DE675347C - Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen mit tiefliegendem Siedepunkt - Google Patents

Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen mit tiefliegendem Siedepunkt

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Description

  • Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen mit tiefliegendem Siedepunkt Es sind bereits Verfahren zur Erzeugung flüssigen oder gasförmigen Sauerstoffes oder Stickstoffes mittels Verflüssigung undRektifikation von Luft bekanntgeworden, bei denen der,Kältebedarf der Zerlegungsanlage mittels im Kreislauf geführten Stickstoffes ersetzt wird. Der Stickstoff wird dabei von etwa 5oatü auf 2ooatü verdichtet und abgekühlt, dann wieder auf 5o atü entspannt und nur der flüssige Anteil des Stickstoffes in die Trennsäule aufgegeben, oder aber der Stickstoff wird mit 8 atü der Trennsäule entnommen, auf 2ooatü zurückverdichtet und dann nach erfolgter Kühlung wieder in die Kolonne von 8 atü entspannt. Bei beiden Verfahren findet ein Wärmeaustausch des Stickstoffes beim Hin- und Rückströmen statt, und es wird bei beiden Verfahren die Dross-clentspannung verwendet.
  • Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen der Kältebedarf der Trennsäule durch einen Gaskreislauf gedeckt wird, bei dem das verdichtete Hilfsgas.in einem Wärmeaustauscher einer Tiefkühlung unterworfen und dann nach völliger Entspannung in einer Expajisionsmaschine durch den Wärmeaustauscher wieder dem Kon#pressor zugeleitet wird.
  • Demgegenüber wird bei dem vorliegenden Verfahren das im Kreislauf geführte Hilfsgas (Stickstoff) oder Gasgemisch in einer Hochdruck-expatisionsmascliine von 2ooatü nur. bis auf etwa 5atü. bzw. auf den Druck der unteren Trennsäule entspannt, da ein Weitertreiben der Entspannung keine nennens-,verte Mehrleistung an Kälte, jedoch eine Erhöhung des Arbeitsaufwandes für die Kompression auf fast das Doppelte zur Folge hat.
  • Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Anlage zur Ausführung des Verfahrens schematisch veranschaulicht.
  • Mit a ist ein Wälzkompressor bezeichnet; b stellt einen Kältetrockner dar, bestehend aus wechselseitig umschaltbaren Ästen. Mit d ist ein Vergaser und mit c ein Gegenstromwärmeaustauscher bezeichnet. e ist ein Wärmeaustauscher, der ebenfalls nach dem Prinzip des Gegenstromes arbeitet und auch Verflüssiger genannt wird. Durch c strömt die gesamte und durch e die für das Mitteldruckluftentspannungsventilg bestimmte Luft. f ist eine Mitteldruckexpansionsmasclhine, welche die Luft bei Fahrt auf Flüssigkeit von 15 bis 2o atü und bei Fahrt auf Gas von i o bis 12 atü auf 4 atü entspannt. Mit h ist die Untersäule der Trennanlage, bezeichnet und mit k der Kompre ' ssor für das Hilfsgas, beispielsweise Stickstoff. 1 ist die Stickstoffexpansionsmaschine und m die Zusatzleitung für den Kreislauf des Hilfsgases. . n ist die Rückleitung für den Stickstoff des Kreislaufes zum Kompressor, während p die Leitung des zu entfernenden Stickstoff-es ist. rist der Austauscher zur Abkühlung des Hochdruckstickstofies auf + 5', während mit s die Flüssigkeitssauerstoffleitung und mit 1 die Tasse der Untersäule li bezeichnet ist. tt ist ein Aufbeivahrungsbehälter für das flüssige Gas. v ist ein Druckgasbehälter, von Dein'.-, eine Rolirleitung bis auf den Boden des Ver##4 gasers,d hinabreicht. Diese Anordnung findet dann Verwendung, wenn die Rohrschlange für die Mitteldruckluft in den Gegenstromwärmeaustauscher verlegt bzw. um denselben herumgeführt ist. In diesem Falle befindet sich ein Steigerohr für die Flüssigkeit imVergasereinsatz.
  • Die zu zerlegende Luft wird mittels des Kompressors a bei Herstellung von flüssigem Sauerstoff auf etwa 2o atü verdichtet und in den Kälteästen b durch Abkühlen auf etwa - 4o' ausgefroren; in dem Gegenströmer c wird sie dann auf etwa - 12o' abgekühlt. Ein Teil der Luft strömt dann durch den Verflüssiger e und wird mittels des Entspannungsventils g in die Untersäule h entspannt. Der andere Teil geht zur Luftexpansionsmaschine j und pufft dann in die Untersäule li aus. Hierbei wird etwa ein Drittel der erforderlichen Kälte erhalten. Die restlichen zwei Drittel werden vermittels des im Kreislauf geführten Hilfsgases (Stickstoffes) erzeugt. Dieses wird mittels des Kompressörs k von 5 atü auf --7o atü verdichtet und nach Ab- kühlung auf etwa o bis 5' im Austauscher r in der Hochdruckexpansionsmaschine 1 wieder auf 5 atii entspannt, um dann in der Leitung it durch die Austauscher e, c -und b hindurch dem Kompressor k wieder zuzuströmen. Der Stickstoff der Obersäule wird mittels der Leitun- p durch die Gegenströmer hindurch in das Freie geleitet. Der im Kreislauf durch Undichtigkeit verlorengegangene Stickstoff wird mittels der Zusatzleitung in der Untersäule k entnommen und durch die Leitung in wieder dem Kreislauf zugeführt. Flüssiger Sauerstoff kann mittels der Leitung s und bei entsprechender Gestaltung der Säulen flüssiger Stickstoff aus der Tasse 1 der Untersätile li entnommen werden.
  • Soll gasförmiger Sauerstoff gewonnen werden, so ist nur etwa viertel bis halb so viel Hilfsgas (Stickstoff) im Kompressork auf Hochdruck zu bringen als bei der Gewinnung von flüssigem Sauerstoff, und von dieser Menge sind etwa 45% als Hochdruckgas durch die Austatischer zu leiten unddann mittels des Ventils y in die Untersäule zu entspannen, während ' 55% des auf Hochdrlick- verdichteten Gases mit 2 oo atü und 15' in die Expansionsmaschinel geleitet und auf 5 atü entspannt werden. Durch die Leitung in ist dann dem Kreislauf ständig wieder so viel Stickstoff aus der Untersäule zuzuführen., wie in diese aus dem Kreislauf durch das Ventil entspannt wurde. Die zu zerlegende Luft ist .-nur auf etwa ioatü zu verdichten. Bei dieser -.erbeitsweise kann die Expansionsmaschinej -.. e-,r, ,Ach- wezfallen und die gesamte Luft durch .."..Ventilg entspannt werden, oder aber es n auch das Luftentspannungsventilo- fortfallen und die gesamte- Luft durch die Expansionsmaschinei entspannt werden.
  • . Zwecks Umwandlung des anfallenden flüssigen Sauerstoffes in Druckgas wird derselbe über die Leitung s entweder aus der Trennsäule oder aus dem Speichertankit in den Vergaser d geleitet. Die im Wälzkompressora auf 2oatü komprimierte Luft wird in den Gegenstromaustauschern c und c auf etwa - 130' gekühlt und gelangt in die Expansionsmaschinei und von dort in die Untersäule h. Die Urnivandlung der Flüssigkeit im Vergaser in Druckgas geht ohne einen nennenswerten Kälteverlust vor sich, da die fühl- bare Kälte der Druckluft dem Trennverfahren in dem Wärmeaustausch#er wieder zugute kommt. Dieser Vergaser kann periodischoder umschaltbar betrieben werden. Die Fülleitung für die Flüssigkeit 'ist durcli ein mechanisch betätigtes Ventil oder durch ein Rü,ckschlagventil von der Trennsäule her absperrbar.
  • Ansta,tt einer besonderen Hochdruckexpansionsmaschine 1 für das Hilfsgas und einer besonderen Niederdruckexpansionsmaschine 1 für die Mitteldruckluft können beide' Maschinen in einer wechselseitig wirkenden Hoch-und Nieäerdrucke-zpansionsmascliiiie vereinigt werden.
  • Zwecks Verkürzung der Anfahrzeit der Anlage und zur kontinuierlichen Bedienung des Vergasers d ist ein Tank it zur Speicherung von flüssigern Sauerstoff vorcresehen, desb gleichen ein Druckzusatz für den Vergaser, der entweder aus Stahlflaschen oder einem besonders hierfür vorgesehenen Druckbehälter bestehen kann. Ehe die Kompressoren beim Anfahren in Betrieb genommen werden, wird der Vergaser vom Tankiz gespeist und in Tätigkeit gesetzt, um das Rohrsystem des Gegenstromtrockners durchzukühlen und so die Trocknung einzuleiten, wodurch die Anfahrzeit wesentlich abgekürzt wird. Durch dieseArbeitsweise kann bei Verwendung eines Flüssigkeitstanks die Trennsäule längere Zeit ,stillstehen, und es kann trotzdem. dauernd komprimierter Sauerstoff unterZurücklassung der Kälte in den Wärmeaustauscher abgegeben werden.
  • Man kann den Kältevorrat im Vergaser auch so ausnutzen, daß man im Vergaser selbst eine Rohrspirale zwecks Durchleitung des in der Trennsäule zu verarbeitenden Gasgemisches anordnet. Die Sauerstoffreste des Vergasers werden beim Stillstand der Trennsäule Gasometern zugeleitet, während sie beim Betrieb der Trennsäule, zur Rückverflüssigung in die Trennsäule gelangen.
  • Das neue Gaszerlegungsverfahren hat den Vorteil, daß es bei seiner Anwendung jenach der Art des gewonnenen Produktes etwa ii bis 25% weniger Kraftaufwand benötigt, als' die bisherigen, nach einem ähnlichen Prinzip arbeitenden Anlagen gleicher Leistungen erfordern. Da außerdem die Luft nur auf 2o atü, komprimiert zu werden braucht, genügt die Anwendung eines Wälzkompressors, wodurch sich die Gestehungskosten der Anlage verringern.

Claims (3)

  1. PATE N T A NSPRÜ C EI E: i. Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen mit tiefliegendem Siedepunkt durch Verflüssigung und Rektifikation unter Deckung der Kälteverluste der Zerlegungsanlage durch ein mit abwechselnder Kompression und arbeitsleistenderExpansion kreisendes Hilfsgas, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Gewinnung des einen Zerlegungsproduktes in flüssigem Zustand das im Kreislauf geführte Hilfsgas (Stickstoff) auf Hochdruck von etwa 2oo atü verdichtet, ohne Tiefkühlung in einer Expansionsmaschin#e auf etwa 5 atü bzw. auf den Druck der Untersäule der Trennanlage entspannt und nach. Wärineaustausch mit dem zu zerlegenden Gasgemisch seinem Kompressor wieder zu-,geführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß bei Gewinnung beider Zerlegungsprodukte im gasförmigen Züistand von dem im Kreislauf geführten und auf- Hochdruck verdichteten Hilfsgas (Stickstoff) etwa die Hälfte durcIt die Wärmeaustauscher geleitet und mittels Ventils in die Untersäule entspannt und der andere Teil einer Hochdru7ckexpansionsmaschine zugeleitet wird, um dann nach erfolgter Entspannung durch die Wärmeaustauscher hindurch zum Korn--pressor zurückzukehren. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umwandlung des C llüssig anfallenden Zerlegungsproduktes in Druckgas mittels Druckvergaser dieses zuvor in einem Tank gespeichert wird. 4,.
  3. Verfahren nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfahren das Rohrsystem des Gegenstromtrockners durch die Verdampfung gespeicherter Flüssigkeit vorgekühlt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2820352A (en) * 1953-11-07 1958-01-21 Philips Corp Method of separating the fractions of a gaseous mixture in a gas rectifying system

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US2820352A (en) * 1953-11-07 1958-01-21 Philips Corp Method of separating the fractions of a gaseous mixture in a gas rectifying system

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