NO165465B - Fremgangsmaate og anlegg for destillering av luft. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til destillering av luft i et anlegg som omfatter et hoveddestillasjonsapparat som er forbundet med en argonproduserende kolonne gjennom en argontappeledning. Oppfinnelsen vedrører også et luftdestillasjonsanlegg til utførelse av fremgangsmåten.

Anlegg for destillering av luft vil som kjent være utstyrt med en argonproduserende kolonne, vanligvis i form av en dobbelt kolonne bestående av en middeltrykk-destillasjonskolonne som fungerer ved ca. 6 bar, en lavtrykks-destillasjonskolonne med et drifttrykk litt over atmosfæretrykk og en kondensator-forstøver. Etter å være renset og avkjølt ledes luften til bunnen av middeltrykkolonnen. Det "fete fluidum" (luft anriket med oksygen) som opptas ved bunnen av middeltrykkolonnen, ledes til et mellompunkt i lavtrykkkolonnen, mens en del av det "magre fluidum" som nesten utelukkende består av nitrogen og som opptas ved den øvre ende av middeltrykkolonnen, tilbakeføres til den øvre ende av lavtrykkolonnen. Nedenfor flerfluidums-innløpet er lavtrykkolonnen forbundet med den argonproduserende kolonne gjennom en "argontappeledning" og en ledning for tilbakeføring av fluidum med lavere argoninnhold. Ved bunnen av lavtrykkolonnen er det vanligvis anordnet utløpsledninger for oksygen i gassform og flytende oksygen, og den øvre ende av middeltrykkolonnen er som regel forbundet med utløpsledninger for gassformet nitrogen og flytende nitrogen. Dampen i den øvre ende av lavtrykkolonnen ("urent nitrogen") består av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen, og avledes vanligvis til atmosfæren.

I anlegg som hovedsakelig er innrettet.: f or produsering av oksygen i gassform som gjennom et rørledningssystem leveres direkte til forbrukeren, kan oksygen iblant være midlertidig til-stede i for stor mengde. Dette er særlig tilfelle i de perioder da brukerfabrikkene er ute av drit. Ved konvensjonelle destilla-sjonsanlegg blir oksygengassen avledet til atmosfæren, hvorved en energien som er brukt for utskilling av detteeoksygen, går tapt. FR-A-2,550,325 inneholder et forslag til begrensing av denne ulempe. Denne løsning har fordelen av å være enkel, men effek-tiviteten er begrenset.

Ned destillering av en gitt luftmengde;vil det generelt ut-vinnes ca. 21% oksygen, og dette vil i visse tilfeller overstige det faktiske behov, mens det derimot kan være. ønskelig med annen produksjon, eksempelvis fremstilling av argon,.'.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å muliggjøre optimal valorisering av oksygenoverskudd i alle tilfeller, for øking av de ønskede produksjoner og særlig produksjonen av argon.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse til destillering av luft er kjennetegnet ved de følgende trinn: overføring, til den nedre ende av en første blanderkolonneseksjon, av nitrogengass som kan være urensetv men stort sett fri for argon og til den øvre ende av en andre blånderkolonneseksjon, av flytende oksygen som kan være urenset, menn stort sett fritt

for argon,

overføring, til den nedre del av den andre seksjon, av i det minste en del av dampen øverst i den første seksjon og, til den øvre del av den første seksjon, av i det minste en del av væsken som er dannet nederst i den andre seksjon,

opprettelse, mellom den første seksjon og den andre seksjon, av minst én mellomliggende utstrømning som består av hhv en restgass eller hvorav det fremstilles en slik gass som er en blanding av nitrogen og oksygen med et innhold av 10-30% oksygen,

avleding, fra den øvre del av den andreeseksjon, av urenset oksygen inneholdende opptil noen få % nitrogen, og

avleding fra den nedre del av den første seksjon, av mager væske bestående av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen, og overføring av denne magre væske som kjølemedium til hoveddestillasj onsapparatet.

Ytterligere trekk ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse til destillering av luft fremgår av krav 2-13.

Anlegget ifølge den foreliggende oppfinnelse som er av den type som er utstyrt med et hoveddestillasjonsapparat som er forbundet med en argonproduserende kolonne gjennom en argontappeledning, kjennetegnes ved at det omfatter: en første blanderkolonneseksjon og midler for overføring, til seksjonens nedre ende, av nitrogengass som kan være urenset, men stort sett uten argon,

en andre blanderkolonneseksjon, og midler for overføring, til seksjonens øvre del, av flytende oksygen som kan være urenset, men stort sett uten argon,

midler for overføring, til den nedre del av den andre seksjon, av i det minste en del av dampen ved en øvre del av den første seksjon, og til den øvre del av den første seksjon, av i hvert fall en del av væsken fra den nedre del av den andre seksjon,

mellomliggende utløp som er anordnet mellom den første seksjon og den andre seksjon,

midler for overføring av væsken til den nedre del av den første seksjon som kjølemedium i hoveddestillasjonsapparatet, og

midler for avleding av dampen fra den øvre del av den andre seksjon.

