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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 6. Oktober 1954 Bekanntgemacht am 13. Oktober 1955Registration date: October 6, 1954. Advertised on October 13, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gastrennanlage mit einer Gastrennkolonne, der mittels einer Kaltgaskältemaschine Wärme entzogen wird. Unter einer Kaltgaskältemaschine ist hier eine sogenannte gemäß dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeitende Kältemaschine zu verstehen. Solche Maschinen können bekanntlich verschiedenartig ausgebildet werden, beispielsweise als Verdrängermaschine, als doppelt wirkende Maschine, als Maschine mit in V-Form aufgestellten Zylindern oder als eine Maschine, deren Arbeitsraum mit demjenigen des Heißgasmotors kombiniert ist.The invention relates to a gas separation plant with a gas separation column, which by means of a Cold gas refrigeration machine heat is withdrawn. Under a cold gas refrigerator, there is a so-called to understand refrigerating machine operating according to the reverse hot gas engine principle. Such As is well known, machines can be designed in various ways, for example as displacement machines, as a double-acting machine, as a machine with V-shaped cylinders or as a machine whose working space is combined with that of the hot gas engine.

Im allgemeinen ist es bei Gastrennkolonnen erwünscht, eine Regelung vorsehen zu können, mittels welcher erreicht wird, daß im Betrieb und insbesondere bei einer Änderung der Produktion der Flüssigkeitspegel im Kochgefäß der Kolonne in möglichst gleicher Höhe gehalten wird. Zu diesem Zwecke sind bei den bekannten Gastrennanlagen oft ein oder mehrere Hähne vorgesehen, mit deren Hilfe sich die Menge Waschflüssigkeit, die in der Kolonne herabfließt, ändern läßt. Infolgedessen ist bei den bekannten Anlagen eine stetige Überwachung erwünscht bzw. notwendig.In general, it is desirable in gas separation columns to be able to provide a control by means of which is achieved that in operation and especially when there is a change in production of the Liquid level in the cooking vessel of the column is kept at the same level as possible. To this Purposes are often provided in the known gas separation systems, one or more taps with their Help the amount of washing liquid that flows down in the column can be changed. As a result is In the known systems, constant monitoring is desirable or necessary.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Gastrennanlage so auszubilden, daß von der Kolonne Dampf abgeführt wird, der durch eine Kaltgaskältemaschine kondensiert wird, wonach wenigstens einIt has already been proposed to design a gas separation system so that steam from the column is discharged, which is condensed by a cold gas refrigerator, after which at least one

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Teil di's erzeugten Kondensats mittels einer Dampfblasenpumpwirkung der Kolonne an einer oberhalb der Abfuhröfininig dieses Kondensats aus der Kaltgaskältemascliine liegenden Stelle zugeführt wird. Weil die (iastreniikolonne im allgemeinen die Kaltgaskältomasehine an I lohe übertrifft, muß, wenn Iceine besonderen Maßnahmen getroffen werden, die Stelle der Kaltgaskälteinaschine, an der das Kondensat abgeführt wird, oberhalb der StellePart of the condensate generated by means of a vapor bubble pumping action of the column at one above the Abfuhröfininig this condensate from the Kaltgaskältemascliine lying position supplied will. Because the (iastreniikolonne generally the If the cold gas refrigeration machine exceeds I lohe, special measures must be taken, the point of the cold gas refrigerator at which the condensate is discharged, above the point

ίο liefen, an der das Kondensat der Kolonne zugeführt wird. l)ies ist öfter aus baulichen (.!runden unerwünscht. Findet dagegen eine I )ampfblasenpumpwirkung Anwendung, so können die Gastrennkoloime und die Kaltgaskältemaschine auf ein und demselben Unterbau oder jedenfalls so angeordnet werden, dal! die Stelle der Kolonne, an der das Kondensat zugeführt worden 11111 ti, hoher als die Stelle liegt, an der dieses Kondensat von der KaItgaskälteiiiasehine abgeführt wird. Ks wurde eineίο ran at which the condensate was fed to the column will. l) This is often undesirable from structural (.! rounds. If, on the other hand, a bubble pumping effect is used, the gas separation molecules can and the cold gas refrigerator on one and the same substructure or at least arranged in this way be, dal! the point of the column at which the condensate has been fed is 11111 ti, higher than that Is the point where this condensate from the KaItgaskälteiiiasehine is discharged. Ks became a

so l'auarl entwickelt, um bei den vorstehend beschriebenen Anlagen die Zufuhr der Waschflüssigkeit selbsttätig so zu regeln, dal! der Flüssigkeitspegel im Kochgefäß möglichst konstant bleibt.so l'auarl designed to help with the above Systems to regulate the supply of the washing liquid automatically so that! the liquid level remains as constant as possible in the cooking vessel.

