DE957845C

DE957845C - Process for defrosting a separation plant for mixtures of gases boiling at low temperatures

Info

Publication number: DE957845C
Application number: DENDAT957845D
Authority: DE
Inventors: Allentown Pa Clarence John Schilling (V St A)
Original assignee: Air Products Incorporated, Emmaus, Pa (V St A),Vertr Dr-Ing H Jooß, Pat Änw, Braunschweig
Publication date: 1957-01-17

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957ISSUED FEBRUARY 7, 1957

Jfc957Jfc957

A 18850 IaJ 17 gA 18850 IaJ 17 g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfrosten von Anlagen, die zum Trennen von Gemischen tief siedender Gase dienen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Entfrosten von Luftfraktionieranlagen. The invention relates to a method for defrosting of systems that are used to separate mixtures of low-boiling gases. In particular it relates to a method for defrosting air fractionation plants.

Es ist wichtig, daß während des Entfrostens Feuchtigkeit von der Kolonne ferngehalten wird. Früher war es allgemein üblich, die Feuchtigkeit aus der die Anlage aufwärmenden Luft während des Entfrostens der Kolonne durch chemische Mittel, wie beispielsweise Siliciümgel, auszuscheiden.It is important that moisture be kept away from the column during defrosting. It used to be common practice to remove the moisture from the air heating the system during the Defrost the column by chemical means such as silica gel.

Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren ■ zum Entfrosten von Anlagen zium Trennen von Gemischen tiefsiedender Gase, insbesondere von Luft- ■ .fraktionieranlagen, das wirtschaftlicher ist als die bisher üblichen.The invention provides an improved method for defrosting plants for separating mixtures low-boiling gases, especially from air ■ .fraktionieranlagen, which is more economical than the previously usual.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, die Größe der chemischen Luftreiniger zu verkleinern.Another purpose of the invention is to reduce the size of chemical air purifiers.

Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, die Zeit zium Entfrosten der gesamten Luftfraktionieranlage abzukürzen.Another purpose of the invention is to reduce the time it takes to defrost the entire air fractionator abbreviate.

Diese und andere Ziele werden durch die Erfindung erreicht, nach der das während der Entfrostung in die Anlage zu ihrer Erwärmung eintretende Gas, insbesondere Luft, in den Hauptwärmeaustauschern durch Wärmeaustausch mit die Anlage verlassen-These and other objects are achieved by the invention according to which this occurs during defrosting gas entering the system to heat it, especially air, in the main heat exchangers leave the system through heat exchange with

dem und bei deren Entfrosten gekühltem Gas auf eine Temperatur abgekühlt wird, die unter dem Gefrierpunkt seiner Feuchtigkeit, aber über der normalen Betriebstemperatur der Anlage liegt.
Nach dem bisherigen Stand der Technik wurde während des normalen Betriebs von Luftzerlegungsanlagen die Kältemenge des kalten Produkts aus der Fraktionierung in den normalerweise in Form als Rohrkörper ausgebildeten Wärmetauschern wiedergewonnen, in denen Ströme warmer Luft und kalter Fraktionierungsprodukte ununterbrochen durch getrennte Kammern im Wärmeaustausch hindurchgehen. Dies Verfahren erforderte, daß sowohl das Kohlendioxyd als auch der Wassergehalt der Luftzufuhr soweit wie möglich durch chemische Behandlung und Absorption vor dem Wärmeaustausch herabgesetzt wurden, da sonst die kalten Endzonen der Wärmetauscher schnell durch Eis und Kohlensäureschnee zugesetzt werden.by which and during the defrosting of which the cooled gas is cooled to a temperature which is below the freezing point of its humidity but above the normal operating temperature of the installation.
According to the prior art, during normal operation of air separation plants, the amount of cold of the cold product from the fractionation was recovered in the heat exchangers, which are normally in the form of tubular bodies, in which flows of warm air and cold fractionation products pass uninterruptedly through separate chambers for heat exchange. This procedure required that both the carbon dioxide and the water content of the air supply were reduced as much as possible by chemical treatment and absorption prior to the heat exchange, otherwise the cold end zones of the heat exchangers would be quickly clogged by ice and carbonic acid snow.

ao Die Notwendigkeit einer vorhergehenden chemischen Behandlung der Luft kann durch Benutzung von Wärmetauschern vermieden werden, die mit Umkehrströmen arbeiten. Derartige Wärmetauscher sind in zwei Ausführungsformen bekannt, die sichao The need for prior chemical treatment of the air may be due to use be avoided by heat exchangers that work with reverse currents. Such heat exchangers are known in two embodiments, which are

as in ihrer Wirkungsweise ähneln.as are similar in their mode of action.

Die erste Art wird von den sogenannten Kältespeichern gebildet, die aus Füllkolonnen bestehen, deren mit großen Oberflächen ausgestattetes Füllmaterial, wie beispielsweise Metallblech, Wärme leicht aufnimmt und abgibt. Diese Speicher werden in der Weise benutzt, daß man die kalten Produkte aus der Fraktionierkolonne so lange durch die Speicherkolonnenkörper und deren Packung führt, bis die gewünschte niedrige Temperatur erreicht ist. Der Strom dieser kalten Gase wird dann zu einem zweiten Speicher geleitet, während die warme Luft durch den kalten Speicherkolonnenkörper streicht und bei einer niedrigen Temperatur entweicht. Ein gleichförmiger Zustrom wird bei Benutzung eines Speicherpaares sichergestellt, wobei die Luft durch den einen Speicher fließt, während das kalte Gas die Temperatur des anderen Speichers herabsetzt.The first type is called cold storage formed, which consist of filling columns, whose filling material, which is equipped with large surfaces, such as sheet metal, absorbs and gives off heat easily. These memories will be used in such a way that the cold products from the fractionating column so long through the Storage column body and its packing leads until the desired low temperature is reached is. The flow of these cold gases is then sent to a second storage facility, while the warm Air moves through the cold storage column body and escapes at a low temperature. A uniform influx is ensured when using a memory pair, where the air flows through one storage tank, while the cold gas is the temperature of the other storage tank degrades.

Statt Kältespeicher kann man auch einen im Gegenstrom arbeitenden umkehrbaren Wärmetauscher benutzen, der einen gleichzeitigen Wärmeaustausch zwischen Durchgängen ermöglicht, die im Gegenstrom Luft und rückströmende Kälteprodukte führen. Diese Art von Wärmetauschern weist in jedem Durchgang mehrere parallele Kanäle für den Strom auf, um über die ganze Behälter länge einen Wärmekontakt zu erhalten. Diese bekannten Umkehrtauscher werden fast alle zum Abscheiden dier höhersiedenden Verunreinigungen von Luft oder anderen Gasgemischen benutzt. Eine solche Abscheidung wird durch periodisches Ändern des Flusses des warmen Zustroms und des zurückfließenden kalten Produkts zwischen wenigstens zwei Durchgängen des Tauschers erreicht. Während der einen Hälfte des Gesamtablaufs, wenn die Luft gekühlt wird, wird aus dieser beispielsweise Wasser und Kohlendioxyd niedergeschlagen und in fester oder flüssiger Form auf den Metalloberflächen des Durchgangs angesammelt, durch den die Luft in dieser Zeit strömt. Bevor diese Ansammlung so groß geworden ist, daß sie den Durchgang zusetzt, werden die im Gegenstrom fließenden Ströme umgeschaltet, so daß das zurückfließende kalte Produkt über die angesammelten Niederschläge streichen und diese wieder verdampfen kann. Inzwischen wird die Luft gekühlt und'scheidet weitere Mengen von Verunreinigungen auf den metallischen Oberflächen der wechselnden Durchgänge ab, durch die vorher die Produkte in umgekehrter Richtung gegangen waren.Instead of a cold store, a reversible heat exchanger working in countercurrent can also be used that allows a simultaneous heat exchange between passages in the Carry out counter-current air and back-flowing refrigeration products. This type of heat exchanger has in Each passage opens up several parallel channels for the current to run over the entire length of the container To get thermal contact. These known reversing exchangers are almost all used for separating higher-boiling impurities in air or other gas mixtures are used. Such a deposition is made by periodically changing the flow of the warm inflow and the returning cold product reached between at least two passes of the exchanger. While one half of the total flow, when the air is cooled, becomes water, for example and carbon dioxide precipitated and in solid or liquid form on the metal surfaces of the Accumulated passage through which the air flows at this time. Before this gathering like that has grown so that it clogs the passage, the countercurrent currents are switched over, so that the cold product flowing back stroke over the accumulated precipitation and allow it to evaporate again. In the meantime the air cools and separates further amounts of impurities on the metallic surfaces the alternating passages through which the products previously went in the opposite direction was.

