DE1159971B - Verfahren zur Gewinnung von gasfoermigem und unter Druck stehendem Sauerstoff durch Zerlegung von Luft - Google Patents

Description

BNTERNAT.KL. F 25 j

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 62069 Ia/17g

ANMELDETAG: 8. A P R I L 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 27. DEZEMBER 1963

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem und unter Druck stehendem Sauerstoff durch Zerlegung von Luft bei tiefer Temperatur in einer Rektifikationskolonne, wobei der gewonnene Sauerstoff der Rektifikationskolonne in flüssigem Zustand entnommen, auf den gewünschten Druck gepumpt und durch zweistufigen Gegenstromwärmeaustausch mit einem auf erhöhten Druck verdichteten ersten Teilstrom der Luft, welcher zwischen den beiden Wärmeaustauschstufen eine Abkühlung erfährt, verdampft wird, und ein Teil des angefallenen Stickstoffes in Wärmeaustausch mit einem zweiten Teilstrom hochverdichteter Luft erwärmt wird.

Im allgemeinen haben die Enthalpie-Temperatur-Diagramme des flüssigen Teilproduktes, das unter Druck verdampft werden soll, und des Heizmediums verschiedene Form, und das führt zu unerwünscht großen Temperaturdifferenzen in einem Teil der Wärmetauscher und zu ungenügend kleinen Temperaturdifferenzen in anderen Teilen des Wärmeaustauschers. Der thermodynamische Wirkungsgrad eines solchen Prozesses, ist verhältnismäßig gering, wodurch auch noch große Flächen zum Wärmeaustausch benötigt werden.

Um die erforderliche Kühlung des Prozesses sicherzustellen, muß entweder die ganze einströmende Luft oder ein Hilfsgas — im allgemeinen Stickstoff — auf hohen Druck verdichtet werden, oder es muß ein Teil der Luft von hohem Druck auf Rektifikationsdruck in einer Expansionsmaschine entspannt werden. Luft-Zerlegungsanlagen, die derartige Verfahren verwenden, haben entweder einen verhältnismäßig hohen Kraftbedarf oder sie arbeiten unter großem Kostenaufwand.

Eine in der deutschen Patentschrift 952 908 bereits beschriebene Methode zur besseren Angleichung der Enthalpie-Temperatur-Kurven zwischen dem gewünschten Zerlegungsprodukt und dem Heizmedium, wobei gleichförmigere Temperaturunterschiede erzielt werden und wobei gleichzeitig der Kühlungsbedarf der Trennungsanlage rationeller gedeckt wird, besteht darin, zwei Wärmetauscher in Serie zur Verdampfung und Erwärmung des verdichteten flüssigen Trennungsproduktes vorzusehen. Diese Wärmetauscher werden von bei konstantem Druck strömender Luft erwärmt, wobei die Luft von einem zusätzlichen Kühlsystem nach dem Verlassen des ersten Austauschers vor dem Eintritt in den zweiten Tauscher gekühlt wird.

Obwohl in diesem Fall befriedigende Temperaturdifferenzen zwischen dem Zerlegungsprodukt und der Heizluft erzielt werden können, ist die Verwendung eines zusätzlichen Kühlsystems, welches bei ver-Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem und unter Druck stehendem Sauerstoff

durch Zerlegung von Luft

Anmelder:

The British Oxygen Company Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. C. H. Huß, Patentanwalt, Garmisch-Partenkirchen, Rathausstr. 14

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 11. April 1960 (Nr. 12 798)

Paul Maurice Schuftan, Richmond, Surrey

(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

hältnismäßig tiefen Temperaturen arbeiten und die notwendigen Hilfsmittel, wie Kondensator und Verdampfer, einschließen muß, schwer zu handhaben, kostspielig und verhältnismäßig wenig wirkungsvoll. Außerdem ist das als Kältemittel angegebene Ammoniak, das in diesem Hilfskreislauf verwendet wird, nicht immer leicht zu beschaffen und kann kostspielig sein.

Es ist der allgemeine Zweck der Erfindung, die Nachteile, die mit dem Gebrauch eines zusätzlichen Kühlkreislaufes verbunden sind, zu vermeiden und trotzdem befriedigende Temperaturdifferenzen zwischen dem Zerlegungsprodukt und der Heizungsluft zu erzielen.

Es ist an sich bekannt, daß sich Gase bei arbeitsleistender Entspannung abkühlen. In der USA.-Patentschrift 2 915 880 ist auch bei einem Luftzerlegungsverfahren die Durchführung einer Kühlung beschrieben, bei der eine arbeitsleistende Entspannung des Heizmittels auf einen zwischen dem Ursprungs- und dem Rektifikationsdruck liegenden Druck vorgesehen ist. Es überrascht daher, daß man nicht auch für das erwähnte Zwischenkühlungssystem bereits früher auf den in dem nachstehenden beschriebenen und, nachträglich besehen, offensichtlich vorteilhafteren Lösungsweg gekommen ist, die in der erwähnten deutschen Patentschrift beschriebene unvorteilhafte Kühlung des Gases mittels Ammoniak

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durch Vornahme einer arbeitsleistenden Entspannung in zwei Stufen verwendet, während ein kleinerer Anzu ersetzen. teil zum Wärmeaustausch mit einem kleinen sekun-

Die spezielle Aufgabe der Erfindung liegt nun dären Stickstoffanteil, ebenfalls in zwei Stufen, dient, darin, durch eine besondere Führung des Heizmediums Ein Teil der Luft wird nach Verlassen des ersten und eines Teiles des abgetrennten Stickstoffes eine 5 Stickstoffaustauschers in die den ersten Sauerstoffaus-Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrades tauscher verlassende Hochdruckluft eingeleitet und zu erreichen. Das allgemeine Verfahren läßt sich be- der kombinierte Strom dann auf ungefähr 30 ata entsonders vorteilhaft auf große Zerlegungsanlagen an- spannt und in den zweiten Sauerstofftauscher geleitet, wenden, wo der größte Teil der Luft nur auf Rekti- um den Wärmeaustausch mit dem flüssigen Sauerstoff fikationsdruck verdichtet wird und in Regeneratoren io fortzusetzen.

oder Umkehrwärmetauschern durch den größeren Um einen gasförmigen Sauerstoffanteil bei 40 ata

Teil des bei der Zerlegung gewonnenen Stickstoff- Druck zu erhalten, werden entsprechend 35% der anteiles gekühlt wird, während der kleinere Teil der Gesamtluft bei einem Anfangsdruck von 110 bis Luft oder ein anderes Gas auf höheren Druck ver- 120 ata benötigt und in der Zwischenstufe auf 75 bis dichtet wird und zum Wärmeaustausch mit einem 15 80 ata entspannt.

hochverdichteten flüssigen Sauerstoffanteil und einem Während der Einfachheit halber das erfindungskleinen sekundären Stickstoffanteil verwendet wird. gemäße Verfahren bezüglich der Herstellung eines

Die Temperaturerhöhung dieses kleinen sekundären unter Druck befindlichen gasförmigen Sauerstoffanteils Stickstoffanteiles mittels des Hochdruckgases wird beschrieben wurde, kann es genauso gut für die Pronun erfindungsgemäß ebenfalls in zwei Wärmetau- 20 duktion eines gasförmigen Stickstoffanteiles bei einem schern, die in Serie angeordnet sind, vorgenommen, Druck, der höher als der Verflüssigungsdruck ist, anwobei die Wärmtauscher so eingerichtet sind, daß die gewendet werden, wobei flüssiger Stickstoff dem Temperatur des den ersten Tauscher verlassenden Rektifikationssystem entnommen, durch eine Pumpe Hochdruckgases etwa gleich der des parallelen Hoch- verdichtet und in einem zweistufigen Wärmeaustauschdruckgasstromes, der den ersten Sauerstoffwärme- 25 system verdampft und erwärmt wird, tauscher verläßt, ist. Dazu wird ein Teil des. Hoch- Um in den Umschaltwärmetauschern zur Kühlung

druckgases nach Austritt aus dem ersten Stickstoff- des Hauptstromes der Luft nur kleine Endtempeaustauscher abgezweigt und mit dem parallelen Hoch- raturdifferenzen zu erhalten und trotzdem die volldruckgasstrom nach Verlassen des ersten Sauerstoff- kommene Verflüchtigung von Kohlendioxyd und austauschers gemischt, wobei dieser gemischte Gas- 30 Feuchtigkeit sicherzustellen, kann ein kleiner Teil des strom der Expansionsmaschine zugeführt wird. Auf Stickstoffs als Seitenzweig von den Umschalttauschern diese Weise können die Kälteerzeugung und der bei einer Temperatur in der Nähe der des Sekundärthermodynamische Wirkungsgrad des Kreislaufes ge- Stickstoffteiles zwischen den zwei Stickstoffaustauschsteigert werden, nämlich dadurch, daß der Wärme- stufen entnommen und durch die erforderliche Menge austausch zwischen dem zweiten Teilstrom der Luft 35 von Hochdruckgas erwärmt werden. Auf diese Weise und dem Teilstrom des- Stickstoffes ebenfalls zweistufig kann eine geringfügige Verminderung des Kraftvererfolgt und ein Teil des zweiten Teilstromes der Luft brauches erreicht werden. Wenn die zwei Stickstoffnach der ersten Stufe abgezweigt und mit dem ersten anteile (d. h. der Seitenzweig von den Umschalt-Teilstrom der Luft, welcher die erste Stufe des tauschern und der Sekundärstickstoffanteil des Zwei-Wärmeaustauschers mit dem Sauerstoff verläßt, ge- 40 stufen-Stickstoff-Wärmeaustauschsystems) von vermischt wird, worauf dieser Mischstrom in an sich be- schiedener Reinheit sind, kann die Erwärmung des kannter Weise auf einen zwischen dem erhöhten Seitenzweiges in einem eigenen Wärmetauscher par-Druck und dem Verflüssigungsdruck liegenden Wert allel zum ersten Stickstoffaustauscher durchgeführt entspannt und schließlich der zweiten Wärmeaus- werden. Haben die beiden Stickstoffzweige die gleiche tauschstufe mit dem Sauerstoff zugeführt wird. 45 Reinheit, dann kann der Seitenzweig von den Um-

Es hat sich erwiesen, daß bei Anwendung des er- schalttauschern mit dem sekundären Stickstoffanteü findungsgemäßen Verfahrens das Druckgefälle inner- zwischen den zwei Wärmetauschstufen gemischt werhalb der Expansionsmaschine für das Hochdruckgas den. In diesem Falle wird ein zusätzlicher Wärmeverhältnismäßig gering ist und dem einer Turbine ent- tauscher nicht benötigt.

spricht, wodurch die unförmigen Kolbenexpansions- 50 Es hat sich erwiesen, daß bei dem erfindungsmaschinen, die bei anderen Verfahren benötigt wer- gemäßen Verfahren Druck und Temperatur so gewählt den, vermieden werden können. werden können, daß auf das chemische Ausscheiden

Das Verdichtungsverhältnis und die Menge des des Kohlendioxydes aus dem Hochdruckluftstrom, der zum Verdampfen und Erwärmen des flüssigen Sauer- nicht durch die Regeneratoren oder Umkehrtauscher Stoffanteiles benötigten Gases hängt von dem Druck 55 geleitet wird, verzichtet werden kann. Zu diesem ab, unter welchem der gasförmige Sauerstoff ent- Zweck kann das Kohlendioxyd aus dem Hauptteil des nommen werden soll, sowie von dem Umstand, ob ein Hochdruckluftstromes durch wechselweise wirkende Teil des Sauerstoffes in flüssigem Zustand verbleiben Adsorber im Auslaß der Expansionsmaschine entsoll. So werden z.B. in einer großen Anlage, um fernt werden, während das Kohlendioxyd im kleineren Sauerstoff in gasförmigem Zustand bei 10 ata zu er- 60 Teilstrom der Hochdruckiuft durch Kühlen und Aushalten, 70% der Luft nur bis zum Verflussigungs- fällen beseitigt werden kann.

druck verdichtet und dann durch die Regeneratoren Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun unter

oder Umkehraustauscher geleitet und dabei mit dem Bezugnahme auf die Zeichnung, welche schematisch Hauptteil des Stickstoffanteiles in wärmetauschende eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Beziehung gebracht, während die restlichen 30 % der 65 darstellt, näher beschrieben werden. Luft weiter auf etwa 60 ata verdichtet werden. Der Es ist klar, daß die Zeichnung die schematische

größte Teil dieser Hochdruckluft wird zum Wärme- Anordnung einer vorzugsweisen Durchführung des austausch mit dem komprimierten flüssigen Sauerstoff Verfahrens darstellt, wobei dieses auch vermittels

anderer Anordnungen durchgeführt werden kann. So ist z. B. die Gruppe der Wärmetauscher im Hauptluftstrom als Regeneratoren dargestellt, kann aber ebenso aus Umschaltwärmetauschern bestehen.

Der Einfachheit halber und um den Umfang der Beschreibung zu verringern, ist das Austauschrohrsystem in Verbindung mit den Regeneratoren in der Zeichnung nicht dargestellt, obwohl ein solches System vorgesehen sein muß.

Der sich auf die Zeichnung beziehende Teil der Beschreibung befaßt sich mit dem Beispiel der Produktion von 95°/oigem Sauerstoff, wobei die Einrichtung auch für die Herstellung von Sauerstoff größerer oder geringerer Reinheit verwendet werden kann.

In der Zeichnung strömt die Luft durch ein Filter 10 in die Trennungsanlage, danach durch einen elektrisch angetriebenen vielstufigen Turbokompressor 11, welcher die Luft auf einen Druck von etwa 4,7 atü verdichtet. Danach wird die verdichtete Luft in einem Kühler 12 durch direkte Berührung mit Kühlwasser auf ungefähr die Kühlwassertemperatur gekühlt. Die den Kühler 12 verlassende Luft wird in einen Haupt- und in einen Nebenstrom aufgeteilt, wobei die Größe der Teilströme sowohl von dem Druck, mit welchem der gasförmige Sauerstoffanteil erzeugt werden soll, als auch von den Größen des Sauerstoffanteils, der in flüssigem Zustand abgezweigt werden soll, abhängig ist.

Der Hauptluftstrom wird durch einen von zwei Regeneratoren 13 bekannter Art auf etwa seinen Taupunkt abgekühlt, wobei der Regenerator, der nicht zur Kühlung der Luft benötigt wird, selbst wieder durch einen kalten Stickstoffanteil, wie später beschrieben, rückgekühlt wird. Die Regeneratoren 13 werden nach einer gewissen Zeit umgeschaltet. Während des Durchtritts des Hauptluftstromes durch den Regenerator schlagen sich Kohlendioxyd, Wasserdampf und andere Verunreinigungen der Luft in der Regenratorpackung nieder, aus der sie während der Abkühlperiode durch den zurückkehrenden Stickstoffstrom verflüchtigt werden. Das Ausgleichen der Regeneratoren wird dadurch erreicht, daß der Strömungsdurchsatz des Stickstoffanteiles durch die'Regeneratoren größer als der des Hauptluftstromes ist. Der gekühlte Hauptluftstrom wird dann dem Rektifikationssystem, wie später beschrieben, zugeleitet.

Der kleinere Luftstrom wird in einem Kolbenkompressor 14 weiterverdichtet, wobei der erzielte Druck auch wieder von dem Druck des gasförmigen Sauerstoffanteiles und der Größe des' Anteiles an flüssigem Sauerstoff als Endprodukt abhängig ist. Nimmt man an, daß aller Sauerstoff in gasförmigem Zustand unter 40 ata Druck erzeugt werden soll, beläuft sich der Druck auf 110 bis 120 ata. Sollen aber 10% des Sauerstoffes in flüssigem Zustand erzeugt werden, muß der Druck auf 160 bis 165 ata gesteigert werden.

Die Luft wird an geeigneter Stelle, z. B. wie in der Zeichnung dargestellt, zwischen der ersten und zweiten Stufe des Kompressors, durch einen Reinigungsturm 15 geleitet, in welchem ihr Kohlendioxydanteil durch eine Lösung von kaustischer Soda entfert wird.

Dieser Hochdruckluftstrom wird dann in einem Kühler 16 durch Wärmeaustausch mit einem äußeren Kühlmittel, wie z. B. kochendem Dichlordifluormethan, auf etwa 12° C abgekühlt. Das während des Kühlens aus der Luft kondensierende Wasser wird in einem Abscheider 17 entfernt. Die verbleibende Feuchtigkeit in dem kleineren Luftstrom wird durch einen Trockner 18, der ein geeignetes Adsorbent, wie Aluminium, enthält, entfernt. Während der Einsachheit halber nur ein solcher Trockner in der Zeichnung dargestellt ist, ist dieser in der Praxis zweimal zum abwechselnden Gebrauch vorgesehen, wobei ein Trockner reaktiviert wird, während der andere im Gebrauch ist. In der Praxis wird auch ein Ölfilter vor den Trockner geschaltet, um alle Spuren von Öl zu entfernen, sowie ein Staubfilter nach dem Trockner,

ίο um Aluminiumstaub, der von der Luft beim Durchströmen des Trockners mitgerissen wurde, zu entfernen. Der kleinere Luftstrom wird dann in einen ersten und zweiten Unterstrom aufgeteilt, wobei die Größe der beiden Unterströme wieder von der Höhe des

is Sauerstoffdruckes und dem Anteil an flüssigem Sauerstoff im Endprodukt abhängig ist. So entfallen entsprechend dem oben angeführten Beispiel, wo aller Sauerstoff in gasförmigem Zustand bei 40 ata erzeugt werden soll, auf den ersten Teilstrom ungefähr 66 % der Hochdruckluft, während, wenn 10% des Sauerstoffes als Flüssigkeit anfallen sollen, der erste Teilstrom etwa 70% der Hochdruckluft beträgt.

Der erste Teilstrom wird in einem Paar von in Serie angeordneten Wärmetauschern 19 a und 19Zj durch Wärmeaustausch mit einem komprimierten flüssigen Sauerstoffanteil, welcher dabei selbst wieder verdampft, gekühlt. Der komprimierte gasförmige Sauerstoffanteil, der auf diese Weise gewonnen wird, wird als Endprodukt bei 20 entnommen.

Zwischen dem ersten Wärmetauscher 19 a und dem zweiten 19 b durchläuft der erste Teilstrom eine Expansionsmaschine 21, in der er auf einen Druck zwischen seinem ursprünglichen Hochdruck und seinem Verflüssigungsdruck unter Abgabe von äußerer Leistung entspannt wird.

Der zweite Teilstrom wird durch Wärmeaustausch mit einem gasförmigen Stickstoffteilstrom durch die zwei in Serie geschalteten Wärmetauscher 22 a und 22 b abgekühlt. Nach dem Verlassen des Austauschers 22 a wird der Stickstoffteilstrom bei 23 als trockenes, gasförmiges, nicht mehr mit Kohlendioxyd oder Feuchtigkeit behaftetes Produkt entnommen.

Ein Teil des zweiten Teilstromes wird nach Verlassen des ersten Austauschers 22 a mit dem den Tauscher 19 a verlassenden Teilstrom gemischt und in der Expansionsmaschine 21 entspannt. Der Rest des den Austauscher 22 b verlassenden zweiten Teilstromes wird mittels eines Ventils 24 auf den Zwischendruck entspannt und mit dem den Austauscher 19 b verlassenden ersten Teilstrom vereinigt.

Der größte Teil der vereinigten Ströme wird in dem Ventil 25 entspannt und dann der unteren Kolonne 26 eines bekannten zweiteiligen Rektifikationssystems zugeführt. Diese Kolonne 26 arbeitet unter einem Druck von etwa 4,5 atü. Ein kleiner Teil (z. B. 4%) der vereinigten ersten und zweiten Teilströme wird oberhalb des Ventils 25 abgezweigt und unter Verflüssigung durch das Ventil 27 entspannt und nach Verlassen des Regenerators 13 mit dem Hauptluftstrom vereinigt.

Der Hauptluftstrom wird dann einer Ausgleichskammer 28 zugeführt. Diese Ausgleichskammer 28 ist in der Zeichnung als unabhängig von der Rektifikationskolonne dargestellt, kann aber auch am Fuß der unteren Kolonne 26 angebracht sein. In der Ausgleichskammer 28 findet eine gründliche Durchmischung des Dampfes und der Flüssigkeit statt, wo-

bei restliche Verunreinigungen mit hoher Verdampfungstemperatur, wie z. B. Kohlendioxyd, gelöst oder ausgefällt werden. Der Dampf aus der Ausgleichskammer 28 wird der unteren Kolonne 26 zugeführt, während der geringe, die Verunreinigungen mit hoher Verdampfungstemperatur enthaltende flüssige Rückstand am Boden der Ausgleichskammer entnommen, durch ein Filter und/oder einen Adsorber 30 geleitet wird, danach durch ein Ventil 31 entspannt und der oberen Kolonne 32 des Rektifikationssystems zugeführt wird. Diese obere Kolonne 32 arbeitet unter im wesentlichen atmosphärischem Druck. Ein Teil der Luft aus der Kolonne 26 wird dieser entnommen, in einem Kondensator 33 durch Wärmeaustausch mit einem gasförmigen Stickstoffanteil, welcher der Kolonne 32 des Rektifikationssystem entnommen ist, verflüssigt und wieder der Kolonne 26 zugeführt. Die Menge der dafür entnommenen und verflüssigten Luft ist so bemessen, daß die Temperatur des gasförmigen Stickstoffteils, der den Kondensator 33 verläßt, etwa —175° C beträgt.

In der Kolonne 26 teilt sich die Luft in einen flüssigen mit Sauerstoff angereicherten Teil, der sich auf dem Boden der Kolonne ansammelt, und einen flüssigen Stickstoffanteil, der im oberen Teil der Kolonne entsteht. Die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit wird aus der Kolonne 26 abgeleitet und durchfließt einen Absorber 34, in welchem Kohlenwasserstoff und andere Verunreinigungen durch ein entsprechendes Adsorbent, wie Siliziumgel, entfernt werden. Während aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nur ein Adsorber 34 gezeigt ist, ist dieser in der Praxis zweifach vorhanden, so daß einer regeneriert werden kann, während der andere durchströmt wird. Vom Adsorber 34 aus wird die sauerstoffangereicherte Flüssigkeit durch ein Expansionsventil 35 in die obere Kolonne 32 des Rektifikationssystems entspannt.

Der flüssige Stickstoffanteil, der sich im oberen Teil der unteren Kolonne 26 bildet, wird als Rückflußflüssigkeit in beiden Kolonnen verwendet, wobei ein Teil des flüssigen Stickstoffs entnommen, in einem Wärmetauscher 36 durch gasförmigen Stickstoff aus der oberen Kolonne 32 gekühlt und durch ein Expansionsventil 37 in den oberen Teil der oberen Kolonne 32 entspannt wird.

In der oberen Kolonne 32 wird die Luft weiter getrennt, und zwar in einen flüssigen Sauerstoffanteil, der sich am Boden der oberen Kolonne ansammelt, und einen gasförmigen Stickstoffanteil, der dem oberen Teil der Kolonne entnommen wird. Der flüssige Sauerstoffanteil wird am Boden der oberen Kolonne entnommen und einer Pumpe 38 zugeführt, wo er auf den entsprechenden Druck gebracht wird. Der flüssige Sauerstoffanteil wird dann den Wärmetauschern 19 α und 19 b zugeführt, wo er im Austausch mit der Hochdruckluft verdampft und erwärmt wird.

Wenn nötig, kann ein Teil des flüssigen Sauerstoffanteiles vor der Pumpe 38 durch das Auslaßventil 39 entnommen und als Flüssigkeit verwendet oder gelagert werden. Dieser Vorrat an flüssigem Sauerstoff kann z. B. verwendet werden, um während einer Zeit, in der die Lufttrennungsanlage außer Betrieb ist, gasförmigen Sauerstoff unter Druck zu erzeugen. 6g

Der gasförmige Stickstoffanteil wird dem oberen Teil der oberen Kolonne entnommen und nacheinander durch den Wärmetauscher 36 und den Kondensator 33 geleitet. Nach Verlassen des Kondensators wird der gasförmige Stickstoffanteil in zwei Teilströme aufgeteilt, wobei ein Teilstrom die Regeneratoren 13 durchströmt und bei 40 als Abf allstickstofiE mit Wasserdampf und Kohlendioxyd verunreinigt entnommen wird. Der andere Teilstrom durchströmt nacheinander die Austauscher 22 b und 22 a und wird bei 23 als trockener, gasförmiger Stickstoff ohne Verunreinigung durch Kohlendioxyd, entnommen. Wenn notwendig, kann dieser zweite Stickstoffteilstrom auch mit größerer Reinheit dem Oberteil einer Verlängerung der Kolonne 32 entnommen werden. In diesem Falle muß in den beiden Wärmetauschern 36 und 33 ein eigener Strömungskanal vorgesehen werden.

Die praktisch vollständige Verflüchtigung von kondensierten Niederschlägen im Regenerator 13, durch welche der Stickstoffstrom fließt, wird dadurch sichergestellt, daß der Strömungsdurchsatz dieses Stromes etwas größer ist als der des die Regeneratoren durchfließenden Hauptluftstromes.

Erforderlichenfalls und um kleine Endtemperaturdifferenzen in den Regeneratoren 13 zu erzielen, kann ein kleiner Teil des Stickstoffs, wie in der Zeichnung gestrichelt dargestellt, den Regeneratoren 13 bei ungefähr gleicher Temperatur wie die des den Austauscher 22 & verlassenden Stickstoffanteiles entnommen werden und mit diesem Stickstoffanteil zwischen den Austauschern 22 & und 22 a, wie durch die Linie 41 dargestellt, gemischt werden.

Wenn das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von Sauerstoff mit hoher Reinheit verwendet wird, kann es erwünscht sein, der oberen Kolonne 32, wie in der Zeichnung bei 42 dargestellt, einen Argon enthaltenden Teilstrom zu entnehmen und daraus das Argon auf herkömmliche Weise zu gewinnen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem und unter Druck stehendem Sauerstoff durch Zerlegung von Luft bei tiefer Temperatur in einer Rektifikationskolonne, wobei der gewonnene Sauerstoff der Rektifikationskolonne in flüssigem Zustand entnommen, auf den gewünschten Druck gepumpt und durch zweistufigen Gegenstromwärmeaustausch mit einem auf erhöten Druck verdichteten ersten Teilstrom der Luft, welcher zwischen den beiden Wärmeaustauschstufen eine Abkühlung erfährt, verdampft wird und ein Teil des angefallenen Stickstoffes in Wärmeaustausch mit einem zweiten Teilstrom hochverdichteter Luft erwärmt wird. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch zwischen dem zweiten Teilstrom der Luft und dem Teilstrom des Stickstoffes ebenfalls zweistufig erfolgt und ein Teil des zweiten Teilstromes der Luft nach der ersten Stufe abgezweigt und mit dem ersten Teilstrom der Luft, welcher die erste Stufe des Wärmeaustausches mit dem Sauerstoff verläßt, gemischt wird, worauf dieser Mischstrom in an sich bekannter Weise auf einen zwischen dem erhöhten Druck und dem Verflüssigungsdruck liegenden Wert entspannt und schließlich der zweiten Wärmeaustauschstufe mit dem Sauerstoff zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Teil des Stickstoff-

stromes durch die Regeneratoren bei einer der Temperatur des Stickstoffteilstromes zwischen den beiden Wärmeaustauschstufen entsprechenden Temperatur aus diesen abgezweigt und durch den Luftteilstrom erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser weitere Stickstoffteilstrom durch den Luftteilstrom in einem eigenen Wärmetauscher erwärmt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Stickstoffteilstrom zwischen den beiden Wärmeaustauschstufen mit dem durch den zweiten Luftteilstrom erwärmten Stickstoffteilstrom vereinigt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 952 908;
USA.-Patentschrift Nr. 2 915 880.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen