[go: up one dir, main page]

DE1098021B - Process and device for generating cold for gas separation - Google Patents

Process and device for generating cold for gas separation

Info

Publication number
DE1098021B
DE1098021B DEG27542A DEG0027542A DE1098021B DE 1098021 B DE1098021 B DE 1098021B DE G27542 A DEG27542 A DE G27542A DE G0027542 A DEG0027542 A DE G0027542A DE 1098021 B DE1098021 B DE 1098021B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
column
boiling
heating
pressure
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
DEG27542A
Other languages
German (de)
Inventor
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
Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG filed Critical Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Priority to DEG27542A priority Critical patent/DE1098021B/en
Priority to DEG27801A priority patent/DE1106349B/en
Publication of DE1098021B publication Critical patent/DE1098021B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04309Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04333Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04363Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/32Processes or apparatus using separation by rectification using a side column fed by a stream from the high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/34Processes or apparatus using separation by rectification using a side column fed by a stream from the low pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/24Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using regenerators, cold accumulators or reversible heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/52Oxygen production with multiple purity O2
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/50Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kälteerzeugung für die Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemisches, insbesondere Luft, durch arbeitsleistende Entspannung eines kalt den Hauptwärmeaustauschern, insbesondere Regeneratoren, oder dem Hockdruckteil der Rektifizierkolonne entnommenen und vor seiner Entspannung durch Anwärmgas entwärmten Gases.The invention relates to a method and a device for generating cold for low-temperature decomposition a gas mixture, in particular air, through work-performing expansion of a cold main heat exchanger, in particular regenerators, or taken from the high-pressure part of the rectification column and before it is expanded, the gas warmed up by heating gas.

Es ist bekannt, Kälte in Gaszerlegungsanlagen durch arbeitsleistende Entspannung eines Gases zu erzeugen und dieses Gas vor der Entspannung in der Anlage anzuwärmen. Als Anwärmgas kann ein Hochdruckgas verwendet werden. Bei Luftzerlegungsanlagen ist es bekannt, als Hochdruckanwärmgas Luft zu verwenden, die von der Hauptmenge der zu zerlegenden und mit Niederdruck zugeführten Luftmenge abgezweigt und für sich verdichtet wird. Dieses Hochdruckgas kann nicht durch umschaltbare Wärmeaustauscher wie Gegeneratoren, sondern nur getrennt, vorzugsweise mit Absorptionsmitteln, gereinigt werden.It is known to generate cold in gas separation plants by expanding a gas for work and to warm up this gas in the system before it is expanded. A high-pressure gas can be used as the heating gas be used. In air separation plants, it is known to use air as the high-pressure heating gas, branched off from the main amount of air to be dismantled and supplied with low pressure and is condensed for itself. This high pressure gas cannot go through switchable heat exchangers like counter generators, but only cleaned separately, preferably with absorbents.

Bei Luftzerlegungsanlagen zur Sauerstoffgewinnung ist, insbesondere wenn sie im Verbund mit Stahlwerken arbeiten, häufig der Verbrauch größeren, länger dauernden Schwankungen unterworfen. Der Hochdruckkompressor des Käitekreislauf s muß für die maximale Gasentnahme ausgelegt sein. Bei geringerem Gasbedarf des Verbrauchers ist es dann notwendig, den Hochdruckkompressor zu drosseln, was unwirtschaftlich ist.In air separation plants for oxygen production is, especially if they are in the network with steel works work, the consumption is often subject to larger, longer-lasting fluctuations. The high pressure compressor of the cooling circuit must be designed for the maximum gas extraction. When less gas is required of the consumer it is then necessary to throttle the high pressure compressor, which is uneconomical is.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verringerung der Menge des entnommenen gasförmigen Höhersiedenden die Kälteerzeugung ohne Verluste den Schwankungen der gasförmigen Entnahme anzupassen.The object of the invention is based on reducing the amount of withdrawn gaseous higher-boiling the cold generation without losses the fluctuations of the gaseous Adjust withdrawal.

Dies wird dadurch erreicht, daß als Anwärmgas ein Teil des höhersiedenden Bestandteils des Gasgemisches, insbesondere Sauerstoff, dient, der nach Erwärmung auf Umgebungstemperatur gemeinsam mit dem zur gasförmigen Entnahme bestimmten Teil des höhersiedenden Bestandteils auf einen für den Verbrauch erforderlichen Druck zwischen 5 und 50 ata verdichtet und anschließend abgekühlt wird und in indirektem Wärmeaustausch das zu entspannende Gas anwärmt.This is achieved by using a part of the higher-boiling component of the gas mixture as the heating gas, in particular oxygen, which after heating to ambient temperature together with the for gaseous extraction, part of the higher-boiling component for consumption required pressure between 5 and 50 ata is compressed and then cooled and in indirect Heat exchange warms the gas to be expanded.

Dabei ergibt sich der Vorteil, daß bei Verkleinerung der Menge des entnommenen gasförmigen Sauerstoffs in der Anlage mehr flüssiges Gas in wirtschaftlicher Weise erzeugt werden kann. Bei Verringerung der Entnahme wird nämlich mehr angewärmtes Gas dem Wärmeaustauscher vor der Entspannung zugeführt. Dadurch kann auch mehr zu entspannendes Gas angewärmt und der Entspannungsturbine zugeführt werden, wodurch die Kälteerzeugung steigt und in der Anlage mehr flüssiges Gas erzeugt wird. Dies ist besonders bei Anlagen von Bedeutung, bei denen die Verfahren und Einrichtung
zur Kälteerzeugung für die Gaszerlegung
This has the advantage that if the amount of gaseous oxygen withdrawn in the system is reduced, more liquid gas can be generated in an economical manner. When the withdrawal is reduced, more heated gas is supplied to the heat exchanger before the expansion. As a result, more gas to be expanded can be warmed up and fed to the expansion turbine, as a result of which the refrigeration increases and more liquid gas is generated in the system. This is particularly important in systems where the procedures and equipment
for cold generation for gas separation

Anmelder:
Gesellschaft für Linde's Eismaschinen
Applicant:
Society for Linde's ice machines

AktiengesellschaftCorporation

Zweigniederias sung Höllriegelskr euth,
Höllriegelskreuth bei München
Zweigniederias sung Höllriegelskr euth,
Höllriegelskreuth near Munich

Max Seidel, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden
Max Seidel, Munich-Solln,
has been named as the inventor

vom Verbraucher entnommenen Gasmengen größeren, insbesondere länger dauernden Schwankungen unterworfen sind. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß der bei bekannten Verfahren für die Erzeugung eines komprimierten Zerlegungsprodukts notwendige getrennte Nachverdichter eingespart wird.Gas quantities withdrawn by the consumer are subject to larger, in particular longer-lasting fluctuations are. Another advantage of the method is that of the known methods for the production a compressed decomposition product required separate booster is saved.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird Höhersiedendes der Tieftemperaturanlage gasförmig entnommen und im Wärmeaustausch mit sich selbst angewärmt. Dann wird es in einem Verdichter komprimiert und erwärmt als Hochdruckanwärmgas durch indirekten Wärmeaustausch das zur Entspannungsmaschine strömende zu entspannende Gas. Das in dieser entspannte Gas wird anschließend der Tieftemperaturanlage wieder zugeführt. Von dem als Anwärmgas dienenden komprimierten Höhersiedenden kann hinter dem Kompressor die zum Verbrauch bestimmte Menge abgezogen werden. Der Rest wird als Anwärmgas dem Wärmeaustauscher zugeleitet und anschließend zur Deckung der Kälteverluste in eine Trennsäule entspannt. In the method according to the invention, the higher-boiling material is removed in gaseous form from the low-temperature system and warmed in heat exchange with itself. Then it is compressed in a compressor and, as a high-pressure heating gas, heats the gas to be expanded flowing to the expansion machine through indirect heat exchange. That in this The expanded gas is then fed back into the cryogenic system. From that as a warm-up gas serving compressed higher boiling ends can be used downstream of the compressor Amount to be deducted. The rest is fed to the heat exchanger as warming gas and then relaxed in a separation column to cover the cold losses.

Es ist auch möglich, das Anwärmgas nur teilweise in der oben beschriebenen Weise dem Kompressor zuzuleiten und einen anderen Teil vorher durch in die Regeneratoren oder entsprechende Wärmeaustauscher eingelegte Rohrschlangen anzuwärmen. Die Einstellung der auf dem einen oder anderen Wege zum Kompressor geführten Gasmengen kann durch Ventile von Hand oder automatisch so geregelt werden, daß die Regeneratoren im Temperaturgleichgewicht bleiben. Bei Verringerung der Entnahme des gasförmigen Höhersiedenden durch den Verbraucher verbleibt mehr Hochdruckanwärmgas. Man kann dann mehr Gas der Entspan-It is also possible to feed the heating gas only partially to the compressor in the manner described above and another part beforehand through into the regenerators or corresponding heat exchangers to warm the inserted pipe coils. The setting of one way or another to the compressor guided gas quantities can be regulated by valves manually or automatically so that the regenerators stay in temperature equilibrium. When reducing when the consumer removes the gaseous higher boiling point, more high-pressure heating gas remains. You can then use more gas for the expansion

109 507/100109 507/100

imngsmaschine zuleiten. Dies kann geschehen, weil die Entspannungsmaschine so ausgelegt ist, daß sie eine größere als die normale Gasmenge verarbeiten kann. Auch können für größere Mengen zu entspannenden Gases weitere Entspannungsmaschinen zugeschaltet werden. Die dadurch erhöhte Kälteleistung der Anlage ergibt eine groß ere Ausbeute an flüssigen Trennprodukten. Wird kein gasförmiges Produkt entnommen, so steht die gesamte Hochdruckgasmenge des Höhersiedenden als Anwärmgas zur Verfügung, und es kann eine größte Menge Gas zur Kälteerzeugung durch die Turbine geschickt werden. Dabei ergibt sich dann die größte Ausbeute an flüssigem Höhersiedenden.feed the input machine. This can be done because the Expansion machine is designed so that it can process a larger than the normal amount of gas. Additional expansion machines can also be switched on for larger quantities of gas to be expanded will. The resulting increased cooling capacity of the system results in a greater yield of liquid separation products. If no gaseous product is withdrawn, the entire high-pressure gas quantity of the higher boiling point is available available as heating gas, and a large amount of gas can be used to generate cold through the Turbine to be sent. This then results in the greatest yield of higher-boiling liquid.

Es ist auch möglich, dieJVTenge des gasförmig zum Verbrauch entnommenen Gases nach dem Temperaturgleichgewicht der oberen Rektifikationssäule einer Mehrsäulenrektifikationsanlage von Hand oder automatisch mit Hilfe bekannter Verfahren zu regeln.It is also possible to reduce the amount of gas to the Consumption of withdrawn gas after the temperature equilibrium of the upper rectification column To regulate multi-column rectification system by hand or automatically using known methods.

Wenn gasförmiger oder flüssiger Sauerstoff benötigt wird, der reiner sein soll als der dem Hochdruckkreislauf entnommene, wird das verflüssigte Höhersiedende in eine Nachreinigungssäule entspannt. Zur Beheizung dieser Säule kann unzerlegtes oder vorzerlegtes kondensierendes Gas verwendet werden. Das Kondensat wird zur Hauptsäule zurückgeführt.When gaseous or liquid oxygen is required, which should be purer than that of the high-pressure circuit removed, the liquefied higher boiling end is expanded in a post-purification column. For heating This column can use undecomposed or pre-decomposed condensing gas. The condensate will returned to the main column.

Die Nachreinigungssäule'"kann durch eine unter ihr angeordnete Drucksäule zur Gewinnung von tiefersiedendem Reinprodukt beheizt werden. Dieser Drucksäule kann unzerlegtes Gasgemisch oder Tiefersiedendes aus der Drucksäule des Zweisäulenhauptrektifikationsapparates zugeführt werden._Das ablaufende Kondensat wird wieder zur Drucksäule der Hauptrektifikation zurückgeleitet. Der Nachfeinigungssäule wird das tiefersiedende Reinprodukt flüssig oder gasförmig entnommen. The post-purification column '"can by a pressure column arranged below it for the recovery of lower boiling Pure product are heated. This pressure column can be an undivided gas mixture or a lower boiling point from the pressure column of the two-column main rectification apparatus. The draining condensate is returned to the main rectification pressure column. That will be the post-refinement column Lower-boiling pure product taken in liquid or gaseous form.

Das verflüssigte Anwärrrjgas kann vor der Drosselung in die Nachreinigungssäule für das höhersiedende Produkt durch indirekten,Wärmeaustausch mit dem zur Hauptsäule fließenden Kondensat gekühlt werden.The liquefied heating gas can before the throttling into the post-purification column for the higher-boiling product through indirect heat exchange with the condensate flowing to the main column can be cooled.

Bei der Erzeugung flüssiger Reinprodukte ist es möglich, den Flüssigkeitsstand im Sumpf der oberen Säule des Hauptrektifikationsapparates durch Entnahme flüssiger Reinprodükte aus den Reinproduktsäulen von Hand oder automatisch zu regeln.When producing liquid pure products, it is possible to measure the liquid level in the sump of the upper Column of the main rectification apparatus by removing liquid pure products from the pure product columns to be regulated manually or automatically.

Die Zeichnung stellt ein- Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar.The drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention.

1, 2, 3,4 sind Regeneratoren. Bei 5 strömt Luft unter Druck ein, bei 6 kann Stickstoff gasförmig entnommen werden. Die eintretende Druckluft wird in den wechselweise eingeschalteten Regeneratoren abgekühlt und strömt dann durch Leitung· 7 in den unteren Teil 14 eines Zweisäulenrektifikationsapparates. Dem Kopf dieses Teiles wird über Leitung 30 gasförmiger Stickstoff entnommen und einem Wärmeaustauscher 16 zugeführt, wo er durch Hochdruckanwärmgas angewärmt wird. Anschließend wird er in der Expansionsmaschine 17 entspannt und über Leitung 31 den Regeneratoren zugeleitet. Nach Durchströmung derselben kann der Stickstoff der Leitung 6 entnommen werden. Der mit der Leitung 32 dem oberen Teil 13 der Hauptsäule und mit der Leitung 36 der NachreLnigungssäule 9 entnommene gasförmige Sauerstoff wird am Punkt 33 geteilt. Ein Teil wird über Leitung 34 dem Wärmeaustauscher 15 zugeleitet, in dem er im Gegenstrom mit sich selbst angewärmt und über Ventil 19 dem Kornpressor 18 zugeleitet wird.1, 2, 3, 4 are regenerators. At 5 air flows in under pressure, at 6 nitrogen can be withdrawn in gaseous form will. The incoming compressed air is cooled in the alternately switched on regenerators and then flows through line 7 into the lower part 14 of a two column rectifier. The head gaseous nitrogen is removed from this part via line 30 and fed to a heat exchanger 16, where it is warmed up by high pressure heating gas. Then he is in the expansion machine 17 relaxed and fed via line 31 to the regenerators. After flowing through the same can Nitrogen can be removed from line 6. The one with the line 32 to the upper part 13 of the main column and taken with the line 36 of the post-cleaning column 9 gaseous oxygen is split at point 33. A part is fed to the heat exchanger via line 34 15, in which it is heated in countercurrent with itself and via valve 19 to the granulator 18 is forwarded.

Ein anderer Teil strömt durch Leitung 35, dann durch die in die Regeneratoren eingelegten Rohrschlangen 29 und wird über die Leitung 24 und das Ventil 20 ebenfalls dem Kompressor 18 zugeführt.Another part flows through line 35, then through the coils inserted in the regenerators 29 and is also fed to the compressor 18 via the line 24 and the valve 20.

Hinter diesem kann über das Ventil 22 bei 21 der gasförmige, komprimierte Sauerstoff für den Verbrauch entnommen werden. Der verbleibende Teil des Hochdrucksauerstoffs wird als Anwärmgas durch die Leitung 25 zum Wärmeaustauscher 15 und nach diesem durch den Wärmeaustauscher 16 geleitet, wobei er laufend abgekühlt wird. Schließlich wird er über das Ventil 37 in die Nachreinigungssäule 9 entspannt. Durch die Leitung 27 kann flüssiger, reiner Sauerstoff abgezogen werden.Behind this, via the valve 22 at 21, the gaseous, compressed oxygen for consumption can be removed. The remaining part of the high pressure oxygen is used as warming gas through the pipe 25 passed to the heat exchanger 15 and after this through the heat exchanger 16, where he is continuously cooled. Finally, it is released into the post-cleaning column 9 via the valve 37. By the line 27 can be drawn off liquid, pure oxygen.

Über die Leitung 39 wird dem unteren Teil 14 der Hauptsäule gasförmiger Stickstoff entnommen und der Drucksäule 8 zur Gewinnung von tiefsiedendem Reinprodukt zugeleitet. Am Kopf, dieses Teiles wird durch die Leitung 44 flüssiger Stickstoff abgezogen, durch den Wärmeaustauscher 10 geleitet und mit dem Ventil 43 in das Gefäß 11 entspannt. Diesem kann über die Leitung 28 reiner Stickstoff entnommen werden, während ein gasförmiger Teil durch die Leitung 45 wieder dem Wärmeaustauscher 10 und anschließend über Leitung 41 zusammen mit dem durch Leitung 40 dem Kopf der Hauptsäule entnommenen Stickstoff den Regeneratoren zugeführt wird.Via line 39, gaseous nitrogen is removed from the lower part 14 of the main column and the Passed pressure column 8 for the recovery of low-boiling pure product. At the head, this part is going through the line 44 withdrawn liquid nitrogen, passed through the heat exchanger 10 and with the valve 43 relaxed in the vessel 11. Pure nitrogen can be removed from this via line 28 while a gaseous part through line 45 back to the heat exchanger 10 and then via line 41 together with the nitrogen removed from the top of the main column through line 40 to the regenerators is fed.

Die am Fuß der Säule 8 anfallende Flüssigkeit strömt durch Leitung 38 zum Wärmeaustauscher 12, kühlt dort den zur oberen Säule gehenden Sauerstoff vor und verdampft dabei zum Teil. Der entstehende Dampf treibt die Flüssigkeit durch die ansteigende Leitung 42 wieder in den unteren Teil 14 der Hauptsäule. The liquid occurring at the foot of the column 8 flows through line 38 to the heat exchanger 12, there, it pre-cools the oxygen going to the upper column and partially evaporates it in the process. The emerging Steam drives the liquid through the rising line 42 back into the lower part 14 of the main column.

Die durch die Leitungen 24 und 26 zum Kompressor geführten Teilmengen werden mit Hilfe der Ventile 19 und 20 geregelt. Dies kann von Hand oder automatisch mit Hilfe einer Regeleinrichtung 23 geschehen, die von einem temperaturempfindlichen Steuerelement 46 gesteuert wird.The partial quantities passed through lines 24 and 26 to the compressor are controlled with the aid of the valves 19 and 20 regulated. This can be done manually or automatically with the aid of a control device 23, which is controlled by a temperature-sensitive control element 46.

Das Verfahren ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, es kann bei allen bekannten Tieftemperaturgaszerlegungsanlagen angewandt werden, namentlich ist die Verwendung von normalen Wärmeaustauschern oder Reversing-Exchangers statt der Regeneratoren möglich.The method is not restricted to the exemplary embodiment shown; it can be used with all known ones Cryogenic gas separation plants are applied, namely the use of normal Heat exchangers or reversing exchangers are possible instead of the regenerators.

Claims (16)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Kälteerzeugung für die Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemisches, insbesondere Luft, durch arbeitsleistende Entspannung eines kalt den Hauptwärmeaustauschern, insbesondere Regeneratoren, oder dem Hochdruckteil der Rektifizierkolonne entnommenen und vor seiner Entspannung durch ein Anwärmgas erwärmten Gases, dadurch gekennzeichnet, daß als Anwärmgas (25) ein Teil des höhersiedenden Bestandteils des Gasgemisches, insbesondere Sauerstoff, dient, der nach Erwärmung auf Umgebungstemperatur gemeinsam mit dem zur gasförmigen Entnahme bestimmten Teil (21) des höhersiedenden Bestandteils auf einen für den Verbrauch erforderlichen Druck zwischen 5 und 50 ata verdichtet (18) und anschließend abgekühlt (15) wird und in indirektem Wärmeaustausch (16) das zu entspannende Gas anwärmt.1. Process for refrigeration for cryogenic decomposition a gas mixture, in particular air, by work-performing expansion of a cold main heat exchanger, in particular Regenerators, or removed from the high pressure part of the rectification column and before it Relaxation by a warming gas heated gas, characterized in that as warming gas (25) a part of the higher-boiling component of the gas mixture, in particular oxygen, is used after heating to ambient temperature together with that intended for gaseous extraction Part (21) of the higher-boiling component to a level required for consumption Pressure between 5 and 50 ata is compressed (18) and then cooled (15) and in indirect Heat exchange (16) warms the gas to be expanded. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte Anteil des Anwärmgases nach Abdrosseln (37) auf geringen Druck dem Zerlegungsapparat zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquefied portion of the heating gas after throttling (37) is fed to the cutting apparatus at low pressure. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das höhersiedende, gasförmige Produkt in indirektem Wärmeaustausch teils mit dem3. The method according to claim 1, characterized in that the higher-boiling, gaseous product in indirect heat exchange partly with the Ό21Ό21 zu zerlegenden Gas (5), vorzugsweise durch in die Speichermasse der Regeneratoren (1, 2, 3, 4) eingebettete Rohrschlangen (29), teils im Gegenstromwärmeaustausch (15) mit dem verdichteten Anwärmgas aus dem Zerlegungsapparat entnommen und nach Abkühlung ganz oder teilweise verflüssigt in die Zerlegungseinrichtung abgedrosselt (37) wird.Gas (5) to be broken down, preferably through pipe coils (29) embedded in the storage mass of the regenerators (1, 2, 3, 4), partly in countercurrent heat exchange (15) with the compressed heating gas from the decomposition apparatus and completely or partly liquefied after cooling is throttled in the cutting device (37). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des zu erwärmenden xo Anwärmgases auf beide Anwärmwege (29; 15) von Hand oder automatisch so eingestellt wird, daß die Regeneratoren (1, 2, 3, 4) im Temperaturgleichgewicht bleiben.4. The method according to claim 3, characterized in that the distribution of the xo warming gas to be heated on both warming paths (29; 15) is set manually or automatically so that the regenerators (1, 2, 3, 4) remain in temperature equilibrium. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Kälteleistung mehr Gas arbeitsleistend entspannt und gleichzeitig durch entsprechende Verringerung der Entnahmemenge (21) für das gasförmige, zum Verbrauch bestimmte Höhersiedende die Gasmenge (25) für die Anwärmung des arbeitsleistend zu entspannenden Gases vergrößert wird.5. The method according to claim 1, characterized in that to increase the cooling capacity more gas relaxed while performing work and at the same time by correspondingly reducing the withdrawal amount (21) for the gaseous, higher-boiling end intended for consumption, the amount of gas (25) for heating the work-producing relaxing gas is enlarged. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des gasförmigen, zum Verbrauch entnommenen höhersiedenden Produkts (21) durch Wahl des arbeitsleistend zu entspannenden Anteils (31) von Hand oder automatisch nach dem Temperaturgleichgewicht der oberen Rektifikationssäule (13; 9) eingestellt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the amount of gaseous, for Consumption of the higher-boiling product (21) withdrawn by choosing the work to be relaxed Proportion (31) by hand or automatically according to the temperature equilibrium of the upper Rectification column (13; 9) is set. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Anwärmgas in eine Nachreinigungssäule (9) entspannt wird, aus der höhersiedendes Reinprodukt gasförmig oder flüssig (27) entnommen wird und daß die Beheizung der Nachreinigungssäule (9) durch unzerlegtes oder vorzerlegtes kondensierendes Gas (39) bewirkt und das entstehende Kondensat (42) zur Hauptsäule (14) zurückgeführt wird.7. The method according to claim 1, characterized in that the liquefied heating gas in a Post-purification column (9) is relaxed, from the higher-boiling pure product in gaseous or liquid form (27) is removed and that the heating of the post-cleaning column (9) by undisassembled or causes pre-decomposed condensing gas (39) and the resulting condensate (42) to the main column (14) is returned. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Beheizung der Nachreinigungssäule (9) für das Höhersiedende dienende verdichtete Gas durch eine unter dieser Nachreinigungssäule angeordnete Drucksäule (8) zur Gewinnung von tiefersiedendem Reinprodukt geführt und tiefersiedendes Reinprodukt aus dieser 4-5 Drucksäule (8) gasförmig oder flüssig entnommen wird (44).8. The method according to claim 1, characterized in that the for heating the post-cleaning column (9) Compressed gas serving for the higher boiling point through a post-purification column below this arranged pressure column (8) for the recovery of lower boiling pure product and the lower-boiling pure product is removed from this 4-5 pressure column (8) in gaseous or liquid form becomes (44). 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung der Nachreinigungssäule (9) für das höhersiedende Produkt Tiefersiedendes aus der Drucksäule (14) eines Zweisäulen-Hauptrektifikationsapparates entnommen (39) und das ablaufende Kondensat auf den Kopf der Drucksäule (14) des Hauptrektifikationsapparates zurückgeleitet wird (42).9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that for heating the post-cleaning column (9) for the higher-boiling product, the lower-boiling product is taken from the pressure column (14) of a two-column main rectification apparatus (39) and the draining condensate on top of the pressure column (14) of the main rectification apparatus is returned (42). 10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Anwärmgas vor Drosselung (37) in die Nachreinigungssäule (9) für höhersiedendes Produkt in indirektem Wärmeaustausch (12) mit dem zur Hauptsäule zurückfließenden Kondensat gekühlt wird.10. The method according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the liquefied heating gas before throttling (37) in the post-purification column (9) for higher-boiling product in indirect Heat exchange (12) is cooled with the condensate flowing back to the main column. 11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung flüssiger Reinprodukte der Flüssigkeitsstand im Sumpf der oberen Säule (13) des Hauptrektifikationsapparates durch Entnahme flüssiger Reinprodukte aus der oder den Reinproduktsäulen (9) von Hand oder automatisch geregelt wird.11. The method according to claim 7 to 10, characterized in that in the production of liquid Pure products of the liquid level in the sump of the upper column (13) of the main rectification apparatus by removing liquid pure products from the pure product column or columns (9) by hand or is regulated automatically. 12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leitung für das Hochdruckanwärmgas (25) hinter dem Kompressor (18) eine zum Verbraucher gehende Leitung (21) abzweigt, die ein von Hand oder automatisch verstellbares Absperrventil (22) enthält.12. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that of the line for the high pressure warming gas (25) behind the compressor (18) one to Consumer outgoing line (21) branches off, which is a manually or automatically adjustable shut-off valve (22) contains. 13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmeaustauschvorrichtung einer Tieftemperaturanlage, insbesondere in die Speichermasse von Regeneratoren (1., 2, 3, 4), Rohrschlangen (29) eingelegt sind, die auf der warmen Seite mit dem Kompressor (18) für das Anwärmgas verbunden sind.13. Device for carrying out the method according to claim 3, characterized in that in the heat exchange device of a low-temperature system, in particular in the storage mass of regenerators (1, 2, 3, 4), coils (29) are inserted, which are on the warm side are connected to the compressor (18) for the heating gas. 14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführungsleitungen zum Kompressor (18) Ventile (19,20) eingebaut sind, die von Hand oder automatisch durch Temperatursteuerung (46) geregelt werden.14. Device for performing the method according to claim 4, characterized in that that in the supply lines to the compressor (18) valves (19,20) are installed, which of Can be regulated manually or automatically by temperature control (46). 15. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Expansionsmaschinen (17) vorhanden sind, die dem Gasdurchsatz entsprechend zu- oder abgeschaltet werden können.15. Device for performing the method according to claim 5, characterized in that that several expansion machines (17) are available, which add or according to the gas throughput can be switched off. 16. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (25) für das Hochdruckanwärmgas hinter dem kältesten Wärmeaustauscher (12) über ein Drosselventil (37) mit einer Nachreinigungssäule (9) verbunden ist.16. Device for performing the method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the line (25) for the high-pressure heating gas downstream of the coldest heat exchanger (12) is connected to a post-cleaning column (9) via a throttle valve (37). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 833 051, 1 046 640.Considered publications: German Patent Specifications No. 833 051, 1 046 640. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DEG27542A 1959-07-20 1959-07-20 Process and device for generating cold for gas separation Pending DE1098021B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEG27542A DE1098021B (en) 1959-07-20 1959-07-20 Process and device for generating cold for gas separation
DEG27801A DE1106349B (en) 1959-07-20 1959-08-26 Process and device for generating cold for gas separation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEG27542A DE1098021B (en) 1959-07-20 1959-07-20 Process and device for generating cold for gas separation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1098021B true DE1098021B (en) 1961-01-26

Family

ID=7123241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEG27542A Pending DE1098021B (en) 1959-07-20 1959-07-20 Process and device for generating cold for gas separation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1098021B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE833051C (en) * 1949-11-11 1952-03-03 Linde Eismasch Ag Process for cleaning and cooling compressed gas mixtures to be separated

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE833051C (en) * 1949-11-11 1952-03-03 Linde Eismasch Ag Process for cleaning and cooling compressed gas mixtures to be separated

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1226616B (en) Process and device for the production of gaseous pressurized oxygen with simultaneous production of liquid decomposition products by low-temperature air separation
DE1117616B (en) Method and device for obtaining particularly pure decomposition products in cryogenic gas separation plants
DE1103363B (en) Method and device for generating a balanced cold budget when extracting gas mixtures and / or gas mixture components under higher pressure by rectification
DE1915218B2 (en) METHOD AND DEVICE FOR LIQUIFYING NATURAL GAS
DE1019333B (en) Process for the production of gaseous oxygen under pressure
DE1126435B (en) Process for liquefying a gas
DE1056633B (en) Process for the separation of air into its components by liquefaction and rectification
DE1092494B (en) Process and device for generating cold through work-performing expansion of a high-pressure gas
EP2084722B1 (en) Method for cooling superconducting magnets
DE2335096C2 (en) Method and device for the production of gaseous oxygen and gaseous nitrogen
DE1098021B (en) Process and device for generating cold for gas separation
DE1911765C3 (en) Method and device for the cryogenic separation of air
DE803301C (en) Process for cold start-up of plants for liquefying or decomposition of gases or gas mixtures
DE2633713A1 (en) Liquid natural gas heating system - has heat exchange circuit for expanding liquefied gas for energy recovery
EP2770286B1 (en) Method and apparatus for the production of high pressure oxygen and high pressure nitrogen
DE2147465C3 (en) Process for the decomposition of a gas mixture by rectification at low temperature
DE1112095B (en) Process and device for the production of liquid gas separation products
DE734573C (en) Process for extracting valuable components from gases
DE2131341C3 (en) Process for the separation of gas mixtures
DE1098970B (en) Process and device for generating cold through work-performing relaxation
DE894248C (en) Process for the separation of air by liquefaction and rectification
DE1751235A1 (en) Process for the production of helium and neon
DE1158535B (en) Process for the decomposition of a low-boiling gas mixture
DE562857C (en) Compressor with downstream turbine for air or gas processing systems
DE1103947B (en) Process and device for gas separation in the event of large load fluctuations