Ytterligere trekk ved anlegget ifølge den foreliggende oppfinnelse til destillering av luft fremgår av krav 15-19.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et diagram som illustrerer oppfinnelsens grunnprinsipp. Fig. 2 viser et skjematisk riss av et luftdestillasjonsanlegg ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser et skjematisk delriss av en variant av anlegget ifølge fig. 2. Fig. 4-10 viser skjematiske riss av/andre utførelsesformer av anlegget ifølge oppfinnelsen.

Et apparat for stoff- og varmevekslihg.og av konstruksjon som en destillasjonskolonne, dvs. med en pakking eller et antall plater av den type som brukes ved destillering, er i det etter-følgende benevnt "kolonne" eller "kolonneseksjon".

Det er i fig. 1 vist skjematisk hvordan et konvensjonelt luftdestillasjonsanlegg som er vist mer detaljert i de øvrige figurer, kan modifiseres ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det konvensjonelle anlegg er utøket.med minst to blander-kolonneseks joner Kl og K2 som drives under.to trykk Pl og P2 som kan være like eller ulike, som det fremgåra av det etterfølgende.

Til den nedre del av kolonnen Kl overføres nitrogengass som kan inneholde opptil noen få % oksygen men>.som stort sett er fritt for argon (dvs. inneholdende mindre enn 1% argon og for-trinnsvis mindre enn 0,05% argon), mens det..til den øvre del av seksjonen K2 overføres flytende oksygen stort sett uten argon (i samme mening som tidligere nevnt) og nitrogen. Den øverste damp fra seksjonen Kl ledes til underdelen av seksjonen K2 og fluidet fra underdelen av denne tilbakeføres til overdelen av seksjonen Kl. Fra underdelen av seksjonen Kl avledes.imagert fluidum LPl, bestående av nitrogen inneholdende opptil;, noen få % oksygen, og fra overdelen av seksjonen K2 avledes urenset oksygen, dvs. oksygen inneholdende opptil 15% nitrogen ogofortrinnsvis 5-10% nitrogen.

For å muliggjøre disse to utstrømninger er det anordnet minst én mellomutstrømning mellom underdelen av seksjonen K2 og overdelen av seksjonen Kl, bestående av residualgass fra anlegget i form av en blanding av oksygen og nitrogen med 10-30% oksygen, og følgelig av nesten samme sammensetninga som luft, men uten argon.

I utførelsesformen ifølge fig. 1. errmellomutstrømningen opprettet mellom seksjonene. Kl og K2. Dénnkan bestå av den øverste damp i seksjonen Kl som også direkte leverer residualgassen R. I visse tilfeller kan det foretrekkes at det nederste fluidum LRl som består av en blanding av/oksygen og nitrogen med oksygeninnhold av 40-7.5%, avledes fra seksjonen K2, og dette fluidum blir da overført til overdelen avyen- tredje blanderkolonneseksjon K3 som drives under et trykk P3, hvorfra den ledes til kolonnens underdel, som i seksjonen Kl, med nitrogengass som kan være urenset men stort sett uten argon. Residualgassen RI ut-strømmer fra overdelen av seksjonen K3, idet fluidet i den nedre del av denne seksjon utgjøres av magert fluidum LP2 som, i likhet med fluidet LPl, består av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen.

Fluidene LPl og LP2 tilbakekjøles til anlegget, for å for-bedre destillasjonen, og den urensede oksygengass som avledes fra overdelen av seksjonen K2, kan utgjøre en produksjonsgass, eller kan renses for frembringelse av ren oksygengass, som nærmere be-skrevet i det etterfølgende. Kilden til det flytende oksygen og til nitrogengasstrømmen eller -strømmene er omtalt i den etter-følgende beskrivelse.

Hvis trykkene Pl, P2 og P3 atskiller seg fra hverandre, vil det anvendes egnede ekspansjonsanordninger (ventiler eller tur-biner) mellom blanderkolonneseksjonene. Hvis Pl er lik P3 vil seksjonene Kl og K3 drives under identiske forhold og kan kom-bineres til en enkel kolonneseksjon, som det fremgår av det etterfølgende med tilknytning til fig. 9.

