DE958027C

DE958027C - Process for cooling and removing the high-boiling components of low-boiling gases or their mixtures and device for carrying out the process

Info

Publication number: DE958027C
Application number: DEA18811A
Authority: DE
Inventors: Leonard Parker Pool
Original assignee: Air Products Inc
Current assignee: Air Products Inc
Priority date: 1953-09-20
Filing date: 1953-09-20
Publication date: 1957-02-14

Description

Verfahren zum Kühlen und Entfernen der höhersiedenden Bestandteile von tiefsiedenden Gasen oder deren Gemischen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden Kühlen und Entfernen eines oder mehrerer unerwünschter höhersiedender Bestandteile von strömenden tiefsiedenden Gasen oder deren Gemischen in Gegenstromwärmeaustauschern, deren langge-streckte Durchgänge für das zu kühlende und kühlende Mittel durch Umschalten der An- schlüsse periodisch vertauscht werden, wobei das kühlend e Mittel jeweils aus dem betreffenden Durchgang der Wärmeaustauscher die aus dem zu kühlenden Mittel abgeschiedenen höhersiedenden Bestandteile wieder entfernt. Insbesondere kommt hier die Vorkühlung von Luft durch den erzeugten Stickstoff- einschließlich der Ausscheidung unerwünschter Beimengungen, wie Wasserdampf, Kohlendioxyd und anderer hochsiedender Komponenten der Luft vor ihrem Zerlegen durch Rektifikation in eine sauerstoffreiche und eine stickstoffreiche Fraktion in Frage. Ferner handelt es sich bei der Erfindung um eine Vorrichtung zur Durchführung des betreffenden Verfahrens.Method for cooling and removing the higher-boiling components of low-boiling gases or their mixtures and device for carrying out the method The invention relates to a method for the continuous cooling and removal of one or more undesired higher-boiling components from flowing low-boiling gases or their mixtures in countercurrent heat exchangers, the long-stretched passages for the product to be cooled and cooling fluid by switching the connec- tions are periodically reversed, wherein the cooling means e in each case the higher boiling of the separated components to be cooled means removed from the relevant passage of the heat exchanger. In particular, the pre-cooling of air by the nitrogen generated, including the elimination of undesired impurities, such as water vapor, carbon dioxide and other high-boiling components of the air, before it is broken down by rectification into an oxygen-rich and a nitrogen-rich fraction. The invention also relates to a device for carrying out the relevant method.

Das Trennen von Luft oder anderen niedrigsiedenden Gasgemischen in die verhältnismäßig reinen Hauptbestandteile wurde bereits dadurch erreicht, daß man das Gemisch komprimierte und vorkühlte, einen Teil des Gemisches durch Wärmeaustausch mit einem Kälteprodukt aus der Separation verflüssigte, einen weiteren Anteil durch äußere Behandlung expandierte, die beiden Teile in einer Kolonne fraktianierte und die kalten Produkte aus der Separation zum Vorkühlen des zugeführten komprimierten Gemisches benutzte. Bei Verfahren dieser Art wurden sogenannte Kälteaustauscher verwendet, um das Gasgemisch im Gegenstrorn durch Wärmeaustausch mit den kalten Produkten aus der Fraktionierung vorzukühlen. Eine Art der verwendeten Kältetauscher war so umschaltbar eingerichtet, daß sie ununterbrochen und wirkungsvoll einen Wärmeaustausch zwischen Luft und kalten Produkten aus der Fraktion erlaubte, die im Gegenstrom Durchgänge des Tauschers durchströmti--n. Diese Art von Tauschern weist mehrere parallele Durchgänge für das strömende Medium auf, wobei die Durchgänge über die ganze Behälterlänge in metallischem Wärmekontakt zueinander stehen.The separation of air or other low-boiling gas mixtures in the relatively pure main constituents has already been achieved in that the mixture was compressed and precooled, part of the mixture by heat exchange with a refrigeration product from the separation liquefied, a further portion through outer treatment expanded, the two parts in a column fractional and the cold products from the separation for pre-cooling the supplied compressed Mixed used. In this type of process, so-called cold exchangers were used used to counterflow the gas mixture by exchanging heat with the cold Pre-cool products from fractionation. One type of cold exchanger used was set up in such a way that it could be switched over, so that there was an uninterrupted and effective exchange of heat between air and cold products from the fraction allowed to flow in countercurrent Passages of the exchanger flow through - n. This type of exchangers has several parallel passages for the flowing medium, the passages over the are in metallic thermal contact with one another over the entire length of the container.

Da die Dampfdrücke der unreinen Beimengungen in der Luft bei jenen Temperaturen außerordentlich niedrig sind, bei denen die Produktgase in einer Luftfraktionierungskolonne entstehen, können derartige umsteuerbare Tauscher bekanntlich leicht so betrieben werden, daß komprimierte atmosphärische Luf t ohne vorhergehende Reinigung oder Scheidung gekühlt und dann in einen für die Fraktionierung zweckmäßigen Zustand in eine Kolonne geführt wird. Dies ist möglich, weil diese Wärmetauscher, anders als die nicht umschaltbar arbeitenden, die beim Kühlen der Luft abgesetzten Beimengungen wenigstens zu einem großen Teil durch Sublimation oder Verdampfung entfernen lassen, sobald die Ströme entsprechend geschaltet werden, und das kalte Gas die Durchgänge durchfließt, in denen die Beimengungen abgelagert sind. Dieses Entfernen wird durch regelmäßigen Wechsel eines warmen Zustroms und eines aus dem Fraktionator stammenden kalten Produkts erreicht, der zumindest zwischen zwei Durchgängen des Wärmetauschers stattfindet. Während einer Hälfte eines solchen Ablaufs wird nach einem bekannten Vorschlag komprimierte Luft auf ihrem Wege durch einen Durchgang des Wärmetauschers im Gegenstrom zu einem zweiten Strom von Stickstoff in einem zweiten Durchgang und einem dritten Strom von Sauerstoff in einem dritten Durchgang gekühlt. Während dieser Periode des Verfährensablaufs setzen sich Unreinheiten an den Wärmeaustauschflächen des einen Durchgangs im Wärmetauscher ab. Jeweils nach Ablauf einer bestimmten Periode, beispielsweise von einigen Minuten, wird die Strörnungsrichtung der Luft und des Stickstoffs durch ein mechanisch gesteuertes Ventil in den beiden ersten Durchgängen umgekehrt. Die komprimierte Luft fließt jetzt durch den vorher von Stickstoff durchströmten Durchgang, und zwar diesem entgegengesetzt. Umgekehrt geht der Stickstoff jetzt durch den vorher von der Luft durchströmten Durchgang und somit ebenfalls dieser entgegengesetzt. Der zuströmen-de Stickstoff erhält keine der höhersiedenden Beimengungen, die normalerweise in der Luft enthalten sind, und steht annähernd unter atmosphärischem Druck. Er hat deshalb eine erhebliche Aufnahmefähigkeit für die Unreinheiten, die auf den von ihm bestrichenen Flächen abgesetzt sind, so daß er sie verdampft und mitnimmt. Am Ende einer solchen Periode wird der Durchgang von Unreinheiten frei und für die Umschaltung auf Frischluftzufuhr bereit sein. Das Verfahren im zweiten Durchgang ist wie im ersten, und durch solch wiederholtes Umschalten wird die Luft gereinigt, und der Wärmetauscher wird praktisch von sich ansammelnden Verunreinigungen freigehalten. Der Sauerstoffstrom wird nicht umgeschaltet und wird deshalb trocken und rein gewonnen.As the vapor pressures of the impure admixtures in the air in those Temperatures are extremely low at which the product gases are in an air fractionation column arise, such reversible exchangers, as is known, can easily be operated in this way that compressed atmospheric air t without prior purification or Divorce refrigerated and then in a condition convenient for fractionation is led into a column. This is possible because these heat exchangers are different than the non-switchable additions that are deposited when the air is cooled remove at least a large part by sublimation or evaporation, as soon as the currents are switched accordingly, and the cold gas the passages flows through, in which the admixtures are deposited. This removal is carried out by regular alternation of a warm feed and one coming from the fractionator cold product reached at least between two passes of the heat exchanger takes place. During one half of such a process, a known one is used Suggested compressed air on its way through a passage of the heat exchanger countercurrent to a second stream of nitrogen in a second pass and cooled by a third stream of oxygen in a third pass. During this During the course of the process, impurities settle on the heat exchange surfaces of the one passage in the heat exchanger. After a certain period has elapsed, for example, from a few minutes, the direction of flow of air and des Nitrogen through a mechanically controlled valve in the first two passages vice versa. The compressed air now flows through the previously flowed through by nitrogen Passage, opposite to this. The reverse is now the case with nitrogen through the passage through which the air previously flowed and thus also this one opposite. The flowing nitrogen does not receive any of the higher boiling admixtures, which are normally contained in the air, and is approximately under atmospheric Pressure. It therefore has a considerable capacity to absorb the impurities that are deposited on the surfaces painted by him, so that he evaporates them and takes away. At the end of such a period, the passage becomes free of impurities and be ready to switch to fresh air supply. The procedure in the second Passage is as in the first one, and through such repeated switching the air becomes cleaned, and the heat exchanger is practically removed from accumulating impurities kept free. The oxygen flow is not switched and therefore becomes dry and won pure.

