DE712480C

DE712480C - Vorrichtung zur Erzeugung von unterkuehltem fluessigem Sauerstoff

Info

Publication number: DE712480C
Application number: DEM146322D
Authority: DE
Inventors: Dr Peter Grassmann; Adolf Messer
Original assignee: Messer and Co GmbH
Current assignee: Messer and Co GmbH
Priority date: 1939-10-27
Filing date: 1939-10-27
Publication date: 1941-10-20

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von unterkühltem flüssigem Sauerstoff Um bei Anlagen für die Erzeugung von flüssigem Sauerstoff die Verdampfungsverluste so klein wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, den erzeugten Sauerstoff zu unterkühlen; denn im Apparat steht der Sauerstoff unter einem Druck von etwa 0,4 bis o,5 atü, und seine Temperatur ist die diesem Druck entsprechende Sättigungstemperatur. Sie beträgt dementsprechend - 179,8 bis - 179,z°. Würde der Sauerstoff durch ein Ventil auf atmosphärischen Druck entspannt, so würden etwa 2,5. bis 3% verdampfen. Dazu treten dann noch die unvermeidlichen Verluste durch Wärmezufuhr von außen. Auch wenn der verdampfende Sauerstoff in einem Gasometer aufgefangen wird, so bleibt doch seine fühlbare Kälte unbenutzt, was natürlich einen wesentlichen Verlust bedeutet. Durch Unterkühlung der Flüssigkeit kann er jedoch vermieden werden.
Es ist ferner häufig von Vorteil, den flüssigen Sauerstoff sogar noch tiefer abzukühlen, als seiner Sättigungstemperatur bei Atmosphärendruck entspricht, denn die bei jeder Fortleitung und Speicherung auftretenden Kälteverluste führen dann zunächst nur zu einer Erwärmung der Flüssigkeit, jedoch nicht zu einer Verdampfung. Eine solche Verdampbedeutet aber nicht nur einen Sauerstoffverlust, sondern ist auch wegen der damit nötig werdenden reichlicheren Bemessung der Leitungen unerwünscht. Eine starke Unterkühlung bringt ferner auch noch den Vorteil, daß der flüssige Sauerstoff beim Umfüllen in andere Behälter auch durch Saugpumpen übergehebert werden kann, was aus konstruktiven Gründen meist wesentlich zweckmäßiger ist als eine Förderung allein durch Druckpumpen.
Es sind nun Verfahren bekanntgeworden, bei denen die für die Unterkühlung nötige Kälte dadurch erzeugt wird, daß .ein Teil des Sauerstoffs bei wesentlich erniedrigtem Druck verdampft wird. Neben dem Verlust an flüssigem Sauerstoff ist für dieses Verfahren auch noch eine gesonderte Pumpe nötig. Ferner wird dabei im wesentlichen nur die Verdampfungskälte und nur ein kleiner Teil der fühlbaren Kälte des Sauerstoffs ausgenutzt.
Es ist weiterhin ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem zur Ermöglichung der Förderung verflüssigten Sauerstoffs durch Saugpumpen die Zuleitungen zur Pumpe und diese selbst durch ein tiefer siedend---s Gas, beispielsweise durch flüssigen Stickstoff, gekühlt werden. Dieses `"erfahren hat den ,eil, daß hierzu ein zweites verflüssigtes G_L: benötigt wird. Wenn zwar auch bei der Zerlegung der Luft und Gewinnung von flüssigere Sauerstoff im normalen Zweisäulenapparat flüssiger Stickstoff im Apparat gewonnen -wird, so ist dieser sog. Was.chstickstoif für die Durchführung des Rektiflkationsvorganges in der Niederdrucksäule notwendig und .kann daher nicht ohne Schaden für den Rektifikationsvorgang für den Zweck der Unterkühlung verwendet werden.
