DE729657C

DE729657C - Erzeugung von fluessigem Stickstoff

Info

Publication number: DE729657C
Application number: DEG104102D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Wucherer
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1941-09-24
Filing date: 1941-09-24
Publication date: 1942-12-19

Description

Erzeugung von flüssigem Stickstoff Es ist bekannt, in Luftzerlegungsanlagen unter Aufwand einer entsprechend größeren Kälteleistung flüssigen statt gasförmigen Sauerstoff zu erzeugen. Diese Maßnahme @erfolgt, um entweder den flüssigen Sauerstoff, der in Tanks umgefüllt wird, unter Ausnutzung des Verdampfungsdruckes auf Stahlflaschen zu füllen oder in Rohrleitungen dem Verbraucher zuzuführen oder um den Sauerstoff .in flüssiger Form in isolierten Gefäßen zu transportieren, was wesentlich bequemer und billiger ist als der Transport gasförmigen Sauerstoffs in Stahlflaschen. Für Stickstoff sind entsprechende Maßnahmen bisher nicht durchgeführt worden. Lediglich bei geringem Bedarf an flüssigem Stickstoff wurde dieser dem Kondensator einer Luftzerl baungsanlage entnommen. Größere Mengen flüssigen Stickstoffs kann man wegen der dadurch bedingten Störung im Beharrungszustand der Rektifikation auf diese Weise einer Luftzerlegungsanlage nicht entnehmen.
Gemäß der Erfindung soll die Verflüssigung des Stickstoffs zum Zwecke der Entnahme größerer Mengen Stickstoffs in flüssiger Form dadurch erfolgen, daß der gasförmige und nahezu drucklose, in einer Zerlegungsanlage ,gewonnene Stickstoff von neuem verdichtet und nach erfolgter Abkühlung im Gegenstrom mit dem kalten Stickstoff durch den bei, der Luftzerlegung anfallenden flüssigen Sauerstoff unter Druck verflüssigt wird. Der höhere Kältebedarf der Zerlegungsanlage kann hierbei durch Erhöhung des Enddruckes des Luftkompressors gedeckt werden, jedoch wird man dann in der Zeit der Entnahme des flüssigen Stickstoffs auf die Entnahme flüssigen Sauerstoffs weitgehend verzichten müssen. Der Stickstoff muß dabei mindestens auf den Kondensationsdruck, zweckmäßig aber etwas höher, etwa auf 5 bis 6 atü, verdichtet werden.
Sollen flüssiger Stickstoff und flüssiger Sauerstoff gleichzeitig entnommen werden, so muß der Stickstoff zum Zwecke größerer Kälteleistung auf einen höheren Druck, z. B. i o bis 2o at, oder, wenn. es sich um die Erzeugung sehr großer Mengen flüssigen Stickstoffs handelt, auf einen Druck von 5o atü oder höher verdichtet werden, wobei sowohl die arbeitleistende Entspannung des Stickstoffs als auch der Joule-Thomson-Effekt zur Kälteleistung in bekannter Weise herangezogen werden können. Die Entspannung des verdichteten Stickstoffs erfolgt dann ebenfalls auf etwa 5 bis 6 atü. Unter diesem Druck erfolgt sodann die weitere Verflüssigung durch Wärmeaustausch mit flüssigem Sauerstoff. Der bei der weiteren Entspannung auf Atmosphärendruck oder auf den Druck des Transportbehälters verdampfnde Anteil wird zweckmäßig dem gasförmigen Stickstoff des Zerlegungsapparates wieder beigemischt, falls man ihn nicht verloren geben will.
Der Verflüssigen für den Stickstoff kann innen- oder außerhalb des Luft7,erlegungsapparates untergebracht werden, z. B. kann eine für die Verflüssigung dienende Rohrschlange, welche von dem unter beliebigem, jedoch über Kondensationsdruck stehenden Stickstoff durchströmt wird, in einem Sauerstofftank außerhalb des Zerlegungsapparates uax.ergebracht werden, oder es wird ein Verflüssiger verwendet, welcher von dem flüssigen Sauerstoff durchströmt wird, welcher der Zerlegungsanlage entnommen wird; einen solchen Verflüssigen kann man innerhalb des Mantels des Zerlegungsapparates unterbringen. Oder aber der Verflüssigen wird im Zerlegungsapparat selber untergebracht, z. B. durch Zusammenbau mit dem Verdampferkondensator des Zerlegungsapparates oder durch einfache Vergrößerung desselben.
Der unter Druck verflüssigte Stickstoff kann nach Entspannung in einen stationären oder transportablen Flüssigkeitstank umgefüllt werden, wie dies beim Sauerstoff bereits bekannt ist, und auch in gleicher Weise der weiteren Verwendung zugeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wirdnachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.
Der in einem Zweisäu.lenrektifizierapparat gewonnene gasförmige Stickstoff wird durch Leitung i zum Gegenströmen 2 geführt, in dem er auf Raumtemperatur erwärmt wird, und sodann in dem Kompressor 3 auf beispielsweise i 5 atü verdichtet. Der verdichtete und in üblicher Weise z. B. in nicht gezeichneten `Wasserkühlern, welche die Kompressionswärme ableiten, wieder bis auf etwa Raumtemperatur abgekühlte Stickstoff tritt durch Leitung ¢ in den Gegenströmen 2. Ein Teil des verdichteten Stickstoffs wird nach Vorkühlung in dem Gegenströmen 2 über Leitung 5 zu der -Expansionsmaschine 6 geführt und in derselben auf Kondensatordruck, z. B. 5 atü, entspannt. wobei er sich nahezu auf Sättigungstemperatur abkühlt. Durch Leitung ; tritt er dann in den Kondensator S ein. Der restliche verdichtete Stickstoff wird in dem Gegenströmen 2 bis auf die Temper;itur des gasförmigen Stickstoffs abgekühlt, wobei bereits eine Teilverflüssigung erfolgen kann, und tritt sodann durch Leitung g Tiber das Dtosselventil io ebenfalls in den Kondensator S. Bei der Entspannung von 15 atü in dem Drosselventil io erfolgt eine weitere Verflüss.igung. Die vollständige Verflüssigung des gesamten auf 5 atü entspannten Stickstoffs erfolgt im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Sauerstoff in dem Kondensator @. Der flüssige Stickstoff wird durch Leitung i t Tiber das Regelventil 12 entnommen. Der bei der Entspannung verdampfende Stickstoff kann durch Leitung 13 dem Kompressor 3 zugeführt werden. Der Kondensator 8 ist in dem Hatnptkandensator i-1 des Zw-eisäulenapparates untergebracht. Jedoch wird der zur flüssigen Entnahme bestimmte Stickstoff durch die K ondensatordeckel 15 und 16 von dem Stickstoff der Drucksäule getrennt. Dies ist zwar nicht unbedingt notwendig, empfiehlt sich aber, um bei wechselnder Entnahme von flüssigem Stickstoff den Betrieb der Säule nach Möglichkeit nicht zu stören. Wird die Entnahme des flüssigen Stichstoffs eingeschränkt, so kann der überschüssige Stickstoff in gasförmiger Form durch Leitungen i; oder iS abgeführt werden. Die Leistung des Kompressors 3 ist dann entsprechend hinsichtlich Druck und Menge zu reduzieren. Die Expansionsmaschine 6 kann bei geringem Bedarf von flüssigem Stickstoff abgestellt werden.