Da die Dampfdrücke von Wasser und Kohlendioxyd bei jenen Temperaturen außerordentlich niedrig liegen, bei denen die gasförmigen Produkte aus der Luftfraktionskolonne entweichen, können diese Umkehrtauscher bekanntlich ohne weiteres so betrieben werden, daß sie atmosphärische Luft ohne vorherige Reinigung und Trocknung abkühlen und die abgekühlte Luft in einem der Fraktionierung in der Kolonne angepaßten Zustand abgeben. Dies ist möglich, weil, anders als in den Gleichstromtauschern, diese Ausführungsformen gestatten, daß die bei der Abkühlung der Luft niedergeschlagenen festen Bestandteile jedenfalls zu einem großen Teil durch Sublimation abgeführt werden, sobald die Ströme umgeschaltet und die unter niedrigem Druck g₀ rückfließenden Ströme durch jenen Durchgang fließen, in dem zuvor die festen Bestandteile niedergeschlagen worden sind.Since the vapor pressures of water and carbon dioxide are extremely low at the temperatures at which the gaseous products escape from the air fraction column, it is known that these reversing exchangers can easily be operated in such a way that they cool atmospheric air without prior cleaning and drying and the cooled air in one give the fractionation in the column adapted state. This is possible because, unlike in direct current exchangers, these embodiments allow the solid constituents precipitated when the air is cooled to be removed to a large extent by sublimation as soon as the currents are switched and the currents flowing back under low pressure g ₀ flow through flow through the passage in which the solid constituents have previously been knocked down.

Es ist anerkannt, daß diese Abführung weder immer, noch unbedingt vollständig ist und daß normalerweise eine langsame Ansammlung eines festen Ansatzes entsteht, der schließlich das Abschalten des Tauschers zur Abreinigung durch Wärme erfordert. Verschiedene Verfahren, um den Sublimationsvorgang wirksam zu halten und um hierdurch _1Oo die Arbeitsperiode des Tauschers ohne Wärmebehandlung zu verlängern, sind in Vorschlag gebracht worden.It is recognized that this removal is neither always nor necessarily complete and that there is normally a slow build-up of solid build-up which eventually requires the exchanger to be shut down for heat cleaning. Various methods to maintain effective around the sublimation process and thereby _1O o the working period of the exchanger to extend without heat treatment, have been placed on the proposal.

Trotzdem hat sich die Notwendigkeit herausgestellt, die Wärmetauscher nach einer Reihe von Betriebsstunden zu entfrosten. Dies ist eine verhältnismäßig einfache Maßnahme, weil die Durchflußrohre zu und von der Fraktionierkolonne durch Ventile geschlossen werden können und dann die warme in den Tauscher geströmte Luft leicht die Durchgänge entfrostet und dann durch ein geöffnetes Ventil aus der Anlage abströmt.Nevertheless, the need has emerged after a number of Operating hours to defrost. This is a relatively simple measure because of the flow tubes to and from the fractionating column can be closed by valves and then the warm air flowed into the exchanger easily defrosted the passages and then through an open one Valve flows out of the system.

Nach dem Entfrosten der. Tauscher kann der nor- , male Arbeitsvorgang mit der Beseitigung der Verunreinigungen der Luft wiederholt werden.After defrosting the. The nor-, The process of eliminating airborne pollutants can be repeated.

Ein Entfrosten der ganzen Anlage einschließlich der Fraktionierkolonne und des Wärmetauschers ist notwendig, wenn die fortschreitende Ansammlung von Ausscheidungen den Umlauf verstopfen könnte. Diese Maßnahme kann im Jahre nur einige Male nötig werden. Aber wenn sie durchgeführt wird, dann muß man die Produktion auf verhältnismäßig lange Zeit unterbrechen. Die vorliegende Erfindung gibt die Möglichkeit, dieses Entfrosten zu beschleunigen und erhöht dadurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Der Ausdruck Entfrosten, wieThere is a defrosting of the whole plant including the fractionation column and the heat exchanger necessary when the progressive accumulation of waste could clog the circulation. This measure may only be necessary a few times a year. But when it is carried out then you have to interrupt production for a relatively long time. The present invention gives the possibility to accelerate this defrosting and thereby increases the economy of the procedure. The term defrost, like

er in der Beschreibung und in den Ansprüchen gebraucht ist, bezeichnet das allmähliche Erwärmen der Anlage derart, daß die geballten festen Teile, die sich in der Anlage angesammelt haben, aufgetaut werden. Das Wärmen der Anlage muiß allmählich erfolgen, so daß die Temperaturdifferenz in der Anlage nicht zu groß ist. Würde an einem Teil die Anlage ziu stark erwärmt, so würde infolge der ungleichen Ausdehnung an diesem Punkt ein großer ίο Schaden an der Apparatur 'entstehen können.it is used in the description and in the claims is, denotes the gradual heating of the system in such a way that the concentrated solid parts, the have accumulated in the system, should be thawed. The system must warm up gradually take place so that the temperature difference in the system is not too great. Would part of the If the system is very hot, it would become a large one because of the unequal expansion at this point ίο Damage to the equipment can occur.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung in' Formeines Fließbildes beispielsweise erläutert.The invention is explained with reference to the drawing in the form of a flow diagram, for example.

Gemäß der Zeichnung tritt die Luft bei io in die Anlage ein und wird in einem Luftreiniger 11 praktisch von Staub befreit.According to the drawing, the air enters the system at io and becomes practical in an air cleaner 11 freed from dust.

Hierfür kann ein elektrostatischer Staubabscheider, ein Skrubber oder auch ein einfacher Luftfilter verwendet werden. Es ist nicht notwendig, den Staub vollständig zu entfernen, sondern nur die gröberen Bestandteile, die einen Verschleiß im Kompressionsaggregat verursachen könnten.An electrostatic dust collector, scrubber or even a simple air filter can be used for this be used. It is not necessary to completely remove the dust, just the coarser components that could cause wear in the compression unit.

Die gereinigte Luft geht durch die Leitung 12 in das Kompressionsaggregat, das aus einer Dampfturbine oder einer anderen Kraftquelle 14, zwei Turbokompressoren 15, 16 in zwei Stufen, einem zwischengeschalteten Wasserkühler 17 und einem Nachkühler 18 besteht.The cleaned air goes through line 12 into the compression unit, which consists of a steam turbine or another power source 14, two turbo compressors 15, 16 in two stages, one interposed water cooler 17 and one Aftercooler 18 consists.

Die komprimierte Luft verläßt den NachkühlerThe compressed air leaves the aftercooler

18 durch die Leitung 19 mit ungfähr 7 ata und bei einer Temperatur von etwa 27⁰ C. Diese Leitung18 through the line 19 with about 7 ata and at a temperature of about 27 ⁰ C. This line

19 verzweigt sich bei 20, so daß etwa 80% der Luftmenge zum Verteiler 21 und von da zu Stickstofftauschern gehen, während ungefähr 20% zum Verteiler 22 und von da aus zu den Sauerstofftauischern gehen.19 branches at 20, making about 80% of the Amount of air to the manifold 21 and from there to nitrogen exchangers go, while about 20% to the Manifold 22 and from there go to the oxygen towers.

Die Anlage ist mit einem Paare umschaltbarer Wärmetauscher 23_A und 23_ß ausgestattet, die parallel geschaltet den größeren Teil der zugeführten Luft durch Wärmeaustausch mit dem in der Kolonne erzeugten gasförmigen Stickstoff kühlen. Jede dieser Einheiten besteht normalerweise aus einem Körper 24, einer Anzahl von Rohren 25 und einem zusätzlichen Gasdurchgang, der als ein äußerer Gasmantel 26 dargestellt ist.The system is equipped with a pair of switchable heat exchangers 23 _A and 23 _ß, which, connected in parallel, cool the greater part of the air supplied by exchanging heat with the gaseous nitrogen generated in the column. Each of these units normally consists of a body 24, a number of tubes 25 and an additional gas passage, shown as an outer gas jacket 26.

Die oberen Enden der Wärmetauscher sind an den Luftverteiler 21 und an den Stickstoffauslaß 27 angeschlossen, welch letzterer durch ein Stickstoffauslaßrohr 28 durch Steuerventile 294 und 29^ entlüftet wird.The upper ends of the heat exchangers are connected to the air manifold 21 and to the nitrogen outlet 27 connected, which the latter vented through a nitrogen outlet pipe 28 through control valves 294 and 29 ^ will.

Diese Ventile werden durch Vierteldrehungen gleichzeitig in passenden Abständen durch nicht dargestellte Mittel hin und her gedreht. Stehen diese Ventile in der gezeichneten Stellung, so ist das rechte Ende des Verteilers 21 geschlossen, so daß Luft vom linken Ende dieses Verteilers durch das Ventil 29,4 zu einer Leitung geht, die sich bei 30 verzweigt, um Luft durch die Leitung 31 den Rohren des Wärmetauschers 23,4 und durch die Leitung 32 dem Körper 24 des Wärmetauschers 23g zuzuführen. In dieser Stellung ist das linke Ende des Stickstoffverteilers 27 geschlossen, und das rechte Ende steht durch die Leitung 33 mit dem Körper 24 des Wärmetauschers 23^ in Verbindung und durch die Leitung 34 mit den Rohren 25 des Wärmeaustauschers. 23_ß. Die Leitungen vereinigen sich bei 35. Werden die Ventile gleichzeitig durch eine Vierteldrehung im Sinne des Uhrzeigers umgestellt, so wird auch die beschriebene Wirkungsweise umgekehrt. Die Leitungen 31 und 32 führen dann Stickstoff ab, während die Leitungen 33 und 34 die eintretende Luft führen.These valves are rotated back and forth by quarter turns simultaneously at appropriate intervals by means not shown. If these valves are in the position shown, the right end of the manifold 21 is closed, so that air from the left end of this manifold through the valve 29.4 to a line that branches at 30 to air through the line 31 to Pipes of the heat exchanger 23.4 and through the line 32 to the body 24 of the heat exchanger 23g. In this position the left end of the nitrogen distributor 27 is closed and the right end communicates through the line 33 with the body 24 of the heat exchanger 23 ^ and through the line 34 with the tubes 25 of the heat exchanger. 23 _ß . The lines come together at 35. If the valves are switched at the same time by turning them a quarter turn clockwise, the described mode of operation is also reversed. Lines 31 and 32 then discharge nitrogen, while lines 33 and 34 carry the incoming air.

Ein Kuppeln der Wärmetauscher derart, daß jeder Teilstrom stets durch die Rohre des einen und den Körper des anderen Wärmetauschers fließt, ist wichtig, um Schwankungen des Strömungswider-Standes des unter niedrigem Druck stehenden Stick- ■ stoffgases zu vermeiden, die häufig mit Ventilumstellungen verbunden sind, wenn ein Paar von Tauschern so miteinander verbunden, ist, daß der Durchstrom von Stickstoff zuerst durch zwei Rohrsätze und dann durch die Körper der beiden Tauscher geführt 'wird.A coupling of the heat exchangers in such a way that each partial flow is always through the tubes of the one and flowing through the body of the other heat exchanger is important to avoid fluctuations in the flow resistance of the low pressure nitrogen gas ■ to avoid, which is often done with valve changes are connected when a pair of exchangers are so connected that the Flow of nitrogen first through two sets of pipes and then through the bodies of the two exchangers to be led.

Die unteren Enden der Wärmetauscher sind in ähnlicher Weise an Verteiler angeschlossen, die wechselweise Luft und Stickstoff führen. So ist ein Verteiler 36 bei 37 an die Rohre des Wärmetauschers 23_Λ und bei 38 an den Körper des Wärmetauschers 23_ß angeschlossen. Der Verteiler 39 ist umgekehrt angesetzt, d. h. bei 40 an den Körper des Wärmetauschers 23,4 und bei 41 an die Rohre des g₀ Wärmetauschers 23_ß. Diese Verteiler sind außerdem bei 42 und 43 an entgegengesetzte Seiten eines Umstellventils 44 angeschlossen und bei 45 und 46 an entgegengesetzte Seiten eines Umstellventils 47.The lower ends of the heat exchangers are similarly connected to manifolds that alternately carry air and nitrogen. Thus, a distributor 36 is connected at 37 to the tubes of the heat exchanger 23 _Λ and at 38 to the body of the heat exchanger 23 _ß . The manifold 39 is inversely stated, ie _ß at 40 to the body of the heat exchanger at 23.4 and 41 to the tubes of the heat exchanger ₀ g 23rd These manifolds are also connected at 42 and 43 to opposite sides of a changeover valve 44 and at 45 and 46 to opposite sides of a changeover valve 47.

Stehen die Steuerventile 2g_A und 29^ in der gezeichneten Stellung, so führt der Verteiler 36 Luft unter verhältnismäßig hohem Druck, der Verteiler 39 dagegen Stickstoff mit viel geringerem Druck. Der Überdruck in der Zweigleitung 42 schwingt die Klappe des Ventils 44 nach rechts, wie dargestellt, und hindert dadurch die Luft, durch die Zweigleitung 43 in den gegenüberliegenden Verteiler und durch die Leitung 46 in die Fraktionierkolonne einzutreten. Da die Klappe im Ventil 47 unter ihrer Mittellinie angelenkt ist, wird sie durch den in der Zweigleitung 45 herrschenden Dnucküberschuß nach rechts gekippt, wie dargestellt, und stellt dadurch für den Stickstoff einen Durchgang von der Leitung 49, die von der Fraktionierkolonne kommt, in· den Zweig 46 und den Verteiler 39 her, der das Gas auf- no wärts durch den Wärmetauscher hindurchläßt.If the control valves 2g _A and 29 ^ are in the position shown, the distributor 36 carries air under relatively high pressure, whereas the distributor 39 carries nitrogen at a much lower pressure. The excess pressure in branch line 42 swings the flap of valve 44 to the right as shown, preventing air from entering through branch line 43 into the opposite manifold and through line 46 into the fractionation column. Since the flap in the valve 47 is hinged below its center line, it is tilted to the right by the excess pressure prevailing in the branch line 45, as shown, and thereby provides a passage for the nitrogen from the line 49, which comes from the fractionation column, in the branch 46 and the manifold 39, which allows the gas to pass upwards through the heat exchanger.