Es ist ferner bereits Gegenstand eines ält:ren Patents, die Unterkühlung des flüssigen Sauerstoffs dadurch zu erreichen, daß man den bei der Luftzerlegung anfallenden Stickstoff in den Sauerstofftank einleitet, um dort die Unterkühlung vorzunehmen. Dieses Verfahren weist den großen Nachteil auf, daf> man besondere Rohrleitungen von der Zerlegungsapparatur zum Tank bauen muß, -wodurch Kälteverluste entstehen, und man hat ferner stets mit den Schwierigkeiten der Anschlüsse zu kämpfen. Desgleichen arbeitet das vorgeschützte Verfahren nicht nach dem Gegenstromprinzip, da der flüssige Sauerstoff in einem Tank ruht, wodurch eine unrationell(, Kälteausnutzung des strömenden Stickstoffs entsteht.
Demgegenüber wird bei dem Verfahren dir vorliegenden Erfindung der aus der "Trennsäule austretende Sauerstoffstrom durch den aus der Trennsäule austretenden Stickstoffstrom unmittelbar im Anschluß an die Treninsäule in einem Gegenströmer unterkühlt, Da der Stickstoff mit einer "Temperatur von etwa - 193 in mehr als ausreichender Menge zur Verfügung steht, kann durch ihn der flüssige Sauerstoff auf etwa - 191 , also um i o bis 12 gekühlt werden. Um ihn von dieser Temperatur -wieder bis zu seinem normalen Siedepunkt von - 183-' aufzuwärmen, ist eine Wärmezufuhr von 3,6 WE-kg notwendig, -welche Wärmemenge durch ungewollte Isolationsverluste zugeführt werden kann, ehe eine Verdampfung einsetzt. Zum Vergleich sei erwähnt, daß bei eine-- Zufuhr von 3,6 WE,'kg zu dem auf Siedepunkt befindlicher. flüssigen Sauerstoff bereits ; t@'o Verdampfen -würden.
In der Abbildung ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens wiedergegeben. Dabei ist « eine Trennsäule für mehrfache L uftzerlegtilig. Der bei b mit einer Temperatur von. etwa - I " austretende gasförmige Stickstoff gibt 93 c im Gegenstromkühlere einen Teil seinerlsälte an den bei d austretenden, etwa -- i9.5-.alten flüssigen Sauerstoff ab und tritt hierauf in die nicht gezeichneten weiteren Kälttauscher ein, um hier im Gegenstrom seine Kälte zum Teil an den Waschstickstoff und dann vor allem .an die einströmende Hochdruckluft zu übertragen. Der unterkühlte flüssige Sauerstoff fließt durch die gut isolierte Leiturige zur Verbrauchsstelle.
Im Gegensatz zti den obenercv'-ihrite!i bckamiten und vorgeschützten Verfahren, bei denen. die Tiefkühlung außerhalb der Trennsäule erfolgt, ist hier zur Verin,eidung v;) Kälteverlusten der Tiefkühler in den Luftzerlegungsapparat selbst mit eingebaut. Ferner geht die Tiefkühlung des flüssigen Sauerstoffs im Gegenstrom zum abziehenden Stickstoff vor sich. Häufig ist es erwünscht, auch einigen Gassauerstoff zur Verfügung zu haben. Für diesen Zweck kann der Kältetauscher c auch durch das Umgehungsventil h aus-,eschaltet werden, so daß dann nach der Entspannung etwa 30o des Sauerstoffs verdampfen, wozu dann noch die im Tank und in den Verbindungsleitungen verdampfende Menge tritt. Die angegebene läßt sich natürlich auch auf Apparate mit einstufiger Luftzerlegung, . ferner auch auf die Gewinnung anderer Flüssiggase aus einem Gasgemisch anwenden, wenn bei der Zerlegung ein Gas oder Gasgemisch .anfällt, das merklich kälter als das zu gewinnende Flüssiggas ist.

Claims

FATL:\TANS1'kÜCl-ri3: i. Vorrichtung zur Erzeugung von unterkühltem -flüssigem Sauerstoff unter Ausnutzung der Kälte des bei der Luftzerlegung anfallenden gasförmigen Stickstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Unterkühlung nötige Kälte in einem in den Luftzerlegungsapparat eingebauten Tiefkühler übertragen wird, der von dem Kälte abgebenden Stickstoff und dem Kälte aufnehmenden Sauerstoff im Gegenstrom durchflossen -wird. z. Vorrichtung nach- Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß ein Urngehu!ngsventil vorgesehen ist, durch das der für 'die Unterkühlung bestimmte Kältetausclier ganz oder teilweise außer Betrieb gesetzt werden kann.