Det viste anlegg ifølge fig. 1 vil i et hvert tilfelle sikre en sammenblanding av flytende oksygen og nitrogengass, som begge er stort sett fri for argon, under tilnærmelsesvis reverserbare betingelser, hvilket motsvarer gjenvinning av energi. Denne energi fremtrer i form av en kjølende overføringsvirkning, som ved en varmepumpe, mellom det flytende oksygen og det magre fluidum LP1-LP2 og kan utnyttes i anlegget for økende produksjon av annet enn oksygen, nemlig nitrogengass under trykk, produksjon av væske og fremfor alt av argon, slik det fremgår av den etter-følgende beskrivelse. Det bør bemerkes at den ovennevnte tekniske effekt også vil oppnås ved innføring av flytende oksygen, inneholdende opptil noen få % nitrogen som urenhet, til overdelen av seksjonen K2.

Fig. 2-9 viser forskjellige utførelsesformer av luftdestillasjonsanlegg med dobbeltkolonne, basert på det viste grunnprinsipp i fig. 1. I disse figurer er visse ledninger og konvensjonelle elementer (særlig varmevekslere) i dobbelt-kolonneanlegg utelatt for tydelighetens skyld.

Luftdestillasjonsanlegg ifølge fig. 2 er-rinnrettet dels for fremstillling av urenset oksygen inneholdendé'. 5-10% oksygen, og dels argon og eventuelt nitrogen. Anlegget orrÆåtter i hovedtrekk en dobbeltkolonne 1, en argonproduksjonskolonne 2, en blander-kolonne 3 og et gjenblandertårn 4. Dobbeltkolonnen 1 omfatter på vanlig måte en lederkolonne 5 som drives veddet absolutt middeltrykk av 6 bar, en øvre kolonne 6 som drivesr.ved et lavtrykk BP som er noe høyere enn atmosfæretrykket, og enrforstøver-kondensator 7 for opprettelse av varmeveksling mellom bunnfluidet (stort sett rent, flytende oksygen) i lavtrykkolonnen og dampen (stort sett rent nitrogen) øverst i middeltrykkolonnen.

Luften som skal behandles, komprimeres til 6 bar, renses og avkjøles nesten til duggpunktet og injiseres.nederst i middeltrykkolonnen. Bunnfluidet i denne kolonne, som er rikt på oksygen (fettfluidum LR med ca. 40% oksygen) inneholder i det nærmeste totalmengden av oksygenet og argonet i den innførte luft, og ekspanderer og injiseres ved 8 i. en mellomsone av lavtrykkolonnen, mens fluidet øverst i kolonnen 5 (fluidum med lite oksygeninnhold LP) ekspanderer og injiseres ved 9 i overdelen av lavtrykkolonnen.

Gjennom en argontappeledning 10 nedenfor punktet 8 over-føres en stort sett nitrogenfri gass til kolonnen 2, og gjennom en ledning 11 tilbakeføres bunnfluidet i denne kolonne. 2, som er litt mindre rikt på argon, i omtrent samme nivå til lavtrykkolonnen. Det urensede argon (argonblandingen) ekstraheres fra den øvre ende av kolonnen 2, for å renses på vanlig måte.

Kolonnen 3 er i funksjon under anleggets middeltrykk og kombinerer blanderkolonneseksjonene Kl og K2 ifølge fig. 1, idet P er lik P2. Den forsynes i sin nedre ende med nitrogen som er avledet fra den øvre del av middeltrykkolonnen 5, og i sin øvre ende med flytende oksygen som er avledet fra bunnen av lavtrykkolonnen 6 og komprimert til middeltrykk ved hjelp av en pumpe 12. i kolonnen 3 blir det nedadstrømmende, flytende oksygen og den oppadstrømmende nitrogengass sammenblandet på en relativt reverserbar måte som medfører: oppsamling, ved bunnen av kolonnen 3, av ytterligere, magert fluidum LPl, bestående av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen, som kan tilsettes i det magre fluidum som utstrømmer fra middeltrykkolonnen, for å øke tilbakeføringen med ved 9 i lavtrykkolonnen,

ansamling, øverst i kolonnen 3, av oksygen i gassform (oksygen inneholdende mindre enn 15% nitrogen, eksempelvis 5-10% nitrogen) ved et trykk av 6 bar, og

ansamling, i en mellomsone av kolonnen 3 som kan betraktes som beliggende mellom den nedre seksjon Kl og den øvre seksjon K2 av kolonnen 3, av anriket fluidum LRl som består av nitrogen blandet med oksygen i en mengde som avhenger av utstrømnings-nivået, og som kan variere eksempelvis mellom 40 og 75% oksygen og ligge f.eks. i nærhet av det anrikede fluidum LR.

Da de to fluider som innføres ved overenden og underenden av kolonnen 3 er stort sett fri for argon, vil det samme være tilfelle for de tre fluider som avledes fra denne kolonne, og særlig vil det urene oksygen som derved produseres, inneholde stort sett utelukkende nitrogen som urenhet.

