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DE1250848B - Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft bei Sauerstoffabnahmeschwankungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft bei Sauerstoffabnahmeschwankungen

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Publication number
DE1250848B
DE1250848B DENDAT1250848D DE1250848DA DE1250848B DE 1250848 B DE1250848 B DE 1250848B DE NDAT1250848 D DENDAT1250848 D DE NDAT1250848D DE 1250848D A DE1250848D A DE 1250848DA DE 1250848 B DE1250848 B DE 1250848B
Authority
DE
Germany
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oxygen
pressure column
nitrogen
liquid
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1250848D
Other languages
English (en)
Inventor
München-Solln Max Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Publication date
Publication of DE1250848B publication Critical patent/DE1250848B/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
F25j
Deutsche Kl.: 17g- 2/01
Nummer: 1250 848
Aktenzeichen: G 375081 a/17 g
Anmeldetag: 11. April 1963
Auslegetag: 28. September 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mittels zweistufiger Rektifikation, bei dem Schwankungen in der Entnahmemenge von gasförmigem Sauerstoff ausgeglichen werden, indem bei starker Entnahme flüssiger gespeicherter Sauerstoff zusätzlich verdampft wird, während gleichzeitig gasförmiger Stickstoff aus dem Kopf der Drucksäule der arbeitsleistenden Entspannung entzogen, verflüssigt und gespeichert wird, und bei geringer Entnahme die Uberschußmenge an Sauerstoff flüssig gespeichert wird, wobei der verflüssigte Stickstoff verdampft wird.
In Verbindung mit der sogenannten Sauerstoffinnenverdichtungj d. h. der Verdampfung des vorher flüssig durch Pumpen auf den Verbrauchsdruck gebrachten Sauerstoffs im Zerlegungsapparat, wurde bereits ein Weg gezeigt, um bei Sauerstoff anlagen mit Regeneratoren als Wärmeaustauschern die Sauerstoffausbeute aus der Zerlegungsluft zu erhöhen. Sauerstoff oder ein im Wärmeaustausch mit dem verdampfenden Sauerstoff verflüssigtes Gas, insbesondere Stickstoff, wird zur Verflüssigung von Rektifikationsdämpfen verdampft, welche der Niederdrucksäule etwa in der Mitte oder, genauer gesagt, zwischen der Aufgabestelle des Rohsauerstoffs aus der Drucksäule und dem Sumpf der Niederdrucksäule entnommen werden.
Die Erhöhung der Ausbeute oder mit anderen Worten die Verminderung des Luftbedarfs für den gewonnenen Sauerstoff ist dabei darauf zurückzuführen, daß die für die praktisch nur zwischen Argon und Sauerstoff ablaufende Rektifikation im unteren Abschnitt der Niederdrucksäule benötigte große Rücklaufmenge teilweise aus den in diesem Säulenabschnitt aufsteigenden Dämpfen gebildet wird, also nur teilweise der Drucksäule entnommen werden muß. Für die im unteren Abschnitt der Niederdrucksäule stattfindende Rektifikation zwischen Argon und Sauerstoff werden je 100 Teile Sauerstoffprodukt mit 99,5Vo O2-Gehalt mindestens 400 Teile Rücklauf benötigt, weil das Dampfdruckverhältnis von Sauerstoff zu Argon etwa 100:130 ist. Bei normaler zweistufiger Rektifikation muß dieser Rücklauf vollständig durch aus der Drucksäule entnommene Flüssigkeiten gebildet werden. Unter Berücksichtigung der Verdampfungsverluste beim Überleiten der Flüssigkeiten und infolge der verschiedenen Verdampfungswärmen von Sauerstoff und Stickstoff müssen mindestens 440 Teile Flüssigkeit aus der Drucksäule in die Niederdrucksäule übergeleitet werden. Wenn zur Deckung der Kälteverluste des Trennapparates 120 Teile der Zerlegungsluft arbeitsleistend entspannt, also nicht ver-Verfahren und Vorrichtung
zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
bei Sauerstoffabnahmeschwankungen
Anmelder:
Linde Aktiengesellschaft,
Wiesbaden, Hildastr. 2-10
Als Erfinder benannt: l
Max Seidel, München-Solln
flüssigt werden, ergibt sich ein Luftbedarf von 440 ■+ 120 = 560 Teilen Zerlegungsluft für 100 Teile Sauerstoff von 99,5% Reinheit.
Nimmt man an, daß der Rohsauerstoff der Drucksäule mit 39 % O2-Gehalt entnommen wird, so ergibt sich aus den Gleichgewichtsbedingungen an der Einführungsstelle des Rohsauerstoffs in die obere Säule, daß für die Gewinnung von 100 Teilen Reinsauerstoff aus 500 Teilen Zerlegungsluft neben etwa 255 Teilen Rohsauerstoff mit 39% O2-Gehalt noch etwa 125 Teile Waschstickstoff mit etwa 3% O2-Gehalt notwendig sind. Am Säulenkopf der Niederdrucksäule stehen dann bei etwa 5% Eintrittsverdampfung des Waschstickstoffs 120 Teile Waschstickstoff für 255 + 120 - 100 = 275 Teile aufsteigende Dämpfe zur Verfügung. Dieses Mengenverhältnis von etwa 2,30 gewährleistet eine gute Auswaschung des Sauerstoffs aus den aufsteigenden Dämpfen.
Bei einer teilweisen Rücklauf bildung aus den Säulendämpfen des unteren Abschnittes der Niederdrucksäule kann also die Menge der aus der Drucksäule in die Niederdrucksäule überzuführenden Flüssigkeiten von 440 Teilen auf etwa 360 Teile je 100 Teile Sauerstoffprodukt vermindert werden.
Die Differenz von 440 Teilen und 380 Teilen Flüssigkeitsentnahme aus der Drucksäule steht entweder als Mehrmenge für die arbeitsleistende Entspannung, also zur zusätzlichen Kälteerzeugung zur Verfügung oder kann zu einer Minderung des Luftdurchsatzes je 100 Teile Sauerstoff dienen.
Bei nur 500 Teilen Zerlegungsluft je 100 Teile Sauerstoffprodukt von 99,5% Reinheit stehen dann für die arbeitsleistende Entspannung immer noch 120 Teile Stickstoff je 100 Teile Sauerstoffprodukt zur Verfügung.
Da die Kälteverluste der Luftzerlegungsanlage etwa proportional der umgesetzten Luftmenge sind, wird
709 649/124
bei verminderter Luftmenge und gleicher arbeitsleistend entspannter Menge im Verhältnis zum Kältebedarf der Zerlegungseinrichtung mehr Kälte erzeugt.
Die vorliegende Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gemacht, den Energieaufwand für die Herstellung von Sauerstoff, insbesondere für höchste Sauerstoffreinheiten mit'über 99% O2-Gehalt, weiter zu senken und darüber hinaus für Nebeneinrichtungen, wie für die Speicherung flüssiger Gase bei schwankendem Sauerstoffbedarf (deutsche Auslegeschrift 1105 897) — insbesondere zum Zweck der Erweiterung des Verbrauchsspielraumes für den gasförmigen Sauerstoff — ohne besonderen Aufwand ausreichende Uberschußkälte zu gewinnen.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß bei normaler Entnahme von Sauerstoff die Verdampfung desselben durch Wärmeaustausch mit aus dem mittleren Teil der Niederdrucksäule entnommenen Dämpfen erfolgt, die nach Kondensation als Rücklauf wieder auf diese aufgegeben werden, und daß bei geringer Entnahme von Sauerstoff zusätzlich gespeicherter flüssiger Stickstoff zur Kondensation der aus der Niederdrucksäule entnommenen Dämpfe verdampft wird.
Bei dem neuen Verfahren kann also mit wenigen und einfachen zusätzlichen Mitteln bei Anwendung der Wechselspeicherung die Sauerstoffgewinnung von Sauerstoffverbrauchsschwankungen unbeeinflußt gehalten werden.
Der fehlende Kältebedarf wird dabei in an sich bekannter Weise vorteilhaft durch die arbeitsleistende Entspannung der während der Zeiten geringer Sauerstoffentnahme erhöhten Stickstoffmenge aus der Drucksäule gedeckt.
Die Verdampferseite des Zwischenkondensators wird erfindungsgemäß vorteilhaft als Umlaufverdampfer betrieben und die bei jeder Umwälzung nicht verdampfte Flüssigkeit wird in einem Abscheider von dem gebildeten Dampf geschieden und über einen tiefer liegenden Adsorber zusammen mit dem neu aus dem Sumpf der Niederdrucksäule entnommenen Sauerstoffprodukt der Verdampferseite des Zwischenkondensators wieder "zugeführt.
Ein Niveaugefäß mit freiem Überlauf zum Säüer-Stoffspeicher, welches rnii dem Abscheider zu einer Baueinheit vereinigt sein kann und dessen Dampfraum mit dem Dampf raum des Sauerstoffwechselspeichers verbunden ist, erhält den Flüssigkeitsstand im Verdampfraum des Zwischenkondensators.
Durch die selbsttätige Flüssigkeitsstandhaltung im Verdampf raum des Zwischenkondensators wird die Bedienung vereinfacht. :
Entsprechend der Arbeitsweise des Sauerstoffverdampfers zur Kondensation der Niederdrucksäulendämpfe wird zweckmäßig auch der zu verdampfende Speicherzusatzstickstöff im Umwälzverfahren verdampft und die bei jeder Umwälzung nicht verdampfte Menge von den Dämpfen abgetrennt und dem zu verdampfenden Stickstoffstrom wieder zugeführt. Der Flüssigkeitsstand im Sumpf der Niederdrucksäule wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch freien Überlauf, vorzugsweise in ein Niveaugefäß, konstant gehalten, damit die Beflutung der Verdampferseite des Stickstoffkondensatörs zur Beheizung der Niederdrucksäule konstant bleibt.
Um das notwendige Temperaturgefälle für die Kondensation von Säulendämpfen durch das verdampfende Sauerstoffprodukt zu schaffen, wird, der Druck auf der Produktverdampfungsseite des Zwischenkondensators gegenüber dem Druck in der Niederdrucksäule gesenkt. Der Druck am unteren Ende der Niederdrucksäule wird gegenüber der üblichen Doppelrektifikation von 1,4 ata auf 1,6 ata erhöht und das Produkt bei einem abgesenkten Druck von 1,2 ata zur Kühlung des Zwischenkondensators verdampft. Der Verdampfungsdruck von 1,2 ata ist ausreichend, um den Sauerstoff nach der Erwärmung in
ίο den üblichen Regeneratorrohrschlangen noch mit einem nicht unter Atmosphärendruck liegenden Druck verfügbar zu haben. Bei Verbrauch des Sauerstoffs unter Druck erfolgt die Verdichtung des erwärmten Sauerstoffs außerhalb des Zerlegungsapparates (Sauerstoffaußenverdichtung).
Wegen des höheren Druckes in der Niederdrucksäule ist vor den Regeneratoren ein Luftdruck von etwa 6,6 ata erforderlich, an Stelle von etwa 5,8 ata beim normalen Linde-Fränkl-Verfahren.
Der Umschaltverlust der Regeneratoren erhöht den Luftbedarf von 560 Nm3 bzw. 500 Nm3 um etwa 20 Nm3 je 100 Nm3 Sauerstoffprodukt. Der Vergleich ergibt, daß für die Verdichtung von 520 Nm3 Luft auf 6,6 ata Druck, die nach dem Verfahren der Erfindung zur Gewinnung von 100 Nm3 Sauerstoff auf 99,5 % O„-Gehalt benötigt werden, etwa 48 kWh aufzuwenden sind, während beim normalen Linde-Ffänkl-Verfahren für 580 Nm3/h mit 5,8 ata Druck etwa 50 kWh/100 Nm3 Sauerstoff aufzuwenden sind.
Da in beiden Fällen gleiche Gasmengen für die arbeitsleistende Entspannung zur Verfügung stehen, aber nach der Erfindung einerseits wegen des größeren Druckgefälles etwa 10% mehr Kälte erzeugt wird und andererseits wegen der kleineren Luftmenge etwa 10% weniger Kälteverluste zu decken sind, ergibt sich bei dem neuen Verfahren ein ausreichender Kälteüberschuß, um neben den Kälteverlusten des Luftzerlegers noch Verdampfungsverluste von Flüssigspeichern zu decken, die zum Ausgleich zwischen konstanter Erzeugung und schwankendem Verbrauch von Sauerstoff dienen.
Wenn weniger Sauerstoff zum Verbrauch entnommen wird, steigt der Sauerstoffdruck im Verdampfungsraum des Zwischenkondensators, die Temperaturdifferenz der Heizfläche des Zwischenkondensators vermindert sich und die Verdampfungsleistung geht zurück. Da vom Sumpf der Niederdrucksäule eine konstante Menge flüssigen Sauerstoffs zum Zwischenkondensator fließt, steigt der Flüssigkeitsstand auf der Verdampfungsseite des Zwischenkondensators. .
Als Folgeerscheinung der verminderten Zwischenkondensation von Rektifikationsdämpfen vermindert sich zunächst die Rücklaufmenge im unteren Säulenabschhitt der Niederdrucksäule und damit zusammenhängend steigt der O,-Gehalt der Säulendämpfe an der Anschlußstelle des Zwischenkondensators und im darüberliegenden Säulenabschnitt. Die Sauerstoffreinheit im unteren Abschnitt und im Sumpf der Niederdrucksäule ändert sieh infolge der Speicherwirkung der Säule viel langsamer. Durch aus dem Stickstoffspeicher entnommenen flüssigen Stickstoff, der unter einem dem Druck der Niederdrucksäule etwa entsprechenden Druck verdampft, wird nun zusätzlich so viel von den Säulendämpfen kondensiert, wie infolge der geringeren Sauerstoffverdampfung im Zwischenkondensator ausgefallen ist. Das gestörte Gleichgewicht der Niederdrucksäule und damit der O.7-Gehalt oberhalb der Zwischenkondensationsstelle
der Niederdrucksäule wird' damit wieder hergestellt. In der Reinheit des Produktsauerstoffs zeigt sich keine merkbare Änderung. Als Grundlage für die Regelung der Menge des im Zusatzzwischenkondensator verdampften Stickstoffs dient die Analyse der Rektifikationsdämpfe an der Anschlußstelle der Zwischenkondensatoren bzw. zweckmäßig an einer Stelle zwischen dem Anschluß der Zwischenkondensatoren und der Rohsauerstoffeinführung in die Niederdrucksäule. Die Regelung kann von Hand oder automatisch erfolgen. .
Wenn der Sauerstoffverbrauch die Erzeugung übersteigt, wird aus dem Sauerstoffwechselspeicher — zweckmäßig mittels einer Pumpe — Sauerstoff zum Niveaugefäß der Sauerstoffverdampfungsseite des Zwischenkondensators gefördert. Eine besondere Mengenregelung ist dafür nicht notwendig, da zuviel geförderte Flüssigkeitsmengen durch den Überlauf des Niveaugefäßes zum Flüssigsauerstoffspeicher zurückfließen.
Zur Verdampfung der Mehrmenge von Sauerstoff ohne Rückwirkung auf die Niederdrucksäule wird erfindungsgemäß ein Zusatzproduktverdampfer an das Niveaugefäß der Verdampfungsseite des Zwischenkondensators angeschlossen, der durch kondensierenden Stickstoff aus der Drucksäule beheizt wird. Die Menge des kondensierenden Stickstoffs wird von Hand oder automatisch so geregelt, daß die Zusammensetzung der Dämpfe an der Anschlußstelle des Zwischenkondensators an die Niederdrucksäule oder an einer gewählten Stelle zwischen dieser Stelle und der Einspeisestelle des Rohsauerstoffs in die Niederdrucksäule konstant bleibt. Damit ist gesichert, daß die Menge des in dem Zwischenkondensator für den normalen Betrieb gebildeten Zusatz-Rücklaufes für den unteren Abschnitt der Niederdrucksäule unverändert bleibt.
Der für die Verdampfung des aus dem Sauerstoffwechselspeicher entnommenen flüssigen Sauerstoffs kondensierte Stickstoff wird dem Stickstoffwechselspeicher zugeführt, so daß eine Rückwirkung auf die Zerlegungssäule entfällt.
Um die erforderliche Stickstoffmenge aus; der Drucksäule für die Verdampfung des aus dem O2-Wechselspeicher flüssig zugesetzten Sauerstoffs ohne Veränderung der Beheizung der Niederdrucksäule verfügbar zu haben, muß die Beaufschlagung der Entspannungsturbine so weit vermindert werden, daß die Beheizung der Niederdrucksäule durch kondensierenden Druckstickstoff und damit die Reinheit des Sauerstoffs im Säulensumpf der Niederdrucksäule unverändert bleibt. Der zeitweise Verzicht auf einen Teil der möglichen Kälteleistung kann durch den Kältevorrat der Wechsel speicher ersetzt werden.
Durch Einschalten einer Rektifikation zwischen die Stelle der Niederdrucksäule, aus der die Säulendämpfe für die Zwischenkondensation entnommen und zu der das gebildete Zwischenkondensat zurückgeleitet wird, und die Zwischenkondensation selbst kann Argon soweit angereichert werden, daß es als verhältnismäßig reines Rohprodukt am Zwischenkondensator ausgeschleust werden kann. Im Zwischenkondensator kondensiert dann praktisch nur Argon. Die Argongewinnung durch eine solche.Zwischenrektifikation zwischen Niederdrucksäule und Zwischenkondensation bedingt eine zusätzliche Erhöhung des Druckes der Niederdrücksäule, da der Druck des ini Zwischenkondensator kondensierenden Argons wegen der zum Sauerstoff tieferen Siedetemperatur höher sein muß und der Strömungswiderstand der Argonrektifikation zu einer weiteren Druck-: erhöhung im Sumpf der Niederdrucksäule führt. Damit der Stickstoff der Drucksäule aus der Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule die Rektifikationsdämpfe für die Niederdrucksäule verdampfen kann, muß der Zerlegungsluftdruck um 1 bis 1,5 at höher gewählt werden als ohne Argongewinnung.
Die Figur zeigt beispielsweise und schematisch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Die auf 6,6 ata komprimierte Luft, etwa 520 Teile bezogen auf 100 Teile Produkt, wird über die Leitung 1 in den Regeneratoren 2, 4 bzw. 3, 5 gekühlt und gereinigt. Die nach Abzug der Schaltverluste verbleibende Luftmenge, etwa 500 Teile, wird durch die Leitung 6 dem unteren Ende der unter einem Druck von 6,5 ata stehenden Drucksäule 12 des Doppelrektifikators zugeführt. Die im Sumpf der Drucksäule 12 sich sammelnde Flüssigkeit, etwa 255 Teile mit etwa 39% Sauerstoffgehalt, wird über die Leitung 7 abgezogen und durch die wechselseitig betriebenen Adsorber 8 α und Sb geführt und dort von Kohlendioxydspuren und von Kohlenwasserstoffen befreit. Die gereinigte Flüssigkeit wird anschließend durch die Leitung 9 über den Unterkühlungsgegenströmer 10 und das Entspannungsventil 11 in die Niederdrucksäule 13 entspannt, in der an dieser Stelle ein Druck von etwa 1,5 ata herrscht.
Dem oberen Teil der Drucksäule 12 werden etwa 125 Teile flüssiger Stickstoff mit etwa 3% Sauerstoffgehalt über das Regelventil 14 entnommen und durch die Leitung 15 dem Stickstoffspeicher 16 zugeführt. Durch die Leitung 17 wird vom Stickstoffspeicher 16 flüssiger Stickstoff entnommen, im Wärmeaustauscher 18 unterkühlt, im Ventil 19 entspannt und als Waschflüssigkeit in den Kopf der Niederdrucksäule 13 eingeleitet. Bei normalem Sauerstoffverbrauch kann abweichend von der Zeichnung unter Ausschaltung des Stickstoffspeichers 16 die Leitung 15 mit der Leitung
17 verbunden werden. Gasförmiger Stickstoff, etwa 120 Teile, wird dem Kopf der Drucksäule 12 durch die Leitung 20 entnommen, im unteren Teil der Regeneratoren 2, 3, 4, 5 durch Rohrschlangen geführt, dort etwas angewärmt und über die Leitung 21 in die Turbine 22 oder 23 geführt und arbeitsleistend entspannt. Anschließend wird diese Stickstoffmenge durch die Leitung 24 über die Rückschlagventile 25 a und 25 c bzw. 256 und 25 d in die Regeneratoren 2, 4 bzw. 3, 5 geführt, dort auf Umgebungstemperatur erwärmt und verläßt die Anlage durch die Leitung 26, Vom Kopf der Niederdrucksäule 13 ,werden durch die Leitung 27 280 Teile Stickstoff mit etwa 2,3% Sauerstoffgehalt abgezogen, zur Unterkühlung der aus der Drucksäule 12 zur Niederdrucksäule 13 übergeleiteten Flüssigkeiten durch die Wärmeaustauscher
18 und 10 geleitet und über die Drosselklappe 28 der von der Turbine 22 oder 23 kommenden Stickstoffmenge zugeführt.
Vom Sumpf der Niederdrucksäule 13 wird über die Leitung 29 flüssiger Sauerstoff entnommen und in das Niveaugefäß 30 geleitet, das am oberen Ende mit dem Dampf raum des Säulensumpfes der Niederdrucksäule 13 verbunden ist. Das ablaufende flüssige Produkt, bei Normalverbrauch 100 Teile Sauerstoff mit etwa 99,5% Reinheit, wird durch die Leitung 31 über das Drosselventil 32 und den Adsorber 33 mit der Leitung 34 in den unter einem Druck von etwa
1,2 ata stehenden Zwischenkondensator 35 geleitet, in dem es durch Wärmeaustausch mit etwa 100 Teilen kondensierenden Rektiflkationsdämpfen, die der Niederdrucksäule 13 zwischen der Aufgabestelle des Rohsauerstoffs aus der Drucksäule und dem Sumpf der Niederdrucksäule über die Leitung 36 entnommen und als Kondensat durch die Leitung 37 wieder zurückgeleitet werden, verdampft. Durch Handeinstellen des Drosselventils 32 kann das Niveau im
aus der Drucksäule 12 verdampft und im Niveaugefäß 38 dem im Zwischenkondensator 35 verdampften Produktsauerstoff zugefügt. Von dem aus dem Kopf der Drucksäule 12 entnommenen Stickstoff für 5 die Entspannungsturbine wird ein Teil über das Dreiwegeregulierventil 54 und über die Leitung 53 abgezweigt und im Kondensationsraum des Zusatzproduktverdampfers 52 kondensiert. Etwa 36 Teile Druckstickstoff kondensieren im Wärmeaustausch Niveaugefäß 30 leicht innerhalb eines relativ weiten io mit dem verdampfenden Mehrprodukt von 25 Teilen Bereiches eingestellt werden, ohne daß sich der Flüs- Sauerstoff. Im Abscheider 55 wird der flüssige Teil sigkeitsstand im Säulensumpf ändert. Die Verdamp- abgetrennt und durch die Leitung 56 dem Stickstoffferseite des Zwischenkondensators 35 ist als Umwälz- speicher 16 zugeführt. Ein nicht kondensierter Rest verdampfer dargestellt. Im anschließenden Niveau- des Stickstoffs wird aus dem Abscheider 55 durch die gefäß 38, das zugleich als Abscheider dient, wird der 15 Leitung 57 entnommen und der vom Kopf derDruckbeim Umwälzen der verdampfenden Flüssigkeit ver- säule zu den Entspannungsturbinen 22 oder 23 fühbleibende flüssige Teil abgetrennt und durch die Lei- renden Stickstoffleitung 20 zugeleitet. Um die zur tung 39 über den Adsorber 33 dem Zwischenkonden- Verdampfung der Sauerstoffmehrmenge von 25 % sator35 wieder zugeführt. Das gasförmige Endpro- erforderliche Druckstickstoffmenge ohne Beeinflusdukt wird durch die Leitung 40 dem Kopf des Ni- 20 sung der Doppelrektifikation verfügbar zu haben, veaugefäßes 38 entnommen, in den Rohrschlangen wird während der Zeit der Sauerstoffmehrentnahme der Regeneratoren auf Umgebungstemperatur ange- die Durchsatzmenge der Stickstoffentspannungsturwärmt und im Kompressor 41 auf beispielsweise bine 22 bzw. 23 vermindert. Als Regelgrundlage dient 30 ata verdichtet. die Abweichung vom Beharrungszustand der Nieder-
Arbeitsweise bei unterdurchschnittlichem Sauer- 35 drucksäule, vorzugsweise der Sauerstoffgehalt des stoff verbrauch: Bei beispielsweise 25 % geringerem vom Kopf dieser Säule abziehenden Stickstoffs.
Sauerstoffverbrauch als der Erzeugung entspricht, werden 25 %> des von der Niederdrucksäule kommenden flüssigen Produkts auf der Verdampferseite des Zwischenkondensators 35 nicht verdampft. Der nicht verdampfte Teil, etwa 25 Teile, wird durch freien Überlauf des Niveaugefäßes 38 mittels der Leitung 42 dem Sauerstoffspeicher 43, in dem ein Druck von etwa 1,2 ata herrscht, zugeführt. Der Dampfraum des Sauerstoffspeichers 43 ist mit dem oberen Ende des Niveaugefäßes 38 verbunden, wie gestrichelt angedeutet.
Aus dem Stickstoffspeicher 16 werden zusätzlich 25 bis 30 Teile flüssigen Stickstoffs entnommen, durch die Leitung 44 über das Entspannungsventil 45 in den Abscheider 46 geleitet, vom Fuß des Abscheiders durch die Leitung 47 abgenommen und auf der Verdampferseite eines Zusatzzwischenkondensators, der nach der Zeichnung mit dem Zwischenkondensator 35 zu einer Baueinheit vereinigt ist, im Wärmeaustausch mit den kondensierenden Säulendämpfen von der Niederdrucksäule 13 im ständigen Umlauf verdampft. Durch diesen Stickstoff wird zusätzlich etwa soviel von den Säulendämpfen kondensiert, wie infolge geringerer Sauerstoffverdampfung im Zwischenkondensator weniger kondensiert ist. Im Abscheider 46 wird der flüssige Teil des bei der Verdampfung im Zusatzzwischenkondensator umgewälzten Stickstoffs abgetrennt und der Verdampferseite des Zusatzzwischenkondensators wieder zugeführt. Der gasförmige Teil wird vom Kopf des Abscheiders 46 über die Leitung 48 abgezogen und mit dem vom Kopf der Niederdrucksäule 13 kommenden Stickstoff in Leitung 27 zusammengeführt.
Arbeitsweise bei überdurchschnittlichem Sauerstoffverbrauch; Bei beispielsweise 25% höherem Sauerstoffverbrauch als der Erzeugung entspricht, werden aus dem Sauerstoffspeicher 43 mittels einer Pumpe 49 25 Teile Sauerstoff mit 99,5 °/o Reinheit durch Leitung 50 zum Niveaugefäß 38 gefördert. Das Mehrprodukt wird von der Leitung 34 über die Leitung 51 abgezweigt, im Zusatzproduktverdampfer 52 im Wärmeaustausch mit kondensierendem Stickstoff

Claims (17)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Tief tempera turzerlegung von Luft mittels zweistufiger Rektifikation, bei dem Schwankungen in der Entnahmemenge von gasförmigem Sauerstoff ausgeglichen werden, indem bei starker Entnahme flüssiger gespeicherter Sauerstoff zusätzlich verdampft wird, während gleichzeitig gasförmiger Stickstoff aus dem Kopf der Drucksäule der arbeitsleistenden Entspannung entzogen, verflüssigt und gespeichert wird, und bei geringer Entnahme die Uberschußmenge an Sauerstoff flüssig gespeichert wird, wobei der verflüssigte Stickstoff verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei normaler Entnahme von Sauerstoff die Verdampfung desselben durch Wärmeaustausch mit aus dem mittleren Teil der Niederdrucksäule entnommenen Dämpfen erfolgt, die nach Kondensation als Rücklauf wieder auf diese aufgegeben werden, und daß bei geringer Entnahme von Sauerstoff zusätzlich gespeicherter flüssiger Stickstoff zur Kondensation der aus der Niederdrucksäule entnommenen Dämpfe verdampft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die arbeitsleistende Entspannung der während der Zeiten geringer Sauerstoffentnahme erhöhten Stickstoffmenge aus der Drucksäule in an sich bekannter Weise der fehlende Kältebedarf gedeckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des Sauerstoffs im Umwälzverfahren erfolgt' und die bei jeder Umwälzung nicht verdampfte Menge von den Dämpfen abgetrennt und über einen Adsorber dem zu verdampfenden Sauerstoffstrom wieder zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstand im Abscheideraum des Sauerstoffs durch freien Überlauf zum Speicher für flüssigen Sauerstoff konstant gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Kondensation von Dämpfen der Niederdrucksäule zu verdampfende Speicherzusatzstickstoff im Umwälzverfahren verdampft und die bei jeder Umwälzung nicht verdampfte Menge von den Dämpfen abgetrennt und dem zu verdampfenden Stickstoffstrom wieder zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstand im Sumpf der Niederdrucksäule durch freien Überlauf, vorzugsweise in ein Niveaugefäß, konstant gehalten wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckniveau des Rektifikator so hoch eingestellt wird, daß der im Wärmeaustausch mit den kondensierenden Dämpfen der Niederdrucksäule verdampfende Sauerstoff dem Verdichter noch etwa mit Atmosphärendruck oder geringem Überdruck zuströmt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zusätzlich zu verdampfenden flüssigen Stickstoffes aus dem Stickstoffspeicher nach der Zusammensetzung der Dämpfe der Niederdrucksäule an der Entnahmestelle für die Rücklaufbildung oder an einer zwischen dieser Stelle und der Aufgabestelle des sauerstoffreichen Gemisches aus der Drucksäule liegenden Stelle von Hand oder automatisch geregelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zusätzlich zu kondensierenden Stickstoffs aus der Drucksäule nach der Zusammensetzung der Dämpfe der Niederdrucksäule an der Entnahmestelle für die Rücklaufbildung oder an einer zwischen dieser Stelle und der Aufgabestelle des sauerstoffreichen Gemisches aus der Drucksäule liegenden Stelle von Hand oder automatisch geregelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Niederdrucksäule durch kondensierenden Stickstoff der Drucksäule durch Regelung der arbeitsleistend zu entspannenden Stickstoffmenge, die der Drucksäule entnommen wird, von Hand oder automatisch gemäß der Zusammensetzung des vom Kopf der Niederdrucksäule abziehenden gasförmigen Stickstoffs geregelt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Rücklaufbildung kondensierenden Dämpfe der Niederdrucksäule vor ihrer Kondensation in einer Nebensäule durch die aus diesen Dämpfen durch verdampfende Zerlegungsprodukte kondensierte Flüssigkeit als Rücklauf mit Argon angereichert werden, wobei ein Teil des angereicherten Argons als Dampf oder als Flüssigkeit am Kopf der Nebensäule entnommen und die Rücklaufflüssigkeit vom Boden der Nebensäule der Niederdrucksäule etwa in Höhe der Entnahmestelle für die zu kondensierenden Säulendämpfe zugeführt wird.
12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem durch Verdampfen des Sauerstoffs gekühlten Zwischenkondensators (35) für aus dem mittleren Teil der Niederdrucksäule (13) entnommene Dämpfe, dessen Verdampfungsseite mit einer Überlaufleitung (42) für unverdampften flüssigen Sauerstoff zu einem Sauerstoffspeicher (43) versehen ist, dessen Dampfraum mit dem des Verdampfers in Verbindung steht, ein dem Zwischenkondensator (35) kondensationsseitig parallelgeschalteter Stickstoffzusatzverdampfer vorgesehen ist, dessen Flüssigkeitszuleitung (44) mit einem Stickstoffspeicher (16) über ein Regelventil (45) und dessen Dampfableitung (48) mit der Stickstoffableitung (27) vom Kopf der Niederdrucksäule (13) verbunden ist, und daß ferner ein Sauerstoffzusatzverdampfer (52) vorgesehen ist, dessen Flüssigkeitszuleitung über ein Regelventil mit dem Sauerstoffspeicher (43) und dessen Dampfableitung mit der Sauerstoffableitung (40) verbunden ist und dessen Kondensationsseite mit einer Dampfzuleitung (53) nebst Regelventil (54) aus dem Kopf der Drucksäule
(12) und einer Flüssigkeitsableitung (56) zum Stickstoffspeicher (16) versehen ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer für den Sauerstoff als Umwälzverdampfer mit Dampfabscheider und Rückführungsleitung für Flüssigkeit vom Abscheider über einen Adsorber (33) in die Verdampfräume ausgebildet sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Ausbildung des Abscheiders als Niveaugefäß (38) mit Überlauf (42) zum Sauerstoffspeicher (43) und Dampfrückleitung von diesem Sauerstoffspeicher zum Niveaugefäß.
15. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Ausbildung des Stickstoffzusatzverdampfers als Umwälzverdampfer mit Dampfabscheider (46) und Rückführungsleitung (47) der Flüssigkeit vom Abscheider (46) in den Verdampfraum.
16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch einen Überlauf für den Sumpf der Niederdrucksäule
(13) mit anschließendem Niveaugefäß (30), mit oberer Verbindungsleitung des Niveaugefäßes (30) mit dem Dampfraum des Niederdrucksäulensumpfes und mit unterer Ableitung (31) mit Regelventil (32) zum Verdampfraum des Sauerstoffverdampfers.
17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch eine mit einer Argonkopfableitung versehene Nebensäule, eingeschaltet in die Dampf- und Flüssigkeitsverbindungswege zwischen dem mittleren Teil der Niederdrucksäule (13) und dem Zwischenkondensator (35).
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1 012 939, 1 056 633; deutsche Auslegeschrift Nr. 1105 897.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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DENDAT1250848D Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft bei Sauerstoffabnahmeschwankungen Pending DE1250848B (de)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2341110A1 (fr) * 1976-02-12 1977-09-09 Linde Ag Procede et dispositif pour produire de l'oxygene gazeux par rectification d'air a basse temperature sous deux etages de pression
EP0102190A3 (de) * 1982-08-24 1985-03-27 Air Products And Chemicals, Inc. Anlage zur Herstellung von gasförmigem Sauerstoff
EP0250390A3 (de) * 1986-05-14 1988-04-13 VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft Einrichtung zum Zerlegen von Luft mit Speicherung von Produktgas in flüssiger Form
FR2652887A1 (fr) * 1989-10-09 1991-04-12 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux a debit variable par distillation d'air.
EP0524785A1 (de) * 1991-07-23 1993-01-27 The Boc Group, Inc. Lufttrennung
EP0538857A1 (de) * 1991-10-25 1993-04-28 Linde Aktiengesellschaft Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2341110A1 (fr) * 1976-02-12 1977-09-09 Linde Ag Procede et dispositif pour produire de l'oxygene gazeux par rectification d'air a basse temperature sous deux etages de pression
EP0102190A3 (de) * 1982-08-24 1985-03-27 Air Products And Chemicals, Inc. Anlage zur Herstellung von gasförmigem Sauerstoff
EP0250390A3 (de) * 1986-05-14 1988-04-13 VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft Einrichtung zum Zerlegen von Luft mit Speicherung von Produktgas in flüssiger Form
FR2652887A1 (fr) * 1989-10-09 1991-04-12 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux a debit variable par distillation d'air.
EP0422974A1 (de) * 1989-10-09 1991-04-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Verfahren und Apparat zur Herstellung von Sauerstoffgas mit variablen Mengen durch Lufttrennung
US5082482A (en) * 1989-10-09 1992-01-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the production of gaseous oxygen with a variable flow by air distillation
EP0524785A1 (de) * 1991-07-23 1993-01-27 The Boc Group, Inc. Lufttrennung
AU644962B2 (en) * 1991-07-23 1993-12-23 Linde Aktiengesellschaft Air separation method for supplying gaseous oxygen in accordance with a variable demand pattern
TR27165A (tr) * 1991-07-23 1994-11-10 Boc Group Inc Degisken bir talep modeline uygun olarak gaz halinde oksijen saglanmasi icin hava ayirma yöntemi.
EP0538857A1 (de) * 1991-10-25 1993-04-28 Linde Aktiengesellschaft Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft

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