PL10778B1 - Sposób i urzadzenie do otrzymywania z powietrza tlenu i azotu. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy rozdzialu powietrza na skladniki, a zwlaszcza otrzy¬ mywania zen tlenu, lecz oczywiscie wynala¬ zek mozna równiez zastosowac do jedno¬ czesnego otrzymywania czystego tlenu i a- zotu. Wynalazek ma na celu zmniejszenie . kosztu otrzymywania tleniu z powietrza do tego stopnia, aby tlen mozna bylo uzywac na wieksza skale w przemysle, gdyz, obni¬ zajac dostatecznie cene tlenu, mozna go bedzie uzywac np. w przemysle metalurgicz¬ nym. Wynalazek obejmuje równiez sposób skraplania, który mozna Uzyc z korzyscia w innych zakresach wytwórczosci, wobec czego ten sposób skraplania nie ogranicza sie jedynie do uzytku w zakresie niniejsze¬ go wynalazku.Przedmiotem wynalazku jest wiec spo¬ sób i urzadzenie do otrzymywania tlenu lub azotu, który to sposób, rozwazany w calo¬ sci Iujb czesciowo, wylmaga znacznie mniej¬ szego nakladu energji mechanicznej, anizeli sposoby dotychczasowe, obnizajac przytem cene otrzymanego produktu dzieki zwiek¬ szeniu wydajnosci. Tlen lub azot otrzyma¬ ny zapomoca tego sposobu jest tanszy rów¬ niez dzieki uproszczeniu urzadzenia (i jego regulacji) sluzacego do przeprowadzania tego sposobu, gdyz zmniejsza sie przez to kapital potrzebny i koszty prowadzenia.Sposób i urzadzenie niniejsze opisane sa ponizej w zwiazku z rysunkami, na których fig. 1 przedstawia widok isichemaityczny tego urzadzenia w czesciowym przekroju, a fig* 2 — krzywa temperatur panujacych pod¬ czas przeprdwa totnn tlenu dziennie, to w:tady nalezy sprezyc okolo 146 Cebrów «zfescfennych powietrza* na minute o temperaturze 0°C i pod cisnie¬ niem jednej do szesciu atmosfer absolutnych (5,16 kg na om2) w odpowiedniej sprezarce, poczem to sprezone powietrze wprowadza sie do cieplej czesci jednej sekcji oiziebia- cza A opisanego nastepnie, posiadajac tem¬ perature okolo 30°C. Powietrze zostaje tam ochlodzone przez rozdzielone poprzednio skladniki powietrza do ^165°C. Sprezone powietrze wchodzi nastepnie do oziebiacza posredniego B, gdzie temperatura jego spa¬ da do punktu iskropleinia, wskutek czego na- stepiuje czesciowe sktioplenie powietrza, po¬ czem powietrze to wraz z pewna iloscia swych skroplin wchodzi od spodu do sekcji rurkowej c kolumny rektyfikacyjnej C, gdzie sprezone powietrze pnzechodzi w po¬ staci pecherzyków przez ciecz znajdujaca sie na dnie sekcji c, a to w celu wywolania równowagi fazowej i otrzymania przez to cieczy bogatej w tlen.Najlepiej jest sprezyc powietrze w ilosci wiekszej od tejf która ma byc rektyfikowa¬ na, przyczem okolo polowy tego sprezonego powietrza wchodzi od spodu do sekcji c rek- tyfikatora C i opuszcza go w górnym koncu w postaci par zawierajacych okolo 99% a- zotu. Druga zas polowa tego powietrza, czy¬ li czesc która ma byc poddana rektyfikacji, gromadizi sie na dnie sekcji c w postaci cie¬ czy zawierajacej okolo 40% lub wiecej tle¬ nu. Ciecz te oddziela sie w samym rektyfi- katorze, a w tym celu rozpreza sie ja do jednej atmosfery zapomoca dlawika e i wprowadza do czesci kaskadowej d rekty¬ fikatom C. Rozprezenie to obniza tempera¬ ture sprezonego powietrza do — 185°, przy¬ czem powstaje troche par.Poczatkowy rozdzial powietrza na skladniki odbywa sie w sekcji kaskadowej d, zawierajacej odpowiednia ilosc przegró¬ dek zaopatrzonych w pokrywy do rozbija¬ nia pecherzyków Saza, a w tym celu ciecz splywa w tej sekcji z przegródki na prze¬ gródke i jej pary wznosza sie ku górze, przechodzac w postaci pecherzyków przez ciecz zgromadzona na tych przegródkach.Jak sie przekonano, ta sekcja kaskadowa d rektyfikatora nadaje sie najlepiej do prze¬ prowadzenia poczatkowego podzialu powie¬ trza. Chcac zas osiagnac podzial calkowity zapomoca rektyfikacji kaskadowej, nale¬ zaloby uzyc nieskonczona ilosc przegródek kaskadowych zarówno nad jak i pod otwo¬ rem doplywowym dla cieczy, co oczywiscie jest niemozliwem, wobec czego irdktyfikator C zawiera pod sekcja kaskadowa posrednia sekcje rurkowa i dolna sekcje rurkowa c, a ponad ta sekcja kaskadowa znajduje sie górna sekcja rurkowa g. Powyzsze sekcje rurkowe spelniaja podwójna role, a mia¬ nowicie rektyfikuja ciecz i jednoczesnie wywoluja jej odplyw.Ciecz gromadzaca sie na dnie sekcji kas¬ kadowej d przelewa sie do rurek sekcji po¬ sredniej / i splywa w tych rurkach po skreconych spiralnie paskach miedzianych, utrzymujacych ciecz w scislem zetknieciu i równowadze fazowej z parami wznosza- cemi sie w tych rurkach. Pomiedzy ciecza w rurkach tej sekcji / i powietrzem bogatem w azot, zaczerpnietem ze szczytu sekcji rurkowej c i wprowadzonem do spodu po¬ sredniej sekcji rurkowej / zapomoca prze¬ wodu h, nastepuje wymiana ciepla, a mia¬ nowicie ciecz zawarta w rurkach sekcji po¬ sredniej / odbiera cieplo parom azotowym otaczajacym te rurki.Ciecz odplywajaca z rurek sekcji po¬ sredniej / wchodzi do komory mieszajacej i, podobnej do sekcji kaskadowej i sluza¬ cej do dokladnego zmieszania tej cieczy. Z komory i zmieszana ciecz odplywa do nurek sekcji dolnej c, zaopatrzonych równiez w spiralne paski, utrzymujace splywajaca po nich ciecz w scislem zetknieciu i równowa¬ dze fazowej z parami wznoszacemi sie w — 2tych rurkach; Ciecz splywajaca w rtirkach sekcji dolnej c odbiera cieplo od sprezone¬ go powietrza wchodzacego do tej sekcji z oziebiacza posredniego B, czyli ze ciecz podlegajaca rektyfikacji otrzymuje cieplo w miare splywania ze spodu sekcji kaska¬ dowej / do dna dolnej sekcji rurkowej c, przyiczem z rurek tej sekcji c odplywa prak¬ tycznie biorac czysty tlen skroplony do ko¬ mory zbiorczej /.Pary wznoszace sie w kolumnie rekty¬ fikacyjnej C uchodza z sekcji kaskadowej do rurek gónnej sekqji (rurkowej g, gdzie uilegaja oziebianiu, majacemu na celu rek¬ tyfikacje i oczyszczenie tych par. Rurki sekcji g zaopatrzone sa równiez w paski spiralne, utrzymujace splywajaca po nich ciecz w scislem zetknieciu i równowadze fazowej z parami wznosizacemi sie w prze¬ ciwnym kierunku.Skroplony ifclen gromadzacy sie w ko¬ morze / rozpreza sie z cisnienia rektyfika¬ cji do cisnienia nieco wyzszego od atmo¬ sferycznego, panujacego w oziebiaczu B, wskutek czego tlen wyparowywa i zostaje odprowadzony przewodem k przechodza¬ cym przez oziebiacz B w taki sposób, iz pa¬ ra tlenu wymienia cieplo z doplywajacem sprezonem powietrzem. Pare azotu, groma¬ dzaca sie u szczytu kolumny C, przepuszcza sie równiez przez oziebiacz B w taki spo¬ sób, iz para ta wymienia cieplo z doplywa- jacem powietrzem sprezonenL Reszta sprezonego powietrza zuzytko¬ wana zostaje do zasilania oziebiacza doda¬ nego do kolumny C ponad szczytem sekcji kaskadowej d. W tym celu ciecz, groma¬ dzaca sie na dnie sekcji posredniej / wo¬ kolo zawartych w niej rurek, rozpreza sie do cisnienia nieco wyzszego od atmosfe¬ rycznego zapomoca dlawika m i wprowa¬ dza na dna górnej sekcji rurkowej g, gdzie ciecz ta odparowuje i pary jej przechodza przewodem n przez oziebiacz B w taki spo¬ sób, iz wymieniaja cieplo z powietrzem sprezonem. Para otaczajaca rurki sekcji po¬ sredniej / wchodzi do