DE69000593T2 - Verdampfer-kondensator fuer eine zweisaeulenanlage zur luftzerlegung. - Google Patents

Verdampfer-kondensator fuer eine zweisaeulenanlage zur luftzerlegung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Anlagen zur Destillation von Luft mit Doppelkolonne, mit einer Vorrichtung zum Verdampfen von Sauerstoff und für die Kondensation von Stickstoff, mit mindestens einem Hauptwärmeaustauscher, der am Boden der Niederdruckkolonne angeordnet ist, wobei dieser Wärmetauscher vom Berieselungstyp ist, und Sauerstoffdurchgänge, Mittel, um flüssigen Sauerstoff im Überschuß in diesen Durchgängen rieseln zu lassen, Mittel zum Entleeren der Gesamtheit an verdampftem Sauerstoff und des Überschusses an flüssigem Sauerstoff durch das untere Ende eben dieser Durchgänge, Durchgänge für Stickstoff im indirekten Wärmeaustausch mit den Sauerstoffdurchgängen, Mittel zum Versorgen der Stickstoffdurchgänge mit gasförmigem Stickstoff, der von der Mitteldruckkolonne stammt, und Mittel für die Rückführung des in der Mitteldruckkolonne kondensierten Stickstoffs aufweist.
  • In den Luftdestillationsanlagen vom Typ Doppelkolonne wird der flüssige Sauerstoff, der sich am Boden der Niederdruckkolonne befindet durch Wärmeaustausch mit am Kopf der Mitteldruckkolonne entnommenem gasförmigem Stickstoff verdampft. Für einen von der Niederdruckkolonne gegebenen Funktionsdruck schreibt der durch den Aufbau des Wärmetauschers notwendig gewordene Temperaturunterschied zwischen dem Sauerstoff und dem Stickstoff, den Funktionsdruck der Mitteldruckkolonne vor. Es ist also wünschenswert, daß dieser Temperaturunterschied so gering wie möglich ist, um die Kosten zu beschränken, die mit der Kompression der zu behandelnden, in die Mitteldruckkolonne eingespritzten Luft verbunden sind.
  • Die Verdampfer-Kondensatoren vom Berieselungstyp sind durch ihre ausgezeichneten Wärmetauscherleistungen sehr vorteilhaft und können dank der in EP-A-130 122 auf Namen der Anmelderin beschriebenen Technologie in zuverlässiger und wirtschaftlicher Weise hergestellt werden.
  • Jedoch stellt sich folgendes Problem.
  • Während eines Anhaltens der Luftdestillieranlage infolge ein er Störung (vorübergehendeStromunterbrechung, Maschinenstörung usw....) oder bei einem programmierten Anhalten sind die auf den Ebenen der oberen Kolonne (Niederdruckkolonne) und gegebenenfalls in der Argongemisch- Kolonne, welche der Doppelkolonne zugeordnet ist, gelagerten Flüssigkeiten, ja sogar die an den Ebenen der tieferen Kolonne (Mitteldruckkolonne), wenn keine Messung bezüglich des Betriebes des Ventils für das Aufsteigen der reichen Flüssigkeit vorgenommen wurde, am Boden der Niederdruckkolonne ausgeschüttet, da, wo der Verdampfer-Kondensator angebracht ist.
  • Bei Einheiten, für welche hohe Reinheiten und erhöhte Gewinnungserträge gefordert werden, ist die Zahl der Ebenen beträchtlich, und die "Füllmenge" oder das "Hold-Up" der so heftig auf dem Boden der Niederdruckkolonne während des Anhaltens ausgeschütteten Flüssigkeit weist eine Höhe von mehreren Metern auf. Wenn der Austauscher am Boden der Niederdruckkolonne angebracht ist und wenn der Austritt für sowohl gasförmigen als auch flüssigen Sauerstoff sich nur durch das Unterteil des Austauschers vollziehen kann, ist dieser letztere unfähig, weil er also wenigstens teilweise eingetaucht ist, sich während des Wiederstartens der Anlage zu zünden.