Der Tauscher hält sich selbst von Ansammlungen frei, wenn der Verunreinigungsgrad nicht in irgendeinem seiner Teile besonders groß wird. Mit anderen Worten muß die aus irgendeinem Ab- schnitt desTauschers durch den abfließenden Strom ausgetragene Menge anVerunreinigungenmitjener übereinstimmen, die in den Tauscher eingeführt worden ist. Dies wird nur erreicht, wenn die eine vollkommene Wiederverdampfung bedingenden Zustände über alle Abschnitte der Apparatur aufrechterhalten werden, in denen die Ablagerungen dieser Stoffe enthalten sind. Diese Bedingungen betreffen in erster Linie das Vorhandensein einer ausreichenden Gasmenge, in die die Ablagerungen verdampft und abgegeben werden können, sowie die Aufrechterhaltung eines genügend hohen Dampfdruckes der abgesetzten Verunreinigungen, welche letzterer durch die Temperatur des kalten Produkts im Bereich der abgesetzten Verunreinigungen geregelt wird. Die relativen Dampfdruckcharakteristiken des Wasserdampfs sind derart, daß keine Schwierigkeiten beim Abführen des niedergeschlagenen Wassers unter den Druck' verhältnissen des Reinigungsgases auftreten. Bei Kohlendioxyd sind jedoch die Dampfdruckeharakteristiken derart, daß es schwierig ist, eine voltständige Wiederverdampfung des niedergeschlagenen Kohlendioxyds zu erreichen. Bislang wurde dieses im wesentlichen dadurch vollständig wiederverdampft, daß man eine Menge der gewonnenen kalten Produktgase über die niedergeschlagenen Unreinheiten hinwegleitete, die größer war als die Menge Luft, aus denen diese ausgeschieden worden waren. Eine Möglichkeit hierzu war durch die Zuführung einer zusätzlichen Menge: von hochkomprimierter Luft gegeben, die zuvor auf chemischem Wege gereinigt war. Dadurch entsteht eine größere Menge von Gasen, die zur Verkühlung geeignet sind, als die Luftmenge, die Verunreinigungen während der Vorkühlung absetzt. Diese und ähnliche Verfahren zur tatsächlichen oder wirkungsmäßigen Erhöhung der Menge zurückgewonnener Produkte über die Menge der zugeführten Luft, lassen das gewünschte Resultat durch das »Temperaturnäherungs«-Prinzip erreichen, Bei diesem wird die Temperatur der Luft in der kalten Zone de.,; Tauschers möglichst jener der Produkte angeglichen, mit denen sie irn Wärmeaustausch steht. Die Aufrechterhaltung einer geringen Differenz zwischen diesen Temperaturen ergibt eine geringe Differenz zwischen den Dampfdrücken der Verun# reinigungen zur Zeit ihres Niederschlags und ihrer Wiederverdampfung, und dadurch, daß man das Verhältnis dieser Dampfdrücke jenem gleichhält, das zwischen der Luft- und Stickstoffmenge besteht, vermag der mit Verunreinigungen gesättigte Stickstoff von diesen praktisch den gleichen Anteil abzuführen, der in dein ganzen System niedergeschlagen worden ist.The exchanger will keep itself free from accumulation if the contamination level does not become particularly high in any of its parts. In other words, cut out any waste desTauschers must match amount discharged anVerunreinigungenmitjener that has been inserted into the exchanger through the effluent. This can only be achieved if the conditions required for complete re-evaporation are maintained over all sections of the apparatus in which the deposits of these substances are contained. These conditions primarily concern the presence of a sufficient amount of gas in which the deposits can be vaporized and released, as well as the maintenance of a sufficiently high vapor pressure of the settled impurities, which the latter is regulated by the temperature of the cold product in the area of the settled impurities. The relative vapor pressure characteristics of the water vapor are such that there is no difficulty in discharging the precipitated water under the pressure 'conditions of the cleaning gas. With carbon dioxide, however, the vapor pressure characteristics are such that it is difficult to achieve complete re-evaporation of the precipitated carbon dioxide. Up to now this has essentially been completely re-evaporated by passing a quantity of the recovered cold product gases over the precipitated impurities which was greater than the quantity of air from which these had been excreted. One way of doing this was by supplying an additional amount of highly compressed air that had previously been chemically cleaned. This creates a larger amount of gases that are suitable for cooling than the amount of air that deposits impurities during pre-cooling. These and similar processes for the actual or effective increase in the amount of recovered products via the amount of air supplied allow the desired result to be achieved through the "temperature approximation" principle. In this, the temperature of the air in the cold zone is de.,; The exchanger is as close as possible to that of the products with which it is in heat exchange. Maintaining a small difference between these temperatures results in a small difference between the vapor pressures of the contaminants at the time of their precipitation and their re-evaporation, and by keeping the ratio of these vapor pressures equal to that between the amounts of air and nitrogen, one is able to do so nitrogen saturated with impurities to remove practically the same proportion of them that has been deposited in your entire system.