parnika o z obiegu zewnetrznego oziebiacza D zapomoca prze¬ wodu p, gdzie para ta oziebia sie i skrapla, oddajac cieplo cieczy powstalej w skrapla¬ czu q zewnetrznego obiegu oziebiacza D i rozprezona zostaje do cisnienia nieco wyz¬ szego od atmosferycznego zapomoca dlawi¬ ka r i dostaje sie do parnika o. Para zawie¬ rajaca duzo azotu, skroplona w parniku o, wprowadzona zostaje na dno sekcji po¬ sredniej /, a pary odparowane w tym par¬ niku przez powstala w nim wymiane ciepl¬ na przechodza zpowrotem przez skraplacz q obiegu zewnetrznego oziebiacza i) w ta¬ ki sposób, iz wymieniaja cieplo z czynni¬ kiem tego obiegu, plynacym ku dolowi.Ten obieg zewnetrzny oziebia w stopniu wyrównywajacym cieplo przedostajace sie do urzadzenia i koncowe straty ciepla.Alby wyjasnic zalety niniejszego sposo¬ bu opisane beda teraz oddzielnie niektóre czesci powyzszego urzadzenia oraz ich dzialanie. Co do mechanizmu oziebiacza A, sluzacego do chlodzenia strumienia powie¬ trza plynacego ku dolowi i ogrzewania strumienia powrotnego, to podzielony jest on na dwie (krótkie sekcje s — s, polaczone ze soba równolegle tak, aby mozna bylo odwracac przeplyw przez nie, oraz dwie sekcje t — t, które moglyby byc polaczone w jedna calosc gdyby nie pewne przyczy¬ ny wyjasnione nastepnie. Sckcje / — t po¬ laczone sa ze soba w szereg i sa stale w ob¬ wodzie, przyczem pierwsza z tych sekcyj jest polaczona tak, aby ibyla polaczona w szereg z kazda z sekcji s w chwili jej wla¬ czenia do obwodu.Poniewaz skropliny i lód wytwarzaja sie w tern miejscu oziebiacza A, gdzie wcho¬ dzi powietrze, wiec te czesc oziebiacza od¬ dzielono od jego calosci, tworzac dwie krótkie odwracalne sekcje wymiany ciepl¬ nej, gdy tymczasem w normalnych oziebia- czach, skladajacych sie tylko z dwóch sek- - 3¦ —cyj, polaczonych w szereg podczas wlacza¬ nia tych sekcyj, sekcja otrzymujaca gaz, który przeszedl przez druga sekcje zawie¬ rajaca lód, ogrzewala sie do temperatury pokojowej i chociaz temperatura gazu przechodzacego przez te druga sekcje obni¬ zala sie nieco, to jednak calkowite obnize¬ nie tej temperatury bylo niewielkie, wsku¬ tek czego gaiz odplywajacy do sekcji rekty¬ fikacyjnej byl dosc cieply i wplywal szko¬ dliwie na obieg rektyfikacyjny, zmieniajac warunki dzialania, zuzywajac oziebienie i zwiekszajac ilosc potrzebnej energji mecha¬ nicznej , Zaklócenie porzadku procesu rek¬ tyfikacji zmniejsza czystosc otrzymanego produktu, czyli ze zarówno pod wzgledem czystosci jak i pod wzgledem dzialania sta¬ losc warunków zostaje zniweczona. Wa¬ runki te utrzymuja sie az do chwili dopro¬ wadzenia sekcji oziebiacza do temperatur roboczych, przyczem warunki te zostaja ponownie odzyskane z chwila odwrócenia obiegu spowodowanetgo wytworzeniem sie lodu.Trudnosci powyzszych uniknieto, dzie¬ lac oziebiacz A i umieszczajac dwie krót¬ kie rury odwracalne w miejscu szkodliwe¬ go tworzenia sie lodu, W metalu tworza¬ cym zwykly oziebiacz gromadzi sie w clhwi- li wylaczenia go z obwodu znaazna ilosc o- ziebienia, które zostaje utracone podczas ogrzewania sie go do temperatury pokojo¬ wej, W urzadzeniu niniejszem, czesc ozie¬ biacza, w której oziebienie gromadzi sie w metalu w niskiej temperaturze, jest zawsze wlaczona w obwód, dzieki czemu oziebie¬ nie to nie zostaje utracone.Urzadzenie oziebiacza A jest przytem tak obliczone, aby posiadalo wieksza wy¬ dajnosc termodynamiczna, a to dla tego, iz róznica temperatur pomiedzy powrotnym strumieniem i strumieniem skierowanym ku dolowi jest minimalna wprzeciwienstwie do tego, co sie dzieje w oziebiaczach zwy¬ klych, w których w momencie odwracania kierunku przeplywu jest zawsze duza róz¬ nica temperatur, Oziebacz wskazany i opisany tutaj jest prosty i latwy w dzialaniu i zmniejsza 4o minimum wszelkie wahania w urzadzeniu, dzieki czemu odwracanie przeplywu nie wywiera szkodliwego wplywu na rektyfi¬ kacje i czystosc otrzymywanego produktu, a zuzycie energji mechanicznej jest mini¬ malne, W zwiazku z fig, 1 nalezy zauwazyc, ze odwracalne sekcje oziebiacza A zawieszo¬ ne sa u szczytu, a ipozosftale sekcje zawie¬ szone sa od spodu, przyczem {polaczenia la¬ czace czesci odwracalne oziebiacza z cze¬ sciami bedacemi stale w obwodzie znajdu¬ ja sie w miejscach zawieszenia tych sekcyj 1 dzieki czemu rozszerzanie sie i kurczenie ich nie powoduje zadnych trudnosci, co sie zas tyczy calosci oziebiacza, to moze on rozszerzac sie i kurczyc od lub ku punkto¬ wi swego zawieszenia. Kolumna rektyfika¬ cyjna C zawieszona jest natomiast posrod¬ ku i na jednej linji z punktami zawiestzenia oziebiacza A, dzieki czemu kolumna ta kur¬ czy sie i rozszerza od i ku swym koncom* Czesc oziebiacza, znajdujaca sie stale w obwodzie, podzielona jest na dwie rów¬ ne sekcje t — t zaopatrzone w odpowied¬ nie przewody i tworzace wspólnie odwróco¬ ne U, dzieki czemu budynek mieszczacy u- rzadzenie moze byc nizszy, a polaczenie laczace koniec oziebiacza A z rektyfikatom rem jest krótsze, dzieki czemu straty ciepla zmniejszaja sie do minimum. Spadek cisnie¬ nia, poczynajac od dolnej czesci rektyfika- tora C ku koncowi oziebiacza A jest ponad¬ to wyrównany przez spadek cisnienia, po¬ czynajac od szczytu rektyfikatora ku kon¬ cowi oziebiacza, Oziebiacz A mozna wiec zastosowac równiez zamiast dotychczas znanego ozie¬ biacza w uzywanych obecnie skraplaczach.Co do oziebiacza posredniego B, skla¬ dajacego sie z grup rurek otoczonych pla- — 4 —szezem, to sluzy on przedewszystkieni do wytworzenia warunków, dzieki którym ten oziebiacz i rektyfikator C moga dzialac do¬ skonale pod wzgledem termodynamicznym i pod innemi wzgledami, a w stosunku do oziebiacza A oziebiacz B sluzy dó odparo¬ wywania czystego cieklego tleniu zaczerp¬ nietego z komory / umieszczonej na dnie kolumny C, dzieki czemu tlen ulatuje przez oziebiacz A w postaci pary. Poniewaz tlen jest w postaci pary, wiec niewielkie tylko cisnienie moze spowodowac przeplyw tej pary przez oziebiacz A, gdy tymczasem chcac wtloczyc tleni ciekly do tego oziebia- cza trzebaby bylo uzyc znacznego cisnie¬ nia, które rozprzestrzeniloby sie w calem urzadzeniu, wywolujac wzrost cisnienia, który spowodowalby nietylko Wieksze ztt- zycie eftergji mechanicznej, lecz równiez wplywalby szkodliwie na przebieg procesu.Poniewaz tlen w oziebiaczu A ochladzany jefct w postaci pary, wiec jest bardzo ko¬ rzystne z termodynamicznego punktu wi¬ dzenia, aby czynnik chlodzacy, przechodza¬ cy przez oziebiacz A, byl równiez w posta¬ ci pary, czetnu wlasnie zadosc czyni ozie¬ biacz posredni B, który jest w z&sadizie pelnem naczyniem, sluzacem do odparowy¬ wania cieklego tlenu, które to odparowy¬ wanie powinno sie odbywac w lakiem pel- nem naczyniu, a liie w mdlych rurkach 0- ziebiacza A.Co sie tyczy strumienia sprezonego po¬ wietrza plynacego ku dolowi, to oziebiacz i? obniza dodatkowo temperature gazów o- puszczajacych oziebiacz A do punktu skro¬ plenia, wobec czego w oziebiaczu B naste¬ puje znaczne skroplenie, W kolumnie rek¬ tyfikacyjnej C odbywa sie jedynie ciagle mieszanie sie par i cieczy, zarówno w czyn¬ niku podlegajacym rektyfikacji, jak i w