Znane sa juz sposoby rozdzielania mie¬ szanin gazowych o niskim punkcie wrzenia, zwlaszcza powietrza, w dwóch stopniach z zastosowaniem okresowo zmienianych za¬ sobników zimna. Wedlug tych sposobów powietrze zostaje sprezone jedynie do tej preznosci, która pozwala na jego skrople¬ nie lub skroplenie azotu podczas wymia¬ ny ciepla z wrzacym tlenem. Potrzebne do pokrycia strat zimno otrzymywano dotych¬ czas tak zwanym sposobem niskopreznym przez rozprezenie czesci sprezonego po¬ wietrza lub wydzielonego pod cisnieniem azotu w niskiej temperaturze przez wyko¬ nanie pracy zewnetrznej. Wskutek jednak takiego sposobu wytwarzania zimna dobroc rektyfikacji jest bezposrednio zwiazana ze sprawnoscia chlodzenia, poniewaz wielkosc zapotrzebowania zimna okresla ilosc gazu, jaka w celu uzycia w rozprezarce musi byc pobrana z kolumny rektyfikacyjnej pierw¬ szego stopnia, czyli dolnej, pracujacej pod zwiekszonym cisnieniem, i która jako ciecz pluczaca zostaje przez to stracona dla ko¬ lumny drugiego stopnia, czyli górnej. W celu utrzymania procesu rozdzielania w równowadze trzeba go regulowac stosownie do zapotrzebowania zimna. Dlatego tez rzadko tylko mozna osiagnac najlepsze wy¬ niki, przy których zapotrzebowanie zimna i dobroc rektyfikacji sa dostosowane jedno do drugiego. Przewaznie zas wskutek nie-dostatecznej ilosci cieczy pluczacej rekty¬ fikacja dajewzly wynik^Jjjb tez nadmiar ta- Kh jfi&j; cieczy nie moz^bycJKrykorzystany. i ? Sposób lyedlug wynalazku niniejszego usuwa te trudnosci i pozwala nadto jeszcze na znaczne zmniejszenie energii, potrzeb¬ nej do rozdzielania gazów. Wedlug wyna¬ lazku w celu calkowitego lub czesciowego wytworzenia zimna, potrzebnego do pokry¬ cia strat, stosuje sie oddzielny proces' wy¬ twarzania zimna przez rozprezanie stosun¬ kowo malej ilosci powietrza, sprezonego do wysokiej preznosci.Reszte brakujacego zimna, niezbednego do utrzymania stanu równowagi, uzyskuje sie w ten sposób, ze niezaleznie od zapo¬ trzebowania jego stale pobiera sie z dolnej kolumny rektyfikacyjnej stala ilosc azotu i rozpreza ja przez wykonanie pracy ze¬ wnetrznej w rozprezarce lub turbinie.Przed tym rozprezaniem azot musi byc o- grzany tak, aby podczas rozprezania nie nastapilo skroplenie. Zamiast wiec stoso¬ wac do tego ogrzewania, jak dotychczas, nieznaczna ilosc powietrza, sprezonego do 10 — 20 atm, powietrze to wedlug wyna¬ lazku spreza sie do preznosci, wynoszacej blisko 200 atm. Wspomniany wyzej od¬ dzielny proces wytwarzania zimna przepro¬ wadza sie przez rozprezanie tego powietrza o wysokiej preznosci.Taki sposób wytwarzania zimna jest szczególnie korzystny, poniewaz ta czesc powietrza i tak musi byc doprowadzona do preznosci 10 — 20 atm, potrzebne jest wiec tutaj tylko dalsze sprezenie w stosunku 20 — 10-krotnym. Jezeli ilosc powietrza, uzytego do podgrzania azotu, wynosi 5%, to przez sprezenie go do 200 atm i zasto¬ sowanie wstepnego oziebienia tego powie¬ trza do — 40^ mozna osiagnac sprawnosc chlodzenia równa w przyblizeniu 1 Kal/m3 calego przerabianego powietrza z dodatko* wym zuzyciem energii, wynoszacym tylko okolo 0,01 KM/Kal. Ta ilosc zimna jest tak wielka, ze w razie potrzeby z urzadzenia mozna pobierac stosunkowo duze ilosci tle¬ nu w stanie cieklym, co jest konieczne w tym razie, gdy sie chce przeszkodzic gro¬ madzeniu sie zanieczyszczen w wyparniku.Nastepnie okolicznosc, ze rozprezarka pra¬ cuje ze stala sprawnoscia i stala liczba ob¬ rotów, umozliwia w sposób prosty zupelne wykorzystanie energii rozprezania. Pod¬ czas gdy dotychczas energie rozprezarki musiala przejmowac maszyna napedowa, która, jak np, pompa wodna, moze sie do¬ stosowac do zmian pracy rozprezarek, jed¬ nak nie zawsze moze wykorzystac energie rozprezania, to teraz mozna rozprezarke lub turbine sprzegnac np. bezposrednio ze sprezarka.Podobnie mozna postapic i w tym razie, gdy zamiast azotu pobranego z kolumny dolnej, w rozprezarce rozpreza sie w spo¬ sób znany czesc nierozdzielonego powie¬ trza.Jedyna zmiana polega na tym, ze po¬ wietrze o wysokiej preznosci nie zostaje doprowadzone do wymienny ciepla z azo¬ tem, lecz z ta czescia powietrza, która ma byc rozprezona.Ilosc azotu lub powietrza o niskiej prez¬ nosci, która ulega rozprezaniu w rozpre¬ zarce lub turbinie, mozna dowolnie zmniej¬ szyc, przy czym brakujaca wtedy ilosc zimna uzyskuje sie przez rozprezenie od¬ nosnej ilosci powietrza wysokosprezonego o odpowiedniej preznosci. Ilosc azotu mozna przy tym zmniejszyc nawet do zera, to znaczy, ze cala ilosc zimna wytwarza sie przez rozprezenie powietrza o wysokiej preznosci. W tym przypadku caly azot, wydzielony w kolumnie dolnej, moze slu¬ zyc jako ciecz pluczaca w kolumnie górnej, a wskutek tego osiaga sie najpomyslniej sze warunki dla duzej wydajnosci i czystosci produktu rozdzielania. Przy tym jest rze¬ cza szczególnie korzystna wykonanie roz¬ prezenia czesci powietrza o wysokiej prez¬ nosci przez dlawienie, a reszty — przez wykonanie pracy zewnetrznej, przy czym — 2 —najlepiej wedlug metody Heylandfa wpro¬ wadzic powietrze do rozprezarki o tempe¬ raturze wody chlodzacej. Dotychczas w procesach rozdzielania gazów, o ile nie o- trzymywano produktów cieklych (ciekly tlen), musiano rezygnowac ze stosowania tego sposobu wytwarzania zimna, ponie¬ waz uzyskane podczas rozprezania przez wykonywanie pracy zewnetrznej zimno da¬ je sie tylko nie calkowicie przenosic na swiezy gaz. Musiano wiec albo rezygnowac z przekazania zimna wytwarzajacego sie przy rozprezaniu w rozprezarce i w ten sposób bezposrednio tracic zimno, albo po¬ srednia strate zimna pokrywac w ten spo¬ sób, ze w znacznym stopniu zmniejszano czesc powietrza o wysokiej preznosci, ply¬ naca przez rozprezarke. Wskutek malej róznicy temperatur przy przenoszeniu cie¬ pla konieczne byly oprócz tego wymienni- ce o szczególnie znacznych wymiarach.Powyzsze wady sposobu skraplania zo¬ staja wedlug niniejszego wynalazku zamie¬ nione na zalety przez zastosowanie zasób-' ników zimna. Mianowicie okazalo sie prak¬ tycznym i koniecznym odprowadzanie wiek¬ szej ilosci zimnego gazu przez zasobniki gdy do nich wplywa gas cieply, azeby przez to dodatkowe chlodzenie w zimnej czesci zasobnika utrzymac tak nieznaczna rózni¬ ce temperatur pomiedzy okresem cieplym i zimnym, aby bezwarunkowo zapewnic po¬ nowne odparowanie skroplin, wydzielonych ze swiezego gazu. Potrzebne do tego celu dodatkowe zapotrzebowanie zimna pokry¬ wa sie w szczególnie korzystny sposób dawniej nie wykorzystywanym nadmiarem zimna procesu skraplania.Podobne okolicznosci zachodza, gdy za¬ miast metody Heylandfa stosuje sie inna metode skraplania powietrza w celu wy¬ twarzania zimna, wedlug której czesc po¬ wietrza rozpreza sie przez wykonanie pra¬ cy zewnetrznej, a reszta przez dlawienie.Mozna wiec np. wieksza czesc uzytego do wytworzenia zimna powietrza sprezyc pra¬ wie do 16 astm, i pó wstepnym pziebieniii rozprezyc w rozprezarce, podczas gdy czesc powietrza, która po wstepnym ozie¬ bieniu zostaje dlawiona, sprezyc prawie do 40atm.Ilosc cieozy pluczacej w kolumnie gór¬ nej, zwiekszona wskutek stosowania sposo¬ bów wytwarzania zimna wedlug wynalazku, wykorzystuje sie jeszcze w mysl wynalazku w ten sposób, ze do kolumny wdmuchuje sie dodatkowo powietrze pod malym cisnie* niem.Zastosowanie powietrza o trzech róz¬ nych preznosciach moze sie okazac nieko¬ rzystnym utrudnieniem, zwlaszcza zas mo¬ ga powstac trudnosci przy uzyciu zasobni¬ ków zimna odnosnie wlasciwego rozdzialu ilosci gazu, niezbednej do osiagniecia do¬ skonalej wymiany ciepla, a sa one tym wieksze, im wiecej potrzeba strumieni ga¬ zu, a tym samym zasobników. Mozna jed¬ nak tego uniknac jezeli wedlug wynalazku ilosc powietrza, wdmuchanego do górnej kolumny, równa sie dokladnie ilosci uzy¬ skanego tlenu. W tym przypadku wystar¬ czaja dwie pary i tak niezbednych zasobni* ków, z których jedna para posredniczy w wymianie ciepla miedzy azotem i powie¬ trzem, sprezonym do preznosci odpowiada¬ jacej skraplaniu, a druga w wymianie cie¬ pla miedzy tlenem i powietrzem wdmuchi¬ wanym. Oziebianie malej, sprezonej do wy¬ sokiej preznosci czesci powietrza, która i tak ze wzgledów praktycznych jest uzywa¬ na do przenoszenia zimna, odbywa sie zawsze w ciagle czynnych przeciwstrumie- niach.Dla wyjasnienia sposobu podano poni¬ zej przyklad uzyskiwania 60%-owego tlenu z 10000 m3/godz powietrza oraz przyklad pierwszego z obydwóch podanych sposobów wytwarzania zimna, 7000 m3/godz rozdzie¬ lonego powietrza spreza sie do preznosci odpowiadajacej skraplaniu, to znaczy do 4 atm, oziebia sie je w zasobnikach przez wymiane ciepla z wydzielonym azotem do — 3 —temperatury itoaptenfa; niteta|p^e*SjpffO wadza s^ je do k*4aitt$ydokiej i tana-w zwykly sposób j e1 rozdziela. Gdy skrapla¬ nie powielrzlb ptzeprowatLza, sle w - skrapla¬ czu o odplywie zwrotnym, a plynny tlen w stalym pradzie odparowuje sie wraz z jego para, preznosc skraplania obniza sie prawie do 3*2 atm. Z azotu; wydzielonego W kolumnie dolnej wzglednie w skraplaczu O odplywie zwrotnym, pobiera sie okolo 1350 m3/godz w stanie gazowym i rozpre¬ za go sie przez wykonanie pracy zewnetrz¬ nej, podczas gdy reszte przejmuje kolumna goraa w postaci cieczy pluczacej 3000 m3/godz! powietrza — tyle, ile uzyskuje sie tlenu, spreza sie w dmuchawie do 0,4 atm, oziebia sie przez wymiane ciepla z tlenem do temperatury skraplania i wdmuchuje sie w postaci gazu do kolumny górnej.W celu pokrycia strat zimna spreza sie okolo 500 m3/godz powietrza do preznosci 200 atm oraz dlawi po oziebieniu