Rozkladanie niskowirzacych mieszanin gazowych np. powietrza na jego glówne skladniki bylo dotychczas znacznie utrud¬ nione przedewiszystkieni dlatego, ze zawar¬ ta w powietrzu para wodna i pary dwu¬ tlenku wegla zamarzaja w rurowych prze- ciwpradowych wymiennicach zimna, po¬ wodujac zatykanie tychze, tak iz urzadze¬ nie do rozkladania wedlug dotychczas znanych sposobów nalezalo po krótszym lub dluzszym przeciagu czasu regularnie odwilzac, nawet jesli na mieszanine gazo¬ wa oddzialywano uprzednio chemicznie al¬ bo termicznie.Dalej obecne sposoby sa nieekonomicz¬ ne skutkiem tego, ze do pokrycia strat zim¬ na co najmniej czesc rozkladanego po¬ wietrza trzeba (sprezac do wysokiej prezno¬ sci, jak tego wymaga rozdzielanie, Po trzecie nastepuje strata skutkiem te¬ go, ze powietrze, skraplane przy preznosci 3 do 4 atm, ulatnia sie zpowrotem w znacz¬ nej czesci az do 20%, gdy ciecz rozpreza sie do niskiej preznosci w górnym rektyfi- katorze przy rozdzielaniu wtórnem.Po czwarte wszystkie znane sposoby z wyjatkiem sposobu Lachman'a (patent nie¬ miecki 167931) polegaja na calkowitem skraplaniu mieszaniny gazowej, przezna¬ czonej do rozdzielenia, co, jak wiadomo, wymaga znacznie wiekszego zuzycia energji niz skraplanie czesciowe. Jednakze sposób Lachman'a posiada te wade, ze usuwanie wilgoci z rozdzielanej mieszaniny gazowej i wydzielanie dwutlenku wegla jest bardzo utrudnione, poniewaz wieksza czesc tej mieszaniny winna byc rozlozona bez nad- preznosci.Zbieraniu ma szronu w wymiennicach zimna nalezy zapobiegac tylko w przela¬ czanych wymitonicSich zimna, gdzie szron zostaje zpowrotem "wchloniety przez subli- macje wyprowadzanych skladników rozlo¬ zonych. Stosowanie tego ukladu wymiennie zimna z sublimacja jest korzystne jednak¬ ze tylko wtedy, gdy mieszaniny gazowej nie trzeba sprezac powyzej 4 atm, w prze¬ ciwnym razie otrzymuje sie straty ne ener¬ gji sprezania, poniewaz przy kazdem prze¬ laczaniu, co winno odbywac sie co 3 min, traci sie preznosc w zasobnikach zimna i zpowrotem trzeba ja tam wytwarzac.Przedmiotem wynalazku jest sposób roz¬ kladania mieszaniny gazowej przy zmniej¬ szonej preznosci, a polegajacy na czescio- wem skraplaniu i calkowitem sprezaniu, lecz bez nadmiaru preznosci (ponad prez¬ nosc, potrzebna przy rozdzielaniu w skra¬ placzu), zapomoca przelaczania zasobni* ków zimna w celu przenoszenia wilgoci i dwutlenku wegla, zawartych w mieszani¬ nie gazowej, do rozdzielonych skladników oraz stosowania rozprezarki, dzialajacej zapomoca nadmiaru gazu mniej sprezone¬ go, przyczem unika sie strat cieczy placza¬ cej, przez jej wyparowanie podczas roz¬ prezania w skraplaczu do preznosci górne¬ go rektyfikatom rozkladu wtórnego.Czesciowe skroplenie przeczy tutaj po¬ zornie calkowitemu sprezaniu, poniewaz to skroplenie pociagaloby równiez tylko czesciowe sprezanie. Nalezy jednak stwier¬ dzic, ze usuwanie szronu, wytworzonego z pary wodnej i dwutlenku wegla w miesza¬ ninie gazowej, droga sublimacji wymaga bezwarunkowo calkowitego sprezania.Zgodnie z tern wydzielanie szronu po¬ winno byc okupione zwiekszonym nakla¬ dem eneiigji calkowitego sprezania az do preznosci skraplacza.Jednakze tej pozornej straty ttnika sie przez to, ze z nadmiernie sprezonej miesza¬ niny gazowej przy zmniejszanej preznosci po rozkladzie wstepnym i czesciowem skropleniu skladnik latwo wrzacy (z po¬ wietrza azot) o tyle usuwa sie nieskroplo- ny z rozdzielacza przy zwiekszonej prezno¬ sci i rozpreza w rozprezarce, wytwarzaj ac prace (aby tern samem pokryc straty zim¬ na), o ile ta ilosc gazu nie zostaje zuzyta do wytworzenia potrzebnej cieczy plócza- cej.Zbyt sprezona ilosc mieszaniny gazo¬ wej sluzy wiec tu jako powietrze rozpre¬ zarki, w której mieszanina rozpreza sie po uprzedniem rozlozeniu wstepnem jako lek¬ ko wrzacy skladnik, oddajacy prace i zim¬ no, aby potem jako odlociny sluzyc do pózniejszego chlodzenia cieczy plóczacej przed jej rozprezeniem i wylaniem do gór¬ nego rektyfikatora celem rozkladu pózniej¬ szego.Zbyt sprezona mieszanine gazowa bez rozdzielenia wstepnego rozpreza sie w roz¬ prezarce i dopiero jako odlociny rozdziela sie w górnym rektyfikatorze, to znaczy, sto- sujac rozklad pózniejszy, nastepnie rów¬ niez w postaci latwo wrzacego skladnika rozkladu prowadzi ja przez chlodhice wtórna do powietrza plóczacego.Cztery zjawiska sa scisle ze ,soba pola¬ czone: calkowite sprezenie przy zmniej¬ szonej preznosci, aby przez sublimacje u- niknac zbierania sie szronu z przelacza¬ niem wymiennie zimna, czesciowe skrapla¬ nie w celu zmniejszenia nakladu energji, rozprezanie zbyt sprezonej mieszaniny ga¬ zowej w rozprezarce i pózniejsze chlodze¬ nie cieczy plóczacej odlacinami z rozpre¬ zarki, aby uniknac powrotnego parowania nadmiaru cieczy (podczas rozprezania do preznosci, panujacej w górnym rektyfika- torze), w celu pokrycia strat zimna tym nadmiarem, poniewaz tylko przez calkowi¬ te sprezenie i przelaczanie wymiennie zim¬ na mozna bez wszelkiego innego oddzialy¬ wania wstepnego zapobiec zbieraniu sie szronu, z drugiej zas strony obnizyc naklad energji tylko przez czesciowe skroplenie* a jest to mozliwe i bez strat, poniesionych nasprezanie calkowicie, tylko przez mozliwie dokladne chlodzenie wtórne cieczy plócza¬ cej, poniewaz czesc tej cieczy, przeznaczo¬ na do odparowania zpowrotem podczas rozprezania do preznosci górnego rektyfi¬ katom, wymaga bezuzytecznie dodatkowe¬ go nakladli energji sprezania. Jednoczesnie jednak dzialanie wszelkich urzadzen przy rozdzielaniu mieszanin gazowych wymaga dodawania zimna w postaci cieklego gazu.Tutaj jednak do tego celu stosuje sie przy calkowitem sprezaniu nadmiar pracy spre¬ zania ponad jej zapotrzebowanie do skro¬ plenia czesciowego, aby w rozprezarce o- trzymac zimno dodatkowe, które stosuje sie do wtórnego chlodzenia cieczy plóczacej przed je|j rozprezeniem, tak iz w ten spo¬ sób wytwarza sie nadmiar cieczy do pokry¬ cia strat zimna oraz unikania strat przy sprezaniu dzieki przeznaczonej stale do wyparowania cieczy plóczacej podczas roz¬ prezania. Poslugiwanie sie naprzemian za¬ sobnikami zimna polaczone jest jednak ze sprezaniem mieszaniny gazowej do niskiej preznosci oraz chlodzeniem wtórnem cieczy plóczacej. Bez chlodzenia nie mozna unik¬ nac strat zimna w zasobnikach, poniewaz przeznaczony do odprowadzenia nisko- wrzacy skladnik posiada zawsze tempera¬ ture © 10 — 2©°C nizsza niz mieszanina gazowa, wprowadzana przez zasobnik cie¬ pla. W urzadzeniach ze skraplaniem eze- sciowem z rurowemi wymiennicami zimna, dzialajacemi stale i posiadajacemi dowol¬ na budowe, chlodzenie wtórne cieczy pló¬ czacej niskowrzacym skladnikiem juz bylo piroponowane, letz tu jest ono zupelnie bezcelowe, gdyz po calkowitem skropleniu istnieje nadmiar cieczy plóczacej, a nizsza temperatura odciaganego skladnika latwo wrzacego nie sprawia zadnej niedogodno¬ sci, poniewaz ten nadmiar zimna powoduje w tych wymiennicach czesciowo skroplenie wprowadzonej mieszaniny gazowej. Naste¬ puje to równfez i w wymiennicach zimna, tutaj jednakze ciecz nie splywa, poniewaz osiada jako rosa tylko na powierzchni doi* nego krócca zasobnika, podczas wpuszcza* nia sprezonej mieszaniny gazowej do za¬ sobnika uprzednio ochlodzonego o 10 — 20°C zapomoca zimniejszego lekkowrzace- go skladnika. Jednak ta rosa ulatnia sie ifia* tychmiast, gdy po nastepujacem przelacza¬ niu odpowiedniego zasobnika tenze bedzie znowu bez cisnienia, a czesc zimna zostaje wtedy znowu wyniesiona ku górze.Rozdzielanie powietrza odbywa sie w nastepujacy sposób.Powietrze sprezone do 4 atm skrapla¬ ne jest w temperaturze —178DC, odciaga¬ ny zas azot posiada temperature —196°c, jest wiec o 18°C zimniejszy, dzieki czemu dany zasobnik zimna, przez który w tym czasie plynie azot, zostaje znacznie ochlo¬ dzony. Gdy nastepnie do tego zasobnika wpuszcza sie powietrze sprezone do 4 atm, to skrapla sie niewielka jego czesc na ozie¬ bionych powierzchniach dolnego krócca za¬ sobnika i pozostaje na nim w postaci rosy.Gdy zasobnik ten przelaczyc teraz na prze¬ plyw azotu, to rosa ulatnia sie calkowicie, poniewaz, nie bedac pod cisnieniem, moze ona pozostawac dopiero w temperaturze —193°C, skutkiem czego traci sie ziipelitife te znaczna czesc zimna, przyczem zimna strefa krócców zasobnika przenosi sie co¬ raz wyzej, a tern samem i nadmiar ziitma lekkowrzacego skladnika zostaje po pew* nym czasie zupelnie wyniesiony. Aby tego uniknac, lekkowrzacy skladnik ogrzewa sie najprzód w wymiennicy zimna cieplejsze- mi cieczami plóczacemi prawie do tempe¬ ratury skraplania sprezonej mieszaniny ga¬ zowej.W sposób powyzszy mozna rozkladac powietrze na jego skladniki zapomoca spre¬ zania do 3 — 4 atm bez uprzedniego od¬ dzialywania wstepnego, a cale urzadzenie, potrzebne do tego celu, sklada sie ze spre¬ zarki niskopreznej {w wiekszych urzadze¬ niach w postaci turbinowej spfrezarki), ± rozprezarki tlokowej lub ttótóiy 4 d**óeh — 3 —par zasobników zimna, a takze rozdziela¬ cza do rozkladania wstepnego oraz rekty¬ fikacji wtórnej.Przy otrzymywaniu czystego tlenu han¬ dlowego potrzebna jest tylko jedna para zasobników zimna, a zamiast drugiej pa¬ ry — rurowa przeciwprad|owa wymien- nica. I | Dotychczas w celu uruchomienia takich urzadzenbylo zawsze potrzebne co najinniej 15 atm nadpreznosci, aby obok rozkladu pokryc równiez nieuniknione straty zimna, albo tez czesc przeznaczonej do rozlozenia mieszaniny gazowej nalezaloby sprezac do 50 — 60 atm. Takie preznosci sa jednak nieekonomiczne przy kolejnem przelacza¬ niu zasobników zimna.Dalej, aby uniknac zbierania sie szronu, bylo konieczne przygotowawcze zraszanie lugami, ehemikaljaflni lub oziebianie powie¬ trza, przeznaczonego do rozkladu, oraz sto¬ sowanie drogich wielostopniowych spreza¬ rek.Turbinynie daly sie równiez dotychczas stosowac z powodu wysokiej preznosci, je¬ sli nie rozporzadzano oddzielnem urzadze¬ niem do wytwarzania cieklego powietrza dodatkowego, a takze wylaczone bylo prze¬ laczanie zasobników w celu wymiany zim¬ na, jesli stosowano preznosc powyzej 4 atm, poniewaz wtedy za duza bylaby strata spre¬ zonego powietrza podczas przelaczania.Jednakze pomimo stosowanego niewy¬ godnego oddzialywania wstepnego na po¬ wietrze, przeznaczone do rozkladu, zapo- moca chemikaljów, zraszania lugiem i ozie¬ bienia, nie mozna bylo uzywac takich urza¬ dzen bez przerwy z powodu zamarzania, a tem samem urzadzenia te byly znacznie kosztowniejsze wskutek koniecznosci sto¬ sowania drogich sprezarek, tak iz po¬ wszechne wprowadzenie wydzielania azotu z powietrza w hutnictwie i przemysle che¬ micznym rozbijalo sie dotychczas o znacz¬ ne koszta urzadzen, pominawszy juz duzy naklad energji, zlozona budowe, zuzycie chemikaljów i przerwy w dzialaniu* spowo¬ dowane zamarzaniem.Ta ostatnia przyczyna powoduje rów¬ niez koniecznosc stosowania urzadzenia za¬ pasowego, co znowu znacznie zwieksza o- gólne koszta.Na rysunku jest uwidoczniony w zary¬ sie przyklad urzadzenia wedlug wynalazku.Urzadzenie sklada sie z zasobników zimna A4, A" i B', B", dzialajacych zapo- moca sprezonego powietrza, z wyparnika (skraplacza) 6, z dolnego rektyfikatom (o zwiekszonej preznosci) c, z górnego rekty¬ fikatom wtórnego c", z chlodnicy wtórnej d z ciecza plóczaca i z rozprezarki h. 75 — 80% powietrza o preznosci 3 — 4 atm, przeznaczonego do rozkladu, wprowa¬ dza sie przez przelaczany zawór k* do za¬ sobnika zimna A', gdzie ochladza sie ono do —175°C, a nastepnie w dolnym rektyfi- katorze c' zostaje rozlozone na gazowy azot i 40% cieklego tlenu, poczem azot w wyparniku tlenu 6 zostaje skroplony do po¬ lowy lub %, a wytworzony ciekly azot przewodem / wylewa sie do glowicy, skro¬ plony zas tlen przewodem 2 wylewa sie do srodka górnego rektyfikatom, aby sluzyc jako ciecz, plóczaca pary tlenu z wyparni¬ ka 6.V± do V2 gazowego azotu o temperaturze —175°C przewodem 4 wprowadza sie do rozprezarki h, gdzie rozpreza sie do 0,1 atm oraz oziebia do —196°C, ulegajac nieco skropleniu, tak iz powstaje para przesyco¬ na w postaci mgly, zawierajaca okolo 5% cieczy, która nastepnie przewodem 3 pro¬ wadzi sie przez chlodnice wtórna d. Teo¬ retyczna wydajnosc zimna wynosi 8 kalo- ryj, praktyczna zas tylko 5 kaloryj na kg powietrza.Azot wydzielony prowadzi sie razem z oddzielonym azotem przez chlodnice wtór¬ na d cieczy plóczacej, tam oddaje on swe wyczuwalne zimno od —196 do —180° i tem samem oziebia ciecz plóczaca, wytworzona przy preznosci 3 atm i temperaturze 178 — _ 4 _190°C ponizej zera, aby zmniejszyc czescio¬ we ulatnianie cieczy przy rozprezaniu, dzieki czemu otrzymuje sie zysk na cieczy, sluzacy do pokrycia strat zimna.Z chlodnicy -wtórnej azot wypuszcza sie nastepnie przewodem m" z zasobnika zim¬ na A", skoro azot oddal swoje zimno za¬ sobnikowi. Przeplyw gazów przelacza sie oo kilka minut, a sprezone powietrze wypu¬ szcza sie przewodem m z zasobnika A'.Przytem sprezone powietrze pobiera stale zimno z zasobnika, przez który przedtem przeplywal zimny azot, który oddal swe zimno metalowej masie zasobnika.Natomiast tlen wypuszcza sie przewo¬ dami n, ri' naprzemian z obu zasobników zimna B', B", do których przewodami t i /" wpuszcza sie naprzemian % do % ilosci powietrza, przeznaczonego do rozkladu, aby pobrac wyczuwalne zimno tlenu.Aby otrzymac np. 250 m3 tlenu o czy¬ stosci 75%, nalezy do 3 atm sprezyc 1000 m3 powietrza, wprowadzic je przez zasob¬ niki zimna i w dolnym rektyfikatorze c rozlozyc naj.przód na 40% tlen i czysty azot. Z rektyfikatora c doprowadza sie po¬ tem 300 m3 do rozprezarki, rozpreza sie w niej do 0,2 atm i razem z wydzielonym azo¬ tem przepuszcza sie z górnego (wtórnego) rektyfikatora c" jako odlociny przez chlod¬ nice wtórna d. Wydajnosc zimna z tych 300 m3 czyli 360 kg powietrza, otrzymywa¬ na praktycznie w rozprezarce, wynosi 360 .5 = 1800kaloryj.Jednakze rozprezarka daje te wydaj¬ nosc zimna nie w postaci cieklego powie¬ trza, lecz jako wyczuwalne zimno odlocin.Zagadnienie polegia na tern, aby wyczu¬ walne zimno odlocin uzyc na skroplenie po¬ wietrza tak, aby ciekle powietrze plóczace lacznie z azotem, wydzielonym z rozkladu wtórnego, chlodzic wtórnie zimnem, zawar- tem w odlocinach, podczas gdy powietrze rozprezarki rozklada sie przy wysokiej preznosci na skladniki.Jednakze takie rozkladanie powietrza rozprezarek mozna równiez uskuteczniac pózniej jako rozkladanie odlocin. W tym przypadku powietrze z rozprezarki pobiera sie nie od góry w postaci azotu z rozkladu wstepnego przy zwiekszonej preznosci, lecz od dolu, jako powietrze, a odlociny prowa¬ dzi sie najprzód przez górny rektyfikator wtórny, tam rozklada sie i dopiero wtedy razem z calym azotem wydzielonym prowa¬ dzi sie przez chlodnice wtórna-w celu ochlo¬ dzenia cieczy plóczacej.Te odmiane sposobu z wtórnem rozkla¬ daniem odlocin wyjasniono na fig. 2. Po¬ bieranie powietrza do rozprezarki odbywa sie tu przewodem x, a odlociny prowadzi sie przewodem 5 do górnego rektyfikatora celem rozkladu wtórnego.W porównaniu z rozkladem wstepnym przy wysokiej preznosci sposób ten posia¬ da te wade, ze przemiana w górnym (wtór¬ nym) rektyfikatorze zwieksza sie o ilosc od¬ locin, a skutkiem wydmuchiwania skokami rektyfikacja jest nieca zaklócona. Równiez wskutek oporu w rektyfikatorze powstaje wieksza przeciwpreznosc odlocin. Prócz te¬ go azot z rozkladu wstepnego nadaje sie jako gaz do rozprezarki, poniewaz daje sie oziebiac do —196°C, natomiast powietrze—? tylko do —191°C.Dziala to szczególnie szkodliwie, ponie¬ waz ciecz plóczaca, przeznaczona do chlo¬ dzenia wtórnego, posiada juz temperature —180°C, tak iz róznica temperatur wynosi tylko 11°, natomiast azotu 16°, Poniewaz zawsze liczyc sie trzeba z róznica przewo¬ dzenia, wynoszaca 5°, to pozostaje tylko jako skutek uzyteczny przy uzyciu powie¬ trza 11—5=6°, a wiec nieco wyzej polowy róznicy temperatur' przy uzyciu azotu 16—5=11°C.Poniewaz tych niedogodnosci nie zrów¬ nowaza zadne korzysci, wiec wogóle roz¬ klad wstepny nalezy uwazac za korzystniej¬ szy, niz napedzanie rozprezarek powie¬ trzem, poniewaz przy pracy z nierozlozo- nem powietrzem w strefie nasycania naste- — 5 —puje czesciowo skroplenie tlenu, co macz¬ nic obniza wydajnosc zimna w rozprezarce.Zapobieganie wytwarzaniu sie szronu dro£a sublimacji jest mozliwe tylko przy stosowaniu naprzemian przelaczania zasob¬ ników zimna, natomiast niemozliwe jest zu¬ pelnie przy ciaglej wymianie zimna, ponie¬ waz w tym przypadku rozlozone skladniki wyprowadza sie przez te sama przestrzeli, przez któffA ,sie je wprowadza. Przy ciaglej wymianie zimna nie ma to miejsca, ponie¬ waz przestrzenie wlotowe i wylotowe od¬ dzielone sa od siebie scianka powierzchni, przewodzacej cieplo.Drugi warunek polega ma tern, ze wpro¬ wadzone powietrze spreza sie do kilku at¬ mosfer, natomiast rozlozone skladniki usu¬ wa sie bez sprezania, aby objetosc odply¬ wajaca byla znacznie wieksza niz wplywa¬ jaca, poniewaz pochlanianie wilgoci jest za¬ lezne od objetosci, a nie od ciezaru gazu.A z&tem rozlozone skladniki, wyprowa¬ dzana bte sprezania przy stosowaniu prze¬ laczania zasobników zimna, moga podczas ktoflcieigóokreisliiTprzfelaczania, wynoszacego kilka minut, latwo pochlaniac wilgoc, zbie¬ rajaca fcie na powierzchniach w postaci szdromiTpf^y wpuszczaniu sprezonego powie* trza. PL