czynniku uzytym do doprowadzania i od¬ bierania ciepla w kolumnie. Gdy mieszanie takie nastepuje, to wtedy korzystnem jest z punktu widzenia termodynamicznego, aby pary i ciecze posiadaly w przyblizeniu jednakowa temperature, gdyz w pierwszym razie mieszanie sie czynników o zbyt du¬ zej temperaturze powoduje duze straty termodynamiczne, Oziebiacz B wprowadza pare i ciecz do kolumny rektyfikacyjnej G w takiej samej temperaturze, jaka posiada ciecz zawarta w tej kolumnie. W urzadzeniach dotych¬ czasowych skroplony tlen musi byc odcia¬ gany wielokrotnie w znacznych ilosciach celem usuniecia z urzadzenia nagromadzo¬ nych tam weglowodorów, gdy tymczasem dzieki uzyciu oziebiacza B do odparowy¬ wania otrzymanego cieklego tlenu, weglo¬ wodory te odciagane sa stale wraz z cie¬ klym tlenem i zostaja w tym oziebiaczu od¬ parowane i wsuniete przez ozdejbiacz A z urzadzenia. Trzeba wiec jedynie co dluz¬ szy czas odciagnac z oziebiacza B niewiel¬ ka ilosc cieczy celem usuniecia nagroma¬ dzonych w niej ewentualnie weglowodo¬ rów, dzieki czemu ilosc traconego tlenu i oziebienia zmniejsza sie znacznie, Ozie¬ biacz B odzyskuje bowiem oziebienie tlenu cieklego, gdyz cieplo potrzebne do odparo¬ wania tlenu zostaje odebrane gazom ucho¬ dzacym z oziebiacza A i przechodzacym przez oziebiacz B na dno sekcji rurkowej c.Oziebiacz B pozostawia równiez miejsce na odparowanie cieklego tlenu pod cisnie¬ niem troche wyzszem od atmosferycznego, dzieki czemu próznia nie jest potrzebna do odciagania otrzymanego tlenu.Aby w rektyfikatorze C mogla nastapic wymiana ciepla, gazy podlegajace rozdzie¬ laniu powinny byc sprezone do takiego ci¬ snienia, aby ich temperatura skroplenia by¬ la wyzsza od temperatury wrzenia tlenu pod cisnieniem rektyfikacji, Wobec czego temperatura tych gazów w oziebiaczu B jest wyzsza od temperatury odparowywa¬ nia tlenu pod cisnieniem atmosferycznem, dzieki czemu róznica temperatur umozliwia przenoszenie ciepla. Poniewaz tylko nie- — 5 —wielka ilosc ciepla musi byc usunieta ze sprezonego powietrza, celem obnizenia je¬ go temperatury od temperatury gazu opu¬ szczajacego oziebiacz A do temperatury skroplenia, wiec wiekszosc ciepla usuniete¬ go w oziebiaczu B powoduje skroplenie po¬ wietrza w stalej temperaturze. Poniewaz zas odparowywanie cieklego tlenu odbywa sie w stalej zasadniczo temperaturze, wiec krzywe temperatur wszystkich czynników sa bliskie sobie i do siebie równolegle.Gdyby urzadzenie niniejsze nie zawie¬ ralo oziebiacza B, lecz ciekly tlen odparo¬ wywany byl w szczycie rektyfikatora, ce¬ lem wywolania oziebienia potrzebnego do rektyfikacji, to wtedy rektyfikacje naleza¬ loby .przeprowadzac pod cisnieniem tak wysokiem aby osiagnac pozadane przeno¬ szenie ciepla. W sposobie niniejszym ciecz wytwarzajaca oziebienie w szczycie rekty¬ fikatora zawiera bardzo duzo azotu, a po¬ niewaz odparowywana jesit pod cisnieniem bliskiem atmosferycznego, wiec jej tempe¬ ratura odparowywania jest znacznie nizsza od temperatury odparowywania czystego tlenu pod tern samem cisnieniem. Chcac wiec osiagnac zadane przenoszenie ciepla w urzadzeniu niniejszem, nalezy zastoso¬ wac cisnienie rektyfikacji znacznie nizsze od cisnienia mozliwego w przypadku usilo¬ wania odzyskania oziebienia cieklego tlenu zapomoca odparowywania go w szczycie kolumny rektyfikacyjnej.Z punktu widzenia wydajnosci termo¬ dynamicznej widzimy, ze w oziebiaczu A zaden z czynników nie zmienia swego sta¬ nu, gdy tymczasem w kolumnie rektyfika¬ cyjnej nastepuja ciagle zmiany tych czyn¬ ników ze stanu cieklego w pare i odwrot¬ nie. Dzieki zastosowaniu pomiedzy oziebia- czem A a kolumna rektyfikacyjna C ozie¬ biacza posredniego B, warunki powyzsze sa zachowane zarówno w oziebiaczu A, jak i w rektyfikatorze, wobec czego dzialaja one z najkorzystnieijiszym wynikietm.Oziebiacz B obok powyzszych wyników upraszcza jednoczesnie -dzialanie calego u- rzadzenia. Szybkosc odciagania cieklego tlenu nie wplywa na cisnienie rektyfikacji, czyli ze cisnienie to zalezy calkowicie od szybkosci odciagania pary azotu ze szczytu kolumny C. Szybkosc odciagania pary azo¬ towej regulowana jest przez samoczynny zawór bezpieczenstwa u, umieszczony na przewodzie powrotowym biegnacym od o- ziebiacza A. Komora tego zaworu moze byc polaczona ze szczytem rektyfikatora C tak, aby zawór ten dzialal jedynie pod wplywem cisnienia rektyfikacji niezaleznie od spadku cisnienia pary azotu powracaja¬ cej przez oziebiacz A.Czystosc otrzymanego tlenu i azotu za¬ lezy, przy danej wydajnosci urzadzenia od cisnienia rektyfikacji, a wiec obnizenie te¬ go cisnienia obniza róznice temperatur w szczycie rektyfikatora, a przez to zmniej¬ sza ilosc ciepla przenoszonego z czynnika oziebiajacego do czynnika podlegajacego rektyfikacji. Powoduje to zanieczyszczenie pary azotowej uchodzacej ze szczytu rekty¬ fikatora. Jezeli natomiast podniesc cisnie¬ nie rektyfikacji, to wtedy róznica tempera¬ tur wzrasta, a przez to wzrasta oziebianie, dajace w wyniku bardziej czysta pare azo¬ tu. Czystosc tej pary mozna wiec regulowac droga zmieniania cisnienia rektyfikacji, czyli, ze czystosc ta jest stala gdy slalem jest cisnienie rektyfikacji. Ciekly tlen gro¬ madzacy sie na dnie kolumny C posiada czystosc zalezna od czystosci pary azoto¬ wej, uchodzacej ze szczytu kolumny lecz w odwiotny sposób. Czystosc otrzymanego tlenu mozna wiec regulowac zapomoca zmian cisnienia rektyfikacji i wtedy wyz¬ sze cisnienie rektyfikacji daje tlen mniej czysty\ a nizsze cisnienie rektyfikacji — tlen bardziej czysty.Ten zwiazek pomiedzy czystoscia otrzy¬ mywanych produktów a cisnieniem rekty¬ fikacji jest scisly, gdy kolumna rektyfika- — 6 —cyjna pracuje z dana szybkoscia, gdyz zmiany tej szybkosci wplywaja na czystosc otrzymywanych produktów nawet wtedy, gdy cisnienie rektyfikacji utrzymywane jest na poziomie stalym. Jezeli wiec szybkosc ta maleje wskutek zmniejszania sie szybkosci rektyfikacji, to wtedy zmniejsza sie odpo¬ wiednio oziebianie czynnika podlegajacego rektyfikacji w szczycie kolumny C.Jezeli cisnienie rektyfikacji jest utrzy¬ mane na poziomie stalym, a szybkosc dzia¬ lania kolumny maleje, to wtedy oziebianie jednostki objetosci czynnika podlegajacego rektyfikacji wzrasta, poniewaz otrzymuje sie te sama róznice temperatur pomiedzy czynnikiem oziebiajacym i czynnikiem rek¬ tyfikowanym, a wobec tego ta sama ilosc ciepla przenoszona jest przez powierzch¬ nie wymiany cieplnej, lecz cieplo to prze¬ chodz; do mniejszej ilosci czynnika rekty¬ fikowanego, dzieki czemu czystosc otrzy¬ manego azotu wzrasta, a czystosc tlenu od¬ powiednio maleje.Chcac wiec otrzymywac tlen i azot o sta¬ lej czystosci bez wzigledu na sprawnosc ko¬ lumny rektyfikacyjnej, nalezy zmieniac od¬ powiednio cisnienie rektyfikacji, co mozna osiagnac w rozmaity sposób, jak np. zapo- moca samoczynnego zaworu bezpieczen¬ stwa U dzialaj acego w ten sposób, iz ci¬ snienie podlegajace regulacji zmienia sie wraz z szybkoscia przeplywu pary przez ten zawór, przyczem komora tego zaworu polaczona jest bezposrednio ize szczytem rektyfikatora. Pozadana zaleznosc