przez wy¬ miane ciepla w przeciwpradzie z produkta¬ mi rozdzielania i stosownie do potrzeby wprowadza do dolnej lub górnej kolumny.Dobrze jest przy tym uprzednio doprowa¬ dzic oziebione powietrze wysokoprezne do wymiany ciepla z azotem, aby azot nie ulegl skraplaniu podczas przeplywu przez rozprezarke. Aby zwiekszyc chlodzenie o- siagniete przez rozprezanie powietrza o wysokiej preznosci, powietrze to oziebia sie wstepnie w oddzielnej chlodnicy przed wymiana ciepla z produktami rozdzielania.Postepuje sie zasadniczo tak samo, gdy niezbedne do pokrycia strat zimne uzysku- je sie wylacznie za pomoca powietrza o wysokiej preznosci, przy czym rezygnuje sie z rozprezania azotu, a rozpreza czesc powietrza o wysokiej preznosci przez wy¬ konanie pracy zewnetrznej, dlawi sie zas tylko reszte tego powietrza. Rozprezenie powietrza wysokopreznego mozna przy tym doprowadzic do preznosci, panujacej w dolnej lub górnej kolumnie rektyfikacyjnej.W- tym ostatnim przypadku chlodzenie fest mec6 wieksze, przy tym jednak zostaje zwiekszona ilosc powietrza1 wdmuchanego do kolumny górnej. Natomiast w pierw¬ szym przypadku wytwarza sie mniejsza ilosc zimna, za to w kolumnie górnej; znaj¬ duje sie do rozporzadzenia wieksza ilosc cieczy pluczacej. Stosownie wiec do zapo^ trzebowania zimna i wymaganej czystosci azotu wydmuch rozprezarki wprowadza sie do dolnej lub górnej kolumny rektyfi¬ kacyjnej.Zalety sposobu polegaja na tym, ze zwiekszenie zapotrzebowania energii, nie¬ zbednej do tego, aby kilka procent powie¬ trza sprezonego do preznosci skraplania w celu wytwarzania zimna sprezyc dalej do wysokiego cisnienia, jest mniejsze, niz o- szczednosc energii, która osiaga sie przez to, ze pewna ilosc powietrza, równa ilosci wydzielonego tlenu, doprowadza sie za¬ miast do preznosci skraplania tylko do nie¬ znacznej nadpreznosci. Poniewaz ilosc wdmuchiwanego powietrza samoczynnie dostosowuje sie do czystosci tlenu* przeto sposób wedlug wynalazku pomimo, jak wia¬ domo, utrudniajacego' rektyfikacje wdmu¬ chiwania powietrza, daje moznosc uzyski¬ wania tlenu o stopniu czystosci, przekra¬ czajacym nawet 99%. W razie uzyskania mniej czystego tlenu w praktyce ulega roz¬ dzieleniu wieksza ilosc niesprezonego po¬ wietrza, a wskutek tego zostaje zmniejszo¬ ne zapotrzebowanie energii rozdzielania jak równiez i energii, niezbednej do wytwarza¬ nia preznosci skraplania. Dalsza zaleta spo¬ sobu jest to, ze straty sprezonego gazu sta¬ ja sie mniejsze za kazdym przelaczeniem zasobników zimna dzieki temu, ze prez¬ nosc swiezego gazu, plynacego przez zasob¬ niki, jest bardzo niska. Wskutek tego rów¬ niez tlen zostaje w mniejszym stopniu za¬ nieczyszczony przez powietrze, pozostale w zasobnikach po przelaczaniu, niz dotych¬ czas, a wiec uzyskany tlen odznacza sie wieksza czystoscia.Sposób wedlug wynalazku zostal opisa- — 4 —iiy powyzej tytulem przykladu w zastoso¬ waniu do rozdzielania powietrza na tlen i azot. Ten sani sposób moze byc równiez za¬ stosowany do rozdzielania innych miesza¬ nin gazowych o dwóch skladnikach i niskim punkcie wrzenia. Latwiej wrzacy skladnik zajmie wówczas miejsce azotu a trudniej wrzacy skladnik — miejsce tlenu. PL