DE921809C - Verfahren zur Erzeugung von reinem Sauerstoff neben der Gewinnung von Sauerstoff geringerer Reinheit - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von reinem Sauerstoff neben der Gewinnung von Sauerstoff geringerer Reinheit

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DE921809C DEM14645A DEM0014645A DE921809C DE 921809 C DE921809 C DE 921809C DE M14645 A DEM14645 A DE M14645A DE M0014645 A DEM0014645 A DE M0014645A DE 921809 C DE921809 C DE 921809C
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Description

  • Verfahren zur Erzeugung von reinem Sauerstoff neben der Gewinnung von Sauerstoff geringerer Reinheit Bei Großanlagen zur Erzeugung von Sauerstoff durch Luftverflüssigung und doppelte Rektifikation wird die zu zerlegende Luft auf den Druck der Mitteldrucksäule verdichtet. Bekanntlich ist dieser Mitteldruck abhängig von der Verdampfungstemperatur des Sauerstoffproduktes, und zwar ist er bei geringer Sauerstoffreinheit kleiner als bei höheren Reinheiten. Für die Erzeugungskosten des Sauerstoffs ist der Verdichtungsdruck der zu zerlegenden Luft ein wichtiger Faktor, und man ist deshalb bemüht, durch den Bau von guten Kondensatoren einen für die jeweilige Sauerstoffreinheit möglichst geringen Mitteldruck einzuhalten. Bei Sauerstoffanlagen, wie sie hauptsächlich für Hüttenwerke erstellt werden, ist meist eine geringere Sauerstoffreinheit (9o bis 950/a) ausreichend, aber es ist vorteilhaft, wenn für innerbetriebliche Zwecke (Schweißen und Schneiden) ein kleinerer Teil des erzeugten Sauerstoffs mit hoher Reinheit zur Verfügung steht. Um diesen reinen Sauerstoff herstellen zu können, wird ein Teil des aus der Niederdrucksäule abgenommenen flüssigen Sauerstoffs geringerer Reinheit in bekannter Weise in einer Zusatzkolonne nachrektifiziert. Die Beheizung und Kühlung der Zusatzkolonne erfolgt bei den bekannten Verfahren entweder durch Stickstoff der Mitteldrucksäule oder durch einen besonderen Mitteldruckkreislauf der Luft oder des Stickstoffs, wodurch ein zusätzlicher Energieaufwand erforderlich wird. Auch im ersteren Fall (Beheizung und Kühlung durch Stickstoff der Mitteldrucksäule) ist ein zusätzlicher Energiebedarf vorhanden, weil der Mitteldruck und damit auch der Verdichtungsdruck der zu zerlegenden Luft auf die höhere Sauerstoffreinheit abgestimmt werden maß.
  • Der Betrieb einer Zusatzkolonne zur Erzeugung von reinem Sauerstoff kann aber nach dem im folgenden beschriebenen Erfindungsgedanken wesentlich einfacher und ohne zusätzlichen Energieaufwand gestaltet werden. Bei Großanlagen zur Sauerstofferzeugung wird die auf den Druck der Mitteldrucksäule verdichtete Luft in umschaltbaren Wärmeaustauschern; oder Regeneratoren von Wasserdampf und Kohlensäure befreit. Zur restlosen Wiederaufnahme dieser Abschei,dungen durch die rückströmenden Zerlegungsprodukte ist bekanntlich eine kritische Temperaturdifferenz zwischen der Luft und den Zerlegungsprodukten am kalten Ende der Austauscher einzuhalten. Da die spezifische Wärme der verdichteten Luft größer ist als die der entspannten Zerlegungsprodukte, maß die Menge der rückströmenden Gase größer als die Luftmenge sein, damit die Forderung der kritischen Temperaturdifferenz erfüllt ist. Der Aasgleichstrom, der zur Angleichung der Temperaturdifferenzen dient, kann aus Stickstoff der Mitteldrucksäule bestehen, oder es kann ein Teil der Luft chemisch von Kohlensäure befreit und in einem besonderen Wärmeaüstauscher abgekühlt werden. In jedem Fall steht Luft oder Stickstoff der Mitteldrucksäule am ,warmen Ende der Wärmeaustauscher oder Regeneratoren zur Verfügung. Gewöhnlich wird dieser Teilstrom nach seiner Verdichtung in einem Hochdruckkompressor und nach Kälteaufnahme aus einer Hilfskältequelle (z. B. Ammoniakkälteanlage) in weiteren Wärmeaustauschern abgekühlt und verflüssigt und in die Mitteldrucksäule entspannt. Bei der Entspannung tritt eine Temperatursenkung ein, wobei ein Teil der entspannten Menge gasförmig wird. Der Erfindungsgedanke geht davon aus, daß der hochverdichtete und verflüssigte Teilstrom vor seiner Entspannung in die Mitteldrucksäule auf einen Druck oberhalb des Mitteldrucks entspannt wird, so daß der dabei gasförmig anfallende Teilstrom für die Beheizung der Zusatzkolonnen verwendet werden kann.
  • Die Fig. i zeigt ein Anwendungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Es bedeutet
    Luft,
    # - # Stickstoff aus der Mitteldruck-
    säule,
    Sauerstoff geringerer Reinheit,
    ------- Reiner Sauerstoff,
    . . . . . . . . . . . . . . . Stickstoff der Niederdrucksäule,
    -. . . ` . . __-_ . . Hochverdichteter Stickstoff,
    - - Rohsauerstoff,
    # - . - - .Waschstickstoff.
    Die auf den Druck der Mitteldrucksäule verdichtete Luft wird in den umschaltbaren Wärmeaustauschern oder Kältespeichern i und 2 abgekühlt, von Wasserdampf und Kohlensäure befreit und anschließend in die Mitteldrucksäule 3 gegeben. Aus der Niederdrucksäule 5 wird unten flüssiger Sauerstoff der verlangten Reinheit abgenommen und nach seiner Verdampfung in dem Wärmeaustauscher 6 durch die umschaltbaren Wärmeaustauscher und Regeneratoren a auf Umgebungstemperatur angewärmt. Ein Teil des aus der Niederdrucksäule 5 abgenommenen flüssigen Sauerstoffs wird in der Zusatzkolonne 7 nachdestilliert. Dabei wird reiner Sauerstoff als Ablauf erhalten, der durch eine Flüssigkeitspumpe ß auf den Verbrauchsdruck verdichtet, in einem Wärmeaustauscher 9 verdampft und angewärmt wird. Die Beheizung der Kolonne 7 erfolgt durch Stickstoff, der aus dem Kondensator q. der Mitteldrucksäule 3 abgenommen, in den umschaltbaren Wärmeaustauschern oder Regeneratoren a auf Umgebungstemperatur angewärmt, durch den Hochdruckverdichter io nachverdichtet, durch eine Hilfskältequelle im Wärmeäustauscher i i und durch den Stickstoff für die Entspannungsturbine 14 in dem Wärmeaustauscher 1a vorgekühlt und verflüssigt und in dem Behälter 13 auf einen Zwischendruck entspannt worden ist. Dieser in der Verdampferschlange der Kolonne 7 verflüssigte Stickstoff wird zusammen mit dem anderen, aus dem Behälter 13 kommenden flüssigen Stickstoff nach nochmaliger Entspannung auf die Mitteldrucksäule 3 aufgegeben. Der aus der Zusatzkolonne 7 abziehende Sauerstoff geringerer Reinheit ,wird in die Nie.derdrücksäule 5 zurückgeführt.
  • Der in der Zusatzkolonne 7 erhaltene reine Sauerstoff kann selbstverständlich auch gasförmig abgenommen und in Rohren durch die umschaltbaren Wärmeaustauscher oder Regeneratoren geführt werden. Die Druckvergasung des flüssig verdichteten Sauerstoffs ist aber vorteilhafter, weil eine größere Menge an reinem Sauerstoff abgenommen werden kann, denn der aus dem Behälter 13 kommende gasförmige Stickstoff maß bei der gasförmigen Entnahme des reinen Sauerstoffs neben der Beheizung der Kolonne auch noch die Verdampfungswärme des Sauerstoffs abgeben, während bei der flüssigen Abnahme des reinen Sauerstoffs die volle Stickstoffmenge nur zur Beheizung der Zusatzkolonnen 7 verwendet werden kann.
  • Wenn statt des Hochdruckstickstoffkreislaufs Hochdruckluft verwendet wird, ist das Verfahren analog den obigen Ausführungen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE; i. Verfahren zur Erzeugung einer Teilsauerstoffmenge von hoher Reinheit durch Nachrektifikation von Sauerstoff geringerer Reinheit in einer Erzeugungsanlage für Sauerstoff geringerer Reinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des Reinsauerstoffs zusätzlich angeordnete Rektifizierkolonne (7) durch den bei der Zwischenentspannung von hochverdichteter und verflüssigter Luft oder hochverdichtetem und verflüssigtem Stickstoff in einem Behälter (i3) entstehenden Dampfanteil beheizt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Zusatzkolonne (7) abziehende Sauerstoff geringerer -Reinheit in die Niederdrucksäule (5) zurückgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Zusatzkolonne (7) erhaltene Reinsauerstoff flüssig abgenommen, durch eine Flüssigkeitspumpe (8) auf den Verbrauchsdruck verdichtet und in einem Wärmeaustauscher (9) verdampft und angewärmt wird.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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