Die Sauerstoffwärmetauscher 50^ und 50^ stimmen konstruktiv mit Ausnahme des beschriebenen Mantels 26 mit den Stickstofftauschern überein. Luft aus dem Kompressoraggregat geht vom Verteiler 22 durch das Steuerventil S I^ und die Zweigleitungen 52 und 53 zum Körper des Tauschers 50,4 ■und zu den Rohren des Tauschers 505 sowie durch die Bodenverbindungen 54 und 55, den Verteiler.56, die Zweigleitung 57, das Klappenventil 58, die Lei- iao tung 59 zur Luftleitung 48, die zur Kolonne führt. Sauerstoff in Gasform, der durch die Leitung 60 aus der Kolonne abgezogen wird, strömt durch das Klappenventil 61, den Verteiler 62, die Zweigleitungen, 63 und 64 zu den Rohren ides Tauschers 504 und dem Körper des Tauschers 5o# und entweicht amThe oxygen heat exchangers 50 ^ and 50 ^ are correct structurally, with the exception of the jacket 26 described, coincides with the nitrogen exchangers. Air from the compressor unit goes from the manifold 22 through the control valve S I ^ and the branch lines 52 and 53 to the body of the exchanger 50.4 ■ and to the pipes of the exchanger 505 and through the bottom connections 54 and 55, the manifold. 56, the branch line 57, the flap valve 58, the liao device 59 to air line 48, which leads to the column. Oxygen in gaseous form passing through line 60 is withdrawn from the column, flows through the flap valve 61, the distributor 62, the branch lines, 63 and 64 to the tubes of the exchanger 504 and the body of the exchanger 5o # and escapes on

oberen Ende der Tauscher durch die Leitungen 65 und 66 zu dem Ventil 5i_B, dem Verteiler 67 und dem Rohr 68, das das Sauerstoffprodukt abführt.upper end of the exchanger through the lines 65 and 66 to the valve 5 i _B , the manifold 67 and the pipe 68, which discharges the oxygen product.

An Stelle zweier gesonderter Sätze von Wärmetauschern, nämlich eines für erzeugten Stickstoff und des anderen für erzeugten Sauerstoff, kann auch nur ein Satz von Wärmetauschern benutzt werden, der eine Anzahl von Durchgängen aufweist. Bei ihm gehen der erzeugte Sauerstoff und Stickstoff sowie das den Mantel 26 der Tauscher 23^ und' 23g beaufschlagende Gas alle im Wärmeaustausch mit dem Luftstrom in einem einzigen Wärmetauscher. Der Einfachheit halber, ist nur eine Anlage beschrieben und dargestellt. Die Erfindung kann jedoch auch auf irgendeine andere Gasscheidung angewandt werden, die bei niedrigem Druck arbeitet. ■Instead of two separate sets of heat exchangers, one for generated nitrogen and the other for generated oxygen, only one set of heat exchangers can be used, which has a number of passages. With him the generated oxygen and nitrogen go as well as the jacket 26 of the exchangers 23 ^ and '23g impinging gas all in heat exchange with the air stream in a single heat exchanger. For the sake of simplicity, only one system is described and shown. However, the invention can can also be applied to any other gas separation that occurs at low pressure is working. ■

Die bei 69 schematisch dargestellte Kolonne kann irgendeine übliche, vorzugsweise eine Zweistufenkolonne sein. In diesem Fall besteht sie aus einer Hochdruckkammer 70, einer Niederdruckkammer 71, die beide durch eine Trennwand und durch einen Rückflußstickstoffkondensator 72 voneinander geschieden sind'. Jede der beiden Kammern ist mit Glockenboden 73 ausgestattet.The column shown schematically at 69 can be any conventional, preferably a two-stage column be. In this case, it consists of a high pressure chamber 70, a low pressure chamber 71, both by a partition and by a reflux nitrogen condenser 72 from each other are divorced '. Each of the two chambers is equipped with a bell bottom 73.

Flüssiger Rohsauerstoff' sammelt sich im Sumpf 74 auf dem Böden der Hochdruckkammer, geht durch die Leitung 75 und das Expansionsventil 76 zu dem Körper eines Tauschers yy, in dem er im Gegenstrom in Wärmetausch mit flüssigem unter Hochdruck stehendem Stickstoff tritt. Von da geht der expandierte Sauerstoff durch die Leitung 78 in mittlerer Höhe in die Niederdruckkammer. Außerdem ist im Boden der Hochdruckkammer ein Auslaßventil 120 für rohen Sauerstoff vorgesehen.Liquid crude oxygen 'collects in sump 74 at the bottom of the high pressure chamber, passes through line 75 and expansion valve 76 to the body of an exchanger yy, in which it is countercurrently exchanged with liquid nitrogen under high pressure. From there, the expanded oxygen passes through line 78 at mid-height into the low-pressure chamber. A raw oxygen outlet valve 120 is also provided in the bottom of the high pressure chamber.

Der unter hohem Druck stehende flüssige Stickstoff sammelt sich im Sumpf 79 unter dem Stickstoffkondensator, geht dann durch die Leitung 80 zu den Rohren des Tauschers yy, in dem er durch den expandierten Rohsauerstoff abgekühlt wird. Von da fließt er durchdas Expansionsventil 81 und die Leitung 82 zum oberen Abschnitt der Niederdruckkammer. Schließlich ist ein Hochdruckventil 121 zum Auslaß des unter hohem Druck stehenden flüssigen Stickstoffs, das vom Sumpf 79 abführt, vorgesehen.The liquid nitrogen under high pressure collects in sump 79 under the nitrogen condenser, then goes through line 80 to the pipes of exchanger yy, in which it is cooled by the expanded raw oxygen. From there it flows through the expansion valve 81 and line 82 to the upper portion of the low pressure chamber. Finally, a high pressure valve 121 is provided for discharging the high pressure liquid nitrogen discharged from the sump 79.

Aus dtem Oberteil der Kolonne wird durch die Leitung 83 Niederdruckstickstoff in Gasform abgezogen. Er fließt durch einen Tauscher 84, der ebenfalls mit der Luftspeiseleitung 48 und der Leitung 60 für erzeugten Sauerstoff verbunden ist. Der erzeugte Stickstoff verläßt den Tauscher 84 durch die Leitung 49, die, wie oben erwähnt, zu den Stickstofftauschern führt.From the top of the column, the Line 83 withdrawn low pressure nitrogen in gaseous form. It flows through an exchanger 84, which is also is connected to the air supply line 48 and the line 60 for generated oxygen. The generated Nitrogen leaves exchanger 84 through line 49 which, as mentioned above, leads to the nitrogen exchangers leads.

Sauerstoff in gewünschter Reinheit von normalerweise 95% oder mehr, sammelt sich über dem Kopf 85 des-Kondensators 72 und fließt durch die Leitung 86, um einen Sumpf 87 um die Rohre 72 zu bilden.Oxygen in the desired purity of normally 95% or more, collects over the head 85 des-condenser 72 and flows through line 86 to a sump 87 around tubes 72 form.

Der in den Rohren des Kondensators befindliche Hochdruckstickstoffdampf wird durch den flüssigen Sauerstoff kondensiert, der die Rohre kochend umgibt. The one located in the condenser tubes High pressure nitrogen vapor is condensed by the liquid oxygen that boils around the tubes.

Der Sauerstoffdampf geht durch die Umleitung 88 in den Dampf raum über dem Kopf 85, von wo er durch die Leitung 60 und den Luft-Stickstoff-Tauscher 84 in die Sauerstofftauscher in der beschriebenen Art abgezogen wird. Aus dem Sumpf 87 führt außerdem ein Auslaßventil 122 für reinen Sauerstoff.The oxygen vapor goes through the bypass 88 into the vapor space above the head 85, from where he through the line 60 and the air-nitrogen exchanger 84 in the oxygen exchanger in the described Kind is deducted. An outlet valve 122 also leads from the sump 87 for pure Oxygen.

Die Tauscher werden in bekannter Weise betrieben, wobei die warme Luft durch eine Seite jeder Einheit im Gegenstrom zu einem der erzeugten kalten Gase strömt, bis die Luftdurchgänge durch Ansammlung von Eis aus. Wasser und festem Kohlendioxyd mit der Wirkung zugesetzt werden, daß eine höhere Druckdifferenz entsteht, oder aber daß die Leitung unter den vorherbestimmten Wärmedurchgang fällt. In diesem Augenblick bewirkt die Umschaltung der Ventile 29^, 29g, 51^ und 5I₅, daß der Luftstrom durch den bislang von den kalten Gasen durchströmten Durchgang geht, während die kalten Gase durch den vorher von der Luft durchströmten Durchgang gehen und hierbei das Eis und den Kohlendioxydschnee verdampfen und entfernen.The exchangers are operated in a known manner, with the warm air flowing through one side of each unit in countercurrent to one of the cold gases produced, until the air passages due to accumulation of ice. Water and solid carbon dioxide are added with the effect that a higher pressure difference arises, or that the line falls below the predetermined heat transfer. At this moment, the switching of the valves 29 ^, 29g, 51 ^ and 5I ₅ causes the air flow to go through the passage through which the cold gases previously flowed, while the cold gases go through the passage through which the air previously flowed and here the ice and evaporate and remove the carbon dioxide snow.

Es ist ein bekannter Nachteil dieses Verfahrens, daß sämtliche Produkte aus der Fraktionierung, die durch einen kalten Sammler oder durch einen hinsichtlich der Entfernung der Niederschläge aus der Luft gleich wirkenden Tauscher strömen, nicht vollkommen und zuverlässig die Ansammlung von Kohlendioxydschnee und Eis aus Wasser von den Oberflächen abführen, und daß eine bessere Abführung dadurch herbeigeführt wird, daß man eine wesentlich, größere Menge an kalten Gasen durch den Tauscher schickt als jene Luftmenge, aus der sich die Niederschläge angesammelt haben.It is a known disadvantage of this process that all products from fractionation, the by a cold collector or by one with regard to the removal of the precipitates from the Air-like exchangers flow, not completely and reliably the accumulation of carbon dioxide snow and to remove ice from water from the surfaces, and that better removal is brought about by a substantially, sends a larger amount of cold gases through the exchanger than the amount of air from which that have accumulated precipitation.

Um eine praktisch ausreichende Abführung über eine lange Arbeitsperiode hinweg zu erhalten, ist es wesentlich, daß die Temperaturdifferenz am kalten Ende des Täuschers, zwischen der Luft und dem zu reinigenden Produkt 5⁰ C oder weniger beträgt. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, für die höhere spezifische Wärme der unter Druck stehenden Luft besonders bei niedriger Temperatur einen Ausgleich zu schaffen. Dies wird dadurch möglich, daß man, während die Ausflußmenge des Produkts steigt, die Temperatur-Enthalpie-Kurvs (Wärmeinhalt) des ausströmenden Gases möglichst parallel führt.In order to obtain practically sufficient discharge over a long working period, it is essential that the temperature difference at the cold end of the deceiver, between the air and the product to be cleaned, is 5 ^° C. or less. To achieve this, it is necessary to compensate for the higher specific heat of the pressurized air, especially at low temperatures. This is made possible by keeping the temperature-enthalpy curve (heat content) of the outflowing gas as parallel as possible while the outflow quantity of the product increases.

Es ist nicht notwendig, daß der Kaltgasüberschu'ß mit den festen Niederschlägen in Berührung kommt, wenn er nur mit diesen in Wärmeaustausch tritt. Infolgedessen gibt es zahlreiche Wege, durch die dieser Austausch herbeigeführt werden kann, durch X15 jeden Wärmetauscher, durch unmittelbare Berührung oder durch ein Durchflußsystem, in dem das zu kühlende und das-zu erwärmende Gas wechselnd durch denselben Durchgang strömen.It is not necessary for the excess cold gas to come into contact with the solid precipitates, if he only enters into heat exchange with these. As a result, there are numerous ways by which this exchange can be brought about by X15 every heat exchanger, by direct contact or by a flow system in which the The gas to be cooled and the gas to be heated flow alternately through the same passage.

In dem beschriebenen Verfahrensablauf werden die Sauerstofftauscher mit einem Überschuß an Kaltgas dadurch, gespeist, daß durch sie eine geringere Luftmenge geleitet wird, als der erzeugten Sauerstoffmenge entspricht, beispielsweise 20% der gesamten Luftzufuhr anstatt von 21 bis 22%, die der Sauerstoffausbeute entsprechen wurden.In the process sequence described, the oxygen exchangers are in excess Cold gas fed in that a smaller amount of air is passed through it than that generated Oxygen amount corresponds, for example, to 20% of the total air supply instead of 21 to 22%, which would correspond to the oxygen yield.

Der Rest, also etwa 8o°/o der Luftzufuhr geht ■durch die Stickstofftauseher 234, 23^, und der Überschuß an Kaltgas wird durch Stickstoff geliefert, der in Gasform aus der Hochdruckkammer der' Kolonne abgezogen, durch Hindurchleiten durch den Stickstofftauseher erwärmt, durch Expandieren gekühlt und unter niedrigem Druck zurückgeführt wird, um wiederum durch den Tauscher mit Stickstoff unter niedrigem Druck aus dem Oberteil der Kolonne zu strömen. Auf diese Weise geht er zweimal den Schritt des Wärmetauschers durch.The remainder, about 80 per cent, of the air supply goes through the nitrogen reservoirs 234, 234, and the excess cold gas is supplied by nitrogen, which is released in gaseous form from the high pressure chamber of the ' The column is withdrawn, heated by passing it through the nitrogen condenser, cooled by expansion and, under low pressure, is returned to turn through the exchanger with nitrogen to flow under low pressure from the top of the column. This way he goes twice through the step of the heat exchanger.

Um es genauer zu sagen, es wird eine ausreichende Menge gasförmigen Stickstoffs, die beispielsweise 2O°/V der gesamten Stickstoffmenge aus der fraktionierten Luft betragen kann, aus dem Dom 85 des Kolonnenkondensators 72 abgezogen. Sie führt dann etwas unkondensierbares Gas mit sich, das sich sonst dort ansammeln könnte. Das abgezogene Gas geht mit etwa 7 ata und ungefähr —173⁰ C durch die Leitungen 81, 90 und 91 und wird gleichermaßen zwischen den Hilfsgasdurchlässen 26 der Stickstofftauseher geteilt, in denen ihre Temperatur auf etwa —-128° C durch Austausch mit eintreten-. der Warmluft erhöht wird. Diese Ströme, die kontinuierlich durch die beiden Tauscher parallel und konstant aus der kalten in die warme Zone fließen, werden in der Leitung 94 zusammengeführt und gehen dann durch die Leitungen 95 und 96 zu der Entspannungsturbine 97. In normalem Betrieb ist das Ventil 98 in der Leitung 95 geöffnet, während die Ventile 99, 100 und 119 geschlossen sind. In der Entspannungsturbine 97 wird der Druck auf etwa 1,7 ata herabgesetzt und leistet dabei Arbeit. Dabei wird die Temperatur auf etwa —173° C reduziert. Der expandierte Stickstoffstrom geht dann durch das Ventil 123 zur Leitung 101, um sich dort mit dem kalten Stickstoffstrom aus der Leitung 83 zu mischen. Die Temperatur des gemischten Stickstoffstroms wird hierdurch an demTo put it more precisely, a sufficient amount of gaseous nitrogen, which can be, for example, 20 ° / V of the total amount of nitrogen from the fractionated air, is withdrawn from the dome 85 of the column condenser 72. It then carries some non-condensable gas with it that could otherwise accumulate there. The stripped gas is about 7 ata and about -173 ⁰ C through lines 81, 90 and 91, and is equally divided 26 of Stickstofftauseher between the auxiliary gas passages, in which its temperature to about --128 ° C by exchange with eintreten-. the warm air is increased. These currents, which flow continuously through the two exchangers in parallel and constantly from the cold to the warm zone, are brought together in the line 94 and then go through the lines 95 and 96 to the expansion turbine 97. In normal operation, the valve 98 is in the Line 95 open while valves 99, 100 and 119 are closed. In the expansion turbine 97, the pressure is reduced to about 1.7 ata and does work in the process. The temperature is reduced to about -173 ° C. The expanded nitrogen stream then passes through valve 123 to line 101, where it mixes with the cold nitrogen stream from line 83. The temperature of the mixed nitrogen stream is thereby at the

kalten Ende des Tauschers auf ungefähr —177⁰ C erhöht.the cold end of the exchanger increases to approximately -177 ⁰ C.

Der Abzug von 20% des gesamten Stickstoffs in dieser Weise senkt die Menge'des Flüssigkeitsrückflusses nicht so weit, daß er den Betrieb der Niederdruckkammer der Kolonne stören könnte, solange nicht Sauerstoff von höchster Reinheit erzeugt werden soll.Withdrawal of 20% of the total nitrogen in this way lowers the amount of liquid reflux not so far that it could interfere with the operation of the column's low-pressure chamber while it was running oxygen of the highest purity is not to be produced.

Die Expansionsturbine 97 ist mit einem Turbokompressor 102 oder einer anderen anzutreibenden Maschine gekuppelt. Ein Kompressor ist vorteilhaft, da er eine gleichbleibende und. leicht regelbare Leistung ergibt. Nach der Zeichnung nimmt er Luft durch die Leitung 103 auf, um sie durch die Leitung 104 über das Ventil 105 abzugeben. Soll der in der Kolonne erzeugte Sauerstoff unter einem Druck in eine Rohrleitung abgeführt werden, der über dem am Tauscherauslaß zur Verfügung «steht, so kann der Kompressor 102 hierfür ausgenutzt werden.The expansion turbine 97 is to be driven by a turbo compressor 102 or another Machine coupled. A compressor is beneficial as it provides a consistent and. easily adjustable Performance results. According to the drawing, he takes in air through the line 103 in order to circulate it through the Line 104 to be delivered via valve 105. Should the oxygen generated in the column be below one Pressure can be discharged into a pipeline, which is available above that at the exchanger outlet «, so the compressor 102 can be used for this purpose.

Wird die Temperatur des Stickstoffs zu hoch, der unter hohem Druck aus den Mänteln zur Entspannungsturbine strömt, so ist es wünschenswert, eine Überkreuzleitüng 106 . vorzusehen, um eine kontrollierte Menge kalten Stickstoffs in die Leitung 95 führen zu können. Diese Menge, wird durch . Regelung des Ventils 93 kontrolliert.If the temperature of the nitrogen becomes too high, it is released under high pressure from the jackets to the expansion turbine flows, it is desirable to have a crossover line 106. provide for a to be able to lead a controlled amount of cold nitrogen into the line 95. This amount is going through . Regulation of the valve 93 controlled.

Wird nur ein. Satz eines Mehrwegtauschers benutzt, so geht durch diesen die ganze zugeführte Luft im Wärmeaustausch mit dem erzeugten Sauerstoff, dem erzeugten Stickstoff und dem unter hohem Druck stehenden Stickstoff, der aus der Kolonne durch die Leitung 89 strömt.Will only be one. If the set of a reusable exchanger is used, the whole supplied one goes through this one Air in heat exchange with the generated oxygen, the generated nitrogen and the under high pressure nitrogen flowing out of the column through line 89.

In der Zeichnung ist nur eine Entspannungsturbine 97 dargestellt. Diese expandiert den abgezogenen, unter hohem Druck stehenden Stickstoff und genügt, um die für den Kreislauf erforderliche Abkühlung zu bewirken. Bei einer für diesen Zweck ausreichenden Größe vermag sie jedoch noch nicht die zur Inbetriebsetzung erforderliche Abkühlung zu bewirken. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, eine Doppel- oder Dreifachentspannungsturbine vorzusehen, um eine schnelle Inbetriebnahme nach einer Stillsetzung zu. gewährleisten.Only one expansion turbine 97 is shown in the drawing. This expands the withdrawn, pressurized nitrogen and is sufficient to produce that required for the circulation To cause cooling. However, if the size is sufficient for this purpose, it is still able to do so not to bring about the cooling required for commissioning. For this purpose it is advantageous to to provide a double or triple expansion turbine for quick start-up after a shutdown. guarantee.

In der Zeichnung stellt 107 einen an sich bekannten Trockner dar. Normalerweise besteht er aus zwei mit Silieiumgel oder aktiviertem Aluminium gefüllten Behältern, durch die das zu trocknende Gas wechselweise hindurchgeführt und aus denen das adsorbierte Wasser durch einen Strom erwärmter Luft oder warmer Gase abgeführt wird. Da derartige Trockner allgemein bekannt sind, sind sie nicht gezeichnet, sondern nur symbolisch dargestellt. In the drawing, 107 represents a dryer known per se. It normally consists of two containers filled with silicon gel or activated aluminum through which the to be dried Gas alternately passed through and from which the adsorbed water is heated by a stream Air or warm gases are discharged. Since such dryers are well known, are they are not drawn, only represented symbolically.

Das Entfrosten einer solchen Vorrichtung erfolgt üblicherweise folgendermaßen: Die Wärmetauscher werden zuerst aiufgewärmt. Zu diesem Zweck wird der Wasserzulauf zum Nachkühler 18 abgesperrt, damit die ausströmende Luft verhältnismäßig hohe Temperaturen erhalten kann. Diese heiße Luft wird durch Steuerventile in den Luft-Stickstoff- und Luft-Sauerstoff-Tauscher geleitet und dann durch das geöffnete Ventil 13 abgeführt. Sobald die Wärmetauscher auf die Entfrostungstemperatur erwärmt sind, beginnt die Entfrostung des Restes des Systems. Die Flüssigkeiten werden durch die ganz geöffneten Abzugsventile 120, 121 und 122 aus der Kolonne abgeführt. Die Ventile 114 und 117 in den Abführleitungen für Sauerstoff und das Ventil 116 in der Abführleitung für Stickstoff sind ebenso wie die Expansionsventile 76 und 81 für den Rohsauerstoff und Rohstickstoff ebenfalls geöffnet. Dagegen ist das Ventil 108 in der zur Kolonne führenden Luftleitung geschlossen. Durch öffnen der Ventile 92, 93, 99, 100 und 119 und Schließen des Ventils 98 wird der Strom der Heizluft durch den Lufttrockner 107 und von dort in die Niederdruckkammer der Kolonne geleitet. Auf diese Weise wird während des ganzen Aufheizens der Kolonne eine chemische Trocknung der Heizgase bewirkt. Die Luft strömt durch die Niederdruckkammer der Kolonne und durch die Stickstoff- und Sauerstoffabführleitungen 83 und 60 zu den Wärmetauschern. Ebenso strömt die Luft aus der Niederdruckkammer zu der Hochdruckkammer durch die Leitungen 82 und 78, die. normalerweise die Rohprodukte zu der Niederdtuckkolonne führen. Die Luft strömt ausDefrosting such a device is usually carried out as follows: The heat exchangers are warmed up first. For this purpose, the water supply to the aftercooler 18 is shut off, so that the air flowing out can receive relatively high temperatures. This hot air will passed through control valves in the air-nitrogen and air-oxygen exchangers and then through the open valve 13 discharged. Once the heat exchanger has warmed up to defrosting temperature the rest of the system begins to defrost. The fluids will go through the whole opened trigger valves 120, 121 and 122 from the Column discharged. The valves 114 and 117 in the Oxygen evacuation lines and valve 116 in the nitrogen evacuation line are as well the expansion valves 76 and 81 for the raw oxygen and raw nitrogen are also open. Against it the valve 108 in the air line leading to the column is closed. By opening the valves 92, 93, 99, 100 and 119 and closing the valve 98 is the flow of hot air through the air dryer 107 and from there into the low pressure chamber the column passed. In this way, a causes chemical drying of the heating gases. The air flows through the low pressure chamber of the Column and through the nitrogen and oxygen discharge lines 83 and 60 to the heat exchangers. The air also flows out of the low-pressure chamber to the high pressure chamber through lines 82 and 78 which. usually the raw products to that Lead low pressure column. The air flows out

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der Hochdruckkammer durch Abflußventile 120 und 121. Sobald an allen Auslässen der Anlage die richtige Temperatur herrscht, ist die .Entfrostung vollständig, und die Anlage wird wieder in nörmalen Betrieb genommen. Bei diesem bekannten • \^erfahren wird während des Entfrosterts der Kolonne die ganze Feuchtigkeit aus der aufheizenden Luft durch den Lufttrockner 107 abgeschieden. Dieses Verfahren ist teuer und erfordert eine großethe high pressure chamber through drain valves 120 and 121. As soon as the If the temperature is right, defrosting is complete and the system will run normally again Put into operation. With this known • \ ^ is experienced during the defrosting of the Column separated all the moisture from the heating air by the air dryer 107. This procedure is expensive and requires a large amount

ίο Kapazität der Lufttrockner.ίο Capacity of the air dryer.

Bei einem Entfrosten gemäß der Erfindung heizen die Wärmetauscher und die Kolonne gleichzeitig stufenweise fortschreitend mit einer genau regelbaren Geschwindigkeit auf.In defrosting according to the invention, the heat exchangers and the column heat at the same time gradually progressing at a precisely controllable speed.

Eine ungleiche Expansion in der Anlage infolge einer zu schnellen Erwärmung einer Stelle wird verhindert. Gemäß der Erfindung wird die Anlage während der Entfröstung folgendermäßen betrieben: Die Entspannungsturbine 97 wird stillgesetzt, so daß der Anlage keine Abkühlung zugeführt wird. Während alle übrigen Vorgänge wie bei der Sauerstofferzeugung durchgeführt werden, zieht man die Flüssigkeiten aus der Kolonne durch die Ventile 120 für den rohen Sauerstoff, 121 für den rohen Stickstoff und- 122 für den reinen Sauerstoff ab. Luft wird dabei laufend der Anlage zugeführt. Ein Teil der geförderten' Luft wird dauernd aus den Ventilen 120 für rohen Sauerstoff und 122 für reinen Sauerstoff abgeführt. Das Verhältnis dieser Abführungen an diesen Stellen bestimmt die Aufheizgeschwindigkeit der Kolonne und kann ' geregelt werden. Während dieser Phase, des Aufwärmens wird die der Anlage zugeführte Luft in den Wärmetauschern wie während des normalen Betriebes der Anlage gekühlt. Die warme Luft tritt bei 10 ein, wird komprimiert und geht durch die Verteiler 21 und 22 zu den Wärmetauschern 23 bzw. 50. Die Feuchtigkeit der Luft wird aus dieser während ihres Durchgangs durch die Wärmetauscher abgeschieden. Die trockene Kaltluft in der Leitung 48 wird durch den Tauscher 84 über das Ventil 108 in die Hochdruckkammer der Kolonne geleitet. Ein Teil der Luft wird aus der Hochdruckkammer durch Ventil 120 abgeführt. Der Rest geht durch die Leitung 75, das Expansionsventil 76, den Wärmetauscher j"] und die Leitung 78 in die Niederdruckkamiher der Kolonne.Uneven expansion in the system as a result of too rapid heating of a point is prevented. According to the invention, the system is operated during the defrosting as follows: The expansion turbine 97 is shut down so that no cooling is supplied to the system. While all other processes are carried out as in the case of oxygen generation, the liquids are drawn off from the column through the valves 120 for the raw oxygen, 121 for the raw nitrogen and 122 for the pure oxygen. Air is continuously fed into the system. A part of the conveyed air is continuously discharged from the valves 120 for raw oxygen and 122 for pure oxygen. The ratio of these discharges at these points determines the heating rate of the column and can be regulated. During this phase, the warming up, the air supplied to the system is cooled in the heat exchangers as during normal operation of the system. The warm air enters at 10, is compressed, and passes through manifolds 21 and 22 to heat exchangers 23 and 50, respectively. The moisture in the air is separated therefrom as it passes through the heat exchangers. The dry cold air in line 48 is passed through exchanger 84 via valve 108 into the high pressure chamber of the column. Some of the air is exhausted from the high pressure chamber through valve 120. The remainder goes through line 75, expansion valve 76, heat exchanger j "] and line 78 into the low-pressure chamber of the column.

Außerdem wird Luft aus der Hochdruckkammer durch die Leitung 80, den Tauscher J], das Expansionsventil 81 und die Leitung 82 in die Niederdruckkammer abgeführt. Die Regelung des Druckabfalls durch die Kolonne kann also durch die richtige Einstellung der Ventile 108, 76, 81, 109, 113 und 114 bewirkt werden. Ein Teil der kalten Luft verläßt die Niederdruckkammer der Kolonne durch'die Leitung 83, das Ventil 113, die Leitung 101, den Tauscher 84 und dann durch den Wärmetauscher 23, um schließlich durch die Leitung 28 aus der Anlage auszuströmen. Ein anderer Teil der Kaltluft verläßt die Niederdruckkammer durch die Leitung 60, den Tauscher 84 und geht dann zu dem Wärmetauscher 50, um aus der Anlage durch die Leitung 68 auszuströmen. Außerdem wird Luft aus der Niederdruckkammer durch das Ventil 122 abgeführt. Das fortlaufende Entfrosten der Wärmetauscher 23 wird dadurch erreicht, daß man einen Luftstrom aus der Hochdruckkammer durch den Dom 85 des Kondensators 72, die Leitungen 89, das Drosselventil 109, die Leitung 90, 91 und die Mäntel20 jedes Wärmetauschers 23 abführt. Diese Luft verläßt die Wärmetauscher durch die Leitungen 94, 95, 96, das Ventil 124 und durch die jetzt unbenutzte Entspannungsturbine 97 sowie das Ventil 123, um in die Leitung 101 entlassen und mit der Luft vereinigt zu werden, die die Kolonne durch die Leitung 83 verläßt. Die Entspannungsturbine 97 wird durch diese sie durchströmende Luft entfrostet. In addition, air from the high pressure chamber is discharged through line 80, exchanger J], expansion valve 81 and line 82 into the low pressure chamber. The regulation of the pressure drop through the column can therefore be brought about by the correct setting of the valves 108, 76, 81, 109, 113 and 114. Part of the cold air leaves the low-pressure chamber of the column through line 83, valve 113, line 101, exchanger 84 and then through heat exchanger 23 to finally flow out of the system through line 28. Another portion of the cold air leaves the low pressure chamber through line 60, exchanger 84, and then goes to heat exchanger 50 to exit the system through line 68. In addition, air is exhausted from the low pressure chamber through valve 122. Continuous defrosting of the heat exchangers 23 is achieved by evacuating a stream of air from the high pressure chamber through the dome 85 of the condenser 72, the lines 89, the throttle valve 109, the line 90, 91 and the jackets 20 of each heat exchanger 23. This air leaves the heat exchangers through lines 94, 95, 96, valve 124 and through the now unused expansion turbine 97 and valve 123 to be discharged into line 101 and combined with the air entering the column through line 83 leaves. The expansion turbine 97 is defrosted by this air flowing through it.

Werden die Wärmetauscher schneller aufgewärmt, als die Kolonne entfrostet wird, so daß sich die Temperatur ihrer kalten Endzonen etwa —'40° C nähert,, so kann man den Tauschern zusätzlich Kälte zuführen, ohne das Entfrosten der Kolonne nachteilig zu beeinflussen.If the heat exchangers are warmed up faster than the column is defrosted, so that the temperature of its cold end zones approaches about -40 ° C, so the exchangers can also be used Supply refrigeration without adversely affecting defrosting of the column.

Dies kann auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Bei ganz geöffnetem Ventil 108 und Einstellung der Ventile 76 und 81 auf Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern der Kolonne kann das Ventil 109 ebenfalls ganz geöffnet werden. Hierbei wird Luft unter Druck aus der Hochdruckkammer der Kolonne durch die Leitung 89 abgeführt und in die Entspannungsturbine geleitet, und zwar unter Benutzung der Leitung 106, des Ventils 93, der Leitungen 95, des Ventils 98, der Leitung 96 und des Ventils 124. Beim Durchgang durch die Entspannungsturbine wird der Druck der Luft reduziert und¹ diese dadurch gekühlt. Das kalte Gas wird nach seiner Vereinigung über das Ventil 123 mit der aus der Kolonne durch die Leitung 101 kornmenden Luft über die Leitungen 49 und 111 und das Ventil 112 in letzterer Leitung den Wärmetauschern wieder zugeführt.This can be done in two different ways. When valve 108 is fully open and valves 76 and 81 are set to maintain the pressure difference between the two chambers of the column, valve 109 can also be fully opened. Here, air is discharged under pressure from the high pressure chamber of the column through line 89 and passed into the expansion turbine, using line 106, valve 93, lines 95, valve 98, line 96 and valve 124 As it passes through the expansion turbine, the pressure of the air is reduced and ¹ this is thereby cooled. After it has been combined, the cold gas is fed back to the heat exchangers via the valve 123 with the air coming from the column through the line 101 via the lines 49 and 111 and the valve 112 in the latter line.

Die zweite Möglichkeit, Kälte zuzuführen, besteht darin, daß man nur einen Teil der aus den Tauschern kommenden Luft der Kolonne durch die Leitung 48 zuführt, so daß ein Strom komprimierter Luft durch das Ventil 92, die Leitungen 110, 90, 106, das Ventil 93, die Leitung 95, das Ventil 98, die Leitung 96 und das Ventil 124 zur Entspannungsturbine 97. strömt. Die dort expandierte, abgekühlte Luft wird wieder in der bei der ersten Möglichkeit . der Kältezuführung angegebenen Weise mit der durch die Leitung 101 strömenden Luft vereinigt und in die Tauscher. zurückgeführt. Hierbei ist das Ventil 109 geschlossen, und durch entsprechende Steuerung der Ventile 76, 81 und 108 wird der Druckabfall so geregelt, d'aß in der Leitung 48 ein höherer Druck aufrechterhalten wird.The second way of supplying cold is that you only get a portion of the Exchangers incoming air is supplied to the column through line 48, so that a stream is compressed Air through valve 92, lines 110, 90, 106, valve 93, line 95, valve 98, the line 96 and the valve 124 to the expansion turbine 97. flows. The one there expanded, cooled down Air will be in the first place again. the cold supply specified Way with the flowing through the line 101 Air combined and into the exchanger. returned. Here, the valve 109 is closed, and through corresponding control of the valves 76, 81 and 108, the pressure drop is regulated so that there is in the line 48 a higher pressure is maintained.

Sobald in der Kolonne eine Temperatur von etwa ■—-40° C erreicht ist, bei der das Reinigen der Luft im Haupttauscher nicht mehr länger praktisch ist, so werden die Ventile 125, 123 und 98 geschlossen und die Ventile 92, 93, 99, 100 und 124 geöffnet. Dann wird alle Luft von den Wärmetauschern durch die Leitungen 110, 90, 106, 95,As soon as a temperature of about ■ -40 ° C is reached in the column, at which the cleaning of the Air in the main exchanger is no longer practical, valves 125, 123 and 98 are closed and valves 92, 93, 99, 100 and 124 opened. Then all air from the heat exchangers is passed through lines 110, 90, 106, 95,

durch das Ventil 99, den Lufttrockner 107, das Ventil 100 zur Leitung 96 geführt. Der Strom der trockenen Warmluft kann unterteilt und ein Teil der Niederdruckkammer der Kolonne durch das Ventil 119 zugeführt werden. Der Rest der Luft geht durch das Ventil 124, die stillstehende Entspannungsturbinie 97, die durch das Ventil 127 geregelte Leitung 126 und dann durch die Leitung 48 und das Ventil 108 in die Hochdruckkammer der Kolonne.passed through valve 99, air dryer 107, valve 100 to line 96. The stream of dry warm air can be divided and part of the low pressure chamber of the column through the Valve 119 are supplied. The remainder of the air goes through valve 124, the stationary expansion turbine 97, line 126 regulated by valve 127, and then through line 48 and valve 108 into the high pressure chamber of the column.

Am Ende des Entfrostens, wenn die Lufttrockner zum Trocknen der aufwärmenden Gase benutzt werden, müssen die Kompressoren teilweise auf die Hälfte ihrer Leistung gedrosselt werden, während der Druck der Luft auf ihrem Durchgang durch die Trockner durch Drosseln der Ventile 119 und 124 aufrechterhalten werden muß. Sobald die ganze Anlage vollkommen entfrostet ist, kann sie erneut in Betrieb genommen werden.At the end of defrosting, when the air dryer is used to dry the warming gases the compressors have to be partially throttled to half their output while the pressure of the air on its passage through the dryer by throttling valves 119 and 124 must be maintained. As soon as the entire system is completely defrosted, it can be used again be put into operation.

Arbeitet man in dieser Weise, kann eine große Ersparnis erzielt werden, da die Kälte in der Anlage, die bislang¹ beim Entfrosten verlorenging, nunmehr so lange wie möglich zum Trocknen der aufwärmenden Luft ausgenutzt werden kann. Dies ergibt einen schneller arbeitenden Betrieb, indem die Luft bei voller Kapazität der Kompressoren durch die Anlage geblasen wird. Das Verfahren ist auch wirtschaftlicher, weil, die chemischen Trockner erheblich verkleinert werden können.If one works in this way, great savings can be achieved, since the cold in the system, which was previously ¹ lost during defrosting, can now be used for as long as possible to dry the warming air. This results in faster operation by blowing air through the system when the compressors are at full capacity. The process is also more economical because the chemical dryers can be significantly reduced in size.

Claims

Patent kitchen:

i. Process for defrosting a separation plant, working in particular with reversible main heat exchangers and expansion turbines, for mixtures of gases boiling at low temperatures, in particular air, by means of a gas flowing through the plant and heating it, in particular air, with an admixture such as the moisture in the air, which at temperatures is solid above the normal operating temperature of the system, characterized in that the gas (19) entering the system to heat it in the .Main heat exchangers (23,1, 23 _ß , ζο _Α , 5Oß) by heat exchange with the system leaving and at whose defrosting refrigerated gas is cooled to a temperature below the freezing point of the admixture but above the normal operating temperature of the system.

2. The method according to claim 1, characterized in that that part of the cooled gas without heat exchange with the gas entering the system at least at one point (120, 122) of the system is derived from this.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that a 'part (89, 106, 95, 96 or 110, 90, 106, 95, 96) of the cooled Compressed gas working (97) expanded and then with the to the main heat exchangers flowing residual gas (101, 49, in) is reunited (123).

4. Fractionation system with a switchable heat exchanger zone to utilize a process according to one of the preceding claims, characterized in that a second passage (26) is provided in the zone is in a heat-exchanging relationship with the first (24) at least at the discharge point the admixture stands in order to achieve its temperature control by a second stream of such gases, which is part of the cooled compressed, warming gases. those who leave the colder end of the exchanger zone, whereupon this partial flow is combined with the mentioned second flow and passed through the exchanger.

1 sheet of drawings