Blandertårnet 4 danner blanderkolonneseksjonen K3 ifølge

fig. 1. Dets underdel står i direkte forbindelse med overdelen av lavtrykkolonnen 6. Til tårnets underdel overføres derfor urenset nitrogen (nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen). I den øvre ende, ved 13, tilføres tårnet anriket fluidum LRl som passende ekspandert utstrømmer fra kolonnen 3. Den relativt reverserbare sammenblanding av urenset nitrogen og anriket fluidum LRl produserer et ekstra kvantum av magert fluidum LP2 bestående av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen, som synker i kolonnen 1 og øker tilbakeføringen i denne. Fra overenden av tårnet 4 utstrømmer residualgass Ri som er fri for argon og som har tilnærmelsesvis samme sammensetning som luft.

En del av det anrikede fluidum LR eller LRl kan på vanlig måte ekspanderes og forstøves i en kondensator øverst i kolonnen 2 og deretter tilbakeføres til kolonnen 6 nær nivået 8. Som det videre fremgår, kan en del av dampen øverst i kolonnen 6 avledes, eksempelvis for fremstilling av rent nitrogen under lavt trykk under destillasjon i en hjelpekolonneseksjon (ikke vist).

Under antakelse av at alt flytende oksygen som produseres i kolonnen 6, overføres til kolonnen 3, vil anlegget ifølge fig. 2 muliggjøre fremstilling av nitrogen og urent oksygen i tillegg til argon. For frembringelse av rent oksygen somukan avledes på vanlig måte fra underdelen av lavtrykkolonnen, kan det skjeamtisk viste anlegg ifølge fig. 3 komme til anvendelse, da dette har den fordel at den argonproduserende kolonne 2 kan fungere ufor-styrret.

Det fremgår av fig. 3 at fluidum avledes fra lavtrykkolonnen noen få plater ovenfor argontappeledningen 10, og overføres til overdelen av en hjelpelavtrykkolonne 14 som ved underdelen forsynes med urenset oksygen som tilføres fra blanderkolonnen 3 og som er ekspandert til lavtrykk i en turbin 15. Fluidet fra underdelen av kolonnen 14 består av urenset oksygen som er fritt for argon og som tilsettes, foran pumpen 12,

i det rene, flytende oksygen som avledes fra lavtrykkolonnen.

Hele argoninnholdet i fluidet som injiseres øverst i kolonnen 14, utstrømmer med dampen øverst i kolonnen og tilbakeføres til lavtrykkolonnen 6 omtrent i nivå med det utstrømmende fluidum.

I kolonnen 14 foregår således en utskilling av oksygen og argon parallelt med det som gjennomføres i den nedre del av kolonnen 6, men i nærvær av en ballast av 5-10% nitrogen. Mengden av flytende oksygen som tilbakeføres fra bunnen av kolonnen 14

til kolonnen 3, behøver ikke lenger å avledes fra bunnen av kolonnen 6, og en tilsvarende mengde rent oksygen kan følgelig avledes som et produkt fra underdelen av denne kolonne 6.

I anleggene ifølge fig. 2 og 3 vil avledingen av flytende oksygen fra underdelen av kolonnen 6, for overføring til kolonnen 3, være likeverdig med øket oppvarming av denne kolonne. I

kolonnen 6 er det følgelig oppnådd en økning såvel i til-bakekjølingen ved overenden som i oppvarming ved underenden, med derav følgende forbedring av destillasjonen, og dette kan med fordel utnyttes for å øke ytelsen i forbindelse med ekstrahering av argon og/eller fremstilling i anlegget av andre produkter enn oksygengass: det supplerende nitrogen av middeltrykk kan anvendes direkte som et produkt under trykk eller i turbin for utvikling av kulde med henblikk på økning av anleggets fluidumproduksjon (flytende nitrogen eller flytende oksygen). En slik økning i

anleggets produksjon av fluidum kan dessuten oppnås på annen måte i anlegg som er innrettet for innblåsing av luft i lavtrykkolonnen med øking av luftstrømmen fra turbinen. Disse forskjellige muligheter er vist i fig. 4-8. I samme øyemed kan også residualgass R som utstrømmer fra en mellomsone av kolonnen 3, som vist i fig. 3, videreføres gjennom en turbin.

Kolonnen 3 ifølge fig. 4 drives tilnærmelsesvis under lavt trykk og mottar direkte i overenden flytende oksygen fra underdelen av kolonnen 6. Følgelig er turbinen 15 ifølge fig. 3 eli-minert og kolonnene 3 og 14 er forenet i en enkel yttermantel 14. Underdelen av kolonnen 3 tilføres nitrogen som er oppnådd ved ekspansjon i en middeltrykknitrogenturbin 17. Nitrogen av middeltrykk ekspanderer, som vist, i turbinen 17 og kan deretter, gjennom en ekspansjonsventil 17A, innblåses øverste i kolonnen 6.

