DE842358C - Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen durch Kaelte - Google Patents

Description

(WlGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. JUNI 1952

A 12683 ι ο,Ι ij g

Alfred Etienne, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen der Verfahren zur Trennung von Gasgemischen durch Kälte, bei welchen der Wärmeaustausch zwischen dem zu trennenden Gasgemisch und jeäem der abgeschiedenen Gase in Regeneratoren oder Austauschern mit periodischer Umschaltung der Strömungskreise erfolgt, in welchen sich während einer Betriebsperiode ein oder mehrere wenig flüchtige Bestandteile des Gasgemisches in festem Zustande abscheiden, wobei diese festen Abscheidumgen während der folgenden Periode durch unmittelbare Berührung mit jedem der abgeschiedenen Gase sublimiert werden usf. Sie betrifft somit insbesondere die Zerlegung von Kohlensäure enthaltender Luft in ihre Bestandteile durch Verflüssigung und Rektifikation. Zur Vereinfachung der nachstehenden· Erläuterungen sind diese auf ein derartiges Verfahren beschränkt.

Bekanntlich ist es zur Erleichterung dieser Sublimation der aus der Luft während einer Betriebs- ao periode abgelagerten festen Kohlensäure zweckmäßig, in mittelbare Berührung mit dem kalten Teil dieser Regeneratoren oder Austauscher ein Gas zu bringen, welches danach wieder in den Kreislauf zurückgeschickt wird, z. B. einen Teil der eintreten- as den kalten Luft oder einen Teil des austretenden kalten Stickstoffs, welcher hierauf wieder dem kalten Stickstoff zugesetzt wird, um mit diesem in

unmittelbare Berührung mit der Masse des Regenerators zu strömen. Diese Anordnung macht die chemische Befreiung eines Teils der behandelten Luft von Kohlensäure unnötig.

Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß in dem Fall der obigen Anordnung es nicht nötig ist, die Gesamtheit wenigstens eines der abgeschiedenen Gase in unmittelbare Berührung mit dem kalten Teil der Regeneratoren oder Austauscher zu bringen,

ίο sondern daß es genügt, nur einen Teil davon in Berührung zu bringen, wobei der Rest dann in mittelbarer Berührung mit einem der Regeneratoren oder Austauscher über die ganze Höhe desselben. strömen kann. In dem Fall der Zerlegung von Luft kann man so in einem üblichen, in einem Regenerator untergebrachten Temperaturaustauscher einen Teil des abgeschiedenen Stickstoffs strömen lassen, welcher auf diese Weise außen zurückgewonnen wird, ohne seine Reinheit einzubüßen. Der Regene-

ao rator oder Austauscher mit periodischer Umschaltung der Strömungskreise, in welchem dieser übliche Austauscher sich über die ganze Höhe des Regenerators erstreckt, sind entweder der eine oder der andere der beiden in unmittelbarer Berührung von

as dem Stickstoff durchströmten Regeneratoren oder der eine oder der andere der beiden in unmittelbarer Berührung von dem Sauerstoff durchströmten Regeneratoren oder vorzugsweise diese vier Regeneratoren gleichzeitig. In diesen Fällen kann der in diesem üblichen Austauscher oder in diesen üblichen Austauschern umlaufende und außen wieder zurückgewonnene Stickstoffanteil ζ. B. 4θ°/ο von der Gesamtheit des abgeschiedenen Stickstoffs betragen, und diese 40 °/o Stickstoff können in 16 °/o in jedem der beiden Stickstoffregeneratoren und in 4% in jedem, der beiden Sauerstoffregeneratoren aufgeteilt werden. Wenn man gleichzeitig einen Teil oder die Gesamtheit des Sauerstoffs in nicht verunreinigtem Zustand aufzufangen wünscht, leitet man diesen durch einen üblichen Austauscher, der in dem einen oder dem anderen der Stickstoffregeneratoren über dessen ganze Höhe angeordnet ist. Wenn es sich um die Gesamtheit des Sauerstoffs handelt, kann der Stickstoffanteil, der in einen üblichen, in dem einen oder dem anderen dieser Regeneratoren angeordneten Austauscher geleitet wird, um außen wieder aufgefangen zu werden, z. B. 15¹Vo der Gesamtheit des abgeschiedenen Stickstoffs betragen, oder 7,5 %, falls man diese 15 °/o Stickstoff durch einen üblichen· Austauscher strömen läßt, der in jedem der beiden Stickstoffregeneratoren angeordnet ist. Die obigen Stickstoffmengen gelten für einen Druck der behandelten Luft von etwa 5 Atmosphären und nehmen ab; wenn der Druck dieser Luft niedriger ist.

Die ,Abbildung der Zeichnung zeigt schematisch beispielshalber eine Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung auf einen Apparat zur Zerlegung der Luft in Sauerstoff und Stickstoff unter Benutzung von periodisch umgeschalteten Regeneratoren. Es ist der Fall gewählt, bei welchem man die Gesamtheit des Sauerstoffs in nicht verunreinigtem Zustand auffängt, indem man ihn durch einen Austauscher strömen läßt, der in jedem der beiden Stickstoffregeneratoren R und R' untergebracht ist. In dieser Abbildung ist nur das Paar dieser beiden -Regeneratoren R und R' dargestellt, wobei das kalte Ende unten liegt. In der dargestellten Stellung ist der Regenerator R auf Erwärmung geschaltet und wird von der eintretenden Luft durchströmt, während der Regenerator R' auf Abkühlung geschaltet ist und von einem Teil des austretenden Stickstoffs durchströmt wird. Die unter Druck stehende Luft, welche den Regenerator R durchströmt, um hierauf in die in dem Schema nicht angegebene Trennkolphne zu gelangen, strömt in dem Kreis 1 in der Pfeilrichtung. Der von der Kolonne durch die Leitung 2 ankommende Sauerstoff wird auf zwei Strömungskreise verteilt, von denen der eine durch den in dem Regenerator R liegenden Austauscher 2 verläuft, wo er durch mittelbare Berührung von der eintretenden Luft erwärmt wird, während der andere durch den indem Regenerator R' angeordneten Austauscher 2' verläuft, wo er zur Kühlung dieses Regenerators beiträgt, wobei sich diese beiden Strömungskreise für den nicht verunreinigten Sauerstoff am Austritt 2" vereinigen. Der von der Kolonne durch die Leitung 3 ankommende Stickstoff teilt sich in drei Teile. Der eine wird auf die beiden in den Regeneratoren R und R' befindlichen Austauscher 3 bzw. 3' aufgeteilt und tritt bei 3" aus. Ein weiterer Teil folgt der Leitung 4' und strömt durch den Regenerator R', welchen er abkühlt, und tritt bei 4" aus. Der dritte Teil wird auf die beiden Austauscher 5, und 5' aufgeteilt und gelangt in unmittelbare Berührung mit dem kalten Teil der Regeneratoren R bzw. R!, worauf er austritt, um mit dem vorhergehenden, den Regenerator R' durchdringenden Stickstoffkreis 4', gemischt zu werden. Diese Vereinigung der beiden Strömungskreise 4' und 5 macht ein Spezialventil V' an der Leitung 4' zur Berücksichtigung der Druckverluste in den Austauschern 5 und 5' erforderlich. Der größeren Klarheit wegen sind die üblichen Ventile zur periodischen Umschaltung der Strömungskreise nicht dargestellt.

Zur Vermeidung der Mischung der Gesamtheit oder eines Teils des von den Austauschern 5 und 5' kommenden, nicht verunreinigten Stickstoffs mit dem Stickstoff des Strömungskreises 4', welcher beim Durchströmen des Regenerators R' verunreinigt wird, kann man auch die Gesamtheit Oder einen Teil des von den Austauschern 5 und 5' kommenden Stickstoffs in den durch die Austauscher 3 und 3' verlaufenden Strömungskreis des nicht verunreinigten Stickstoffs schicken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen durch Kälte, bei welchen der Wärmeaustausch zwischen dem zu zerlegenden Gasgemisch und den abgeschiedenen Gasen in Regeneratoren oder Austauschern mit periodischer Umschaltung der Strömungskreise erfolgt, in welchen sich einer oder mehrere wenig flüchtige Bestandteile in festem Zustand abscheiden, welche anschließend ' durch die unmittelbare Berührung mit wenigstens einem der abgeschiedenen Gase und die

   mittelbare Berührung mit einem anschließend in den Strömungskreis zurückgeschickten Gas in dem kalten Teil dieser Regeneratoren oder Austauscher sublimiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbare Berührung nur mit einem Teil eines der abgeschiedenen Gase erfolgt, wobei der übrige Teil dieses Gases in mittelbarer Berührung mit der Füllmasse eines der Regeneratoren oder der Austauscher über die ganze Höhe desselben strömt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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