benutzt werden, indem er in der beschriebenen
Weise zunächst mit der Außenluft bzw. dem Gemischbehälter und nach Ablauf der bestimmten
Zeit mit dem Behälter für das Schwersiedende verbunden wird, während der Auslaß
für das reine Leichtsiedende gleich nach dem Abstellen geschlossen wird.