DE565165C

DE565165C - Verfahren zur Gewinnung eines Gemisches mit etwa 50% Sauerstoffgehalt beim Betrieb von Luftzerlegungsanlagen

Info

Publication number: DE565165C
Application number: DEF70048D
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1931-01-14
Filing date: 1931-01-14
Publication date: 1932-11-26

Description

Verfahren zur Gewinnung eines Gemisches mit etwa 50°;'o Sauerstoffgehalt beim Betrieb von Luftzerlegungsanlagen Die Zerlegung der Luft geht bekanntlich dergestalt vor sich, daß sie zunächst verflüssigt und aus der verflüssigten Luft der Stickstoff durch Rektifikation je nach Bedarf ganz oder zum Teil ausgeschieden wird, worauf die sauerstoffreiche Flüssigkeit in den Verdampfer abfließt, um dort durch erneute Verflüssigung von Luft verdampft und in Gasform entnommen zu werden.
Die zu verflüssigende Luft muß jedoch auf einen Druck von 2.5 bis 5 Atm. (absolut) verdichtet werden, je nachdem mehr oder weniger reiner Sauerstoff gewonnen werden soll, weil der Sauerstoff erst bei höherer Temperatur verdampft, als sich unverdichtete Luft verflüssigen würde. Durch die Verdichtung wird bewirkt, daß die Verflüssigung oberhalb der Verdampfungstemperatur des Sauerstoffs vor sich geht.
Die Gewinnung von Sauerstoff mit .4o bis ;o % 02 Gehalt im Gemisch ist in solchen Fällen, wo dieser genügt, wirtschaftlich und technisch günstiger als die von reinem Sauerstoff, weil dazu die Luft nur auf 2,5 bis 3 Attn. (absolut) verdichtet zu werden braucht, aber dabei tritt ein flbelstand auf, der diesen Vorteil wieder verlustig gehen läßt.
Wenn nämlich der Verdampfer mit einer Flüssigkeit von beispielsweise 4.5 % 0,-Gehalt beschickt wird, dann verdampft zunächst immer mc-';r der Stickstoff daraus. und dadurch wird die Flüssigkeit immer sauerstoffreicher. _'Es fließt zwar ständig 4SIIt'oige Flüssigkeit nach, aber diese besitzt ein geringeres spezifisches Gewicht und steigt deshalb auf dem kürzesten Weg nach oben, während sich die spezifisch schwerere sauerstoffreichere Flüssigkeit unten im Verdampfer immer mehr ansammelt und sodann nur noch mit kondensierender Luft von immer höherem Druck verdampft werden kann, als für ein einheitliches Gemisch von ¢5 °10 02 Gehalt erforderlich wäre.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, durch beständiges und inniges Mischen der sauerstoffreicheren Verdampferflüssigkeit mit der zufließenden sauerstoffärmeren Flüssigkeit eine einheitliche Zusammensetzung der verdampfenden Flüssigkeit herbeizuführen, um die sonst erforderliche höhere Verdichtung der zu verflüssigenden Luft zu vermeiden.
Dies kann auf einem der nachfolgend beschriebenen Wege geschehen: Die einfachste Art besteht darin, daß im Verdampfer nach dem Funktionsprinzip der bekannten Mammutpumpe durch die aufsteigenden Dampfblasen ein selbsttätiger und ausgiebiger Umlauf des Verdampferinhalts herbeigeführt wird. Zu diesem Behufe werden die Verdampferrohre a im Zentrum und an der Peripherie mit einem unten und oben offenen Mantel b umgeben (Abb. z), damit die außerhalb des Röhrenbündels befindliche, nicht von Dampfblasen durchsetzte und daher schwerere Flüssigkeit nur am unteren Rohrboden zufließen kann. Durch die innerhalb des Rohrbündels aufsteigenden Dampfblasen verringert sich das spezifische Gewicht dieses Teils der Flüssigkeit, und das bewirkt einen sehr ausgiebigen selbsttätigen Umlauf des Verdampferinhalts, wobei die außerhalb des Röhrenbündels befindliche Flüssigkeit, die zufolge ihres Freiseins von Dampfblasen spezifisch viel schwerer ist, nach unten sinkt und sich an die Stelle der Flüssigkeit setzt, welche durch den Auftrieb der Dampfblasen innerhalb des Röhrenbündels nach oben befördert wurde.
Dieser künstliche Umlauf läßt sich auch bei Verdampfern mit liegender Anordnung des Röhrenbündels durchführen (Abb.2).
Nach Abb. 3 kann der Umlauf auch in der Weise herbeigeführt werden, daß außerhalb des Verdampfers ein oder mehrere Rücklaufrohre d für die Flüssigkeit angebracht werden, wobei dann der Verdampfermantel selbst die Rolle des Mantels b von Abb. i und 2 übernimmt.