Fig. 5 viser et annet system for innføring av lavtrykk-nitrogen i underdelen av kolonnen 3: den øvre del av kolonnen 6 er kombinert med en hjelpekolonne 18 som bringes under et noe høyere trykk, eksempelvis 1,8 bar mot 1,4 bar for kolonnen 6.

En del av den behandlede luftstrøm avledes og ekspanderer til 1,8 bar i en turbin 19. En del av turbinstrømmen ledes til underdelen av kolonnen 18 som øverst, i likhet med kolonnen 6, mottar magert fluidum under passende trykk. Resten av turbin-luften ekspanderer til 1,4 bar i en ekspansjonsventil 20 og innblåses i kolonnen 6 sammen med fluidet fra underdelen av kolonnen 18. Fluidet som avledes fra overdelen av kolonnen 18 og tilføres underdelen av kolonnen 3, består av urenset nitrogen som inneholder opptil noen få % oksygen og praktisk talt intet argon.

Fig. 6 viser en variant av fig. 5, hvor pumpen (ikke vist) for løfting av fluidet LPl er utelatt. Seksjonen Kl er derfor flyttet og montert over kolonnen 18 i en felles yttermantel, og fluidet LRl fordeles mellom overendene av tårnet 4 og av seksjonen Kl. Ved en modifisert utførelsesform kan ledningen med ventilen 20 være utelatt slik at all luft fra turbinen kan destilleres i kolonnen 18. Det vil derved produseres en andre residualgass R øverst i seksjonen Kl, som vist ved en punkt-streklinje i fig. 6.

I anleggene ifølge fig. 5 og 6 vil residualgassen Ri ut-strømme fra tårnet 4 under et trykk av størrelsesorden 1,3 bar, hvilket er tilstrekkelig til at gassen kan brukes til regenerering av adsorpsjonssylindre (ikke vi st) .; for rensing av den innstrømmende luft. Dette er fordelaktig menriresulterer i et relativt høyt driftstrykk med. derav følgende*; økende utgifter til nødvendig energi for komprimering av den innstrømmende luft. Videre vil innsnevringen av luftstrømmen i ventilen 20, dersom denne benyttes, medføre tap av energi.

Anlegget som er vist i fig. 7, er basert på prinsippet ifølge fig. 5, men luftstrømstrupingen er bortfalt og drifts-trykket senket: kolonnen 18 er flyttet og montert under kolonnen 3, i samme mantel, og mottar øverst magert fluidum fra seksjonen Kl, tilsatt magert fluidum LP' som avledes fra den øvre del av kolonnen 5 og ekspanderer i en. ventil 21 hvorfra det innføres nederst, idet hele luftmengden er ekspandert-til 1,8 bar i turbinen 19. Da det under innvirkning av denne luftstrøm vil dannes, øverst i kolonnen 18,. en strøm av urenset nitrogen som er større enn nødvendig for drift av kolonnen 3, kan det fra denne avledes en supplerende residualgass R med et trykk av ca. 1,6 bar, som kan anvendes til regenerering av de ovennevnte adsorp-s jonssylindre. Gassen Ri som utstrømmer frautårnet 4, vil ikke lenger benyttes til slik regenerering og behøver bare å befinne seg under et trykk som er litt høyere enn atmosfæretrykket, for å overvinne trykktapene i den varmevekslingsledning som benyttes for avkjøling av den innstrømmende luft. Anleggets driftstrykk vil på den måte senkes.

Fig. 7 viser kilden til og anvendelsen av rikt fluidum av to typer: (a) argonrik fluidum som tilføres, dels fra underdelen av middeltrykkolonnen 5 og dels fra underdelen av kolonnen 18, idet de to fluidumstrømmer forenes og benyttes både for tilbake-føring i lavtrykkolonnen 6 og for innføring, i den øvre kondensator 2A i kolonnen 2 på vanlig måte, og (b) rikt fluidum LRl uten argon, som avledes mellom seksjonene Kl og K2 i kolonnen 3 innføres øverst i tårnet 4. Videre vil det, ved jevnføring mellom fig. 7 og fig. 1, fremgå at det mellom seksjonene Kl og K2 er anordnet de to utløp som er vist i fig. 1, nemlig for direkte avleding av residualgass R og for avleding av fluidum LRl som, etter å være blandet med nitrogen også danner residualgass Ri, men under et annet trykk.

Som det videre fremgår av fig. 7, er det anordnet ledninger for fjerning av lavtrykkfluidum eller oksygengass fra kolonnen 6 og middeltrykkfluidum eller nitrogengass fra kolonnen 5.

En annen mulighet for forebygging av energitap grunnet bruk av luftspjeld, er vist i forbindelse med anlegget ifølge fig. 8. Dette anlegg omfatter også en dobbeltkolonne 5, 6, med et oven-påliggende tårn 4 som motsvarer seksjonen K3 i fig. 1. Luft-strømmen i turbinen 19 ekspanderer til 1,3 bar og innblåses i kolonnen 6. Det benyttes imidlertid to hjelpekolonner, hvorav en kolonne 3A som drives ved et trykk av 1,4 bar og er forbundet med kolonnen 14 for rensing av oksygen og den nedenforliggende seksjon K2 ifølge fig. 1, samt en kolonne 3B som drives ved et trykk av 1,5 bar og hvori seksjonen Kl ifølge fig. IA er forbundet med et underliggende duplikat 6A av den øvre del av lavtrykkolonnen 6.

Seksjonen K2 mottar øverst flytende oksygen fra den nedre del av kolonnen 6, mens den nederst mottar gass G.fra den øvre del av kolonnen 3B, dvs. fra den øverste del av seksjonen Kl. Rikt, argonfritt fluidum LRl som avledes fra den nedre del av kolonnen 3A, tilbakeføres til den øvre ende både av kolonnen 3B og av tårnet 4. Magert fluidum tilbakeføres som kjølemedium både av kolonnen 6 og av seksjonen 6A, mens argonrikt fluidum fra underenden av kolonnen 5 blir til dels injisert både i kolonnen 6 og i seksjonen 6A og til dels forstøvet i kondensatoren 2A ovenpå kolonnen 2A og deretter injisert nederst i seksjonen 6A. Det meget rike fluidum som innløper ved bunnen av sistnevnte seksjon, blir i sin tur injisert i kolonnen 6.

Det fremgår ved betraktninger av trykktapet, at anordningen ifølge fig. 8 er særlig fordelaktig dersom i hvert fall kolonnen 2 er fylt ved pakking. Det vil videre fremgå at anlegget ifølge fig. 8 er egnet for drift også hvis luftekspansjonen erstattes av nitrogenekspansjon.

Fig. 9 viser et annet anlegg, hvor de to seksjoner Kl og K3 drives ved samme trykk som lavtrykkolonnen 6, og er samordnet. Ovenfor dobbeltkolonnen er det anordnet en gjenblanderkolonne 3B som øverst mottar flytende oksygen fra undérenden av kolonnen 6, og nederst forsynes med urenset nitrogen fraaoverenden av samme kolonne 6. Bunnfluidet i kolonnen 3B tilbakeføres til kolonnen 6 og urenset oksygen avledes fra den øvre dellav kolonnen 3B. Residualgassen R avledes mellom seksjonen K2'på den ene side og seksjonen K1-K3 på den annen side.

Oppfinnelsen er egnet for anvendelse ikke bare ved anlegg med dobbeltkolonner men også ved luftdestillasjonsanlegg av hvilken som helst type med argonproduserende innretninger. Et eksempel på et slikt anlegg, med en enkelt søyle er vist i fig. 100 som er mer fullstendig enn fig. 2-9.

I dette anlegg blir komprimert og renset luft avkjølt og delvis flytendegjort i en varmevekslingsledning 20. Hoveddelen av luftstrømmen ekspanderer til 1,5 bar i en turbin 21 (Claude cycle), for deretter å injiseres i den enkeltstående destillasjonskolonne IA som er forbundet med den argonproduserende kolonne 2. Den flytende luft som ekspanderer i en ventil 22, injiseres i samme kolonne. Sistnevnte kolonne produserer oksygen nederst og nitrogen øverst. Etter oppvarming i varmevekslingsledningen 20 blir sistnevnte gass delvis komprimert til 6 bar ved hjelp av en kompressor 23, avkjølt og ledet gjennom et spiralrør 24 ved bunnen av kolonnen IA, hvor den kondenseres ved fordamping av det flytende oksygen, og deretter ekspanderer i en ventil 25 og tilbakeføres som kjølemedium til den øverste del av kolonnen IA. Resten av det kondenserte nitrogen ekspanderer i en ventil 26, forstøves i kondensatoren på kolonnen 2 og ledes til den nedre del av blanderkolonnen 3 som forener seksjonene Kl og K2 som drives trykk av 2-3 bar.

Det flytende oksygen, som produseres nederst i kolonnen IA, blir i hvert fall delvis komprimert til samme trykk som i kolonnen 3 ved hjelp av en pumpe og injisert øverst i denne kolonnen. Den urensede oksygengass som avledes fra den øvre del av kolonnen 3, kondenseres i et andre spiralrør 27 ved bunnen av kolonnen IA, ekspanderer i en ventil 28 og injiseres i samme kolonne IA.