Claims

PATENTAN SPRÜCiiE t. Verfahren zur Erzeugung von flüssigem Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer Luftzerlegungsanlage gewonnene gasförmige Stickstoff= nach Verdichtung auf Kondensationsdruck oder auf höheren Druck im Kälteaustausch mit dem kalten, aus der Zerlegungsanlage austretenden Stickstoff von neuem abgekühlt und sodann im Kälteaustausch mit dem in der gleichen Anlage gewonnenen flüssigen Sauerstoff verflüssigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüssigung des Stickstoffs im Wärmeaustausch mit dein flüssigen Sauerstoff eines Sauerstofftanks erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüssigung des Stickstoffs in einem Kondensator erfolgt. der von dem flüssigen Sauerstoff bei seiner Entnahme durchströmt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüssigung innerhalb des Zerlegungsapparates im Wärmeaustausch mit dem flüssigen Sauerstoff z. B. durch Vergrößerung des Verdampferkandensators eines Zweisä#lilen-# apparates erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorseite des Verdampferkondensators in zwei Abteilungen getrennt ist, in deren einer der Stickstoff der Drucksäule in bekannter Weise verflüssigt wird, während in der anderen der Stickstoff der Obersäule verflüssigt wird. 6. Verfahren nach .einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Stickstoff zur Deckung des Kältebedarfes auf wesentlich höheren als Kondensationsdruck verdichtet wird und nahezu auf Kondensationsdruck bei Zerlegungstemperatur unter Leistung äußerer Arbeit entspannt wird. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der verdichtete und tiefgekühlte Stickstoff in einem Drosselventil entspannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß der verdichtete Stickstoff ' zum Teilunter Leistung äußerer Arbeit und zum Teil in einem Drosselventil auf Kondensationsdruck entspannt wird.