(iemäti der Krfmdung ist bei einer Anlage, bei der von der Kolonne Dampf abgeführt wird, der durch die Kaltgaskältemascliine kondensiert wird, wonach wenigstens ein Teil des Kondensats der Kolonne mittels einer I )anipfblasenpuiupwirkung zugeführt wird, an einer Stelle, die oberhall) der Abfuliröll iiung dieses Kondensats von der Kaltgaskältemasehine liegt, die Menge des mittels einer I )anipfblascnpumpwirkung beförderten Kondensats von dem Flüssigkeitspegel im Kochgefäß der Kolonne abhängig, wählend der etwaige Rest des Kondensats aus der Kältemaschine abgeführt wird. Kin Steigen des Flüssigkeitspegels im Kochgefäß muß hierbei mit einer Verringerung der der Kolonne zugefülirten Kondensatmenge einhergehen, während ein Sinken des l'egels eine Steigerung der beförderten Menge zur Folge haben muß.(iemäti the curvature is in a system, with the vapor is removed from the column, which is condensed by the cold gas cooling cylinder, after which at least part of the condensate of the column by means of an I) anipfblasenpuiupffekt is fed, at a point that is above hall) the Abfuliröll iiung of this condensate from the Kaltgaskältemasehine is the amount of condensate conveyed by means of an I) blow-out pumping action depending on the liquid level in the boiling vessel of the column, choosing the possible remainder of the Condensate is discharged from the refrigeration machine. Kin Rise of the liquid level in the cooking vessel must be accompanied by a reduction in the amount of condensate fed to the column, while a fall in the level must result in an increase in the quantity carried.

I )ie vorstehend beschriebene Anlage kann mit Krfolg Anwendung finden, wenn die aus der Kolonne entweichende Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt durch die Kaltgaskältcmaschine kondensierl wird, wobei ein Teil des erzeugten Kondensats der Kolonne mittels einer Dampfblasenpumpwirkung zugeführt und der Rest aus der Kältemaschine abgeführt wird.I) The plant described above can be used with success if the from the column Escaping fraction with the lowest boiling point is condensed by the cold gas cooling machine is, with part of the generated condensate of the column by means of a vapor bubble pumping action and the rest is discharged from the refrigeration machine.

Wird dagegen der (iastrennkolomie mittels eines Zwiscliemnittels Wärme entzogen, wobei dieses Zwisehenniittel in einem Kondensator der Kolonne verdampft und der erzeugte Dampf von der KaItgaskällemaschine kondensiert wird, so kann eine andere Hauart Verwendung finden. Gemäß einer weiteren Ausführuiigsform der Krfmdung ist in diesem Falle die Kolonne mit wenigstens zwei Kondensatoren versehen, denen je ein Teil des erzeugten Kondensats mittels einer Danipfblasenpumpwirkung zugeführt wird, wobei die einem jeden dieser Kondensatoren zugeführte Kondensatmenge in Abhängigkeit des Flüssigkeitspegels im Kochgefäß geregelt wird. Hei einer solchen Anlage wird im allgemeinen das gewonnene Produkt, beispielsweise die Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt, aus der Kolonne abgeführt. Einer von den Kondensatoren kann im wesentlichen zum Kondensieren der Waschflüssigkeit und der andere zum Kondensieren jenes Teiles benutzt werden, der als gewonnenes Produkt abgeführt werden kann. Die Änderung des Verhältnisses zwischen der Menge an erzeugter Waschflüssigkeit und der Menge an erzeugtem gewonnenem Produkt kann dadurch erfolgen, daß die Dampfblasenpumpwirkung in einer oder mehreren von den Zuleitungen zu einem von den Kondensatoren geändert wird. Wenn Luft in Fraktionen getrennt wird, kann als Zwischeinnittcl beispielsweise Stickstoff Anwendung finden.If, on the other hand, heat is withdrawn from the separating colomy by means of an intermediate, this Two means are evaporated in a condenser in the column and the steam generated is evaporated by the cold gas cooling machine is condensed, a different type of construction can be used. According to a further embodiment of the curvature in In this case, the column is provided with at least two capacitors, each of which is a part of the generated Condensate is fed by means of a Danipfblasenpumpffekt, the one The amount of condensate supplied to each of these condensers depends on the liquid level in the Cooking vessel is regulated. Hei such a plant is generally the product obtained, for example the fraction with the lowest boiling point, discharged from the column. One of them Condensers can essentially be used to condense the washing liquid and the other to Condensing that part can be used that can be discharged as the recovered product. the Changing the ratio between the amount of washing liquid generated and the amount of produced recovered product can be done that the vapor bubble pumping action in a or more of the leads to one of the capacitors is changed. When air in Fractions is separated, for example nitrogen can be used as intermediate inlet.

Gemäß einer weiteren Ausführuiigsform der Erfindung, bei der die Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt von einer Kaltgaskältemaschine kondensiert wird, wird ein Teil des Kondensats mittels einer Dampfblasenpumpwirkung der Kolonne zugeführt, während ein anderer Teil des Kondensats gleichfalls mittels einer Dampfbkiscnpumpwirkung aus der Anlage abgeführt und diese abgeführte Menge in Abhängigkeit des Flüssigkeitspegel im Kochgefäß geregelt wird.According to a further embodiment of the invention, in which the fraction with the lowest Boiling point is condensed by a cold gas refrigerator, part of the condensate is means fed to a vapor bubble pumping action of the column, while another part of the condensate also discharged from the system by means of a steam pump effect and this discharged Amount is regulated depending on the liquid level in the cooking vessel.

Wenn das Kondensat mittels mehrerer Dampfblasenpumpen zur Kolonne befördert wird, kann die Dampfblasenpumpwirkung durch Hinzuschaltung oder Ausschaltung einer oder mehrerer dieser Dampfblasenpumpen gesteigert oder verringert werden. Eine einfache Hauart ist jedoch erzielbar, wenn gemäß einer weiteren Ausführuiigsform der Erfindung die der mittels der Dampfblaseiipumpwirkung zu befördernden Flüssigkeit zugeführte Wärmemenge von dem Flüssigkeitspegel im Kochgefäß der Kolonne abhängig ist. Bei dieser Ausführuiigsform kann somit die Wirkung der Dampf· blasenpumpe selbst geändert werden.When the condensate by means of several vapor bubble pumps is conveyed to the column, the vapor bubble pumping effect can be switched on or switching off one or more of these vapor bubble pumps increased or decreased will. However, a simple type of construction can be achieved if, according to a further embodiment, the Invention that of the means of the Dampfblaseiipumpffekt The amount of heat supplied to the liquid to be conveyed depends on the liquid level in the cooking vessel depends on the column. In this embodiment, the effect of the steam bladder pump itself can be changed.