Seksjonen K3 som er anordnet ovenfor kolonnen IA, mottar øverst rikt,fluidum LRl som er avledet mellom seksjonene Kl og K2, ekspandert til det lave trykk og tilført nederst sammen med nitrogen fra den øvre del av kolonnen IA. I denne kolonne produseres nederst magert fluidum LP2, som i likhet med det magre fluidum LPl fra bunnen av kolonnen 3, tilbakeføres som kjøle-medium til den øvre del av kolonnen IA, mens det øverst produseres residualgass Ri som oppvarmes i varmevekslingsledningen 20 innen den utstrømmer eller, hvis trykket er tilstrekkelig, benyttes til regenerering av de adsorberende sylindre for rensing av den innstrømmende luft.

Anlegget kan, som vist, også produsere flytende oksygen som avledes fra bunnen av kolonnen IA, oksygengass som likeledes avledes fra bunnen av denne kolonne og oppvarmes i varmevekslingsledningen 20, samt nitrogengass som avledes fra den øvre del av samme kolonne og, etter oppvarming, utstrømmer foran kompressoren 3. Som vist ved punkt-streklinje, kan det også avledes nitrogen, med et trykk av 6 bar bakenfor kompressoren 23.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte til destillering av luftti. et anlegg som omfatter et hoveddestillasjonsapparat (1;1,18;1,6A;IA) som er forbundet med en argonproduserende kolonne (2) gjennom en argontappeledning (10), karakterise r.-:t' ved følgende trinn: overføring, til den nedre ende av en første blanderkolonneseksjon (Kl), av nitrogengass som kan være ur.enset, men stort sett fri for argon og til den øvre ende av en;andre blander-kolonneseks j on (K2), av flytende oksygen sonutfan være urenset, men stort sett fritt for argon, overføring, til den nedre del av den andre seksjon (K2), av i det minste en del av dampen øverst i den første seksjon og, til den øvre del av den første seksjon (Kl), av iidet minste en del av væsken som er dannet nederst i den andre seksjon, opprettelse, mellom den første seksjon (Kl) og den andre seksjon (K2), av minst én mellomliggende utstrømning (R,LRl) som består av hhv en restgass (R) eller hvorav de.t"-fremstilles en slik gass (Ri) som er en blanding av nitrogennog oksygen med et innhold av 10-30% oksygen, avleding, fra den øvre del av den andres seksjon (K2), av urenset oksygen inneholdende opptil noen få % i nitrogen, og avleding fra den nedre del av den første seksjon (Kl), av mager væske (LPl) bestående av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen, og overføring av denne magre væske som kjølemedium til hoveddestillas jonsapparatet (1; 1,18 ; 1, 6A;.1A) .

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det urensede oksygen inneholder mindre enn 15% nitrogen.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller' 2, hvorved væske (LRl) avledes mellom de to blanderkolonneseksjoner (Kl,K2), karakterisert ved at væsken (LRl) blandes igjen med nitrogengass, som kan være renset, men stort sett uten argon, i en tredje blanderkolonneseksjon (K3), hvorved dampen øverst i denne tredje seksjon danner restgass (RI), mens det nederst i kolonnen dannes supplerende, mager væske (LP2) som tjener som kjølemedium, tilbakeføres til hoveddestillasjonsapparatet (1; 1,18;1,6A;IA) og som består av nitrogen inneholdende opptil noen få % oksygen.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at det benyttes et hoveddestillas jonsapparat som omfatter en dobbeltkolonne (1) som selv består av en middeltrykkolonne (5) som drives under et relativt høyt trykk, og en lavtrykkolonne (6) som drives under et relativt lavt trykk og er forbundet med den argonproduserende kolonne (2) gjennom argontappeledningen (10).

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert ved at den første og den andre blanderkolonneseksjon (Kl,K2) drives ved middeltrykket, idet den første seksjon (Kl) mottar nitrogen fra middeltrykkolonnen (5) og den andre seksjon (K2) mottar flytende oksygen som avledes fra den nedre del av lavtrykkolonnen (6) og bringes til samme trykk.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det urensede oksygen kondenseres ved forstøving av flytende oksygen i hoveddestillas jonsapparatet (IA), og at den frembrakte væske overføres som kjølemedium til denne kolonne i et nivå ovenfor argontappeledningen (10) .

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert ved at det urensede oksygen destilleres i en hjelpelavtrykkolonne (14) som tilføres fluidum som avledes fra lavtrykkolonnen (6) ovenfor argontappeledningen (10), og at dampen fra den øvre del av hjelpelavtrykkolonnen (14) innføres stort sett i samme nivå i lavtrykkolonnen (6),,mens fluidet i den nedre del overføres som kjølemedium til den andre blander-kolonneseks jon (K2).

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert ved at en del av dampen fra den øvre del av middeltrykkolonnen (5) ekspanderes i en turbin (17).

9. Fremgangsmåte i samsvar, med krav 8, karakterisert ved at den første blanderkolonneseksjon (Kl) og den andre blanderkolonneseksjon (K2) drives ved samme trykk, tilnærmelsesvis motsvarende det lave trykk, ved at det til den første seksjon (Kl) overføres: nitrogen som er avledet fra middeltrykkolonnen og ekspandert i turbinen (17), mens det direkte til den andre seksjon (K2) overføres flytende oksygen fra den nedre del av lavtrykkolonnen (6).

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert ved at den første og andre blanderkolonneseksjon (Kl,K2) drives ved et tilbakeføringstrykk som er litt høyere enn lavtrykket, ekspandering av en del av den behandlede luft til dette tilbakeføringstrykk i en turbin (19), destillering av i hvert fall en del av turbinluftstrømmen (ved 18) ved anvendelse av magert fluidum som kjølemedium, og overføring av urenset nitrogen fra destillasjonsprosessen til den første blander-kolonneseks jon (Kl) .

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, karakterisert ved at den overskytende turbinluftstrøm innblåses i lavtrykkolonnen (6) etter ekspansjon i en ventil (20).

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, karakterisert ved at hele luftmengden fra turbinen destilleres fra den nedre del av den første blanderkolonneseksjon (Kl) som kjølemedium, at det til den nedre del av seksjonen overføres urenset nitrogen fra destillasjonsprosessen og at restgass (R) avledes mellom de to blanderkolonneseksjoner (Kl,K2).

13. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-12, karakterisert ved at restgassen (R,Ri) benyttes for regenerering av adsorpsjonssylindre for rensing av den innstrøm-mende luft.

14. Luftdestillasjonsanlegg til utførelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-13, av en type som omfatter et hoveddestillas jonsapparat (1;1,18;1,6A;IA) som er forbundet med en argonproduserende kolonne (2) gjennom en argontappeledning (10), karakterisert ved at det omfatter: en første blanderkolonneseksjon (Kl) og midler for over-føring, til seksjonens nedre ende, av nitrogengass som kan være urenset, men stort sett uten argon, en andre blanderkolonneseksjon (K2), og midler for over-føring, til seksjonens øvre del, av flytende oksygen som kan være urenset, men stort sett uten argon, midler for overføring, til den nedre del av den andre seksjon (K2), av i det minste en del av dampen ved en øvre del av den første seksjon, og til den øvre del av den første seksjon (Kl), av i hvert fall en del av væsken fra den nedre del av den andre seksjon, mellomliggende utløp som er anordnet mellom den første seksjon (Kl) og den andre seksjon (K2), midler for overføring av væsken (LPl) til den nedre del av den første seksjon (Kl) som kjølemedium i hoveddestillasjonsapparatet (1;1,18;1,6A;IA), og midler for avleding av dampen fra den øvre del av den andre seksjon (K2).

15. Anlegg i samsvar med krav 14, karakterisert ved at det omfatter en tredje blanderkolonneseksjon (K3), midler for overføring, til den nedre del av denne seksjon, av nitrogengass som kan være urenset men stort sett uten argon og, til seksjonens øvre del, av væske (LRl) som er avledet gjennom det mellomliggende utløp, og midler for avleding, fra den øvre del av den tredje seksjon, av en restgass (Ri) i anlegget.

16. Anlegg i samsvar med krav 14 eller 15, k<1>a r a k t e r i-sert ved at hoveddestillasjonsapparatet (1) omfatter en dobbeltkolonne som selv består av en middeltrykkolonne (5) som drives under et relativt høyt trykk, og en lavtrykkolonne (6) som drives under et relativt lavt trykk og er forbundet med den argonproduserende kolonne (2) gjennom argontappeledningen (10).

17. Anlegg i samsvar med krav 16, karakterisert ved at det er anordnet en hjelpekolonneseksjon (14) som øverst mottar fluidum som er avledet fra lavtrykkolonnen (6) ovenfor argontappeledningen (10), midler for tilbakeføring av dampen fra den øvre del av denne hjelpekolonne til lavtrykkolonnen, stort sett i samme nivå, idet dampen fra den øvre del av den andre blanderkolonneseksjon (K2) overføres til dens nedre del av hjelpeseksjonen (14), mens væsken i den nedre del av hjelpeseksjonen overføres som kjølemedium til den øvre del av den andre blanderkolonneseksjon.

18. Anlegg i samsvar med krav 16, karakterisert ved at det er utstyrt med en turbin (17) for ekspandering av dampen fra den øvre del av middeltrykkolonnen (5).

19. Anlegg i samsvar med krav 16, karakterisert ved at det er utstyrt med en turbin (19) for ekspandering av en del av den innstrømmende luft og en andre hjelpekolonneseksjon (18) som drives ved et trykk som er litt høyere enn det lave trykk og produserer urenset nitrogen i den øvre del, for overføring til den nedre del av den første blanderkolonneseksjon (Kl) .