DE843705C - Verfahren zum Reinigen und Kuehlen zu zerlegender verdichteter Gasgemische - Google Patents

Description

• Verfahren zum Reinigen und Kühlen zu zerlegender verdichteter Gasgemische Durch das Hauptpatent 833 osi ist ein Verfahren zum Reinigen und Kühlen zu zerlegender verdichteter Gasgemische in Kältespeichern oder austauschbarenGegenstromwärmetauschen angegeben worden, dessen Kennzeichen darin besteht, daß von dem in Kältespeichern oder austauschbaren Gegenströmern gekühlten und gereinigten Hauptgasstrom ein Teil al>gez,#%-eigt, mit einem Adsorptionsmittel gereinigt wird und Ilaupt-undTeilstrom bzw. ihreZerlegungsprodukte nach etwaiger Entspannung bzw. Zerlegung in dem K:iltespeiclier wieder angewärmt werden: Erfindungsgemäß wird das hierbei nach Durchströmen eines Teilabschnitts eines Regenerators entnommene und durch Adsorption gereinigte Gas im Gegenstrom mit sich selbst auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt, auf einen mittleren oder hohen Druck verdichtet, nach Abführung der Kompressionswärme sowie nach Rückkühlung etwa auf die Temperatur der Entnahme zur teilweisen Wiedererwärmung eines kalten, arbeitsleistend zu entspannenden Gases verwendet. Die bei der tiefen Temperatur außerordentlich hohe Reinigungswirkung

  des Adsorptionsmittels. das in einer relativ kleinen

  \lenkte angewendet «-erden kann, erspart eine beson-

  dere Reinigung des Gases z.13. auf chemischem Wege

  lief Normaltemperatur. Im Fall der Er findunI- tritt

  das Gas bereits praktisch vollkommen wasserfrei in

  den :\dsorber.

  Das derart gereinigte und zusätzlich verdichtete

  Gas @ erfliissigt sich je nach Druck und Zusammen-

  setzung mehr oder weniger im Kälteaustausch mit

  dein arbeitsleistend zu entspannenden Gas und kann

  anschließend zerlegt werden. Beispielsweise wird zu

  z(i-legeiicle Luft weitgehend verflüssigt, auf den

  Druck der ersten Zerlegungsstufe entspannt und in

  diese eitigefiihrt. Durch die partielle Anwärmung

  (lezti expandierenden Gases wird in bekannter

  \\-eise die Kiilteleit;tuiig der 1?xl)aiisionsttirl»ite ge-

  steigert. 1#iii- den Fall der Luftzerlegung init soge-

  nannter doppelter Rektifikation hat man es in der

  Iland, die Sauerstoffausbeute der Zerlegungsein-

  riclitting zu steuern, denn dadurch, daß z. $. der An-

  t"il ilei- zu expandierenden und in die obere Säule

  @:af@irrnig einzuführenden Luft wegen der größeren

  l@;iltcleistting verringert werden kann. steigt die

  \uslicutc an Sauerstoff. Ferner wird die Kälte-

  leistung der Gesamteinrichtung noch dadurch etwas

  i1rliülit, daß die zusätzlich verdichtete und abgekühlte

  l.tift durch .-\bdrosseln auf den Druck der unteren

  S;ittle zusätzlich Kälte erzeugt. Die Menge und der

  I 1i tick der zusätzlich verdichteten Luft richtet sich

  »ach den Erfordernissen bei dem jeweiligen Be-

  de- Gesamtapparats. \\'ährend des

  Normalbetriebs wird die Kälteleistung durch ge-

  (i#,iiete Wahl des Druckes des Anwäringases den Er-

  fordei-iiissen des Betriebs angepaßt.

  Das nach Durchströmen eines Regeneratorteil-

  abschnitts entnommene und durch Adsorption gerei-

  niTte ( las kann z. 13. lief der Luftzerlegung in seiner

  (',es<imtlieit zur Anwärmung von Druckstickstoff

  dienen, der aus der Drucksäule des Zerlegungsappa-

  rats cntnonnien und arbeitsleistend in der Turbine

  entspannt wird, ein Fall, der durch ein Ausführungs-

  für das erfindungsgemäße Verfahren an

  1-land von Beispielen im einzelnen beschrieben

  t@er<len soll. Nach Fig. i wird kotnpriniierte Luft

  in Regeneratoren tiefgekühlt und hinter 6 in die

  1 >i-ticks:itile der Zerlegungseinrichtung eingeführt.

  Nach I )urchströmen eines Teilabschnitts des Rege-

  nerati»-s i wird ein Teil der Luft bei io entnommen,

  durch einen z. B. mit Gel gefüllten Absorber, z. B. 12

  (der andere 13 befindet sieh in der Entladung),

  gereinigt. ini -\ustatisch mit sich selbst. d. 1i. rück-

  strüniender wärmerer, konipriinierter Luft ange-

  t\-ärnit, iin Kompressor 15 verdichtet, nach Abfüh-

  rung seiner Kompressionswärme im Kühler 16 im

  .\tistauscher 14 etwa auf die Temperatur seiner Ent-

  nahme aus dem Regenerator gekühlt und im Gegen-

  strc»n@v:irineaustatischer 7 im indirekten Austausch

  tiiit kaltem vom Kopf der Drucksäule 3 bei 36 ent-

  nommenen Stickstoff verflüssigt, über Ventil 17

  entspannt, lief 6 finit denn Hauptluftstrom vereinigt

  und in die Drucksäule 3 eingeführt. Der im Gegen-

  stroinwiirineaustauscher 7 um einen bestimmten Be-

  trag «vicder angewärmte Stickstoff wird in Expan-

  sionsturbine 8 arbeitsleistend entspannt und bei 37

  mit <lern von der oberen Säule kommenden Stickstoff

  vereinigt und durch den Regenerator 2 wieder

  herausgeführt. Der Sauerstoff wird, wie schon be-

  schrieben. bei 34 aus der oberen Säule entnommen

  und in üblicher \\'eise unter Ausnutzung seines

  Kälteinhalts in nicht dargestellten Regeneratoren

  angewärmt. Die Beaufschlagung der oberen Säule

  mit sauerstoffreicher Flüssigkeit erfolgt über Lei-

  tung 27, Ventil 28 und Leitung 29, die Unterkühlung

  der Flüssigkeit durch den bei 38 abziehenden Stick-

  stoff im Unterkühlungsgegenströmer 3o. Der ver-

  flüssigte Druckstickstoff aus der Drucksäule wird

  über Ventil 32 in die obere Säule 5 entspannt.

  Wird die Kälte nicht durch Entspannung von

  Druckstickstoff, sondern durch Entspannen von aus

  (lein Regenerator austretender Luft gewonnen, so

  wird nach einem weiteren I?rfindungsgedanken nicht

  die gesamte aus dem Regenerator abgezweigte Luft

  weiter verdichtet und zur Anwärmung der zu expan-

  dierenden Luft im indirekten Kälteaustausch ver-

  wendet, sondern nur ein 'feil derselben auf Normal-

  temperatur im Austausch mit< riickströinender ver-

  dichteter Luft angewärmt, auf mittleren bzw.

  höheren Druck verdichtet und nach Abführung der

  Kompressionswärme Nvieder bis in die Nähe der

  Temperatur der Entnahme aus (lein Regenerator ab-

  gekühlt und in Wärmeaustausch finit der arbeits-

  leistend zu entspannenden kälteren Luft gebracht

  und dabei ganz oder teilweise verflüssigt. Sie wird

  im weiteren Verlauf zweckrniißig auf den Druck der

  ersten Säule der zweistufigen Luftzerlegungseinrich-

  tung entspannt und in diese eingeführt. Die zu ex-

  pandierende, um einen bestiininten Betrag erwärmte

  Luft liefert bei der anschließenden Entspannung

  einen höheren Kältebetrag, als Nvenn die Ent-

  spannung bei tieferer Temperatur erfolgte. Der

  andere Teil der aus dem Regenerator abgezweigten

  Luft wird ohne weitere Verdichtung der aus dem

  Regeneratorende austretenden und zti expandie-

  renden Luft zugesetzt.

  Die Ausführung dieses Verfahrens sei durch

  Fig.2 erläutert. Luft wird unter einem Druck von

  einigen Atmosphären durch den Regenerator i ge-

  führt und tritt anschließend in die Drucksäule 3 des

  Zerlegungsapparates 4 ein. Ein 'feil dieser Luft

  wird bei 6 abgezweigt und durch höher verdichtete,

  aber weniger vorgekühlte Luft ini Gegenströnner 7

  auf eine etwas höhere Temperatur wieder ange-

  wärmt. (furch die Expansionsnnaschine 8 auf den

  Druck der oberen Säule arbeitsleistend entspannt

  und bei 9 in die obere Säule 3 eingeführt. Der zur

  Erwärmung dieser Luft dienende Teil wurde mit

  einer höheren Temperatur, als sie am kalten Ende

  des Regenerators herrscht, bei 1 o entnommen, durch

  einen von zwei umschaltbaren Gelbehältern (z. B. 12)

  von Kohlensäure und anderen Verunreinigungen

  vollständig befreit, im Gegenströmer 1,4 angewärmt,

  durch Verdichter 15 auf einen Druck von etwa 20

  bis 4o at komprimiert, nach Abführung seiner Kom-

  pressionswärme im Kühler 16 im Gegenströmer 1q.

  wieder auf die Temperatur der Entnahme aus dem

  Regenerator angenähert abgekühlt und schließlich

  iin \\<irmeaustausch tiiit kalter Niederdruckluft aus

  <lein ltegciierattir auf deren Temperatur vollends ge-

  kühh. (1z11)ei verflüssigt, d@ttin im Vetltil 17 auf den

  Druck der \tirzerlegungssüttle entspannt und bei 18

  itt diese enigefiihrt. Gelbehälter 12 und 13 sind mit

  Vemileti [c) bis 20 versehen, die es gestatten, einen

  tiell>eh:ilter zti regenerieren, während der andere in

  Iletrielt ist. I:in Teil der durch Adsorption gerei-

  nigten Luft wird ohne Zwischenverdichtung Tiber

  I.elilttt@ 31 der zu e@ltan@lierenden T.ttft bei 35 ztt-

  ge setzt.

  l>ie I@etriclisweise der Vinrichtung ist im übrigen

  die übliche. il. h. die iti der Drucksäule erzeugte

  sauersttittreiche Flüssigkeit wird vom Sumpf dieser

  ;;ittlc# hei >; entnommen und nach Uuterkühlutig itn

  Austausch iiiit dein Zerlegungsprodukt Stickstoff

  aus der @ilteren @:iule itn t @egenströmer 30 bei 28 etlt-

  s@rtnttt ttti(l hei 2() iii die ollere Säule eingeführt. 1)er

  ittt K @niclensatilr der I )rucksäule angesammelte

  flüssige Stickstoff wird hc#i 32 entspannt wild hei 33

  fliissil- ;nif den I@ttl@f (((#r älteren Säule aufgegeben.

  I )(,r abzicheude Stickstofft gellt über den Unterküh-

  lut@gsgeget@str0 mer 30 utid ltei dem gerade darge-

  stellten I>etrie#1>szustand älter den kegenerator 2 zu-

  rück wid itaclt .\ttwärmen ins Freie. 1)as zweite Zer-

  legutigsprodukt Sauerstoff wird beispielsweise bei

  34 aligez@gen unti in nicht dargestellten Regene-

  ratoreti oder- Cjegenstromwärmeaustausehe rn im

  \\'<irnie;itistatiscll mit einem anderen Teil der Luft

  angew:irint und allgeführt.

  \ii elic Stelle der beschriebenen Regeneratoren

  k@ittttett ;roch aridere Reinigungseinrichtungen. wie

  umschaltbare (;egetistronlwärtneaustatiscller, treten,

  iii tletic#ti ausgeschiedene Verunreinigungen durch

  k;iltcs t ;as wieder sublimiert werden und für die die-

  sellteti Gesichtspunkte gelten wie für die Regene-

  ratcirell.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: t. Verfahren zum Reinigen und Kühlen zu -zerlegender verdichteter Gasgemische in Kälte- speichern oder austauschbaren Gegenstrotn- wä rmeaustauschern, wobei ein Teil des Gas- stroms in Kältespeichern oder austauschbaren Gegenströmern gekühlt und gereinigt, der andere "heil mit einem Adsorptionsmittel gereinigt wird und die Zerlegungsprodukte beider Teilströme mite r gleichzeitiger Erwärmung aus den Kälte- :I>el cherti wieder nach außen geleitet werden nach l':itetlt 833 o5i, dadurch gekennzeichnet, daß das nach Durchströmen eines Regeneratorteilab- schnitts entnommene und durch Adsorption ge- reinigte Gas im Gegenstrom mit sich selbst auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt, auf einen mittleren oder höheren Druck verdichtet und nach Abführung seiner Kompressionswärme s s ow i c nach Rückkühlung etwa auf die Tempe- ratur der Entnahme aus dem Regenerator zur Anwärmung eines kalten arbeitsleistend zu ent- spannenden Gases verwendet wird. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge- kentizeichnet, daß nur ein Teil des hinter dem Re- generatorteilabschnitt entnommenen und durch \dsorption gereinigten Gases auf mittleren oder höheren Druck verdichtet und gemäß Anspruch i weiterbehandelt wird, der andere Teil ohne weitere Verdichtung dem zu expandierenden und vorher anzuwärmenden Gase direkt zugesetzt wit-<1.