Die erforderliche Wärmemenge kann verschiedenartig zugeführt werden, beispielsweise mittels einer elektrischen lleizwendel. Die von der Wendel zugeführte Wärmemenge ist dann in Abhängigkeit von der 1 lohe des Flüssigkeitspegels im Kochgefäß regelbar.The required amount of heat can be supplied in various ways, for example by means of a electrical lead wire. The amount of heat supplied by the coil is then dependent from the 1 lohe of the liquid level in the cooking vessel adjustable.

Gemäß einer weiteren Ausführuiigsform der Erfindung wird die Wärme mittels eines Körpers zugeführt, der aus einem Material mit einem Wärmeleitimgskoeffizicnteii von mindestens o,t cal/cm see ° C hergestellt ist, von dem ein Teil eine höhere Temperatur als daⁱs Kondensat aufweist, wobei Mittel zum Ändern der Temperatur dieses Teiles vorgesehen sind. Der Metallkörper kann beispielsweise als Kupferstab ausgebildet sein, der mit einem linde an der Leitung, durch die das zu befördernde Kondensat hindurchfließt, befestigt ist, während das andere Ende auf einer diejenige des Kondensats übersteigenden Temperatur gehalten wird, so daß durch diesen Stab dem Kondensat Wärme zugeführt werden kann.According to a further Ausführuiigsform the invention, the heat is supplied by means of a body which is made of a material having a Wärmeleitimgskoeffizicnteii of at least o, t cal / cm see ° C, a portion of which has a higher temperature than when ⁱ s the condensate, wherein Means for changing the temperature of this part are provided. The metal body can be designed, for example, as a copper rod, which is attached with a linden to the line through which the condensate to be conveyed flows, while the other end is kept at a temperature that exceeds that of the condensate, so that the condensate heat through this rod can be fed.

Die durch diesen Stab dem Kondensat zugeführte Wärmemenge kann auf verschiedene Weise geändert werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung steht die Flüssigkeit im Kochgefäß in wärmeaustauschender Berührung mit dem Mctall-The amount of heat supplied to the condensate by this rod can be changed in various ways will. According to one embodiment of the invention, the liquid is in the cooking vessel heat-exchanging contact with the metal

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körper. Wenn bei dieser Ausführungsform der Pegel im Kochgefäß ansteigt, wird der Stab mehr oder weniger mit Flüssigkeit bedeckt, so daß dem Kondensat mehr oder weniger Wärme zugeführt wird.body. In this embodiment, when the level in the cooking vessel increases, the stick becomes more or less covered with liquid, so that more or less heat is added to the condensate will.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das zu trennende Gas in einem außerhalb des Kochgefäßes angeordneten Wärmeaustauscher vorgekühlt, wobei der Körper mit diesemAccording to a further embodiment of the invention, the gas to be separated is in an outside of the cooking vessel arranged heat exchanger pre-cooled, the body with this

ίο Wärmeaustauscher an einer Stelle in wärmeaustauschender Berührung steht, an der eine höhere Temperatur als im Kochgefäß herrscht, während an einer Stelle des Körpers zwischen dem Wärmeaustauscher und der Dampfblasenpumpe auch die Flüssigkeit im Kochgefäß in wärmeaustauschender Berührung mit diesem Körper stehen kann.ίο heat exchanger in one place in heat exchanging Touch is at a higher temperature than in the cooking vessel, while on a point on the body between the heat exchanger and the vapor bubble pump also the Liquid in the cooking vessel can be in heat-exchanging contact with this body.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist am Kochgefäß ein Überlauf vorgesehen, derart, daß beim Steigen des Flüssigkeitspegels im Kochgefäß mehr Flüssigkeit mit dem Körper in wärmeaustauschender Berührung steht.According to a further embodiment of the invention, an overflow is provided on the cooking vessel, such that when the liquid level rises in the cooking vessel, more liquid with the body in heat-exchanging contact.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail using a few exemplary embodiments.

Fig. ι und 2 zeigen eine Gastrennanlage, bei der mittels eines Metallkörpers einem zu befördernden Teil des Kondensats eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt wird, wobei der Metallkörper an einem Ende mit dem Wärmeaustauscher, in dem das zu trennende Gasgemisch vorgekühlt wird, in wärmeaustauschender Berührung steht;Fig. Ι and 2 show a gas separation system in which by means of a metal body, an additional amount of heat is added to a part of the condensate to be conveyed is fed, the metal body at one end to the heat exchanger in which the to separating gas mixture is pre-cooled, is in heat-exchanging contact;

Fig. 2 ist ein gemäß der Linie II-II der Fig. 1 geführter Schnitt; bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 steht der Metallkörper in wärmeaustauschender Berührung mit dem Mittel im Kochgefäß der Gastrennkolonne, während die aus der Anlage abgeführte Mittelmenge mittels der durch diesen Körper zugeführten Wärme geregelt wird; Fig. 4 ist ein gemäß der Linie IV-IV der Fig. 3FIG. 2 is a line II-II in FIG. 1 guided cut; in the embodiment according to FIGS. 3 and 4, the metal body is in a heat-exchanging manner Contact with the agent in the cooking vessel of the gas separation column, while the amount of agent discharged from the system by means of the the heat supplied to this body is regulated; FIG. 4 is a line IV-IV of FIG. 3

geführter Querschnitt; inguided cross-section; in

Fig. 5 und 6 ist eine Anlage dargestellt, bei der einer Gastrennkolonne mittels eines Zwischenmittels Wärme entzogen wird; hierbei istFIGS. 5 and 6 show a system in which a gas separation column is provided by means of an intermediate means Heat is withdrawn; here is

Fig. 6 ein gemäß der Linie VI-VI der Fig. 5 geführter Querschnitt.6 shows a cross section along the line VI-VI in FIG. 5.

Die Gastrennanlage gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einer Gastrennkolonne 1 mit einem Kochgefäß 2. Das zu trennende Gasgemisch wird, nachdem Verunreinigungen aus ihm beseitigt sind, durch eine Leitung 3 einem Wärmeaustauscher 4 zugeführt.The gas separation plant according to FIGS. 1 and 2 consists of a gas separation column 1 with a cooking vessel 2. The gas mixture to be separated is, after impurities have been removed from it, by a Line 3 is fed to a heat exchanger 4.

Dieser Wärmeaustauscher ist mittels eines rohrförmigen Trägers 5 mit dem Boden 6 des Kochgefäßes 2 verbunden, so daß ein Teil der dem zu trennenden Gasgemisch entzogenen Wärme über den Träger und den mit Rippen 7 versehenen Boden der im Kochgefäß befindlichen Flüssigkeit zugeführt wird, so daß diese Flüssigkeit verdampft. Das abgekühlte Gasgemisch durchfließt einen das Kochgefäß 2 und die Kolonne 1 umgebenden Ringkanal 8 und gelangt durch die Öffnungen 9 hindurch in die Kolonne. In dieser wird das Gasgemisch in Fraktionen getrennt. Der flüssige Teil der Fraktion mit dem höchsten Siedepunkt fließt in der Kolonne herab und wird im Kochgefäß gesammelt.This heat exchanger is connected to the bottom 6 of the cooking vessel by means of a tubular support 5 2 connected, so that part of the heat withdrawn from the gas mixture to be separated over the support and the bottom provided with ribs 7 supplied to the liquid in the cooking vessel so that this liquid evaporates. The cooled gas mixture flows through the The annular channel 8 surrounding the cooking vessel 2 and the column 1 and passes through the openings 9 into the column. In this the gas mixture is separated into fractions. The liquid part of the fraction with the highest boiling point flows down the column and is collected in the cooking vessel.

Die Kolonne ist mittels einer Wand 10 vom Kochgefäß getrennt. In dieser Wand befinden sich eine Leitung 11 und eine Öffnung 12 mit kleinerem Durchlaß. Die Fraktion mit dem höchsten Siedepunkt fließt durch die Leitung 11 hindurch in das Kochgefäß; ein Teil des im Kochgefäß erzeugten Dampfes steigt jedoch durch die Öffnung 12 hindurch wieder in die Kolonne hinauf. Der Widerstand der Öffnung 12 ist so bemessen, daß im Kochgefäß ein Druck herrscht, der höher ist als der Atmosphärendruck. Dies ermöglicht es, einen Teil des im Kochgefäß erzeugten Dampfes über eine Leitung und den Wärmeaustauscher 4 aus dem Kochgefäß abzuführen. Hierbei durchfließt der Dampf den mit Innen- und Außenrippen versehenen Träger 5, wobei er in wärmeaustauschender Berührung mit dem zu trennenden Gasgemisch steht, und verläßt die Anlage durch eine Leitung 14.The column is separated from the cooking vessel by means of a wall 10. There are in this wall a line 11 and an opening 12 with a smaller one Passage. The fraction with the highest boiling point flows through line 11 into the Cooking vessel; however, some of the steam generated in the cooking vessel rises through the opening 12 back up in the column. The resistance of the opening 12 is such that in the cooking vessel there is a pressure which is higher than atmospheric pressure. This enables a part the steam generated in the cooking vessel via a line and the heat exchanger 4 from the Remove the cooking vessel. The steam flows through the one with inner and outer ribs Carrier 5, which is in heat-exchanging contact with the gas mixture to be separated, and leaves the system through a line 14.

Die oben in der Kolonne befindliche Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt wird über eine Leitung 15 und eine Leitung 16 einer Kaltgaskältemaschine 17 zugeführt. In dieser Kaltgaskältemaschine wird der Dampf kondensiert. Die Kältemaschine wird durch einen Elektromotor 18 angetrieben. Das erzeugte Kondensat wird über die Leitung 16 und eine Leitung 19 einem die Kolonne umgebenden Ringkanal 20 zugeführt.The fraction at the top of the column with the lowest boiling point is passed through a line 15 and a line 16 of a cold gas refrigerator 17 supplied. The steam is condensed in this cold gas refrigerator. The chiller will driven by an electric motor 18. The condensate generated is via line 16 and a line 19 is fed to an annular channel 20 surrounding the column.

Wie dies auch in Fig. 2 ersichtlich ist, sind an diesen Ringkanal 20 drei senkrechte Leitungen 21, 22 und 23 angeschlossen. Diese Leitungen sind an der Außenwand des Kanals 8 befestigt. Dieser Kanal 8 wird von dem zu trennenden Gasgemisch durchflossen, während sich in den Leitungen 21, 22 und 23 das Kondensat der Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt befindet. Infolge der Temperaturdifferenz zwischen den zwei Mitteln ergibt sich in diesem Kondensat eine Dampfblasenpumpwirkung, so daß es heraufgepumpt wird.As can also be seen in FIG. 2, three vertical lines 21, 22 and 23 connected. These lines are attached to the outer wall of the channel 8. This The gas mixture to be separated flows through channel 8, while the lines 21, 22 and 23 is the condensate of the fraction with the lowest boiling point. As a result of the temperature difference between the two means there is a vapor bubble pumping effect in this condensate, so that it is pumped up.

Infolgedessen steigt das Kondensat in den Leitungen 21, 22 und 23 empor. Die Leitungen 21 und 22 münden in die Kolonne, während die Leitung 23 das Kondensat aus der Anlage abführt. Zu diesem Zwecke ist die Leitung 23 an einen Leitungsteil 24 mit einem Flüssigkeitsverschluß 25 angeschlossen. Der Leitungsteil 24 ist so lang, daß infolge des hierdurch entstandenen Unterdruckes das zu trennende Gasgemisch durch die Leitung 3, den Wärmeaustauscher 4 und die Kolonne angesaugt wird. Die Leitungen 21 und 22 stehen mittels eines Metallstreifens 26 in wärmeaustauschender Berührung mit einem Körper 27 aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Kupfer. Dieser Metallkörper 27 ist wärmeleitend mit dem Wärmeaustauscher 4 verbunden, so daß an diesem Ende eine Temperatur herrscht, die erheblich höher als diejenige des Kondensats ist. Das Kochgefäß 2 hat einen Überlauf 28, der an einen Raum 29 angeschlossen ist, der den Körper 27 an einer Stelle zwischen dessen warmem und kaltem Ende umgibt. An dieser Stelle weist der Körper Rippen 30 auf.As a result, the condensate rises in lines 21, 22 and 23. The lines 21 and 22 open into the column, while line 23 discharges the condensate from the system. To this For the purposes of this, the line 23 is connected to a line part 24 with a liquid seal 25. The line part 24 is so long that as a result of the resulting negative pressure the to be separated Gas mixture is sucked in through line 3, heat exchanger 4 and the column. the Lines 21 and 22 are in heat-exchanging contact with them by means of a metal strip 26 a body 27 made of a material that conducts heat well, for example copper. This metal body 27 is thermally connected to the heat exchanger 4, so that a temperature at this end prevails, which is significantly higher than that of the condensate. The cooking vessel 2 has an overflow 28, which is connected to a space 29, the body 27 at a point between its warm and cold end surrounds. The body has ribs 30 at this point.

Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt: Das angesaugte Gasgemisch, beispielsweise Luft, fließt nach Reinigung von Wasserdampf und KohlensäureThe mode of operation of the system is as follows: The sucked in gas mixture, for example air, flows after cleaning of water vapor and carbon dioxide

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durch die Leitung 3, den Wärmeaustauscher 4 und den Ringkanal 8 zur Kolonne, in der es in Fraktionen getrennt wird. Im Kochgefäß 2 wird die Fraktion mit dem höchsten Siedepunkt, im vorliegenden Falle Sauerstoff, gesammelt, während der Stickstof! oben aus der Kolonne entweicht und von der Kaltgaskältemaschine 17 kondensiert wird.through the line 3, the heat exchanger 4 and the ring channel 8 to the column, in which it is divided into fractions is separated. In the cooking vessel 2, the fraction with the highest boiling point, in this case Trap oxygen, collected while the nitrogen! escapes from the top of the column and from the cold gas refrigerator 17 is condensed.

Das Kondensat wird über die Leitung 19 und denThe condensate is via line 19 and the

Kingkanal 20 den Leitungen 21, 22 und 23 zugeführt. Dem Kondensat in den Leitungen 21 undKingkanal 20 is fed to lines 21, 22 and 23. The condensate in lines 21 and

22 wird mittels der den Ringkanal 8 durchfließenden Luft und mittels des Metallkörpers 27 Wärme zugeführt. Ist die Menge der der Kolonne zugefülirlen Waschflüssigkeit zu groß, so steigt der Flüssigkeitspegel im Kochgefäß, und infolgedessen fließt die Flüssigkeit über den Oberlauf 28 in den Raum 29, wodurch der Stab 27 abgekühlt und den Leitungen 21 und 22 somit weniger Wärme zugeführt wird. Es ist naturgemäß wichtig, daß der Kaum 29 in einem solchen Abstand von dem warmen Ende des Stabes 27 liegt, daß die Temperatur an dieser Stelle infolge des Temperaturfalles durch den Stab höher als diejenige der Flüssigkeit im Kochgefäß ist.22 is heat by means of the air flowing through the annular channel 8 and by means of the metal body 27 fed. If the amount of washing liquid to be added to the column is too large, it increases Liquid level in the cooking vessel, and as a result the liquid flows through the overflow 28 into the Space 29, as a result of which the rod 27 is cooled and less heat is thus supplied to the lines 21 and 22 will. It is of course important that the bar 29 is at such a distance from the warm end of the rod 27 is that the temperature at this point as a result of the temperature drop due to the stick is higher than that of the liquid in the cooking vessel.

In (\<.'ti Fig. 3 und 4 ist in größerem Maßstab eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesen Figuren sind die den Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit den gleichen BezugsziHern bezeichnet.In (\ <. 'Ti Fig. 3 and 4 is shown a further embodiment of the invention in a larger scale. In these figures, Figs. 1 and 2 corresponding parts are designated by the same BezugsziHern.

Nachdem die Verunreinigungen aus dem zu trennenden Gasgemisch beseitigt sind, wird dieses durch die Leitung 3 hindurch zugeführt und fließt dann durch den Wärmeaustauscher 4 und den Ringkanal 8 hindurch zur Kolonne 1, wie dies bei der Anlage gemäß Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Fraktion mit dem höchsten Siedepunkt wird im Kochgefäß 2 gesammelt und verdampft in ihm. Die Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt wird von einer nicht dargestellten Kaltgaskältemaschine kondensiert, und das Kondensat wird durch die Leitung K; aus der Kältemaschine abgeführt. Diese Leitung ist, ähnlich wie dies bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage der Fall war, an einen Ringkanal 20 mit drei Leitungen 21, 22 und 23 angeschlossen, in denen eine Dampfblasenpumpwirkung aufrechterhalten wird. Die Leitung 23 führt Kondensat aus der Anlage ab. während die Leitungen 21 und 22 das Kondensat der Kolonne als Waschflüssigkeit zuführen. Das Kochgefäß weist einen Überlauf 28 zu einem Raum 29 auf. In diesem Raum 29 ist ein Metallkörper 40 angeordnet, der ähnlich wie der Körper 27 der Fig. 1 in wärmeaustauschender Berührung mit der Leitung 23 steht, durch die hindurch das Kondensat aus der Anlage abgeführt wird.After the impurities have been removed from the gas mixture to be separated, this fed through the line 3 and then flows through the heat exchanger 4 and the annular channel 8 through to column 1, as has been described for the plant according to FIG. the The fraction with the highest boiling point is collected in the cooking vessel 2 and evaporates in it. the Fraction with the lowest boiling point is condensed by a cold gas refrigerator, not shown, and the condensate is through the line K; discharged from the refrigeration machine. This As was the case with the system shown in FIG. 1, the line is connected to an annular channel 20 connected to three lines 21, 22 and 23 in which a vapor bubble pumping effect is maintained will. The line 23 discharges condensate from the system. while lines 21 and 22 feed the condensate to the column as scrubbing liquid. The cooking vessel has an overflow 28 to a room 29. In this space 29, a metal body 40 is arranged, which is similar to the Body 27 of Fig. 1 is in heat-exchanging contact with the line 23 through which the condensate is discharged from the system.

Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt: Wenn der Flüssigkeitspegel im Kochgefäß niedrig ist, befindet sich keine Flüssigkeit im Raum 29, so daß der Leitung 23 keine oder nahezu keine WärmeThe system works as follows: When the liquid level in the cooking vessel is low is, there is no liquid in the space 29, so that the line 23 has little or no heat

Ou über den Metallkörper 40 zugeführt wird und somit die Dampfblasenpumpwirkung in der LeitungOu is supplied through the metal body 40 and thus the vapor bubble pumping effect in the line

23 nicht angeregt wird. Die Anlage ist so ausgebildet, daß in diesem Falle eine verhältnismäßig große Menge Flüssigkeit durch die Leitungen 21 und 22 der Kolonne zugeführt wird, wodurch der Flüssigkeitspegel im Kochgefäß 2 steigt. Dies geht so weiter, bis die Flüssigkeit über den Überlauf 28 in den Raum 29 fließt, Hierdurch wird dem Metallkörper 40 Wärme zugeführt. Diese Wärme wird über den Metallkörper 40 der Leitung 23 zugeführt. Hierdurch wird die Dampfblasenpumpwirkung in dieser Leitung angeregt, so daß mehr Kondensat aus der Anlage abgeführt und der Kolonne somit weniger Kondensat zugeführt wird. Je höher der Flüssigkeitspegel im Raum 29 steigt, um so mehr Flüssigkeit wird aus der Kolonne abgeführt, und um so weniger Flüssigkeit gelangt in die Kolonne. Der Körper 40 besteht aus einem wärmeleitenden Material mit einem Wärmeleitungskocffizienten größer als 0,1 cal/cm see ° C, beispielsweise aus Kupfer.23 is not suggested. The system is designed so that in this case a relatively large amount of liquid is fed through lines 21 and 22 of the column, whereby the The liquid level in the cooking vessel 2 rises. This continues until the liquid overflows 28 flows into the space 29, this causes the metal body 40 heat supplied. This heat is fed to the line 23 via the metal body 40. This stimulates the vapor bubble pumping effect in this line, so that more condensate discharged from the system and thus less condensate is fed to the column. The higher the The liquid level in space 29 increases, the more liquid is discharged from the column, and the less liquid gets into the column. The body 40 consists of a thermally conductive Material with a thermal conductivity greater than 0.1 cal / cm see ° C, for example from Copper.

Bei der Anlage gemäß Fig. 5 und 6 wird der Kolonne über ein wärmeübertragendes Zwischcnmittel Wärme entzogen. Auch bei der in diesen Figuren dargestellten Anlage sind die den Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.In the plant according to FIGS. 5 and 6, the column is via a heat-transferring intermediate Heat withdrawn. In the case of the system shown in these figures, too, those shown in FIGS and 2 corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

Die Anlage ist am oberen Ende mit zwei Kondensatoren 50 und 51 versehen, denen ein wärmeübertragendes Zwischenmittel, beispielsweise Stickstoff, zugeführt werden kann. Der Stickstoff verdampft, so daß der Kolonne Wärme entzogen wird, und der Dampf wird über Leitungen 52 und 53 und eine Leitung 54 der Kaltgaskälteniaschine 17 zugeführt, in der er kondensiert wird. Das Kondensat wird über eine Leitung 55 einer die Kolonne 1 umgebenden Ringleitung 56 zugeführt. An diese Ringleitung sind vier senkrechte Leitungen 57, 58, 59 und 60 angeschlossen, in denen eine Dampfblascnpumpwirkung ausgeübt wird. Die Leitungen 57 und 58 sind mit dem Kondensator 50 und die Leitungen 59 und 60 mit dem Kondensator 51 verbunden. Den Leitungen wird mittels des den Ringkanal 8 durchfließenden zu trennenden Gasgemisches Wärme zugeführt. Die Leitungen 57 und 58 stehen 105. jedoch auch durch einen Metallstreifen 61 in wärmeleitender Verbindung mit dem Metallkörper 27, durch den, ähnlich wie in Fig. 1, den Leitungen Wärme zugeführt werden kann.The plant is at the top with two capacitors 50 and 51 provided, which an intermediate heat transfer agent, for example nitrogen, can be fed. The nitrogen evaporates, so that heat is withdrawn from the column, and the steam is fed via lines 52 and 53 and a line 54 to the cold gas refrigeration machine 17, in which it is condensed. The condensate is via a line 55 to a column 1 surrounding it Ring line 56 supplied. There are four vertical lines 57, 58, 59 on this ring line and 60 connected, in which a steam-blowing pumping action is exerted. The lines 57 and 58 are connected to capacitor 50 and lines 59 and 60 are connected to capacitor 51. The lines are to be separated by means of the gas mixture flowing through the ring channel 8 Heat supplied. However, the lines 57 and 58 also extend through a metal strip 61 in thermally conductive connection with the metal body 27, through the, similar to Fig. 1, the lines Heat can be supplied.

Zwischen den Kondensatoren 50 und 51 ist ein Ringkanal 62 vorgesehen, in dem das vom Kondensator 51 kondensierte Mittel größtenteils gesammelt und durch eine Leitung 63 aus der Anlage abgeführt werden kann.Between the capacitors 50 and 51 is a Annular channel 62 is provided in which the medium condensed by the condenser 51 is largely collected and can be discharged from the system through a line 63.

Die Wirkungsweise dieser Anlage ist wie folgt: 115. Das zu trennende Gasgemisch, beispielsweise Luft, wird der Kolonne über die Leitung 3, den Wärmeaustauscher 4 und den Ringkanal 8 zugeführt. Der flüssige Teil der Fraktion mit dem höchsten Siedepunkt, beispielsweise Sauerstoff, wird im Kochgefäß gesammelt, wo er wieder verdampft, wie dies im vorstehenden an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Der dampfförmige Teil der Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt wird in den Kondensatoren 50 und 51 oben in der Kolonne konden- 125. siert. In Abhängigkeit von der Wärmemenge, dieThis system works as follows: 115. The gas mixture to be separated, for example air, is fed to the column via line 3, heat exchanger 4 and annular channel 8. the liquid part of the fraction with the highest boiling point, for example oxygen, is in the cooking vessel collected, where it evaporates again, as described above with reference to FIGS has been. The vaporous part of the fraction with the lowest boiling point is in the condensers 50 and 51 condensed at the top of the column. Depending on the amount of heat that

568/57568/57

N 9571 Ia/17 gN 9571 Ia / 17 g

von jedem der Kondensatoren entzogen wird, wird von jedem der Kondensatoren eine größere oder geringere Menge Dampf erzeugt. Wird dem Dampf vom Kondensator 51 viel Wärme entzogen, so wird eine große Menge Kondensat im Ringkanal 62 gesammelt und aus der Anlage abgeführt, so daß die in die Kolonne zurückfließende Menge Waschflüssigkeit gering ist. Wird dem Kondensator 50 dagegen viel Wärme entzogen, so ist die Menge Waschflüssigkeit groß. Die Wärmemenge, die den Kondensatoren entzogen wird, ist von der Flüssigkeitsmenge abhängig, die von den Leitungen 57, 58 bzw. 59, 60 gefördert wird. Ist die Flüssigkeitsmenge im Kochgefäß gering, so daß keine Flüssig- keit über den Überlauf 28 in den Raum 29 hineinfließt, so wird, ähnlich wie dies in Fig. 1 der Fall ist, den Leitungen 57 und 58 viel Wärme zugeführt, so daß viel Flüssigkeit zum Kondensator 50 gefördert wird. Die Wärmemenge, die dem Kondensator 51 entzogen wird, ist infolgedessen gering, während die dem Kondensator 50 entzogene Menge groß ist, so daß wenig Kondensat aus der Anlage abgeführt wird und viel Kondensat als Waschflüssigkeit zurückfließt. Infolgedessen steigt der Flüssigkeitspegel im Kochgefäß. In einem gewissen Augenblick fließt Flüssigkeit über den Überlauf 28 in den Raum 29 hinein, so daß, ähnlich wie dies an Hand der Fig. 1 bereits beschrieben worden ist, den Leitungen 57 und 58 weniger Wärme zugeführt wird, so daß dem Kondensator 51 Flüssigkeit zugeführt wird und ihm mehr Wärme entzogen wird, so daß wieder mehr Flüssigkeit aus der Anlage abgeführt wird. Auf diese Weise ergibt sich selbsttätig eine Gleichgewichtslage des Flüssigkeitspegels. is withdrawn from each of the capacitors, a larger or less amount of steam generated. If a lot of heat is extracted from the steam by the condenser 51, then a large amount of condensate collected in the annular channel 62 and discharged from the system, so that the The amount of scrubbing liquid flowing back into the column is small. Will the capacitor 50 against it If a lot of heat is withdrawn, the amount of washing liquid is large. The amount of heat that the Capacitors is withdrawn, is dependent on the amount of liquid from the lines 57, 58 or 59, 60 is funded. If the amount of liquid in the cooking vessel is small, so that no liquid speed flows into the space 29 via the overflow 28, then, similar to that in FIG. 1, it becomes the case is, the lines 57 and 58 are supplied with a lot of heat, so that a lot of liquid is conveyed to the condenser 50 will. As a result, the amount of heat that is extracted from the condenser 51 is small, while the amount withdrawn from the condenser 50 is large, so that little condensate from the system is discharged and a lot of condensate flows back as washing liquid. As a result, the Liquid level in the cooking vessel. At a certain moment, liquid flows over the overflow 28 into the space 29 so that, similar to what has already been described with reference to FIG. 1, the Lines 57 and 58 less heat is supplied, so that liquid is supplied to the condenser 51 and more heat is withdrawn from it, so that more fluid is removed from the system is discharged. In this way, an equilibrium position of the liquid level results automatically.

