PL1516B1 - Kolumna rektyfikacyjna do otrzymywania tlenu ze skroplonego powietrza. - Google Patents

Description

, Przy znanych urzadzeniach do wytwarza¬ nia tlenu z powietrza atmosferycznego przez skroplenie i rektyfikacje w jednej tylko ko¬ lumnie napotyka sie na trudnosci, polegajace na tern, ze nie mozna wytworzyc tlenu wiecej jak 95 do 97 procentowego, nie chcac zanadto obnizyc wydajnosci urzadzenia.Pochodzi to od pewnego rodzaju gazów, zanieczyszczajacych w dolnej czesci kolumny rektyfikacyjnej tlen. Calym szeregiem odpo¬ wiednich doswiadczen wykazano, ze te zanie¬ czyszczenia zawieraja prócz malej ilosci azotu takze argon w wiekszej ilosci. Poniewaz ar¬ gon ma punkt wrzenia, lezacy miedzy punktami wrzenia tlenu i azotu, a mianowicie bardzo blisko punktu wrzenia tlenu, wiec nie mozna odprowadzac argonu razem z azotem góra z kolumny rektyfikacyjnej, nie tracac równo¬ czesnie wielkiej ilosci tlenu wraz z azotem i nie obnizajac zanadto wydajnosci urzadzenia.Chdac z innej strony uzysk; o ile moznosci spotegowac, odprowadzajac góra azot wraz z jak najmniejsza iloscia tlenu, to równoczesnie pozostanie prawie wszystek argon z powietrza w tlenie. Poniewaz powietrze atmosferyczne zawiera prawie 1% argonu, przeto zawartosc argonu w tlenie moglaby podniesc sie az do mniej wiecej 4%.Niniejszy wynalazek odpowiada technicz¬ nym wymaganiom, co do wytwarzania mozli¬ wie czyjstego tlenu, \ dozwala na podwyzsze¬ nie wydajnosci urzadzenia.W tym celu kolumna rektyfikacyjna zosta¬ la udoskonalona tak dalece, ze mozna wydzie¬ lac argon z tlenu bez straty wielkiej ilosci tle¬ nu. Udoskonalenie to polega na tern, ze do ko-*'lumny rektyfikacyjnej, w której sie odbywa rektyfikacja powietrzna, wbudowano druga kolumne rektyfikacyjna, zaczynajaca sie u dolu tam, gdzie wystepuje zanieczyszczenie tlenu przez argon, i zamknieta u góry. W ko¬ lumnie tej moze czesc gazów, zawierajacych argon, wznosic sie do góry i poniewaz ta ko¬ lumna otaczana jest w kierunku ku górze warstwami gazów i plynów, coraz bardziej sie oziebiajacych, powstaje samoczynnie dru¬ ga rektyfikacja tej mieszaniny gazów.Przez te rektyfikacje gazy staja sie ku gó¬ rze coraz bogatszemi w argon. Od ilosci skro¬ plonego powietrza, doprowadzonego do ko¬ lumny glównej, bedzie glównie zalezalo, w której wysokosci kolumny wewnetrznej bedzie sie znajdowal argon w stanie dostatecznie czystym. Im wiecej powietrza sie zrektyfiku- je, im wiecej mieszaniny argonu z tlenem be¬ dzie sie mialo dostac takze do wewnetrznej kolumny i im wiecej ta kolumna bedzie nate¬ zaja, w tern wyzszych warstwach bedzie sie znajdowal argon o dostatecznej czystosci. Be¬ dzie wiec zalezalo od stopnia natezenia ko¬ lumny, jak równiez od zadanej czystosci ga¬ zu, z której wysokosci tej kolumny bedzie nalezalo odprowadzac, argon, aby otrzymac mozliwie czysty gaz.Jezeli sie pozwoli na uchodzenie nieskro- plonych gazów z kolumny wewnetrznej, to mozna w ten sposób bez znacznych strat tle¬ nu odprowadzac argon z urzadzenia, a przez to istotnie polepszyc jakosc tlenu. Prócz znacz¬ nego zwiekszenia czystosci tlenu uzyskuje sie znaczna ilosc bogatego w argon gazu, zasto- sowywanego np przy fabrykacji zarówek.Rysunek przedstawia w sposób pólsche- matyczny, jak zostalo opisane, udoskonalenie umieszczone w urzadzeniu do rektyfikacji po¬ wietrznej. / oznacza kolumne do rektyfikacji powietrz¬ nej, polaczona u góry z wymiennikiem ciepla 2, u dolu zas ze zbiornikiem 3 na skroplony tlen. W celu funkcjonowania urzadzenia wpro¬ wadza sie powietrze zgeszczone (np. do 80 atm), które plynie przez wymiennik cie¬ pla 2 i przez rure 5, chlodzona w dalszym cia¬ gu w zbiorniku na tlen 3, wskutek czego tlen w 3 zaczyna wrzec, skrapla powietrze zge¬ szczone i zostaje w tym stanie wprowadzony w górna czesc kolumny do rektyfikacji po¬ wietrznej /. Chcac uzyskac takze i czysty azot, urzadzenie musi byc w ten sposób wy¬ konane, zeby ponad miejscem doprowadzania skroplonego powietrza, wystawala do góry jeszcze pewna czesc kolumny, która to czesc zrasza skroplony azot, doprowadzany rura 10 w stanie gazowym pod cisnieniem mniej wiecej 5 atm, a po ochlodzeniu w wymienniku ciepla 2 i skropleniu w kapieli tlenowej 3, do¬ prowadzany zgóry do kolumny /.W kolumnie / odbywa sie oddzielenie i to nie calkiem czystego (zawierajacego argrm) tlenu od mniej lub wiecej czystego azotu, u- chodzacego po oddaniu zimna w wymieniaczu ciepla 2 przez N2.W mysl niniejszego wynalazku w kolumnie / znajduje sie druga czyli wewnetrzna ko¬ lumna 4. Jest ona u góry zamknieta, osiada jednak u góry i w rozmaitych wysokosciach rury odplywowe (6, 7 i t. d.), opatrzone kurka¬ mi (Ki do KJ. Jezeli sie otworzy jeden z tych kurków, to wtedy zaczyna dzialac kolumna wewnetrzna, gdyz jest u dolu otwarta, a tlen, zawierajacy argon, wznosi sie w niej do góry.Tlen, zawierajacy argon, rektyfikuje sie w kolumnie wewnetrznej, argon uchodzi jako gaz z jednego z kurków /d do Kr„ tlen zas skrapla sie i plynie do dolnej czesci glównej kolumny rektyfikacyjnej /, gdzie wraz ze skroplonym tlenem, pochodzacym bezposred¬ nio z kolumny glównej, rektyfikuje sie w dal¬ szym ciagu w czysty tlen, zbierajacy sie w zbiorniku 3 i w tlen, bogaty w argon, wzno¬ szacy sie jako para i dostajacy sie czesciowo do kolumny wewnetrznej, gdzie sie rektyfiku¬ je, czesciowo zas do kolumny glównej, gdzie sie znowu skrapla.Czysty tlen w zbiorniku 3 utrzymuja w sta¬ nie wrzenia przechodzace rury 5 i 10. Para wznosi sie czesciowo do kolumny glównej, czesciowo zas plynie rura //, wskutek czego oddaje swe zimno w wymienniku ciepla i ucho¬ dzi przy 0L jako czysty gaz tlenowy. — 2 —8 i 9 oznaczaja rury manometrowe, zapo-. moca których mozna obserwowac stan tlenu w zbiorniku 3. 12 oznacza rure termometrowa, 13 zas rure,.której mozna uzyc do doprowa¬ dzenia skroplonego powietrza do urzadzenia na poczatku dzialania tegoz, jak równiez jako rury manometrowej.Technika po,daje wiele przykladów na spo¬ soby oddzielania kilku skladników od siebie przez parowanie i rektyfikacje, przyczem od¬ bywa sie naprzód czesciowe oddzielenie sklad¬ ników od siebie, potem zas poddaje sie otrzy¬ mane materje dalszemu oddzielaniu w dru-~ giem urzadzeniu. Ten sarn sposób moznaby zastosowac do rozdzielenia powietrza atmo¬ sferycznego (zapomoca skroplenia i rektyfi¬ kacji) na jego glówne skladniki, azot, tlen i argon. W tym celu wydala sie naprzód prawie wszystek azot z powietrza, podczas gdy po¬ zostala mieszanine tlenu z argonem, w której sie jeszcze nieco azotu znajduje, mozna roz¬ dzielic w drugiem urzadzeniu. Naogól nie wy¬ stepuja zadne szczególne trudnosci przy po¬ dobnych sposobach podczas zwyklej destyla¬ cji, t. j. przy temperaturach, wyzszych od temperatury otoczenia. Inaczej ma sie jednak rzecz z rektyfikacja tych gazów, któremi sie zajmuje niniejszy wynalazek;.Przy rozdzielaniu takich gazów przez skro¬ plenie i rektyfikacje zawsze beda funkcjono¬ waly urzadzenia o tyle korzystniej, o ile wie¬ cej bedzie wymiana ciepla ze wzgledu na oto- czenie ograniczona, wzgl. o ile doskonalszem bedzie odzyskiwanie zimna gazów, plynacych do urzadzenia wzglednie wychodzacych z niego. W tym wzgledzie posiada wynalazek szczególne zalety. Strata zimna przez wchla¬ nianie ciepla z otoczenia rosnie w tej mierze, w jakiej wzrasta powierzchnia kolumny rek¬ tyfikacyjnej. Teraz jednak okazalo sie, ze rozmiary kolumny rektyfikacyjnej tylko nie¬ znacznie sie zwiekszaja przez wbudowanie tej, o tyle mniejszej, drugiej czyli wewnetrz¬ nej kolumny, przez co strata zimna kolumny zewnetrznej tylko nieznacznie wzrasta, pod¬ czas gdy strata zimna kolumny wewnetrznej, wbudowanej calkowicie w zewnetrzna, spada do zera, w przeciwienstwie do kolumny, usta¬ wionej osobno, gdzie wystepuje znaczne zwiekszenie powierzchni i polaczone z niem zwiekszenie sie strat zimna.Dalsza zaleta wynalazku jest to, ze w dru¬ giej czyli wewnetrznej kolumnie, otaczanej . calkowicie warstwami plynu i gazów kolumny zewnetrznej, oziebiajacemi sie regularnie w kierunku ku górze, nastepuje rozdzielanie sie temperatury, wspomagajace dobra rekty¬ fikacje i umozliwiajace odprowadzanie gazów w róznych miejscach kolumny wewnetrznej, czyli w róznych strefach temperatury, wsku¬ tek czego mozna uzyskac mieszaniny gazów o zadanej zawartosci argonu wzgl. azotu.Umieszczenie odplywu dla gazów w róz¬ nych wysokosciach wewnetrznej kolumny u- mozliwia zwiekszenie lub zmniejszenie sku¬ tecznej dlugosci kolumny przy tern urzadze¬ niu, a zatem i spadku temperatury, w grani¬ cach którego odbywa sie rektyfikacja. Dalsze zalety wbudowanej kolumny rektyfikacyjnej polegaja na tern, ze jest ona kazdej chwili go¬ towa do rektyfikacji, skoro kolumna ze¬ wnetrzna funkcjonuje, a jej dzialanie zaczyna sie z ta chwila, kiedy sie z niej wypusci gaz.Z chwila zas, kiedy sie odplyw gazu z kolu¬ mny wewnetrznej przerwie, przestaje ona dzialac, a wtedy kolumna zewnetrzna moze byc uzyta jako kolumna pojedyncza.Do utrzymania rektyfikacji w tej kolumnie wewnetrznej nie potrzeba zadnych osobnych srodków pomocniczych. Gdyby chciano doko¬ nywac rektyfikacji w kolumnie osobno usta¬ wionej, musialoby sie ja naprzód przygotowac do rektyfikacji (np. ochlodzic), a do tego jak równiez i do utrzymania rektyfikacji bylyby potrzebne osobne srodki pomocnicze, wyma¬ gajace osobnego regulowania i dogladania.Dalsza zaleta polega jeszcze na tern, ze konstrukcja jest prostsza i mniej miejsca zaj¬ muje, PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Kolumna rektyfikacyjna do otrzymywania tlenu ze skroplonego powietrza, znamiennatem, ze wewnatrz kolumny do rektyfikacji po¬ wietrza znajduje sie kolumna druga, otoczona ze wszystkich stron kolumna glówna, za¬ mknieta u góry, u dolu zas otwarta, z której gaz odprowadzany jest u góry lub w róznych jej wysokosciach. Hendrik.Filippo Izn., Pancras Schoonenberg i Naamlooze . Vennootschap Philips' Me- taal-Gloeilampenfabriek. Zastepca: A. Bolland, rzecznik, patentowyDo opisu patentowego N° 1516 ZAKLGRAF.KOZIANSKICH W WARSZAWIE PL