Die vorliegende Erfindung benutzt eine neue Möglichkeit, um die vollständige Wiederverdampfung der niedergeschlagenen Verunreinigungen zu erreichen, nämlich die der Aufrechterhaltung des Stickstoffstroms durch die Zone, in der sich die Verunreinigungen abgesetzt haben, unter einer Temperatur, die möglichst gleich oder höher ist als die Luftteniperatur während des Absetzens der Verunreinigungen.The present invention uses a new approach to the full To achieve re-evaporation of the precipitated impurities, viz that of maintaining the flow of nitrogen through the zone in which the impurities are located have settled, below a temperature that is as possible equal to or higher than the air temperature during the settling of the contaminants.

Die Erfindung bezweckt, daß die verdichteten höhersiedenden Beimengungen, die in einem umschaltbaren Kältetauscher niedergeschlagen sind.. in dem abführenden Produkt ohne Vergrößerung seiner Menge möglichst vollkommen wiederverdampft werden.The invention aims that the compacted higher boiling admixtures, which are deposited in a switchable cold exchanger .. in the discharging one Product can be re-evaporated as completely as possible without increasing its quantity.

Ein weiteres wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, daß das abführende Gas, bevor es mit den verdichteten Verunreinigungen in Berührung kommt, annähernd auf die gleiche oder eine höhere Temperatur erwärmt wird, bei der die Verunreinigungen abgesetzt wurden, so daß praktisch alle diese Verunreinigungen durch den Strom dieses abführenden Gases fortgeführt werden.Another important object of the invention is that the laxative Gas before it comes into contact with the compressed impurities, approximate is heated to the same or higher temperature at which the impurities were settled, so that virtually all of these impurities flow through this discharging gas are continued.

Diese und weitere Zwecke werden durch folgende Erfindung erreicht, nach der eine im wesentlichen vollkommene Wiederverdampfung der verdichteten, höhersiedenden und in der kalten Zone eines umschaltbaren Kältetauschers niedergeschlagenen Verunreinigungen erreicht wird, indem man den Tauscher in eine warme und eine kalte Kammer unterteilt und die warme und kalte Zone der Kältekammer wechselweise umschaltet.These and other purposes are achieved by the following invention, after which an essentially complete re-evaporation of the compressed, higher-boiling and impurities deposited in the cold zone of a switchable cold exchanger is achieved by dividing the exchanger into a warm and a cold chamber and switches the warm and cold zone of the cold chamber alternately.

Dabei ist wesentlich, daß die Niederschlagszone der Verunreinigungen bei jedem Stromwechsel auf mechanischem Wege auf eine wärmere Zone des Wärmeaustauschers umgeschaltet wird.It is essential that the precipitation zone of the impurities mechanically to a warmer zone of the heat exchanger with each current change is switched.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen durch drei Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is based on the drawings through three exemplary embodiments explained.

Gemäß Fig. i tritt Luft in das System bei io ein und wird in dem Luftreiniger i i gründlich von Stau' befreit. Hierzu kailn ein elektrostatischer Abscheider, ein Skrubber, oder ein einfacher Luftfilter dienen. Die gereinigte Luft geht durch die Leitung 12 zu dem Kompressoraggregat, welches aus einer Dampfturbine oder einer anderen Kraftquelle 13, aus einer ersten und zweiten Kompressorstufe 14 und 15, einem zwischengeschalteten Wasserkühler 16 und einem Nachkühler 17 besteht. Die komprimierte Luft verläßt den Nachkühler durch die Leitung 18 mit einem Druck von annähernd 7 ata und einer Temperatur von ungefähr 27' C. Die Anlage umfaßt einen selletätig schaltenden Wärmetauscher ig, der in eine Wärmekammer 2o und eine Kältekammer 21 unterteilt ist. Die Wärmekammer des Tauschers hat drei Durchgänge:22, 23 und 24, und die Kältekammer hat ebenfalls drei Durchgänge 26, 27 und 28, die in der Zeichnung schematisch einander umschließend dargestellt sind. Die Kältekammer ist so lang ausgebildet, daß sie auf etwa der doppelten Länge die eintretende Luft abkühlt, als Kohlendioxyd ablagert, so daß tatsächlich alle Kohlendioxydbeimengungen in der kalten Zone dieser Kammer niedergeschlagen werden.According to Fig. I, air enters the system at io and is thoroughly cleared of congestion in the air cleaner ii. An electrostatic precipitator, a scrubber, or a simple air filter can be used for this. The cleaned air goes through the line 12 to the compressor unit, which consists of a steam turbine or another power source 13 , a first and second compressor stage 14 and 15, an interposed water cooler 16 and an aftercooler 17 . The compressed air leaves the aftercooler through line 18 at a pressure of approximately 7 ata and a temperature of approximately 27 ° C. The heat chamber of the exchanger has three passages: 22, 23 and 24, and the cold chamber also has three passages 26, 27 and 28, which are shown schematically enclosing one another in the drawing. The cold chamber is made so long that it cools the incoming air over about twice its length, deposits it as carbon dioxide, so that all carbon dioxide admixtures are actually deposited in the cold zone of this chamber.

Steuerventile29, 30, 31, 32 lenken den Durchfluß »des Stromes. Sie sind. mit Vierteldrehung gleichzeitig drehbar, und zwar in zweckentsprechenden Zeitabschnitten durch geeignete Vorrichtun:-gen x, die nur schematisch angedeutet sind. Bei der Ventilstellung (Fig. i) ist -die Leitung 18 mit der Leitung 33 verbunden, so daß die eintreten& Luft durch die Leitung 18, das Ventil 29, die Leitung 33 und von da durch den Durchgang 24 der Wärmekammer 2o des Wärmetauschers hindurchgeht. Die Luft verläßt den Durchgang 24 durch die Leitung 34, geht durch das Ventil 3o und die Leitung 35 zu der unteren Zone des Durchganges 28 der Kältekammer 21 des Wärmetauschers. Dann strömt sie aus dem Durchgang 28, durch die Leitung 36, das Ventil 30 und durch die Leitung 37 zu. dem Ventil 32- und zur Leitung 38, die zu der im -folgenden beschriebenen Fraktionierungskolonne führt. Der aus diesem Fraktionierungsprozeß gewonnene Sauerstoff wird auf seinem Wege durch die Leitung 39 durch den Durchgang 26 der Kältekammer 21 des Wärmetauschers und von da durch die Leitung 4o zum Durchgang:22 derWärmekammei des Wärmetauschers geführt. Dann verläßt er das System durch die Leitung 41. Gemäß der Darstellung fließt der gewonnene Sauerstoff immer durch dieselben Durchgänge, und zwar in derselben Richtung durch beide Kammern des Wärmetatischers. Es kann je- doch wünschenswert sein, den Sauerstoffstrom in der Kältekammer 21 umzukehren, so daß er stets im Gegenstrom zur Luft fließt.Control valves 29, 30, 31, 32 direct the flow of the stream. They are. can be rotated with a quarter turn at the same time, in appropriate time segments by means of suitable devices: -gen x, which are only indicated schematically. In the valve position (Fig. I) the line 18 is connected to the line 33 , so that the entering air passes through the line 18, the valve 29, the line 33 and from there through the passage 24 of the heat chamber 2o of the heat exchanger. The air leaves the passage 24 through the line 34, passes through the valve 3o and the line 35 to the lower zone of the passage 28 of the cold chamber 21 of the heat exchanger. It then flows out of the passage 28, through the line 36, the valve 30 and through the line 37 . the valve 32 and to the line 38 which leads to the fractionation column described below. The oxygen obtained from this fractionation process is carried on its way through the line 39 through the passage 26 of the cold chamber 21 of the heat exchanger and from there through the line 4o to the passage 22 of the heat chamber of the heat exchanger. It then leaves the system through line 41. As shown, the oxygen obtained always flows through the same passages, in the same direction through both chambers of the heat table. It may be desirable JE but to reverse the flow of oxygen in the cold chamber 21 so that it always flows in countercurrent to the air.

Der aus der Fraktionierung gewonnene Stickstoff geht durch die Leitung 42, durch das Ventil 32, die Leitung 43, das Schaltventil 31 und von da durch die Leitung 44 zum oberen Ende des DurchgangS 27 in der Kühlkammer des Wärmetauschers. Das untere Ende des Durchgangs 27 ist über die Leitung 45 an das Ventil 3 1 angeschlossen, die durch die Leitung 46 mit dem unteren Ende des Durchgangs 23 der Wärmekammer des Wärmetauschers in Verbindung steht. Das obere Ende des Durchgangs 23 ist durch die Leitung 47 mit dem Schattventil 29 und dem Auslaß 48 verbunden.The nitrogen obtained from the fractionation goes through the line 42, through the valve 32, the line 43, the switching valve 31 and from there through the line 44 to the upper end of the passage 27 in the cooling chamber of the heat exchanger. The lower end of the passage 27 is connected to the valve 3 1 via the line 45, which is connected by the line 46 to the lower end of the passage 23 of the heat chamber of the heat exchanger. The upper end of the passage 23 is connected by the line 47 to the shade valve 29 and the outlet 48.

Eine gleichzeitige Vierteldrehung derVentile bewirkt eine Umkehr der Vorgänge in dem Leitungssystem. Der Durchfluß des Stickstoffgases wird jetzt durch die Leitung 42 zum Ventil 32, durch die Leitung 37 zum Ventil 30 und durch die Leitung 35 zu dem unteren Ende des Durchgang3 #"8 in der Kältekammer des Wärmetauschers geführt. Durch diesen Durchgang 28 strömte vorher Luft in der gleichen Richtung. Vor der Drehung des Ventils strömte der Stickstoff oben in den Durchgang 27 der Kältekammer und tra-t am unteren Ende aus. Auf diese Weise wird die kalte Zone der Kältekammer des Wärmetauschers, die bei der ersten Einstellung der Ventile oben lag, durch Umstellung der Ventile nach unten verlegt. Der Stickstoff v&läßt den Durchgang 28, geht durch die Leitung 36 zum Ventil 30 und durch die Leitung 34 zum unteren Ende des Durchgangs 24 der Wärmekammer 2o des Wärmetauschers. Der Durchgang 24 führte ursprünglich die Luft, die oben ein- und unten austrat. Im Betrieb dieser Apparatur liegt also die warme- Zone der Wärmekammer des Wärmetauschers stets oben, wo, die Luft zuerst durch den Durchgang 24 und dann nach Drehung des Ventils 29 durch den Durchgang :23 eintritt. Der Stickstoff tritt dagegen stets vom Boden aus in die Wärmekammer 20, und zwar zuerst durch den Durchgang:23 und dann nach Drehung der Ventile durch den Durchgang 24. Wenn die Ventile 29, 30, 31 und 32 in der zweitgenannten Stellung sind, geht die eintretende Luft durch das Ventil 29, die Leitung 47 und den Durchgang 23 der Wärmekammer 20, von da durch die Leitung 46, das Ventil 31 und die Leitung 44 zum Durchgang 27 der Kältekammer 21. Von hier geht sie durch die Leitung 45, das Ventil 3 1, die Leitung 43, das Ventil 32 und die Leitung 38 zur Kolonne. Aus vorstehendem ergibt sich, daß die obere Zone der Kältekammer des Wärmetauschers wechselweise als kalte und dann als warme Zone dient. Dies ist dara.uf zurückzuführen, daß das kalte Stickstoffgas zuerst von oben in den Durchgang:27 der Kältekammer und nach der Drehung der Ventile 30, 34 32 von unten durch den Durchgang 28 im Gegenstrom zur Luft strömt. Auf diese Weise wird das Kohlendioxyd zuerst im oberen Ende des Durchgangs 28 abgesetzt, und nach der Drehung der Ventile wird diese Ablagerungszone an das untere Ende des Durchgangs 27 verlagert.A quarter turn of the valves at the same time reverses the processes in the piping system. The flow of nitrogen gas is now directed through line 42 to valve 32, through line 37 to valve 30 and through line 35 to the lower end of passage 3 # "8 in the cold chamber of the heat exchanger. Air previously flowed into this passage 28 the same direction. Before the valve was turned, the nitrogen flowed into the passage 27 at the top of the cold chamber and exited at the lower end. The nitrogen v & leaves the passage 28, goes through the line 36 to the valve 30 and through the line 34 to the lower end of the passage 24 of the heat chamber 20 of the heat exchanger. The passage 24 originally carried the air above When this apparatus is in operation, the warm zone of the heat chamber of the heat exchanger is always on top, where the air first passes through passage 24 and then after turning the valve 29 through the passage: 23 enters. The nitrogen, on the other hand, always enters the heating chamber 20 from the bottom, first through the passage: 23 and then, after turning the valves, through the passage 24. If the valves 29, 30, 31 and 32 are in the second-mentioned position, the entering air through the valve 29, the line 47 and the passage 23 of the heating chamber 20, from there through the line 46, the valve 31 and the line 44 to the passage 27 of the cold chamber 21. From here it goes through the line 45, the valve 3 1, line 43, valve 32 and line 38 to the column. From the above it follows that the upper zone of the cold chamber of the heat exchanger serves alternately as a cold and then as a warm zone. This is due to the fact that the cold nitrogen gas flows first from above into the passage: 27 of the cold chamber and, after turning the valves 30, 34, 32 flows from below through the passage 28 in countercurrent to the air. In this way the carbon dioxide is first deposited in the upper end of the passage 28 , and after the rotation of the valves this deposition zone is shifted to the lower end of the passage 27.