Bei den vorstehend dargestellten Ausführungsformen wird über einen Metallkörper den Leitungen, in denen eine Dampfblasenpumpwirkung aufrechterhalten werden muß, Wärme zugeführt. Es ist jedoch auch möglich, diesen Leitungen mittels einer elektrischen Heizwendel Wärme zuzuführen. Die auf diese Weise zugeführte Wärmemenge muß dann in Abhängigkeit des Flüssigkeitspegels im Kochgefäß geregelt werden. Sehr oft jedoch sind die in der Zeichnung dargestellten Bauarten wegen ihrer Einfachheit vorzuziehen.In the embodiments shown above, the lines, in which a vapor bubble pumping action must be maintained, heat is supplied. It however, it is also possible to supply heat to these lines by means of an electrical heating coil. The amount of heat supplied in this way must then be dependent on the liquid level in the Cooking vessel can be regulated. Very often, however, the types shown in the drawing are because of preferable to its simplicity.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Gas separation system with a gas separation column that generates heat by means of a cold gas refrigerator is withdrawn, characterized in that steam is removed from the column, the is condensed by the cold gas refrigerator, after which at least part of the condensate by means of a vapor bubble pumping action of the column at one above the discharge opening this condensate is supplied from the cold gas refrigerator located point, the on in this way transported amount of condensate from the liquid level in the boiling vessel of the column depends, and any remainder of the condensate is discharged from the refrigeration machine.

2. Gas separation system according to claim 1, thereby characterized in that the fraction escaping from the column has the lowest boiling point is condensed by the cold gas refrigerator, with part of the generated condensate fed to the column by means of a vapor bubble pumping action and the remaining part out the refrigeration machine is discharged.

3. Gas separation plant according to claim 2, wherein the gas separation column by means of an intermediate agent Heat is withdrawn, the intermediate agent evaporating in a condenser of the column and the vapor generated by the Cold gas refrigerator is condensed, characterized in that the column with at least two capacitors is provided, each of which is part of the generated condensate by means of a Vapor-bubble pumping action is supplied, each of these capacitors supplied The amount of condensate is regulated depending on the liquid level in the cooking vessel.

4. Gas racing room according to claim 1 or 2, in which the fraction with the lowest boiling point is condensed by a cold gas refrigerator is, characterized in that part of the condensate of the column by means of a Vapor bubble pumping action is supplied, while another part of the condensate is also applied discharged from the system by means of a vapor bubble pumping effect and these discharged Amount is regulated depending on the liquid level in the cooking vessel.

5. Gas racing pad according to one of the preceding claims, characterized in that the Amount of heat supplied to the liquid to be conveyed by means of the vapor bubble pumping effect depends on the liquid level in the cooking vessel of the column.

6. Gas separation system according to claim 5, characterized in that the for the vapor bubble pumping effect required amount of heat is supplied by pipe.

7. Gas separation system according to claim 5, characterized in that the heat by means of a Body made of a material with a coefficient of thermal conductivity of at least ο, ι cal / cm see ° C is supplied from which a Part has a higher temperature than the condensate, wherein means are provided, to the To change the temperature of this part.

8. Gas separation system according to claim 7, characterized in that the liquid in the cooking vessel is in heat-exchanging contact with the metal body.

9. Gas separation system according to claim 7 or 8, characterized in that the to be separated Gas is pre-cooled in a heat exchanger arranged outside the cooking vessel, while the body is at a point where the temperature exceeds that in the cooking vessel prevails with this heat exchanger

509 568/57

IS 9571IaI 17gIS 9571IaI 17g

stands in heat-exchanging contact while at one point on the body between the heat exchanger and the vapor bubble pump also the .liquid from the cooking vessel in heat-leaching contact with it Body can stand.

ok Gastreni system according to claim 8 or 9, characterized in that a Overflow is provided so that more when the liquid level rises in the cooking vessel Liquid is in heat-exchanging contact with the body.

1 sheet of drawings