Eine vierte Möglichkeit besteht darin, den Flüssigkeitsumlauf nach Abb. q. durch Injektorwirkung herbeizuführen, indem unten aus dem Verdampfer ständig Flüssigkeit entnommen und mittels Druckluftdüsen f oben wieder in den Verdampfer gefördert wird.
Fünftens kann ein ausreichendes Mischen des sauerstoffreicheren Verdampferinhalts mit der zufließenden ärmeren Flüssigkeit auch durch eine weitgehend durchgeführte Verteilung der von unten eingeleiteten Flüssigkeit über den ganzen Querschnitt des Verdampfers erreicht werden.
Hierzu wird gemäß Abb. 5 unterhalb des liegenden Röhrenbündels ein Verteilungsorgan, am besten in Form einer porösen Steinplatte nach Art der Filtersteine, angeordnet und in den Raum unter dieser Steinplatte dann die zufließende Flüssigkeit mit dem erforderlichen Überdruck zugeleitet, wobei sie auf der ganzen Fläche gleichmäßig verteilt die poröse Steinplatte durchdringt und auf diese Weise eine vollkommene Mischung mit dem Verdampferinhalt bewirkt.
Auf beiliegender Zeichnung ist das Verfahren in fünf Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
Abb. i zeigt den Umlauf nach dem Funktionsprinzip der Mammutpumpe in einem Verdampfer mit stehendem Röhrenbündel, Abb. 2 dgl. bei liegender Anordnung des Röhrenbündels. Abb. 3 stellt desgleichen Vorgang in einem Verdampfer mit liegend angeordnetem Röhrenbündel dar, wobei aber die spezifisch schwerere, dampffreie Flüssigkeit außerhalb des eigentlichen Verdampferraumes in besonderen Röhren d wieder nach unten zurückgeleitet wird. In Abb. q. ist die Herbeiführung des Umlaufs mit Injektorwirkung durch eine Druckluftdüse f dargestellt, wobei die Druckluft aus der Kondensatorseite des Verdampfers entnommen wird, und in Abb. 5 wird das Mischen des sauerstoffreicheren Verdampferinhalts mit der zufließenden ärmeren Flüssigkeit durch weitgehende und möglichst vollkommene Verteilung der letzteren auf den Gesamtquerschnitt des Verdampfers gezeigt. Eine weitere Möglichkeit, den erforderlichen Umlauf herbeizuführen, wäre auch durch den Betrieb einer Umlaufpumpe gegeben, jedoch ist dieser mit den Nachteilen einer mechanisch bewegten Einrichtung verbunden, die sich bei den hier vorliegenden tiefen Temperaturen besonders ungünstig auswirken.
Es sind bereits Konstruktionen von Verdampfern bekannt, bei denen ebenfalls eine mehr oder weniger starke Durchmischung des Sauerstoffs im Verdampfer stattfindet. Dort handelt es sich aber um die Gewinnung von annähernd reinem Sauerstoff. Dabei ist die Durchmischung des Sauerstoffs ohne praktische Bedeutung. Es ist bisher nicht erkannt worden, daß die planmäßig durchgeführte, energische Durchmischung der sauerstoffreichen Flüssigkeit im Verdampfer mit der hinzutretenden sauerstoffärmeren Flüssigkeit zu einem gleichförmigen Gemisch für solche Anlagen, bei denen es sich um die Gewinnung eines etwa 5o°,1Digen Sauerstoffes handelt, einen besonderen Vorteil ergibt. Dieser Vorteil besteht darin, daß das Verfahren mit weniger stark verdichteter Luft durchgeführt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHr: i. Verfahren zur Gewinnung eines Gemisches mit etwa So olo Sauerstoffgehalt beim Betrieb von Luftzerlegungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ständiges Durchmischen des flüssigen sauerstoffreicheren Verdampferinhalts mit der zufließenden sauerstoffärmeren Flüssigkeit herbeigeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung des Mischens durch den Auftrieb der Dampfblasen, welche innerhalb des Bereichs der mit einem Mantel umgebenen Verdampferrohre entstehen, ein künstlicher Flüssigkeitsumlauf bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung des Mischens die zu verdampfende, sauerstoffärmere Flüssigkeit am unteren Ende des Verdampfers durch eine poröse Platte o. dgl. auf den ganzen Querschnitt desselben gleichmäßig verteilt zugeführt wird.