  • Das Wiederinbetriebbringen der Einheit nach einigen Augenblicken, einigen Stunden, ja sogar nach einigen Tagen des Stillstands, erfordert also ein vorheriges Ablassen der am Boden noch vorhandenen Flüssigkeit, während diese Flüssigkeit willkommen ist, weil sie das sofortige Wiederbeschicken der Ebenen der verschiedenen Kolonnen erlaubt, deren "Beschleunigungseinsatz" sie bildete.
  • Um den Verdampfer-Kondensator wieder zünden zu können, ohne die am Boden gesammelte Flüssigkeit abzulassen, könnte man daran denken, entweder einen Austauscher in ausreichender Höhe, ausgehend vom Boden des Kolonnenbodens anzubringen, damit die gesammelte Flüssigkeit nicht den unteren Teil dieses Austauschers erreicht, oder außerhalb der Kolonne als Ansatz oder warzenartigen Vorsprung des Kolonnenbodens ein Rückhaltvolumen für diese Flüssigkeit anzubringen. Indessen würden diese Lösungen es erfordern, einen Raum von großen Ausmaßen zu verwirklichen, was bei normaler Funktion zu nichts führt, und was übermäßige Investitionskosten erfordern würde.
  • Die Erfindung hat zum Ziel, das Problem der Wiederzündung des Wärmetauschers in relativ wirtschaftlicher Form zu lösen.
  • Erfindungsgemäß ist der Hauptwärmetauscher so angeordnet, daß er wenigstens teilweise während eines Betriebsstillstandes der Doppelkolonne eingetaucht ist, und die Vorrichtung weist mindestens einen Hilfswärmetauscher auf, der geeignet ist, alleine das Verdampfen der Flüssigkeit zu sichern, wenn der Hauptaustauscher wenigstens teilweise eingetaucht ist.
  • In einer ersten Ausführungsform ist der Hilfsaustauscher ein Austauscher vom Berieselungstyp mit Durchgängen für Sauerstoff, mit Mitteln, um den flüssigen Sauerstoff im Überschuß in diesen Durchgängen rieseln zu lassen, mit Durchgängen für Stickstoff, die in indirektem Wärmeaustausch mit den Sauerstoffdurchgängen in Verbindung stehen, mit Versorgungsmitteln der Stickstoffdurchgänge, mit gasförmigem Stickstoff, der aus der Mitteldruckkolonne kommt und mit Mitteln, um den kondensierten Stickstoff in die Mitteldruckkolonne zurückzuschicken, wobei der Hilfsaustauscher vollständig oberhalb des Höchstniveaus der Flüssigkeit am Boden der Niederdruckkolonne angebracht ist, und es sind Mittel vorgesehen für das Aufsteigen dieser Flüssigkeit an dem Scheitel der Sauerstoffdurchgänge des Hilfsaustauschers sowie Rückschickmittel für die Flüssigkeit vom unteren Ende des Hilfsaustauschers zum Scheitel der Sauerstoffdurchgänge des Hauptaustauschers.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist der Hilfsaustauscher ein Austauscher vom selben Typ wie der Hauptaustauscher und ist im wesentlichen auf derselben Höhe wie letzterer am Boden der Niederdruckkolonne angebracht, wobei der Scheitel der Sauerstoffdurchgänge des Hilfsaustauschers ausschließlich durch eine Steigleitung der in diesem Boden enthaltenen Flüssigkeit versorgt wird.
  • In einer dritten Ausführungsform ist der Hilfsaustauscher ein Austauscher vom Badtyp, der unterhalb des Hauptaustauschers am Boden der Niederdruckkolonne angebracht ist.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden jetzt im Hinblick auf beigefügte Zeichnungen beschrieben, auf welchen:
  • - Die Figur 1 schematisch den Aufbau und die Wirkungsweise eines Wärmetauschers; vom Berieselungstyp und mit Sauerstoffaustritt ausschließlich durch das untere Teil zeigt; und
  • - die Figuren 2 bis 5 schematisch einen Teil einer Destillationsanlage für Luft nach der Erfindung gemäß mehreren verschiedenen Ausführungsformen des Verdampfungs- Kondensatorapparates zeigen.
  • Man sieht in jeder der Figuren den Scheitel der Mitteldruckkolonne 1 und den Boden der Niederdruckkolonne 2 einer Destillationsanlage für Luft mit Doppelkolonne, wobei jede Kolonne Destillationsebenen 3 aufweist oder einen entsprechenden Aufbau für den Austausch von Wärme und Stoff. Die Kolonne 1, die unter ungefähr 6 bar absolut arbeitet, wird durch einen zylindrischen Ring 4 begrenzt, und die Kolonne 2, die ein wenig über dem Atmosphärendruck arbeitet, wird durch einen zyiindrischen Ring 5 begrenzt. Die zwei Kolonnen sind durch einen nach oben gewölbten Boden 6 voneinander getrennt. Der Stickstoff des Kolonnenkopfes 1 wird mittels eines indirekten Wärmetauschers 7 vom Berieselungstyp kondensiert, wobei flüssiger Sauerstoff verdampft wird, der zum Boden der Kolonne 2 gelangt.
  • Der Austauscher 7 besteht im wesentlichen aus einem parallelepipedischen Block großer Ausmaße, z.B. 1 bis 1,5 m² im horizontalen Querschnitt und 3 bis 6 m in der Höhe und ist durch ein Aufeinanderschichten einer großen Anzahl vertikaler paralleler Aluminiumplatten gebildet, die untereinander ebene Durchgänge definieren. Jeder dieser Durchgänge enthält Aluminiumwellen, die Verstrebungen und Stege bilden, und ist durch vertikale und horizontale Stege begrenzt. Ein Teil dieser Durchgänge, z.B. ein Durchgang von zweien, ist ein Durchgang für Sauerstoff, und die restlichen Durchgänge sind Durchgänge für Stickstoff. Die Sauerstoffdurchgänge werden von oben mit flüssigem Sauerstoff mittels eines Flüssigkeitsspeichers 8, der am Scheitel des Austauschers gebildet ist, gespeist, sie sind seitlich geschlossen und nach unten offen. Die Stickstoffdurchgänge sind auf allen Seiten geschlossen und werden seitlich mit gasförmigem Stickstoff in der Nachbarschaft ihres oberen Endes mittels eines halbzylindrischen Gehäuses 9 mit horizontaler Achse versorgt, welches mit dem Scheitel der Kolonne 1 über eine Leitung 10 in Verbindung steht. Der kondensierte Stickstoff wird seitlich am unteren Teil genau dieser Durchgänge durch ein anderes halbzylindrisches Gehäuse 11 mit horizontaler Achse gesammelt und von da durch eine Leitung 12 in die Kolonne 1 zurückgeschickt. Diese letztere mündet in eine Rinne 13, welche eine Aufbewahrung des flüssigen Stickstoffs sicherstellt. Der Austauscherblock 7 ist durch Ofenlöten zusammengesetzt.
  • Im normalen Betrieb befindet sich ein Bad von flüssigem Sauerstoff 14 am Boden der Kolonne 2, und sein Niveau N befindet sich unterhalb des unteren Endes des Austauschers 7 in einem geringen Abstand von diesem. Eine Pumpe 15 pumpt über eine Leitung 16 einen Durchsatz D an flüssigem Sauerstoff in den Speicher 8, welcher ebenfalls einen Durchsatz D an flüssigem Sauerstoff von den Ebenen der Kolonne 2 erhält. Ein Durchsatz D an Sauerstoff wird in dem Austauscher 7 derart verdampft, daß ein Durchsatz D an flüssigem Sauerstoff im Überfluß in das Bad 14 fällt. Die Durchsätze können sich in der Praxis mehr oder weniger von dem Wert D entfernen.
  • Andere Einzelheiten, die den Aufbau und den Betrieb eines solchen Verdampfer-Kondensators mit Berieselung betrifft, werden in der vorher genannten EP-A-130 122 beschrieben.
  • In einer Ausführungsform kann die Pumpe 15 durch jedes andere Mittel zum Steigen von Flüssigkeit ersetzt werden, wie z.B. durch einen Thermosiphon oder "Gas-Lift", der aus einem indirekten Wärmetauscher 15A besteht, der durch ein geeignetes Fließmittel erwärmt wird, welches "reiche Flüssigkeit" sein kann, die vom Boden der Kolonne 1 kommt, wie es in der Technik klassisch ist. In Figur 1 hat man diese Ausführungsform in strichpunktierten Linien dargestellt, und man hat auch eine Abzugsleitung 17 für gasförmigen Sauerstoff von der Kolonne 2 dargestellt und eine Abzugsleitung 18 für flüssigen Stickstoff aus der Kolonne 1.
  • Um die Höhe der Niederdruckkolonne maximal zu reduzieren, ist das Niveau N In einer geringen Entfernung unterhalb des Austauschers 7 vorgesehen, wie hier oben gezeigt. Im Falle des Stillstandes der Anlage, wie weiter oben beschrieben, sammelt sich der "Beschickungseinsatz" der zahlreichen Ebenen am Boden der Kolonne 2, und die Flüssigkeit steigt bis zu einem Niveau N1, bis zu welchem der Austauscher 7 teilweise eingetaucht ist. Besonders ist eine bestimmte Flüssigkeitshöhe in dem unteren Teil der Sauerstoffdurchgänge dieses Austauschers anwesend. Wenn die Anlage wieder startet, wird eine kleine Menge an Sauerstoff verdampft, aber weil die Durchgänge für Sauerstoff nur nach unten offen sind, wird schnell ein Gleichgewichtszustand erreicht, und der Austauscher kann nicht weiterarbeiten. Die Figuren 2 bis 5, In welchen die entsprechenden Leitungen für Stickstoff der Klarheit der Zeichnung wegen weggelassen wurden, zeigen, wie die Anlage gemäß der Erfinduiig verändert werden kann, um das Wiederstarten des Austauschers 7 zu erlauben.
  • In der Lösung der Figur 2 enthält der Kolonnenboden 2 zwei Hauptwärmetauscher 7, die parallel auf derselben Höhe wie in Figur 1 angeordnet sind, d.h. mit ihrem unteren Ende sehr nahe dem Boden 6, gerade über dem Niveau N des flüssigen Sauerstoffbades. Der Speicher 8 ist den zwei Austauschern gemeinsam.
  • Die Anlage weist einen Hilfsmantel 19 mit einem Hilfswärmetauscher 20 auf. Dieser Austauscher ist auch vom Berieselungstyp und hat denselben Aufbau wie der Austauscher 7. Der Mantel 19 ist oben durch einen oberen Boden 21 verschlossen und unten durch einen unteren Boden 22, welcher sich oberhalb des Niveaus des Speichers 8 der Austauscher 7 befindet. Die Steigleitung 16 für die Flüssigkeit mündet am Scheitel des Mantels 19; eine Leitung 23 verbindet den Boden 22 mit dem Speicher 8, und Leitungen 24 und 24A verbinden jeweils den Raum, der gerade unterhalb des Austauschers 20 liegt und den Raum, der unterhalb des Bodens 21 in dem Gebiet des Mantels 5 liegt, welcher gerade über dem Speicher 8 angeordnet ist.
  • In normalem Betrieb pumpt die Pumpe 15 flüssigen Sauerstoff vom Bad 14 zum Scheitel des Mantels 19, um einen Hilfsspeicher 25 an Flüssigkeit am oberen Teil des Austauschers 20 aufrechtzuerhalten. Ungefähr die Hälfte dieses Flüssigkeitsdurchsatzes wird in diesem Austauscher verdampft, und der Überschuß an flüssigem Sauerstoff sowie verdampfter Sauerstoff gehen in den Mantel 5 durch die Leitungen 23 und 24. Der Überschuß an flüssigem Sauerstoff fügt sich zu dem flüssigen Sauerstoff hinzu, der von den Ebenen der Kolonne 2 in den Speicher 8 fällt und ungefähr die Hälfte des Gesamtdurchsatzes an flüssigem Sauerstoff, der letzteren speist, wird in den Austauschern 7 verdampft, wobei der Überschuß an Flüssigkeit durch die Pumpe 15 zurückgenommen wird.
  • Bei einem Stillstand der Anlage steigt die Flüssigkeit des Bodens der Kolonne 2 bis zu dem Niveau N1 wie in Figur 1. Um die Anlage wieder zu starten, pumpt die Pumpe 15 die Flüssigkeit zum Scheitel des Hilfsaustauschers 20, der aufgrund seiner Lage in Betrlebszustand geblieben ist Ein Teil des Flüssigkeitsdurchsatzes ist also durch den alleinigen Austauscher 20 verdampft worden, und der Überschuß an Flüssigkeit sowie die verdampfte Flüssigkeit gehen wie vorher in den Mantel 15, durch die Leitungen 23 und 24. Infolgedessen sinkt das Flüssigkeitsniveau in der Kolonne2 allmählich, und wenn das Niveau N beinahe wiederhergestellt ist, können die Austauscher 7 erneut arbeiten. Der Austauscher 20 ist so bemessen7 daß es der Anlage erlaubt wird, den für die Zündung der Ebenen notwendigen Luftdurchsatz zu behandeln, damit ihr "Beschickungseinsatz" wieder hergestellt wird, wobei dieser Luftdurchsatz niedriger ist als der dem normalen Betrieb der Anlage entsprechende Durchsatz.
  • So werden der zusätzliche Mantel 19 und der Hilfsaustauscher 20 ständig als zusätzliche Wärmeaustauschoberfläche benutzt, was die thermischen Leistungen der Anlage verbessert.
  • In einer Ausführungsform könnte der Austauscher 20 auf einem niedrigeren Niveau als der Speicher 8 oder selbst als das Niveau N1 angeordnet sein, mit einer zusätzlichen Pumpe, mit welcher die Leitung 23 ausgestattet ist. Der Mantel 19 kann übrigens in seinem Strömungsteil aus dem Austauscherblock selbst bestehen.
  • In der Anlage der Figur 3 gibt es drei Austauscher 7, und sie sind wie in der Figur 2 Seite an Seite und gerade über dem Bad 14 mit einem gemeinsamen Speicher 8 angeordnet. Der Hilfausstauscher besteht aus drei den Austauschern 7 identischen Austauschern 20A, die in der Kolonne 2 gerade über diesem angeordnet sind. Die Leitung 16 hat eine Abzweigung 16A, die in den Speicher 25A der Austauscher 20A mündet, und eine Abzweigung 16B, die in den Speicher 8 der Austauscher 7 mündet. Diese Leitungen sind mit Sperrventilen 26A bzw. 26B versehen.
  • Bei normalem Betrieb befindet sich das flüssige Sauerstoffbad 14 auf dem Niveau N. Das Ventil 26A ist geschlossen, und das Ventil 26B ist geöffnet. Die Hilfsaustauscher 20A werden ausschließlich durch die Ebenen der Kolonne 2 mit flüssigem Sauerstoff gespeist, verdampfen ungefähr die Hälfte dieses Durchsatzes und liefern den Rest dem Speicher 8. Ein Durchsatz derselben Größenordnung wird durch die Pumpe 15 in den Speicher 8 gepumpt, die Hälfte des Gesamtdurchsatzes wird in den Austauschern 7 verdampft, und der Rest fällt in das Bad 14.
  • Bei einem Anhalten der Anlage versenkt das Ansteigen der Flüssigkeit bis zum Niveau N1 teilweise die Austauscher 7. Beim Wiederstarten ist das Ventil 26B geschlossen, das Ventil 26A geöffnet, und die Pumpe 15 pumpt die Flüssigkeit in den oberen Speicher 25A. Ein Teil dieses Durchsatzes verdampft, die Flüssigkeit am Kolonnenboden sinkt allmählich, und wenn sie ungefähr auf das Niveau N zurückgekommen ist, arbeiten die Austauscher 7 von neuem. Der Vorteil dieser Lösung besteht in der Tatsache, daß es möglich ist, Hilfsaustauscher aufzustellen, die eine viel größere Wärmeoberfläche in dem Mantel der Kolonne selbst aufweisen, was noch die Wärmeaustauschleistungen bei normalem Betrieb zu verbessern erlaubt, z.B. einen Temperaturunterschied der Größenordnung von 0,5ºC zwischen Stickstoff mittleren Drucks und flüssigem Sauerstoff zu erreichen. Außerdem bemerkt man, daß die Abzugsleitung 17 für gasförmigen Sauerstoff an ganz gleich welcher Stelle zwischen der höchsten Stelle des Austauschers 7 und den Ebenen der Kolonne 2 angebracht werden kann, ohne das Mitführen der Flüssigkeit zu riskieren.
  • Es ist noch zu bemerken, daß die Austauscher 20 der Figur 2 und 20A der Figur 3 so ausgebildet sein könnten, daß das Abziehen der verdampften Flüssigkeit nach oben erlaubt wird, wie in der vorhergehenden EP-A beschrieben ist.
  • In der Ausführungsform der Figur 4 sind in dem Mantel 5 zwei Hauptaustauscher 7 und zwei Hilfsaustauscher 20B Seite an Seite vorgesehen. Das untere Ende der vier Austauscher liegt in geringer Entfernung oberhalb des Niveaus N; sie sind alle identisch mit einem Unterschied: Die zwei Austauscher 7 weisen einen gemeinsamen Speicher 8 auf, der wie in den vorhergehenden Beispielen nach oben geöffnet ist, während die zwei Austauscher 20B einen gemeinsamen Speicher 25B aufweisen, der durch ein horizontales halbzylindrisches Versorgungsgehäuse 27 hermetisch abgeschlossen ist, in welches die Leitung 16 mündet. Eine Leitung 27A kommt von dem Scheitel des Gehäuses 27, verläßt den Mantel 5, ist außerhalb von diesem mit einem Ventil 27B ausgestattet und mündet in den Mantel 5 oberhalb des Niveaus N.
  • Bei normalem Betrieb der Anlage ist das Ventil 27B geöffnet. Es gelangt ein gleicher Durchsatz zum Speicher 8, von den Ebenen stammend, und zum Speicher 25B durch die Leitung 16. Jeder Austauscher verdampft ungefähr ein Viertel dieses Durchsatzes und der Flüssigkeitsüberschuß fällt in das Bad 14, um von der Pumpe 15 zurückgepumpt zu werden.
  • Bei einem Stillstand der Anlage steigt die Flüssigkeit auf das Niveau N1 und taucht zum Teil die vier Austauscher ein. Für das Wiederingangsetzen schließt man das Ventil 27B; die Pumpe pumpt Flüssigkeit in das Gehäuse 27 und entwickelt in diesem einen Überdruck, der dem in den Austauschern 20B verdampften Sauerstoff erlaubt, den Druck des Flüssigkeitsbades im unteren Teil zu überwinden. Die Flüssigkeit sinkt allmählich am Kolonnenboden, der Druck in dem Gehäuse 27 sinkt ebenfalls entsprechend, und wenn das Niveau N beinahe wieder erreicht ist, beginnen die Austauscher 7 wieder zu arbeiten, und man öffnet das Ventil 27B.
  • Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß keine zusätzliche Höhe des Mantels 5 und kein Hilfsraum außerhalb der Kolonne notwendig ist.
  • Die Figur 5 zeigt eine Lösung, die als eine Variante der Figur 2 angesehen werden kann: Der Mantel 19 befindet sich auf einer viel niedrigeren Ebene als in Figur 2, wobei der Boden 22 beinahe auf der Höhe des Bodens 6 der Doppelkolonne liegt Eine Leitung 28, die mit einem Ventil 29 versehen ist und die die Leitung 23 ersetzt, verbindet die Böden der Mäntel 5 und 19. Die Leitung 24 verbindet wie in der Figur 2 den Raum, der gerade unter dem Austauscher 20 liegt, mit der Zone des Mantels 5, die oberhalb des Speichers 8 liegt. Die Leitung 24A ist mit einem Ventil 24B ausgestattet.
  • Bei normalem Betrieb sind die Ventile 29 und 24B geöffnet, und das Niveau N stellt sich in den zwei Mänteln 5 und 19 ein. Der Austauscher 20 bildet einen zusätzlichen Verdampfer- Kondensator, der mit flüssigem Sauerstoff durch die Leitung 16 gespeist wird, während der Austauscher 7 einzig durch die Ebenen 3 mit flüssigem Sauerstoff gespeist wird.
  • Vom Augenblick des Stillstandes der Anlage schließt man das Ventil 29 gleichzeitig mit dem Anhalten der Pumpe, welches das Eintauchen des Austauschers 20 verhindert. Bei einem Wiederanlaufen wird Flüssigkeit durch den alleinigen Austauscher 20 verdampft, und es ist zweiphasiges Fluid, welches zur Kolonne 2 durch die Leitung 24 zurückkehrt.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Ventil 29 offen zu lassen. Der Austauscher 20 ist also wie der Austauscher 7 während des Stillstandes der Anlage teilweise versenkt und das Wiederanlaufen erfolgt durch Schließen des Ventils 24B und unter Bildung eines Überdruckes Mittels der Pumpe 15 am oberen Boden des Mantels 19 in analoger Form, wie es im Hinblick auf die Figur 4 beschrieben wurde. Diese Form des Wiederanlaufens mit eingetauchtem Austauscher 20 kann übrigens auch bei geschlossenem Ventil ausgeführt werden.
  • In der Ausführungsform der Figur 6 sind drei Austauscher 7 vorgesehen und gerade unter diesen und gerade über dem Boden 6 mehrere z.B. drei Hilfsaustauscher 20C vom Badtyp oder Thermosiphontyp. Diese Austauscher unterscheiden sich von den Austauschern 7 durch die Tatsache, daß der obere Speicher 8 nicht existiert, wobei die Sauerstoffdurchgänge nach oben frei geöffnet sind. Solche Austauscher, klassisch in der Technik der Luftdestillation, können arbeiten, wenn sie völlig eingetaucht sind. Übrigens ist die Leitung 16 weggelassen.
  • Bei normalem Betrieb der Anlage liegt das Niveau N derart, daß die Austauscher 20C beinahe völlig eingetaucht sind. Der Speicher 8 der Austauscher 7 wird einzig durch flüssigen Sauerstoff gespeist, der von den Ebenen kommt. Beinahe die Hälfte des Durchsatzes wird in diesen Austauschem verdampft, und der Rest fällt in das Bad 14. Die Austauscher 20C verdampfen diesen überschüsslgen Durchsatz, es ist prinzipiell also nicht notwendig, die Flüssigkeit zum Speicher 8 zu pumpen. Weil die Badverdampfer eine geringere Leistung als die Berieselungsverdampfer haben, kann es jedoch bei einer Variante von Vorteil sein, die Austauscher 20C so abzumessen, daß sie nur einen kleinen Teil des flüssigen Sauerstoffes verdampfen, wobei der überschüssige Durchsatz also in den Speicher 8 wie vorher zurückgepumpt wird.
  • Bei einem Anhalten der Anlage steigt die Flüssigkeit auf das Niveau N1 derart, daß die Austauscher 20C völlig eingetaucht sind und die Austauscher 7 teilweise eingetaucht sind. Das Wiederanlaufen erfolgt ohne Schwierigkeit, zuerst einzig durch die durch die Austauscher 20C gesicherte Verdampfung, dann, wenn das Niveau N beinahe wiederhergestellt ist, auch durch die Austauscher 7.
  • Aufgrund der Anwesenheit von Badaustauschern eignet sich die Lösung der Figur 6 ganz besonders für die Fälle, wo relativ gemäßigte Wärmeaustauschleistungen annehmbar sind, z.B. ein Temperaturunterschied der Größenordnung von 1ºC zwischen dem Stickstoff mittleren Drucks und dem flüssigen Sauerstoff.

Claims (8)

1. Anlage zur Destillation von Luft mit Doppelkolonne (1, 2), mit einer Vorrichtung zum Verdampfen von Sauerstoff und für die Kondensation von Stickstoff, mit mindestens einem Hauptwärmetauscher (7), der am Boden der Niederdruckkolonne (2) angeordnet ist wobei dieser Wärmetauscher vom Berieselungstyp ist und Sauerstoffdurchgänge, Mittel (8), um flüssigen Sauerstoff im Überschuß in diesen Durchgängen rieseln zu lassen, Mittel zum Entleeren der Gesamtheit an verdampftem Sauerstoff und des Überschusses an flüssigem Sauerstoff durch das untere Ende eben dieser Durchgänge, Durchgänge für Stickstoff im indirekten Wärmeaustausch mit den Sauerstoffdurchgängen, Mittel (9, 10) zum Versorgen der Stickstoffdurchgänge mit gasförmlgem Stickstoff, der von der Mitteldruckkolonne (1) stammt, und Mittel (11, 12) für die Rückführung des in der Mitteldruckkolonne kondensierten Stickstoffs aufweist, dadurch gekennzeichnet. daß der Hauptwärmetauscher (7) derart angeordnet ist, daß er mindestens teilweise beim Anhalten des Betriebes der Doppelkolonne eingetaucht angeordnet ist und daß die Vorrichtung mindestens einen Hilfswärmetauscher (20; 20A, 20B; 20C) aufweist, der geeignet derart ausgestaltet ist, daß er allein die Verdampfung der Flüssigkeit sicherstellt, wenn der Hauptaustauscher mindestens teilweise eingetaucht ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsaustauscher (20, Figur 2; 20A) ein Austauscher vom Berieselungstyp ist, der Sauerstoffdurchgänge, Mittel (25; 25A), um den flüssigen Sauerstoff im Überschuß in diesen Durchgängen rieseln zu lassen, Stickstoffdurchgänge in indirektem Wärmeaustausch mit den Sauerstoffdurchgängen, Mittel für die Versorgung der Stickstoffdurchgänge mit gasförmigem Stickstoff, der aus der Mitteldruckkolonne (1) stammt, und Mittel für die Rückführung des in der Mitteldruckkolonne kondensierten Stickstoffes aufweist und daß er mit Mitteln (15, 16) versehen ist zum Aufsteigen der am Boden der Niederdruckkolonne enthaltenen Flüssigkeit zum höchsten Punkt der Sauerstoffdurchgänge des Hilfsaustauschers sowie Mittel (23) aufweist für das Rückführen der Flüssigkeit vom unteren Ende des Hilfsaustauschers zum höchsten Punkt der Sauerstoffdurchgänge des Hauptaustauschers (7).
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsaustauscher ganz über dem höchsten Niveau (N1) der Flüssigkeit am Boden der Niederdruckkolonne (2) angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsaustauscher (20;20A) ganz über dem höchsten Punkt des Hauptaustauschers (7) angeordnet ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsaustauscher (20) außerhalb der Niederdruckkolonne (2) angeordnet ist.
6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsaustauscher (20A) in dem Mantel (5) der Niederdruckkolonne (2) über dem Hauptaustauscher (7) angeordnet ist.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsaustauscher (20, Figur 5; 20B) ein Austauscher desselben Typs wie der Hauptaustauscher (7) ist und im wesentlichen auf demselben Niveau wie letzterer angeordnet ist, wobei der höchste Punkt der Sauerstoffdurchgänge des Hilfsaustauschers durch ein hermetisch abgeschlossenes Versorgungsgehäuse (21, Figur 5;27) bedeckt ist, welches ausschließlich durch eine Leitung (16) zum Aufsteigen der in der Bodenwanne enthaltenen Flüssigkeit versorgt ist.
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswärmetauscher (20C) ein Austauscher vom Badetyp ist, der unter dem Hauptaustauscher (7) in der Bodenwanne der Niederdruckkolonne (2) angeordnet ist.
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