Nach Drehung der Ventile strömt der Stickstoff zum unteren Ende des Durchgangs :28 und wird durch Wärmetausch mit der durch den Durchgang 27 abwärts strömenden Luft aufgewärmt. In dieser Zeit trifft er auf das vorher abgelagerte Kohlendioxyd im oberen Teil des Durchgangs 28 und wird hierdurch auf eine Temperatur erwärmt, die gleich oder höher als die Temperatur ist, bei der * das Kohlendioxyd niedergeschlagen wurde. Gleichzeitig wird die durch den Stickstoff gekühlte Luft praktisch ihre ganzen Kohlendioxydbeimengungen in der unteren, jetzt kalten Zone des Durchgangs 27 absetzen. Durch erneute Drehung der Ventile werden die Vorgänge umgekehrt, so daß das im D urchgang ?,7 niedergeschlagene Kohlendioxyd durch den durchströmenden erwärmten Stickstoff verdampft wird.After turning the valves, the nitrogen flows to the lower end of the passage: 28 and is warmed up by heat exchange with the air flowing down through the passage 27. During this time he encounters the previously deposited carbon dioxide in the upper part of the passage 28 and is thereby heated to a temperature equal to or higher than the temperature, carbon dioxide was deposited at the *. At the same time, the air cooled by the nitrogen will deposit practically all of its carbon dioxide admixtures in the lower, now cold zone of the passage 27 . By renewed rotation of the valves, the operations are reversed, so that the urchgang in D?, 7 deposited carbon dioxide is vaporized by the flowing heated nitrogen.

Die grundsätzlich dargestellte Fraktionierkolonne 5o kann irgendeine der üblichen Ausführungen hab6. Im Ausführungsbeispiel besitzt sie eine Hochdruckkammer 51 und eine von dieser durch eine Wand getrennte Niederdruckkammer 52 sowie einen Kondensator 53 für den rückströmenden Stickstoff. jede der Kammern ist mit Glockenböden 54 ausgestattet. Die Luft erfährt eine vorläufige Fraktionierung in der Hochdruckkammer 51, und der Rohsauerstoff, von einer Reinheit von mehr oder weniger 40"/0, sammelt sich am Boden der Kammer im »SumPf« 55, während mehr oder weniger reine Sticksföffdämpfe teilweise in dem Stickstoffkondensator 53 kondensiert werden. Der Rohsauerstoff geht durch die Leitung 56 und das Expansionsventil 57 und von da durch die Leitung 58 zur Mitte der Niederdruckkammer.The fractionation column 5o shown in principle can have any of the usual designs. In the exemplary embodiment, it has a high-pressure chamber 51 and a low-pressure chamber 52 separated from this by a wall, as well as a condenser 53 for the nitrogen flowing back. each of the chambers is equipped with bell bottoms 54. The air undergoes preliminary fractionation in the high-pressure chamber 51, and the raw oxygen, with a purity of more or less 40 "/ 0, collects at the bottom of the chamber in the" sump " 55, while more or less pure stick vapors are partially in the nitrogen condenser 53 The raw oxygen passes through line 56 and expansion valve 57 and from there through line 58 to the center of the low-pressure chamber.

Die Stickstoffdämpfe, die in der Hochdruckkammer der Kolonne aufsteigen, werden im Stickstoffkondensat017 53 durch Wärmetausch mit dem gewonnenen Sauerstoff im Sumpf 59 am Boden der Ni-derdruckkammer der Kolonnne kondensiert. Ein Teil des kondensierten Stickstoffs strömt in der Hochdruckkammer der Kolonne abwärts und bildet dadurch einen Rückfluß. Der Rest des kondensierten Stickstoffs sammelt sich in einem genau unter dem Stickstoffkondensator liegenden Sumpf 6o. Der dort unter hohem Druck angesammelte flüssige Stickstoff wird durch die Leitung 61 abgezogen, fließt von da durch das Expansionsventil 62 und die Leitung 63 zum oberen Ende der Niederdruckkammer. Die so eingeführten Zwischenstufen werden in der Niederdruckkammer erneut fraktioniert. Gasföriniger Stickstoff, der unter niedrigem Druck steht, wird oben aus der Kolonne durch dieLeitung 64 abgezogen und durch den Verflüssiger 65 geführt, wo er im Durchgang Wärme tauscht und einen Teil der eintretenden Luft verflüssigt. Der gasförmige Stickstoff verläßt den Verflüssiger 65 durch die vorher erwähnte Leitung 42 auf seinem Wege zu dem Hauptwärmetauscher ig. Sauerstoff sammelt sich in den gewünschten Reinheiten in dem die Rohrenden des Stickstoffkondensators uingebenden Sumpf 59. Bei der Kondensation des hochkomprimierten Stickstoffdampfs innerhalb der Rohre des Stickstoffkondensators 53 kocht der Sauerstoff, der die Rohre umgibt, und seine Dämpfe streichen nach oben durch die Kolonne.The nitrogen vapors that rise in the high pressure chamber of the column are condensed in the nitrogen condensate 017 53 by heat exchange with the oxygen obtained in the sump 59 at the bottom of the low pressure chamber of the column. Part of the condensed nitrogen flows downward in the high pressure chamber of the column and thereby forms a reflux. The rest of the condensed nitrogen collects in a sump 6o located exactly below the nitrogen condenser. The liquid nitrogen that has accumulated there under high pressure is drawn off through line 61, from where it flows through expansion valve 62 and line 63 to the upper end of the low-pressure chamber. The intermediate stages introduced in this way are fractionated again in the low-pressure chamber. Gaseous nitrogen, which is under low pressure, is withdrawn from the top of the column through line 64 and passed through condenser 65 , where it exchanges heat in passage and liquefies part of the incoming air. The gaseous nitrogen leaves the condenser 65 through the aforementioned line 42 on its way to the main heat exchanger ig. Oxygen collects in the desired purities in the sump 59 surrounding the tube ends of the nitrogen condenser. During the condensation of the highly compressed nitrogen vapor inside the tubes of the nitrogen condenser 53 , the oxygen surrounding the tubes boils and its vapors sweep up through the column.

Ein Teil des Dampfes wird durch die Leitung 39 zum Wärmetauscher zurückgeführt.Part of the steam is returned through line 39 to the heat exchanger.

Um für das System eine Ausgleichsabkühlung für Kälteverlust durch unvollkommene Isolation und unvollkommenen Wärmedurchgang zu erhalten, wird ein Teil der komprimierten Luft, der durch die Leitung 38 fließt, bei Punkt 66 durch die Leitung67 und das Regelventil 68 der Entspannungsturbine 69 zugeführt. In dieger wird der Luftdruck herabgesetzt, wodurch Arbeit gewonnen und die Temperatur des Gases herabgesetzt wird. Die Entspannungsturbine 69 ist mit einem Turbokom- pressor oder einem ElektrogeneratOr 70 gekuppelt, um die entwickelte Energie in der gewünschten Weise zu nützen. Der expandie.rte Luftstrom geht durch die Leitung 71 zu einem mittleren Punkt 72 der Niederdruckkammer der Kolonne. Am Punkt 73 der Leitung 38 wird ein Teil -der eintretenden Luft durch die durch das Ventil 75 gesteuerte Leitung 74 abgezweigt und geht ;lurch den Verflüssiger 65, wo er durch Wärmetausch mit dem von der. Kolonne durch die Leitung 64 strömenden Stickstoffprodukt verflüssigt wird. Der Strom verflüssigter Luft geht dann durch die Leitung 76 zum Punkt 77, wo er sich mit dem Rest des einfretenden Luftstroms vereinigt, der über das Ventil 78 durch die Leitung 38 zugeführt wird. Dieser Strom geht dann in dem richtigen Verhältnis von Flüssigkeit und Dampf bei 79 in die Hochdruckkammer der Kolonne.In order to compensate the system for cooling loss due to imperfect insulation and imperfect heat transfer, a portion of the compressed air flowing through line 38 is fed to expansion turbine 69 at point 66 through line 67 and control valve 68. The air pressure is reduced in dieger, which gains work and lowers the temperature of the gas. The expansion turbine 69 is coupled to a turbo compressor or an electric generator 70 in order to use the energy developed in the desired manner. The expanded air flow passes through line 71 to a central point 72 of the low pressure chamber of the column. At point 73 of the line 38 , part of the incoming air is branched off through the line 74 controlled by the valve 75 and passes through the condenser 65, where it exchanges heat with that of the. Column through line 64 flowing nitrogen product is liquefied. The flow of liquefied air then passes through line 76 to point 77 where it joins the remainder of the freezing air flow which is supplied via valve 78 through line 38. This stream then goes into the high pressure chamber of the column at 79 in the correct ratio of liquid to vapor.

Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung tritt die warme komprimierte Luft in das obere Ende der Wärmekammer und dann wechselweise oben oder unten in die Kältekammer des Wärmetauschers ein. Das in der eintretenden Luft befindliche Kohlendioxyd setzt sich in der kalten Zone der Kältekammer des Wärmetauschers ab, die, wie beschrieben, einmal unten und dann oben liegt. Der kalte Stickstoffstrom tritt wechselweise unten und oben in jenen Durchgang der Kältekammer des Wärmetauschers, in dem das Kohlendioxyd niedergeschlagen ist. Dieser Strom ist aufgewärmt, bevor er das abgelagerte Kohlendioxyd erreicht, so daß seine Temperatur beim Auftreffen auf die Kohlendioxydablagerung annähernd gleich oder höher ist als jene Temperatur, -bei der es abgelagert wurde-. Daher besteht keine, Schwierigkeit, das Kohlendioxyd fortzuführen. Zusätzliche Kälte wird dem System zugeführt, indem man einen Teil der kalten komprimierten Luft vom Wärmetauscher durch die Entspannungsturbine leitet, in der die Temperatur des Stromes gesenkt wird, den man dann zu der Fraktionierungskolonne leitet. Die Kältekammer des Wärmetauschers kühlt die Luft vorzugsweise in einem Temperaturbereich, derwenigstens doppelt so groß ist wie jener, in dem das Kohlendioxyd niedergeschlagen wird. Nachstehend wird ein besonderes Beispiel für die Temperaturen der Ströme gegeben, die durch die Kältekammer fließen.In a method according to the invention, the warm compressed occurs Air into the top of the heating chamber and then alternately at the top or bottom the cold chamber of the heat exchanger. The one in the incoming air Carbon dioxide settles in the cold zone of the cold chamber of the heat exchanger, which, as described, is once below and then above. The cold stream of nitrogen enters the passage of the cold chamber of the heat exchanger alternately below and above, in which the carbon dioxide is deposited. This stream is warmed up before it reaches the deposited carbon dioxide, so that its temperature on impact on the carbon dioxide deposit is approximately the same as or higher than the temperature -where it was deposited-. Therefore there is no problem with the carbon dioxide to continue. Additional cold is added to the system by adding a part directs the cold compressed air from the heat exchanger through the expansion turbine, in which the temperature of the stream is lowered, which is then sent to the fractionation column directs. The cold chamber of the heat exchanger preferably cools the air in one Temperature range, which is at least twice as large as that in which the carbon dioxide is knocked down. The following is a specific example of the temperatures given the currents flowing through the cold chamber.

Angenommen, die Luft sei auf 7 ata. komprimiert und enthalte ungefähr 325 Teile Kohlendioxyd pro Million Teile Luft, so beginnt der Niederschlag des in der Luft enthaltenen Kohlendioxyds bei einer Temperatur von ungefähr - 131,2' C und hält in einem meßbaren Ausmaß bis zu einer Temperatur von etwa - 156,:2' C an. Der Luftstrom hat bei der letztgenannten Temperatur einen Kohlendioxydgehalt von. ungefähr 3 Teilen pro Million, was das Verfahren nicht beeinträchtigt. Entspricht das Mengenvolumen der zur Lösung des niedergeschlagenen Kohlendioxyds zugeführten Produkte hundertprozentig dem der zur Reinigung zugeführten Luft, so werden die bei i bis 1'/2 ata rückgeführten Produkte, die Gesamtmenge des niedergeschlagenen Kohlendioxyds so lange fortführen, als ihre Temperatur im Augenblick der ersten Berührung mit dem niedergeschlagenen Kohlendioxyd über etwa - i4o,61 C liegt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die höchstzulässige Temperaturdifferenz zwischen Luft und Stickstoff unter solchen Verhältnissen mit 9,4' C ermittelt wurde. Bei einem Mengenvolumen der rückgeführten Produkte von eo% der zur Reinigung zug2-führten Luft muß die Temperatur im Augenblick der ersten Berührung der Produkte mit dem niedergeschlagenen Kohlendioxyd auf ungefähr--139,4' C gehalten werden. Dies ist nämlich das Äquivalent einer Temperaturdifferenz von 8,2' C. So tritt der Stickstoffstrom mit etwa - 188,2' C im vorliegenden Beispiel in die kalte Zone der Kältekammer des Wärmetauschers ein und verläßt die warme Zone mit ungefähr - 99,:2' C. Der Luftstrom tritt mit ungefähr -93,20 C in die warme Zone der Kältekammer des Wärmetauschers ein, und die gekühlte kohlendioxvdfreie Luftverläßtmitungefähr - 170,.2' C die kalte Zone. Es zeigt sich dann, daß sich das Kohhlendioxyd an einem Punkt der Kältekammer des Wärmetauschers niederzuschlagen beginnt, an dem die Lt,ft eine Temperatur von etwa - 131,2' C erreicht hat. Wird der Fluß des Stromes umgesteuert, so wird die Luft an dem entgegengesetzten Ende der Kältekammer in dem anderen Durchgang eintreten und wird die Kohlendioxydverunreinigungen im entgegengesetzten Ende der Kammer niederschlagen. Der Stickstoff tritt jetzt in den Durchgang, in den vorher die Luft eingetreten war, und der Wärmetauscher ist so ausgebildet, daß der Stickstoff auf eine Temperatur von - 139,4' C erwärmt wird, bevor er die Zone erreicht, in der das Kohlendioxyd vorher niedergeschlagen wurde. Bei dieser oder einer höheren Tempera,tur des Stickstoffes wird das ganze Kohlendioxyd bei einem System entfernt, bei dem das Volumen des rückgeführten Produkts bzw. der Produkte ungefähr 8o% der zugeführten. Reinigungsluft beträgt.Suppose the air is at 7 ata. compressed and contains about 325 parts of carbon dioxide per million parts of air, the precipitation begins carbon dioxide contained in the air at a temperature of about - 131.2 'C. and kept in a measurable amount up to a temperature of about - 156: 2 ' C at. At the latter temperature, the air stream has a carbon dioxide content of. about 3 parts per million which does not affect the process. If the volume of the products supplied to dissolve the precipitated carbon dioxide corresponds one hundred percent to that of the air supplied for cleaning, the products returned at 1 to 1/2 ata will keep the total amount of precipitated carbon dioxide as long as their temperature at the moment of first contact with the precipitated carbon dioxide is above about - 14.61 C. This is due to the fact that the maximum permissible temperature difference between air and nitrogen under such conditions was determined to be 9.4 ° C. With a volume of recirculated products equal to eo% of the air supplied for cleaning, the temperature at the moment the products first come into contact with the precipitated carbon dioxide must be kept at around -139.4 ° C. Namely, this is the equivalent of a temperature difference of 8,2 'C. Thus, the nitrogen stream enters at about - 188.2' in the cold zone of the refrigerating chamber C in the present example of the heat exchanger and leaves the warm zone at about - 99: 2 'C. the air flow in the warm zone of the cold chamber of the heat exchanger occurs at about -93.20 C, and the cooled kohlendioxvdfreie Luftverläßtmitungefähr - 170 .2' C the cold zone. It can be seen then that the Kohhlendioxyd begins to crush at a point of the refrigerating chamber of the heat exchanger, where the Lt, ft a temperature of about - 131.2 'C has reached. If the flow of the current is reversed, the air will enter the opposite end of the cold chamber in the other passage and the carbon dioxide contaminants will precipitate in the opposite end of the chamber. The nitrogen is now entering the passageway, before the air was occurred in the, and the heat exchanger is designed so that the nitrogen to a temperature of - is heated 139.4 'C, before it reaches the zone in which the carbon dioxide previously was knocked down. At this or a higher temperature of the nitrogen, all the carbon dioxide is removed in a system in which the volume of the returned product or products is approximately 80% of that supplied. Cleaning air is.

In der Ausführungsferrn der Anlage gemäß Fig. g sind die gleichen Teile der Apparatur mit gleichen Zahlen versehen. Im allgemeinen ist das Verfahren dieses Systems ähnlich dem, das in Fig. i beschrieben wurde, nur mit der Ausnahme, daß der Teil des kalten komprimierten Luftstroms, der von dem Wärmetauscher zur Entspannungsturbine fließt, zur Verbesserung des Umlaufs zuerst aufgewärmt wird. Dies wird durch einen zusätzlichen Durchgang 85 über einen. Teil der Länge der Wärmekammer :zo des Hauptwärmetauschers ig erreicht. Ein Teil deß# durch die Leitung 38 fließenden Luftstroms wird bei 86 abgezweigt und geht durch eine durch ein Ventil 88 gesteuerte Leitung 87 in den Durchgang 85 als Teil der Wärmekammer des Wärmetauschers. Dieser Durchgang 85 geht entsprechend der Zeichnung durch den unteren oder kälteren Teil der Wärmekammer. Vom Durchgang 85 wird der Strom durch eine Leitung 89 zur Entspannungsturbine 69 geführt, wo der Luftstrom expandiert wird, dadurch Arbeit abgibt und dadurch die Gastemperatur herabsetzt. Der expandierte Luftstrom geht durch die Leitung 71 zu der Niederdruckkammer der Kolonne. In jeder anderen Hinsicht ist die Wirkungsweise des Systems identischmitdervorher anHand,derFig. i beschriebenen.In the embodiment of the system according to FIG. G , the same parts of the apparatus are provided with the same numbers. In general, the process of this system is similar to that described in Figure i, except that the portion of the cold compressed air stream flowing from the heat exchanger to the expansion turbine is warmed up first to improve circulation. This is done by an additional passage 85 over a. Part of the length of the heating chamber: zo of the main heat exchanger ig reached. A portion of the air flow through line 38 is diverted at 86 and passes through line 87 controlled by valve 88 into passage 85 as part of the heat chamber of the heat exchanger. This passage 85 goes according to the drawing through the lower or colder part of the heating chamber. From the passage 85 , the flow is led through a line 89 to the expansion turbine 69 , where the air flow is expanded, thereby releasing work and thereby reducing the gas temperature. The expanded air flow passes through line 71 to the low pressure chamber of the column. In all other respects the operation of the system is identical to that previously shown in Fig. i described.

Während des Durchgangs der komprimierten kalten Luft durch den Durchgang 85 vor dem Expansionsvorgang w;rd der Strom etwas aufgewärmt, indem er einen Teil seiner Kälte an den in den Wärmetauscher eintretenden warmen Luftstrom abgibt. Dadurch, daß der kalte Luftstrom vor seinem Durchgang durch die Entspannungsturbine etwas angewärmt wird, kann diese mit einem höheren Wirkungsgrad zur Verflüssigung irgendeines Teils des Luftstronis betrieben, werden -, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Kälteerzeugung in der Entspannungstarbine zu erhöhen. Die Gegenwart von Flüssigkeit in der Entspannungsturbine ist gleichfalls abträglich, weil durch sie eine hohe Abnutzung der Turboschaufeln verursacht und ein häufiger Ersatz notwendig wird.During the passage of the compressed cold air through passage 85 prior to the expansion process, the stream would be warmed up somewhat by releasing some of its cold into the warm air stream entering the heat exchanger. The fact that the cold air stream is warmed up a little before it passes through the expansion turbine means that it can be operated with a higher degree of efficiency for liquefying any part of the air stronis - which eliminates the need to increase the refrigeration in the expansion turbine. The presence of liquid in the expansion turbine is also detrimental because it causes high wear on the turbo blades and requires frequent replacement.

Das Durchströmen der Luft durch den Durchgang 85 erfordert eine geringe Änderung in, den relativ wirksamen Längen der beiden Kammern des Wärmetauschers, es wirkt sich aber nicht auf das Verfahren bei dem Niederschlagen und Reinigen des Kohlendioxyds in der Kältekammer des Wärmetauschers aus.The passage of air through passage 85 requires little change in the relatively effective lengths of the two chambers of the heat exchanger, but does not affect the process of precipitating and purifying the carbon dioxide in the cold chamber of the heat exchanger.

In dem Ausführungsbeispiel der Anlage nach Fig. 3 geht der kalte komprimierte Luftstrom vom Wärmetauscher nicht durch die Entspannungsturbine. Ein Teil dieses Stroms wird wie zuvor im Verflüssiger 65 verflüssigt, und der Rest des Stroms vereinigt sich in Gasform mit dem verflüssigten Strom bei Punkt 77, um dann. in die Hochdruckkammer der Kolonne einzutreten.In the exemplary embodiment of the system according to FIG. 3 , the cold, compressed air flow from the heat exchanger does not go through the expansion turbine. A portion of this stream is liquefied in condenser 65 as before and the remainder of the stream merges in gaseous form with the liquefied stream at point 77 to then. to enter the high pressure chamber of the column.

Die Ausgleichabkühlung wird bei dieser Ausführungsform durch einen Strom hochkomprimierten Stichstoffs erreicht, der von der Kolonne durch eine Leitung go zu dem Durchgang 85 der Wärmekammer des Wärmetauschers zurückgeführt wird. Der Strom verläßt den Durchgang 85 durch eine Leitung gi und geht durch die Entspannungsturbine69. In dieser wird der Druck des Stromes ungefähr auf den Druck des Stickstoffprodukts herabgesetzt, während er Arbeit leistet und die Gastemperatur reduziert wird. Der expandierte Stickstoffstrom geht durch die Leitung 92 zu dem Punkt 93. Dort vereinigt er sich mit dem von der Kolonne durch die Leitung 42 kommenden Strom des unter niedrigem Druck stehenden Stickstoffprodukts.The equalization cooling is achieved in this embodiment by a stream of highly compressed nitrogen, which is returned from the column through a line go to the passage 85 of the heat chamber of the heat exchanger. The flow leaves passage 85 through line gi and passes through expansion turbine 69. In this, the pressure of the stream is reduced to approximately the pressure of the nitrogen product while it does work and the gas temperature is reduced. The expanded nitrogen stream passes through line 92 to point 93. There it combines with the stream of low pressure nitrogen product coming from the column through line 42.

Beim Durchfließen durch den Durchgang 85 wird der Strom des hochkomprimierten Stickstoffs erwärmt, so daß er anschließend ohne Flüssigkeitsbildung in der Entspannungsturbine expandiert werden kann.As it flows through passage 85, the stream becomes the highly compressed Nitrogen is heated so that it can then be in the expansion turbine without forming liquid can be expanded.

Die Apparatur führt das Kohlendioxyd in gleich-er Weise ab wie die in Fig.:2 dargestellte hinrichtung.The apparatus removes the carbon dioxide in the same way as that Execution shown in Fig. 2.

Statt eines einzigen Wärmetauschers mit mehreren Durchgängen für Sauerstoff- und Stickstoffprodukte kann man auch je einen gesonderten Tauscher für diese beiden Produkte verwenden. Die Luftzufuhr könnte bei den Tauschern so zugeteilt werden, daß die Mengen an Luft und rückgeführten Produkten in jedemTauschergleichsind, wobei jeder Tauscher so betrieben wird, daß die Beimengungen in der erfindungsgemäßen Weise ausgeschieden werden, Es ist auch möglich, den Sauerstofftauscher mit einer geringeren Menge eintretender Luft als der des abziehenden Sauerstoffprodukts zu betreiben, während der Stickstofftauscher in der erfindungsgemäßen Weise betrieben wird.Instead of a single heat exchanger with several passages for oxygen and nitrogen products, you can also use a separate exchanger for each of these two products. The air supply could be allocated to the exchangers so that the amounts of air and recycled products are the same in each exchanger, each exchanger being operated in such a way that the admixtures are eliminated in the manner according to the invention. It is also possible to enter the oxygen exchanger with a smaller amount To operate air as that of the withdrawing oxygen product, while the nitrogen exchanger is operated in the manner according to the invention.

Die in den Zeichnungen dargestellten schematischen Ansichten zeigen die Tauscherkammern als eine Konstruktionseinheit. Es ist aber auch möglich, die Kaxnmern zwecks leichterer Herstellung aus" einer Anzahl Wärmetauschereinheiten zu bilden.The schematic views shown in the drawings show the exchanger chambers as one structural unit. But it is also possible that the Kaxnmern for the purpose of easier manufacture from "a number of heat exchanger units to build.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the continuous cooling and removal of the higher-boiling components of flowing, low-boiling gases or their mixtures in countercurrent heat exchangers, whose elongated passages for the medium to be cooled and the cooling medium are interchanged periodically by switching the connections, the cooling medium in each case from the relevant passage of the heat exchanger higher-boiling constituents separated from the medium to be cooled are removed again, in particular for pre-cooling and removing the higher-boiling constituents from air by the generated. Nitrogen in plants for the separation of air by rectification in an oxygen-rich and nitrogen-rich part, characterized in that the material to cooling means (air) and the cooling means (nitrogen), the counter-current through two passages (23, 24 or 27, 28) one the first cooling stage for the medium to be cooled and the second heating stage e for the cooling medium forming heat chamber (2o) and one connected in series with this, the second cooling stage for the medium to be cooled and the first heating stage for the cooling medium MittZ1 forming cold chamber (21) of the heat exchanger (ig) are in heat exchange with each other, with each changeover (29, 30, 31, 32) of the connections (33, 34, 46, 47 or 35, 36, 44, 45) on the heat duct and cold chamber its flow direction in the heating chamber is maintained (33, 34, 47, 46 for the loin to be cooled means 46 and 34, 47, 33 for the loin küh- agent) to reverse the other hand, in the cold chamber (35, 36 b between 44, 45 for the agent to be cooled, 44, 45 or 35, 36 for the cooling agent).

2. The method according to claim; 3. The method according to claim i or 2, characterized in that the cooling agent is heated prior to entry into the cold chamber by heat exchange (65) with the agent to be cooled which has emerged from the cold chamber. 4. Heat exchanger for performing the method according to claim 1, 2 or 3, characterized by a heating chamber (2o) with a warm and a cold end zone; through a cold chamber (21) with a first and a second end zone, through a first and a second passage (: 23,: z4) through the heating chamber (2o), through a first and a second passage (: 27, 28) through the Cold chamber (21), through a first line system (43, 44, 45, 46, 47) for guiding the coolant to the first passage (: 27) at the first end zone of the cold chamber (21), from its second end zone to the first passage (23 ) the heating chamber (: 2o) at its cold end zone and from its warm end zone, through a second line system (37, 3, 5, 36, 34, 33) for guiding the coolant to the second passage (28) of the cold chamber (21) at its second end zone, from its first end zone to the second passage (24) at the cold end zone of the heating chamber (2o) and out of its warm end zone, as well as through a first valve circuit (29, 30, 31, 32) as a connection between the first and second line system for switching the coolant from the first to the second line System, further characterized by a third line system (33, 34, 35, 36, 37) for guiding the flow to be cooled to the second passage (z4) of the heating chamber (2o) at its warm end zone, from this the cold end zone to the second Passage (28) of the cold chamber (21) at its second end zone and out of its first end zone, through a fourth line system (47, 46, 44, 45, 43) for guiding the flow to be cooled to the first passage (23) of the heating chamber ( 2o) at its warm end zone, from its cold end zone to the first passage (: 27) of the cold chamber (21) at its first end zone and out of its second end zone, as well as through a second valve circuit (29, 30, 31, 3: 2 ) between the third and fourth line system for switching the flow to be cooled from the third to the fourth line system and finally characterized by a controller (x) for the simultaneous actuation of the first and second valve circuit in such a way that the cooling flow and the cooling de current flow alternately through the first and second passage. 5. Wärtneaustauscher according to claim 4, characterized in that the cold chamber (21) has a length which cools the gas to be cooled over a temperature range that is at least twice as large as that in which the higher-boiling additions are deposited. 6. Heat exchanger according to claim 4 or 5 for pre-cooling and removing the higher-boiling components of air through the. generated nitrogen in air separation plants with expansion turbines, characterized by a third passage (85) through the heat chamber (2o) and a fifth line system (87, 88, 89, 71) for guiding part of the air flow leaving the cold chamber (21) to the third passage (85) and from this through the expansion turbine (69) to the fractionation column (50) (Fig. 2).