cisnie¬ nia rektyfikacji od szybkosci jej przebiegu mozna równiez osiagnac zapomoca samo¬ czynnego zaworu bezpieczenstwa w którym w punkcie przylaczenia komory tego zawo^ nu utrzymani jest stale cisnienie, przyczem komora ta polaczona jest w pewnym punk¬ cie z przewodem dla powracajacej pary azotowej, przebiegajacym pomiedzy szczy¬ tem rektyfikatora i punktem, w którym u- mieszczomy jest ten zawór. Punkt ten moze znajdowac sie na przewodzie laczacym szczyt rektyfikatora z oziebiaczem A lub tez na przewodzie laczacym dwie sekcje te¬ go oziebiaciza, bedace stale w obwodzie, a do odwracania przeplywu sluza sekcje do¬ datkowe. Dzidki wzrostowi spadku cisnie¬ nia wraz ze wzrostem przeplywu azotu podczas sizybkiego dzialania rektyfikatora, cisnienie rektyfikacji wzrasta w miare wzrostu szybkosci rektyfikacji, powodujac wzrost róznicy temperatur potrzebny do zwiekszenia ilosci przenoszonego ciepla i utrzymania czystosci produktu.W kazdym z przypadków powyzszych, warunki dzialania urzadzenia sa utrzymy¬ wane samoczynnie przez jeden samoczyn¬ ny zawór bezpieczenstwa, umieszczony na przewodzie wylotowym dla pary powsta¬ lej w rektyfikatorze, jezeli oczywiscie ciecz otrzymana w tym rektyfikatorze jest usu¬ wana w swej naturalnej postaci. W urza¬ dzeniach dotychczasowych, gdzie ciecz o- trzymana przez rektyfikacje odparowuje sie w rektyfikatorze i odciaga zen w posta¬ ci pary, cisnienie rektyfikacji zalezy nie- tylko od regulacji przeplywu azotu, lecz równiez od kontroli przeplywu otrzymane¬ go tlenu, czyli, ze uzycie jednej iz tych re- gulacyj wplywa na dzialanie calosci rekty¬ fikatora. Dzieki zastosowaniu oziebiacza B umozliwiajacego odciaganie tlenu w stanie cieklym i odzyskanie w nim oziebienia, warunki dzialania urzadzenia nietylko moz¬ na regulowac w sposób prosty, lecz równiez zastosowac regulacje samoczynna celeni o- trzymywania stale produktów o zadanej czystosci, bez wzgledu na szybkosc dziala¬ nia urzadzenia, którego dozór moze byc sprowadzony do minimum.Powracajac obecnie do sekcji kaskado¬ wej d, zaznaczyc nalezy, ze w skladzie cie¬ czy i pary plynacych strumieniami o kie¬ runkach przeciwnych od przegródki do przegródki, nastepuja duze zmiany, a zwlaszcza na pewnych przegródkach, daja- — 7 —ce na dnie tej sekcji kaskadowej ciecz o duzej czystosci, a u szczytu tej sekcji — pare czysta w tymze stopniu. Objetosc tych czynników zmienia sie bardzo malo pod¬ czas przeplywania przez sekcje kaskado¬ wa, wobec czego ciecz doplywa w duzej ilosci do rurek sekcji /, a duze ilosci pary wchodza do górnej sekcji rurkowej g, przy¬ czem w sekcji kaskadowej d niema prawie ogrzewania i oziebiania z wyjatkiem drob¬ nej ilosci ciepla przedostajacego sie przez zewnetrzna izolacje. Doprowadzanie lub odbieranie ciepla w sekcji kaskadowej nie jest potrzebne, poniewaz zmieniloby to przeznaczenie tej czesci rektyfikatora roz¬ dzielajacej w duzym stopniu powietrze na skladniki, przyczem rozdzielanie postepu¬ jace od przegródki do prtzegródki tej sekcji jest mniejsze przy wymianie cieplnej, ani¬ zeli bez niej.Poczatkowy rozdzial nastepuje, jak juz bylo powiedziane, w sekcji kaskadowej d, gdzie czynniki sa bardzo nieczyste, a oczy¬ szczaja sie znacznie, przechodzac z prze¬ gródki na przegródke. Po osiagnieciu jed¬ nak przez te czynniki dosc duzej czystosci, wzrost tej czystosci od przegródki do prze¬ gródki jest bardzo maly, czyli ze kilka przegródek powoduje znaczny rozdzial o- trzymywanych produktów podczas pierw¬ szego okresu rektyfikacji, a do kompletne¬ go oczyszczenia tych produktów nalezalo¬ by uzyc w pozostalym okresie rozdzialu bardzo wielu przegródek, których role wy¬ pelniaja w danesn urzadzeniu rurkowe sek¬ cje rektyfikatora c i g opisane poprzednio.Wzmiankowane juz spiralne paski miedzia¬ ne skrecone sa wtloczone do rurek tych sekcyj tak, alby wytworzyly kanal srubowy.Strumienie cieczy splywajace po tych pa¬ skach rzucane sa ku sciankom rurek, dzie¬ ki czemu wchodza w bezposrednie zetknie¬ cie z powierzchnia przenoszenia ciepla, przyczem, poniewaz splywajaca ciecz roz¬ posciera sie po powierzchni tych pasków, wiec duza jej powierzchnia styka sie ze wznoszacym sie strumieniein pary, dzieki czemu strumien cieczy i strumien pary sty* kaja sie ze soba scisle wzdluz calej dlugo¬ sci rurek, a cieplo doprowadzane jest lub odbierane wzdluz calej jej dlugosci.Nalezy zauwazyc, ze wlot do sekcji ka^ skadowej dznajduje sie ponizej jej srodka, wskutek czego ponad tym wlotem znajduje sie najwieksza ilosc przegródek, na których odbywaja sie niewielkie zmiany rektyfiko¬ wanego czynnika, w przeciwienstwie do te¬ go, co ma miejsce w rektyfikatorach do¬ tychczasowych. Budowa urzadzenia niniej¬ szego oparta jest na pewnej ilosci danych, z posród których mezna wymienic te oko¬ licznosc, iz tlen zawarty jest w powietrzu w mniejsizej ilosci, wiec w skladzie jego na¬ stepuja wieksze zmiany, w miare splywania z przegródki na przegródke, anizeli w skla¬ dzie procentowo wiekszego skladnika, czy¬ li azotu. Aby zas otrzymac duza ilosc tle¬ nu, nalezy otrzymywac a?ot o duzej czy¬ stosci. Jezeli wiec umiescic wieksza ilosc przegródek'powyzej aaizeli ponizej wlotu do sekcji kaskadowej, to wtedy otrzymuje sie jednoczesnie duza wydajnosc i wysoka ezystosc mniejszego skladnika, czyli tlenu.W urzadzeniu niniejszym mamy pod sek¬ cja kaskadowa dwie sekcje rurkowe, a nad nia tylko jedna sekcje rurkowa, przyczem sekcje rurkowe pod sekcja kaskadowa od¬ parowujace ciecz sa czynniej sze od sekcji rurkowej, skraplajacej pare ponad sekcja kaskadowa.W rektyfikatorach dotychczasowych wywolywano odplyw pary i cieczy droga gotowania cieczy zgromadzonej na dnie ko¬ lumny i droga skroplenia pary w szczycie tej kolumny lub zapomoea wprowadzenia do szczytu kolumny cieczy odplywowej, przyczem niepróbowano wcale przeprowa¬ dzac rektyfikacje czynników w czesciach rektyfikatora, w których cieplo jest dopro¬ wadzane lub odbierane. Rektyfikacja w — 3 —rektyfikatorze niniejszym odbywa sie na¬ tomiast w tych czesciach kolumny, w któ- iych cieplo doprowadzane jest lub odbiera¬ ne, czyli ze, praktycznie biorac, cala dlu¬ gosc kolumny jest czynna w rozdzielaniu skladników powietrza.Czystosc otrzymywanych produktów zalezy nietylko od budowy mniejszego rek¬ tyfikatora, lecz, jak sie przekonano, czy¬ stosc ta zmienia sie równiez w danym rek- tyfikatorze pod wplywem wielkosci oziebie¬ nia szczytu rektyfikatora i ilosci ciepla do¬ prowadzonego na spód rektyfikatora. Sa wiec teoretyczne minimalne wielkosci tego oziebienia i ogrzania rektyfikatora koniecz¬ ne do osiagniecia danego rozdzialu sklad¬ ników powietrza zapomoca nieskonczonej ilosci przegródek. Chcac jednak osiagnac w praktyce ten rozdzial, nalezy zastosowac wielkosci wieksze od tych minimalnych wielkosci teoretycznych i im nadwyzka ta jest wieksza tern blizsza bedzie pozadana czystosc otrzymywanych produktów* Wskazana tu kolumna rektyfikacyjna jest urzadzona tak, alby sprezajac wiecej powietrza anizeli moze ona zrektyfJkowac, otrzymac nietylko dostateczna ilosc cieczy oziebiajacej potrzebnej do otrzymania teo¬ retycznego minimum oziebienia w szczycie kolumny, lecz równiez duzy nadmiar ozie¬ bienia zapomoca sprezenia duzego nadmia¬ ru powietrza, przyczem kolumna zawiera przyrzady sluzace do skroplenia czesci sprezonego powietrza ulegajacej rektyfika¬ cji i uzytej do oziebiania w oddzielnych ko¬ morach, W szczycie kolumny istnieje wiec nadmiar oziebienia, a obok tego na spodzie tej kolumny jest nadmiar ogrzewania. Te nadmiary ogrzewania i chlodzenia wytwa¬ rzaja wielki nadmiar cieczy i pary odply¬ wowej, co umozliwia osiagniecie produk¬ tów o pozadanej czystosci. Nalezy jednak zaznaczyc, ze obie ciecze otrzymane zapo¬ moca skroplenia sprezonego powietrza nie posiadaja jednakowego skladu, czyli nie posiadaja poczatkowego skladu atmosfery, z której pochodza. Gdyby to jednak bylo mozliwe do osiagniecia, to wtedy w nad¬ miarze sprezonego powietrza, uzytego do oziebiania, traconoby duzo tlenu, czyli ze tlen otrzymany w kolumnie zapomoca rek¬ tyfikacji stanowilby polowe lub mniej tle¬ nu zawartego w uzytem sprezonem powie¬ trzu. Skraplanie (powietrza przeprowadza sie wiec w taki sposób, aby zatrzymac wie¬ cej tlenu w cieczy podlegajacej rektyfika¬ cji i aby| czesc cieczy uzyta do oziebiania zawierala bardzo malo tlenu, dzieki czemu otrzymuje sie znacznie wieksza wydajnosc tlenu w stosunku do jego zawartosci w uzy¬ tem sprezonem powietrzu, co osiaga sie sto¬ suj ac rektyfikator niniejszy zaopatrzony w dwie dolne sekcje rurkowe / i c.Posrednia sekcja / zawiera rurki w ilo¬ sci odpowiedniej do pomieszczenia cieczy odplywajacej w sekcji kaskadowej d, przy¬ czem okolo polowy tej cieczy zostaje odpa¬ rowana w tych rurkach, a pozostala ilosc cieczy, doplywajaca do sekcji c, moze prze¬ plynac juz przez znacznie mniejsza ilosc rurek pomimo ze w tej sekcji dolnej c trze¬ ba skroplic te isaina ilosc pary, jaka skra¬ pla sie wokolo rurek sekcji posredniej /.Aby to osiagnac, powierzchnia przynoszaca cieplo w sekcji c powinna byc taka sama, jak powierzchnia w sekcji /, czyli ze sekcja c powinna byc dluzsza od sekcji /.Ciecz bogata w tlen otrzymuje sie na dnie sekcji c dwojaka droga, a mianowicie, sprezone i nieco skroplone powietrze, któ^ re wchodzi do tej sekcji c, przechodzi w postaci pecherzyków przez nagromadzona tam ciecz, co wprowadza pare i ciecz w równowage fazowa, która oznacza w tych waiiunkach, ze ciecz zawiera wiecej tlenu, anizeli para. Druga zas droga otrzymywa¬ nia cieczy bogatej w tlen polega na sply¬ waniu skroplonej pary po rurkach sekcji c i /, w miare skraplania sie tej wznoszacej sie pary, która wobec tego zawiera coraz ? —wiecej azotu. Im dluzsze sa rurki tych sek- cyj, tern czysciej szy jest otrzymany azot.Celem wytworzenia scislejszego styku pa¬ ry z ciecza, dostepy pomiedzy rurkami mozna wypelnic pierscieniami Lessinga lub podobnym materjalem. Pary azotowe, u- chodzace ze szczytu sekcji c, stanowiace okolo polowy sprezonego powietrza, wcho¬ dza do posredniej sekcji / nieco ponad po¬ ziomem zawartej tam cieczy, a nastepnie, przebiegajac wzdluz rurek tej sekcji f, skraplaja sie oddajac cieplo potrzebne do rektyfikacji cieczy zawartej w rurkach, a powstala stad ciecz gromadzi sie na dnie tej sekcji.Glówny obieg oziebiany jest przez o- bieg zewnetrzny celem wyrównania ciepla przenikajacego z zewnatrz i strat konco¬ wych ciepla w obwodzie glównym. Ze szczytu sekcji posredniej / para przechodzi do parnika o. Para ta zawiera bardzo du¬ zo azotu wskutek rozdzialu powietrza, który nastapil w tej sekcji /, dzieki prze¬ plywowi cieczy ku dolowi w rurkach tej sekcji i wznoszeniu sie pary wokolo tych rurek. Odciagniete pary zawieraja równiez duza czesc rzadkich gazów% atmosferycz^ nych, w szczególnosci neonu. Pary te wichodza ido dolnej czesci pamnilka i wznosza sie w jego rurkach, skraplajac sie wskutek odparowywania sie cieczy ziebiacej otacza¬ jacej te rurki Skroplona czesc tej pary splywa wymienionemi rurkami zpowrotem do sekcji posredniej / za posrednictwem specjalnego przewodu. Od szczytu parnika o biegnie cienki przewód, zapomoca które¬ go odciaga sie stale z tego parnika niewiel¬ kie ilosci pary zawierajacej duzo neonu, który jest mniej lotny od azotu, wobec cze¬ go mozna go oddzielic w oddzielnem urza¬ dzeniu, tu nieuwidocznionem.Ciecz odplywajaca z sekcji posredniej f rozpreza sie do cisnienia atmosferyczne¬ go d wchodzi do sekcji górnej g, gdzie ota- ^cza zawarte tam rurki i paruje, wytwarza¬ jac oziebienie, potrzebne do rektyfikacji.Poniewaz ciecz ta zawiera bardzo duzo a- zotu, wiec duza jej ilosc mozna uzyc do oziebiania nie tracac przez to zbyt wiele tle¬ nu. Toduze oziebienie, w porównaniu z wielka iloscia cieczy rozprezonej, wytwa¬ rza bardzo silny przeplyw cieczy, powodu¬ jacy rozdzial islkladndków powietrza pod¬ czas rektyfikacji. Bardzo duza ilosc pary, w porównaniu z iloscia cieczy wprowadzo¬ nej do rektyfikatora, zostaje skroplona w dwóch sekcjach rurkowych cif, bedacych pod wlotem rektyfikatora, wytwarzajac bardzo silny przeplyw par, powodujacy proces rektyfikacji. Poniewaz podlegajaca rektyfikacji jest bogatsza w tlen, anizeli powietrze atmosferyczne, wiec mozna jednoczesnie otrzymac czysty tlen i czystszy azot. Moznaby wiec powiedziec, ze rektyfikator niniejszy i sposób jego dzia¬ lania daje wieksza ilosc skladników o da¬ nej czystosci, dzieki temu, ze rektyfikacji poddaje sie ciecz bardziej przygotowana do calkowitego rozdzialu na skladniki i dzieki pewnemu nadmiarowi ogrzewania i oziebiania, który to nadmiar powoduje cal¬ kowity rozdzial skladników powietrza.Chociaz wiec nadmiar sprezonego powie¬ trza wymaga dodatkowego zuzycia energj i mechanicznej, to jednak czystosc i ilosc ó- trzymywanego produktu oplaca z nadmia¬ rem ten dodatek energji, wskutek czego koszt produkcji jest nizszy od koszta do¬ tychczasowego.Oziebianie zapomoca zewnetrznego o- biegu ziebiacego, majace na celu wyrów¬ nanie przenikania ciepla z zewnatrz i kon¬ cowe straty ciepla w .glównym obiegu roz¬ dzialu skladników, ma miejsce w p&raiku o celem ulatwienia dzialania calego urza¬ dzenia. Podczas pracy urzadzenia oziebie¬ nie zmienia sie w zaleznosci od temperatu¬ ry pokojowej, która wplywa na szybkosc przenikania ciepla do urzadzenia, zmian w koncowych stratach ciepla w obiegu — 10 —nym, wzrostu róznicy temperatur, wraz z mniejszem przenoszeniem ciepla w oziebia- czach rozdzialowych, nagromadzenia sie lodu i sniegu na rurkach, utracenia zgro¬ madzonego oziebienia w czasie zamiany o- ziebiaozy A, lub wreszcie od stopniowej zmiany w oziebieniu nagromadzonem w metalu i izolacji urzadzenia w miare osia¬ gania przez nie, po puszczeniu w ruch, pew¬ nych stalych warunków dzialania. Jezeli w warunkach dzialania obiegu zewnetrzne¬ go niema zadnych zmian, to wtedy zmiany waranków w glównym obiegu powoduja zmiany w ilosci cieczy nagromadzonej w u- rzadzeniu. Podczas normalnego dzialania tego urzadzenia manipuluje sie tak zawo¬ rami, aby w miare moznosci utrzymac po¬ ziomy tych cieczy na stalej wysokosci. Po¬ ziom cieczy zmieniajacy sie stopniowo w powyzszych warunkach jest poziomem cie¬ czy oziebiajacej, nagromadzonej w skra¬ placzu obiegu zewnetrznego. Z chwila do¬ strzezenia tych zmian poziomych zmienia sie szybkosc maszyny rozprezajacej v dro¬ ga zmiany jej obciazenia lub tez zmienia sie szybkosc pracy sprezarki oziebiajacej, celem powrócenia poziomu cieczy do nor¬ malnej wysokosci. Poniewaz zmiana na¬ stepuje tylko w obiegu zewnetrznym, wiec warunki przenoszenia ciepla w obiegu glównym, a zwlaszcza w rektyfikatorze, sa stale, wskutek czego dzialanie jesit równo¬ mierne, a otrzymane produkty czyste.Zastosowanie oziebiania w parniku jest korzystne równiez pod tym wzgledem, iz oziebianie zapomoca obiegu zewnetrznego daje ciecz ziebiaca, która wprowadza sie, po rozprezeniu, do sekcji g, gdzie ciecz ta paruje i zwieksza oziebienie doprowadzo¬ ne celem rektyfikacji. To oziebienie ze strony obiegu zewnetrznego równa sie ilo¬ sciowo przenikaniu ciepla do wszystkich czesci glównego obiegu podzialowego i kon¬ cowej stracie ciepla spowodowanej róznica tempsrattir wewnatrz oziebiacza A. Z wy¬ jatkiem ciepla przenikajacego do rektyfi- katora ponad jego wlotem, straty te powo¬ duja odjpowiedni doplyw ciepla do rektyfi- katora ponizej jego wlotu, które to cieplo powoduje parowanie cieczy podlegajacej rektyfikacji, zwiekszajap przeplyw paryj.Oziebienie zaczerpniete z obiegu zewnetrz¬ nego jest glównie uzyte w rektyfikatorze ponad jego wlotem, celem wyrównania strat i wytworzenia ciepla doprowadzonego do czynnika w rektyfikatorze pod wlotem. Ten sposób wyrównywania strat zwieksza prze¬ plyw cieczy i pary, czyniac otrzymany produkt czysciejszym.Przeprowadzajac w praktyce sposób ni¬ niejszy mozna z latwoscia otrzymac 99 procentowy tlen ciekly i 99 procentowa pare azotowa. Jezeli wiec urzadzenie ni¬ niejsze ma sluzyc do otrzymywania tlenu, to wtedy otrzymuje sie ilosc tlenu znacznie wieksza od osiaganej zapomoca zwyklych sposobów i urzadzen, przyczem ten wzrost ilosci obniza oczywiscie cene tlenu.Co do obiegu zewnetrznego, to w roli czynnika ziebiacego najlepiej jest uzyc a- zot, przyczem azot ten spreza sie do 25 at¬ mosfer absolutnych (25 kg na cm2) i wpro¬ wadza do oziebiacza E podobnego do ozie¬ biacza A. Azot ten otrzymuje sie ze spre¬ zonego powietrza, a w tylm celu pare azoto¬ wa, odparowana w szczycie rektyfikatora, wprowadza sie poprzez oziebiacze do spre¬ zarki (nieuwidocznionej) obiegu zewnetrz¬ nego. Ta para azotowa jest wzmiankowa¬ nym „nadmiarem" powietrza obiegu glów¬ nego.Oziebiacz E sklada sie z dwóch krótkich s^kcyj s1 i s1 zamiennych, polaczonych w szereg z sekcja l1, bedaca stale w obwodzie i polaczona w szereg ze skraplaczem t2 wlaczonym równiez stale w obwód. Azot o- chladza sie w sekcjach s1 i t1 do okolo —130°C i okolo 82% jego przechodzi do maszyny v rozprezeniowej, a pozostalosc do skraplacza /2. Ciecz powstala^w skrapla- — 11 —czu t2 rozpreza sie, jak juz bylo powiedzia¬ ne, w parniku, przeprowadza sie jej odpa¬ rowywanie, przyczem otrzymana para i wydech z maszyny v powracaja razem przez skraplacz t2 i zimne i cieple sekcje oziebiacza polaczone w szereg, w których pary te ogrzewaja sie jeszcze przied ich po- nownem sprezeniem do temperatury poko¬ jowej.Na wykresie uwidocznione sa krzywe temperatur w poszczególnych czesciach ni¬ niejszego urzadzenia, gdzie wskazane sa miejsca odpowiadajace czesciom urzadze¬ nia, podanego na fig. 1, Krzywe te wskazu¬ ja na to, iz w oziebiaczu rozdzialowym A odebrana zostaje znaczna ilosc ciepla,-po¬ wodujac znaczny spadek temperatury* przyczem linje wskazujace strumienie opa¬ dajace i powracajace sa sobie bandzo bli¬ skie i prawie równolegle do siebie, W ozie¬ biaczu posrednim B zostaje odebrana znaczna ilosc ciepla, przy prawie stalej temperaiurze, co jest sluszne w stosunku do rektyfikatora C i parnika o, gdzie linje wskazujace strumienie opadajace i powro¬ towe sa sobie bliskie i prawie równolegle.Linje oznaczajace strumienie opadajace i powrotowe w skraplaczu q obiegu ziebiace¬ go sa równiez sobie bliskie i prawie równo¬ legle. Linje zas wskazujace strumienie w oziebiaczu obwodu ziebiacego sa równiez równolegle i tak bliskie siebie, jak odpo¬ wiednie linje oznaczajace strumienie opa¬ dajace i powrotowe w oziebiaczu rozdzia¬ lowym. Spadek temperatury w punktach rozprezenia w obiegu glównym jest stosun¬ kowo niewielki, co zmniejsza straty.Na podstawie porównania z dlugoscia kolumny rektyfikacyjnej, widac, ze oziebia- cze sa równiez dlugie i rzeczywiscie sa one dluzsze od uzywanych dotychczas. Ta znaczna dlugosc oziebiacza A zmniejsza straty termodynamiczne, jak to juz bylo dowiedzione w opisie ogólnym niniejszego sposobu. Dlugosc oziebiacza A zbliza mia¬ nowicie do siebie krzywe temperatur stru¬ mieni opadajacego i wznoszacego sie. Naj¬ lepiej jest, gdy srednica wewnetrzna rur te¬ go oziebiacza ma sie tak do ich dlugosci jak 1 do 2000, czyli, ze majac naprzyklad jed¬ na tylko rure biegnaca od miejsca wlotu sprezonego powietrza do miejsca wylotu tego powietrza z oziebiacza dlugosc tej ru¬ ry powinna byc 2000 razy wieksza od jej srednicy wewnetrznej, która moze wyno¬ sic okolo 5 cm.Przewód h kolumny rektyfikacyjnej C mozna zaopatrzyc równiez w dlawik, ce¬ lem regulowania, w miare potrzeby, cisnien wzglednych, panujacych wewnatrz sdkcji c i sekcji /. Zapomoca tego dlawika regulu¬ je isie mianowicie wzgledne ilosci cieczy, gromadzace sie na dnie tych dwóch sekcyj.Mianowicie, jezeli pragnie sie np. zwiek¬ szyc ilosc otrzymywanego tlenu, to wtedy zapomoca tego dlawika mozna zmniejszyc ilosc tlenu unoszonego przez pary uchodza¬ ce ze szczytu sekcji c do sekcji /.Samoczynny zawór bezpieczenstwa mozna równiez nastawiac. Powietrze wraz z nadmiarem mozna sprezac zapomoca jed¬ nej sprezarki lub tez mozna sprezac powie¬ trze podlegajace rektyfikacji zapomoca jed¬ nej sprezarki, a nadmiar powietrza zapo¬ moca drugiej.Sposób niniejszy zmniejsza wiec ener- gje mechaniczna potrzebna do sprezenia powietrza lub mieszaniny gazów podlegaja¬ cych rektyfikacji, a w tym celu skladnik lotniejszy, a w przypadku powietrza — a- zot, uzywa sie w roli czynnika oziebiajace¬ go, odparowywujacego na rurkach szczyto¬ wej sekcji g. Odparowanie to odbywa sie pod cisnieniem wyzszem od atmosferycz¬ nego w takim stopniu, aby przezwyciezyc spadek cisnienia podczas powrotu przez o- ziebiacz A i jego przewody. Cisnienie czyn¬ nika podlegajacego rektyfikacji w rurkach powinno byc wyzsze od cisnienia czyn¬ nika oziebiajacego zamieniajacego sie — 12 —na tych rurkach w pare, a to dlatego, aby cieplo przechodzilo z lotniejszego skladni¬ ka powietrza podlegajacego rektyfikacji do lotniejszego czynnika uzytego w roli czyn¬ nika oziebiajacego. W tym celu cisnienie rektyfikacji moze wynosic tylko 1% atmo¬ sfery absolutnej, lecz w razie odpowiednie¬ go dostosowania rektyfikatora cisnienie to moze wynosic 4 atm absolutne.Celem doprowadzenia ciepla potrzeb¬ nego do rektyfikacji, powietrze lub inne ga¬ zy zmieszane, znajdujace sie wokolo rurek sekcji c i f rektyfikatora, spreza sie do ta¬ kiego cisnienia, aby zostaly skroplone, od¬ parowujac jedynie czynnik podlegajacy rektyfikacji. Podczas skraplania tych ga¬ zów w chwili ich wznoszenia sie W sasiedz¬ twie rurek wymienionych sekcyj, skladnik mniej lotny usuwany jest szybciej od sklad¬ nika bardziej lotnego, wywolujac przez to spadek temperatury skraplania, poczyna¬ jac od dolnego az do górnego konca obu tych sekcyj c i /. Z drugiej zas strony sklad¬ nik powietrza podlegajacy rektyfikacji mu¬ si otrzymywac cieplo w coraz to wyzszej temperaturze, w miare splywania ku dolo¬ wi wewnatrz rurek wymienionych sekcyj* Wobec powyzszego, jezeli sprezone gazy wznosza sie podczas skraplania, oddajac cieplo rektyfikacji cieczy podlegajacej tej rektyfikacji i plynacej ku dolowi, to wtedy stosunek temperatur tych dwóch czynni¬ ków przyjmuje postac dwóch linij prawie równoleglych do siebie, a dzieki temu róz¬ nica cisnien potrzebna do przenoszenia ciepla staje sie mniejsza, czyli ze przy da- nem cisnieniu rektyfikacji mozna uzyc moz¬ liwie jak najnizsze sprezenie gazów pod¬ legajacych rozdzialowi, przyczem spreze¬ nie to jest okolo trzy razy wieksze od ci¬ snienia rektyfikacji, czyli wynosi od 4 do 12 atm absolutnych przy cisnieniu rektyfi¬ kacji od 1V2 do 4 atm absolutnych.W zwiazku z powyzszem, nalezy zau¬ wazyc, ze jezeli uzyc stosunkowo niewielka ilosc przegródek ponizej wlotu sekcji ka¬ skadowej d, to wtedy czynnik podlegajacy rektyfikacji wchodzi do sekcyj rurkowych^ rektyfikatora w stanie dosc nieczystym, a wobec tego o temperaturze nizszej od tem¬ peratury skladnika mniej lotnego, groma¬ dzacego sie w postaci cieczy na dnie rekty¬ fikatora, co jest potrzebne w celu otrzyma¬ nia pozadanego stosunku temperatur.Wogóle mówiac, wynalazek niniejszy rózni sie zasadniczo od sposobów i urza¬ dzen stosowanych dotychczas tern, iz po¬ zwala osiagnac calkowity rozdzial skladni¬ ków, np. powietrza, którego skladników rrie umiano dotychczas rozdzielic calkowicie, otrzymujac tylko tlen lub azot, gdyz drugi skladnik byl zbyt nieczysty. Calkowity roz¬ dzial zmieszanych gazów osiagnieto w spo¬ sobie niniejszym na tej podstawie, iz cala ilosc potrzebnego ciepla doprowadzana jest do dolnej czesci rektyfikatora, a od¬ bierana — w górnej czesci tego rektyfika¬ tora, przyczem doprowadzanie i odbieranie ciepla potrzebnego do osiagniecia calkowi¬ tego rozdzialu powoduje konieczne do tego przeplywy w urzadzeniu, a sprezajac wie¬ cej powietrza, anizeli go potrzeba do rekty¬ fikacji, dostarcza sie cieplo, oziebienie i przeplywy potrzebne do osiagniecia poza¬ danych wyników, PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. L Sposób rozdzialu powietrza na tlen i azot, znamienny tern, ze spreza sie wiecej powietrza anizeli go potrzeba do rektyfika¬ cji i rozdziela sprezone powietrze zapomo- ca czesciowej rektyfikacji albo czesciowe¬ go lub calkowitego rozdzielenia na czesci, z których jedna zawiera duzo tlenu, a druga duzo azotu i jedna z tych czesci rektyfiku¬ je sie zapomoca drugiej. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze czesc sprezonego powietrza ochla¬ dza sie zapomoca obiegu zewnetrznego ce- — 13 —lem otrzymania czynnika oziebiajacego, u- zytego nastepnie w obiegu glównym. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze odciaga sie jeden ze sklad¬ ników sprezonego powietrza w stanie sto¬ sunkowo czystym, celem zuzytkowania go w roli czynnika oziebiajacego, uzytego na¬ stepnie do -rektyfikacji pozostalosci spre¬ zonego powietrza. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tern, ze odciagniety skladnik powietrza u- zyty zostaje w zewnetrznym obwodzie zie¬ biacym obiegu glównego, celem wyrówna¬ nia ciepla przenikajacego z zewnatrz i strat termodynamicznych w obwodzie glównym. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, id jeden ze skladników powietrza w stanie dosc czystym uzyty zostaje do do¬ prowadzania ciepla potrzebnego do rektyfi¬ kacji i odbierania ciepla rektyfikacji, 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze czesc nadmiaru sprezonego powie¬ trza oziebia sie zapomoca zewnetrznego o- biegu ziebiacego i zuzytkowuje te czesc do wyrównania ciepla przenikajacego z ze¬ wnatrz tak, aby wytworzyc nadmierny przeplyw. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze rozdzial poczatkowy osiaga sie za¬ pomoca przerywanego zetkniecia cieczy z para, bez doprowadzania i odejmowania ciepla,, a ostateczne produkty oczyszcza sie zapomoca ciaglego styku strumieni cieczy i pary polaczonego z doprowadzaniem i o- dejmowaniem ciepla. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze powietrze ochladza sie do tem¬ peratury cieczy zgromadzonej w rektyfika- torze i to jeszcze przed wprowadzeniem jej do tego rektyfikatora celem zetkniecia go z czynnikiem podlegajacym rektyfikacji. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze powietrze spreza sie do cisnienia potrzebnego do wywolania w rektyfikato- rze wymiany cieplnej, poczem sprezone po¬ wietrze ochladza sie zapomoca produktów jego rozdzialu, skraplajac }e czesciowo za¬ pomoca cieklego produktu rektyfikacji, a nastepnie to czesciowo skroplone powie¬ trze skrapla sie nadal w ciecz zawierajaca duzo jednego tylko skladnika tego powie¬ trza, otrzymujac pare bogata w drugi sklad¬ nik, a to droga doprowadzenia ciepla po¬ trzebnego do rektyfikacji, które to pary skrapla sie nastepnie, doprowadzajac wie¬ cej ciepla rektyfikacji i ta skroplona pare uzywa sie do oziebiania rektyfikacyjnego, poczem ciecz zawierajaca duzo jednego skladnika powietrza rektyfikuje sie. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, z£ powietrze lub zmieszane gazy o- chladza sie do punktu skroplenia jeszcze przed wprowadzeniem go do kolumny rek¬ tyfikacyjnej zapomoca produktów rektyfi¬ kacji. 11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze jedna z rozdzielonych czesci po¬ wietrza, zawierajacych pare azotowa, któ¬ ra ma byc uzyta do rektyfikacji pozostalej czesci powietrza, uzyta zostaje w obiegu zewnetrznym tak, iz mozna z niej wydzielic rzadkie gazy, 12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze ciekly skladnik rektyfikacji od¬ ciaga sie w tej postaci z kolumny rektyfi¬ kacyjnej, a cisnienie rektyfikacji reguluje sie zapomoca odpowiedniego odciagania lotnego skladnika rektyfikacji. 13. Sposób wedlug zastrz. 1 — 12, znamienny tem, ze rozdzial zasadniczy o- siaga sie zapomoca obiegu wewnetrznego, a rozdzial dalszy — zapomoca zewnetrznego obiegu ziebiacego. 14. Sposób wedlug zastrz. 13, znamien¬ ny tem, ze przenikanie ciepla z zewnatrz i straty podczas jego przenoszenia wyrów¬ nane zostaja zapomoca uzycia w obiegu we¬ wnetrznym czynnika ziebiacego, dostarcza¬ nego przez obieg zewnetrzny. 15. Urzadzenie do przeprowadzania ^ 14 —Sposobu wedlug zastrz. 1 — 14, znamien¬ netern, ze posiada rektyfikatom zawierajacy dwie sekcje rurkowe, umieszczone ponizej wlotu dla czynnika podlegajacego rektyfi¬ kacji 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, zna¬ mienne tern, ze zawiera obieg rektyfikacyj¬ ny i zewnetrzny obieg oziebiania polaczone ze soba zapomoca posredniego parnika. 17. Urzadzenie wedlug zastrz, 15—16, znamienne tern, ze zawiera rektyfikatom za¬ opatrzony w przewody laczace ze soba Jego sekcje dolna z sekcja posrednia, który to przewód zaopatrzony jest w zawór dlawi¬ kowy, sluzacy do regulowania wzglednych ilosci cieczy gromadzacych sie w dolnej seikiqji irekrtytfifeaftorar przyczem czesc tej cieczy zostaje uzyta do rektyfikacji czesci pozostalej. 18. Urzadzenie wedlug zastrz. 15—17, znamienne tern, ze czystosc otrzymywanych produktów rektyfikacji utrzymuje sie na stalym poziomie, bez wzgledu na szybkosc tej rektyfikacji zapomoca samoczynnego zaworu bezpieczenstwa, którego komora po¬ laczona jest ze szczytem rektyfikatora lub punktem jego znajdujacym sie pomiedzy szczytem rcfetyfikatora i tym zaworem, któ¬ ry dziala w ten sposób, iz regulowane prze¬ zen cisnienie zmienia sie wraz z szybkoscia przeplywu pary przez ten zawór, 19. Urzadzenie wedlug zasitrz. 15—18, znamienne tern, ze zawiera: kolumne rekty¬ fikacyjna posiadajaca dolna sekcje rurko¬ wa, w której z czesci podlegajacej rektyfi¬ kacji wydziela isie nadmiar gazu, posrednia sekcje rurkowa, sluzaca ido skraplania tego nadmiaru oraz szczytowa sekcje rurkowa do odparowywania tegoz* 20. Urzadzenie wedhag zastrz. 19, zna¬ mienne tern, ze kolumna rektyfikacyjna za¬ wiera sekcja kaskadowa, do której wpro¬ wadza sie czesc .powietrza podlegajaca rektyfikacji. 21. Urzadzenie wedlug zastrz. 19, zna¬ mienne iem, ze powietrze wprowadza st$ do dolnej sekcji rurkowej kolumny tak, aby przechodzilo ono w postaci pecherzyków przez ciecz zgromadzona w tej sekcji, 22, Urzadzenie wedlug zastrz, 15, zna¬ mienne tern, ze posiada kolumne rektyfika¬ cyjna dla powietrza zawierajaca sekcje ka¬ skadowa, która przeprowadza poczatkowy rozdzial powietrza bez odprowadzania i od¬ bierania powietrza, oraz górne i dolne sekcje nurkowe, w których rektyfikacja trwa nadal z, równoczfesnem odprowadza¬ niem i odbieraniem powietrza, 23, Urzadzenie wedlug zastrz, 15, zna¬ mienne tern, ze zawiera: rektyfikator, ze¬ wnetrzny obieg oziebiajacy czesc powie¬ trza sprezonego celem wytworzenia czynni¬ ka ziebiacego oraz przyrzad umieszczony w obwodzie zewnetrznym, sluzacy do gro¬ madzenia cieczy ziebiafoej celem jej odpo¬ wiedniego zuzytkowania w obiegu rozdzia¬ lowym. 24, Urzadzenie wedlug zastrz, 15, zna¬ mienne temf ze zawiera oziebiacz (A), któ¬ rego jedna czesc wlaczona jest stale w ob¬ wód, a druga czesc, w której nastepuja szkodliwe skroplenia i zmrozenia, jest pod¬ wójna i laczona takf aby odwracac kieru¬ nek przeplywu chlodzonego czynnika przez te czesc podwójna. 25,. Urzadzenie wedlug zastrz, 24, zna¬ mienne tem, ze wymieniane czesci, czyli sekcje aziebiacza, zawieszane sa na wspor¬ nikach koncami zwróconemi ku sobie. 26, Urzadzenie wedlug zastrz, 25, zna¬ mienne tern, ze oziebiacz polaczony jest z rektyfikatorem podtrzymywanym posrodku w plaszczyznie wsporników podtrzymuja¬ cych sekcje ozi^biacza. 27, Urzadzenie wedlug zastrz. 15, zna¬ mienne lemf ze zawiera oziebiacz, który o- trzymuje czynnik oziebiajacy z obiega ze¬ wnetrznego, nalezacego do obiegu rektyfi¬ kacyjnego, 28, Urzadzenie wedlug zastrz. 24, zna- — 15 -tnienfie teffi, ze Oziebiacz sklada sie z rurek i plaszczyzn i podzielony jest na dwie rów¬ nolegle i pionowe sekcje,, zaopatrzone w górnych koncach w odpowiednie przewody i zawieszone w tychze górnych koncach. 29. Urzadzenie wedlug zastrz, 15, zna¬ mienne tern, ze zawiera oziebiacz skladaja¬ cy sie z rurek ii plaszczów, podzielony na dwie pionowe i równolegle sekcje zamien¬ ne zawieszone swemi górnemi koncami oraz na dwie pionowe równolegle selkcje polaczone ze soba w szereg i zawieszone swemi dokiemi koncami, które znajduja sie wpoblizu górnych konców dwóch pierwszych sekcyj, przyczem górne konce pierwszej pary i dolny koniec pierw¬ szej sekcji z drugiej pary polaczone sa ze soba przewodami. 30. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, zna¬ mienne tern, ze zawiera: pionowa kolumne rektyfikacyjna, oziebiacz oraz przewody la¬ czace szczyt i spód tej kolumny z jednym koncem oziebiacza; który ma ksztalt litery U i koniec jego polaczony z kolumna, znaj¬ duje sie wpoblizu srodka jej dlugosci. 31. Urzadzenie wedlug zastrz,, 15, zna¬ mienne tern, ze zawiera: kolumne rektyfi¬ kacyjna do rektyfikowania zmieszanych gazów lub powietrza, oziebiacz oraz ozie¬ biacz posredni (B), polaczone ze soba tak, iz strumien, plynacy ku dolowi od oziebia- cza (AJ do kolumny, przechodzi przez o- ziebiacz posredni (BJ, przyczem ten ozie¬ biacz posredni jest tak polaczony z kolum¬ na i oziebiaczem (AJ, iz skroplony sklad¬ nik powietrza, zgromadzony w kolumnie, powraca przez nia do oziebiacza posrednie¬ go, wymieniajac cieplo ze strumieniem ply¬ nacym ku dolowi. 32. Urzadzenie wedlug zastrz, 31, zna¬ mienne tem, ze powietrze ochladzane jest w ozieibiaczu posrednim zapomoca ciekle¬ go skladnika rektyfikacji pod cisnieniem nizszem od cisnienia rektyfikacji. 33. Urzadzenie wedlug zastrz, 15, zri&* mienne tem, ze zawiera kolumne rektyfika¬ cyjna, mieszczaca czesc powietrza, w któ¬ rej gromadzi sie ciekly jej skladnik oraz przyrzad sluzacy do regulowania cisnienia rektyfikacji, który: to przyrzad posiada na- stawialny narzad regulujacy uchodzenie z kolumny parowego skladnika rektyfikacji. 34. Urzadzenie wedlug zastrz. 33, zna¬ mienne tem, ze parowy skladnik rektyfika¬ cji odciagany jest z kolumny przewodem zaopatrzonym w samoczynny zawór regu¬ lacyjny, dzialajacy pod wplywem cisnienia rektyfikacji 35. Urzadzenie wedlug zastrz. 19—22, znamienne tem, ze rurkowe sekcje rektyfi- katora, sluzace do oczyszczania skladników powietrza, posiadaja rurki zawierajace we¬ wnatrz skrecone spiralnie paski. 36. Urzadzenie wedlug zastrz. 22, zna¬ mienne tem, ze wlot do sekcji kaskadowej rektyfikatora jest tak umieszczony, iz po tej stronie tego wlotu, po której nastepuja mniejsze zmiany skladu skladnika powie¬ trza podlegajacego rektyfikacji, znajduje sie najwiecej przegródek kaskadowych. 37. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, zna¬ mienne tem, ze rektyfikator posiada pod swym wlotem dwie sekcje rurkowe, z któ¬ rych jedna zawiera pewna ilosc dosc krót¬ kich rurek, a druga mniejsza ilosc dosc dlu¬ gich rurek. 38. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, zna¬ mienne tem, ze pomiedzy posrednia sekcja rurkowa i dolna sekcja rurkowa znajduje sie komora mieszajaca (i). 39. Urzadzenie wedlug zastrz, 15, zna¬ mienne tem, ze zawiera oziebiacz, sklada¬ jacy sie z rurek, których dlugosc jest 2000 razy wieksza od srednicy wewnetrznej, Samuel Gordon Allen. Zastepca: I. Myszczynski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 10778. Ark. i. SlapL ut)o opisu patentowego Nr 107?8. Ark. 2. ' • I i i . i * i i • \w. \^Y^P\ ' t 1 i i 1 :l' II 1 1 RntT ! M ! i Vi L. i W h 11 f f f • I 1 H' IT1 i"1— ii Ali 1 i /lii ! 1 / I j ! li /1 l 1 ! 1 1 / I / 1 ii T jrHI—lj [III Il i 1 i y i i MS li ! 1 iii 11 III ' "r"*~r*^n 1*1 14 1+4- * N TT i KLL t Tl i M 1 M.L \ l rWJ * -11 Il 1 ..J.. II . ^ ^ i \ y\ l l 4 -t" ¦4 M " .i.L l T] 5F t Jjl l! l l && Z- t- f K ^- ^ ~H r 1 I 1 1 \ l \ ¦ 1 &

1. $T -4 Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL