DE1193074B - Process for the production of gaseous oxygen with a purity of 60 to 70% by rectification - Google Patents
Process for the production of gaseous oxygen with a purity of 60 to 70% by rectificationInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche KL: 17 g-2/01 German KL: 17 g -2/01
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1193 074
B 720671 a/17 g
27. Mai 1963
20. Mai 19651193 074
B 720671 a / 17 g
May 27, 1963
May 20, 1965
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem Sauerstoff mit einer Reinheit von 60 bis 70% durch Tieftemperatur-Luftzerlegung mittels Rektifikation in zwei Stufen, bei dem die Luft verdichtet, von Verunreinigungen befreit und auf Sättigungstemperatur abgekühlt wird und eine in der ersten Stufe mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit in die zweite Stufe zur weiteren Anreicherung entspannt wird, während gasförmiger Stickstoff aus der ersten Stufe abgezogen wird.The invention relates to a method for obtaining gaseous oxygen with a purity from 60 to 70% by low-temperature air separation by rectification in two stages, in which the air compressed, freed from impurities and cooled to saturation temperature and one in the first stage with oxygen-enriched liquid relaxed in the second stage for further enrichment while gaseous nitrogen is withdrawn from the first stage.
Luft, deren Sauerstoff ungefähr auf 60 bis 70 Volumprozent angereichert ist, ist für manche Zwecke ein wertvoller Artikel, z. B. bei der Herstellung von Stahl. Ihre Erzeugung durch die Abscheidung aus der Luft bei einer niedrigen Temperatur erfordert einen wesentlich geringeren Kraftverbrauch als die Herstellung einer äquivalenten Menge eines reinen Sauerstoffes mittels einer üblichen Luftabscheidungsanlage. Air, whose oxygen is approximately 60 to 70 percent by volume, is for some purposes a valuable item, e.g. B. in the manufacture of steel. Their generation by the deposition the air at a low temperature requires much less power consumption than that Production of an equivalent amount of pure oxygen by means of a conventional air separation system.
Der Verdichtungsdruck der zu zerlegenden Luft wird bereits dadurch vermindert, daß flüssige Luft, die auf etwa 70 °/o Sauerstoff angereichert ist, im fallenden Gleichstrom an Heizflächen verdampft wird, auf deren anderer Seite aufsteigende Luft im Gegenstrom dazu kondensiert. Am unteren Ende der Heizvorrichtung kondensieren dabei Gemischdämpfe mit etwa 21% Sauerstoff. An ihrem oberen Ende kondensiert annähernd reiner Stickstoff; auf der Gegenseite verdampft oben etwa 70% Sauerstoff enthaltende, von einer Rektifikationssäule ablaufende Flüssigkeit, wobei Dämpfe mit etwa 38% Sauerstoff entstehen. Unten auf der Verdampferseite entstehen aus der durch Eindampfung auf etwa 90% Sauerstoffgehalt angereicherten Flüssigkeit Dämpfe mit etwa 70% Sauerstoffgehalt. Sowohl die Kondensation wie die Verdampfung sind also mit Gleichgewichtsänderung durch Stoffaustausch verbunden.The compression pressure of the air to be separated is already reduced by the fact that liquid air, which is enriched to about 70% oxygen, is evaporated in the falling direct current on heating surfaces, on the other side of the rising air condenses in countercurrent. At the bottom of the heater mixture vapors with about 21% oxygen condense. Condensed at its upper end nearly pure nitrogen; on the opposite side evaporates at the top containing about 70% oxygen, Liquid draining from a rectification column, with vapors containing about 38% oxygen develop. At the bottom of the evaporator side, the oxygen content is produced by evaporation to around 90% enriched liquid vapors with about 70% oxygen content. Both the condensation like evaporation are therefore connected with a change in equilibrium due to the exchange of substances.
Dieses Verfahren ist jedoch in der Praxis schwer zu beherrschen, weil die gleichmäßige Verteilung der zu verdampfenden Flüssigkeit auf große, vielfach aufgeteilte Flächen problematisch ist.However, this process is difficult to master in practice because of the even distribution of Liquid to be evaporated on large, multiply divided areas is problematic.
Um diesen Nachteil zu überwinden, hat man bereits vorgeschlagen, Sauerstoff von geringer Reinheit
dadurch zu gewinnen, daß man Luft in einer Doppel-Verfahren
zur Gewinnung von gasförmigem
Sauerstoff mit einer Reinheit von 60 bis
70% durch RektifikationIn order to overcome this disadvantage, it has already been proposed to obtain oxygen of low purity by using air in a double process for the production of gaseous
Oxygen with a purity of 60 to
70% by rectification
Anmelder:Applicant:
The British Oxygen Company Limited, LondonThe British Oxygen Company Limited, London
Vertreter:Representative:
Dr. P. Junius, Patentanwalt,Dr. P. Junius, patent attorney,
Hannover-Waldhausen, Kärntner Platz 6Hanover-Waldhausen, Kärntner Platz 6
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Kenneth Cecil Smith, Carshalton, SurreyKenneth Cecil Smith, Carshalton, Surrey
(Großbritannien)(Great Britain)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 29. Mai 1962 (20 693)Great Britain May 29, 1962 (20 693)
rend der kondensierte Teil dem Niederdruckteil der Doppelrektifikationssäule unterhalb der Zuleitungsstelle der Flüssigkeit aus dem Druckteil der Doppel- rektifikationssäule zugeleitet wird. Vor dem Wärmeaustausch mit dem verdampfenden Endprodukt wird die zu zerlegende Luft in einer Vorwaschsäule mit dem bei diesem anschließenden Wärmeaustausch kondensierten Teil der Luft gewaschen. Das flüssige Endprodukt wird im Wärmeaustausch mit der zu zerlegenden Luft nicht vollständig verdampft und der unverdampfte Anteil über einen Absorber der Verdampfung wieder zugeführt, wobei die Rücklaufflüssigkeit für die Vorwaschsäule durch Kondensation im fallenden Gasstrom gebildet wird.rend the condensed part to the low-pressure part of the double rectification column below the feed point of the liquid from the pressure part of the double rectification column is fed. Before the heat exchange with the evaporating end product is the air to be separated in a prewash column with the subsequent heat exchange condensed part of the air washed. The liquid end product is in heat exchange with the to decomposing air is not completely evaporated and the non-evaporated portion via an absorber of the Evaporation is fed back in, the reflux liquid for the prewash column by condensation is formed in the falling gas stream.
Die Nachteile des bekannten Verfahrens werden erfindungsgemäß in einfacherer Weise als bei dem Vorschlag dadurch vermieden, daß die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit aus der zweiten Stufe durch Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Stickstoff aus der ersten Stufe teilweise verdampft und das so erhaltene Gemisch in einen gasförmigen, mit Sauerstoff angereicherten Teil und einen flüssigen, die gewünschte Anreicherung an Sauerstoff auf-The disadvantages of the known method are according to the invention in a simpler manner than in that Proposal avoided by removing the oxygenated liquid from the second stage partially evaporated by heat exchange with the gaseous nitrogen from the first stage and the mixture obtained in this way into a gaseous, oxygen-enriched part and a liquid, the desired enrichment in oxygen
rektifikationssäule bei tiefer Temperatur in folgender 45 weisenden Teil getrennt wird, worauf der flüssige Weise zerlegt: Die zu zerlegende Luft wird durch Teil in Wärmeaustausch mit der zugeführten Luft Wärmeaustausch mit dem verdampfenden, dem verdampft und der gasförmige Teil in die zweite Sumpf des Niederdruckteils der Doppelrektifikationssäule flüssig entnommenen sauerstoffreichenrectification column is separated at low temperature in the following 45-pointing part, whereupon the liquid Way decomposed: The air to be decomposed is by part in heat exchange with the supplied air Heat exchange with the evaporating, the evaporated and the gaseous part in the second Bottom of the low-pressure part of the double rectification column, liquid-rich oxygen-rich
Stufe zurückgeführt wird, während der Stickstoff, der bei der teilweisen Verdampfung der mit SauerstoffStage is recycled, while the nitrogen, which in the partial evaporation of the oxygen
Endprodukt teilweise kondensiert und der nicht kon- 50 angereicherten Flüssigkeit aus der zweiten Stufe densierte Teil in den unteren Abschnitt der Druck- kondensiert ist, in beiden Stufen als Waschflüssigkeit säule der Doppelrektifikationssäule eingeführt, wäh- benutzt wird.End product partially condensed and the non-concentrated liquid from the second stage condensed part in the lower section of the pressure is condensed, in both stages as washing liquid column of the double rectification column introduced, while is used.
509 570/92509 570/92
Der bei diesem Verfahren mit Sauerstoff angereicherte flüssige Teil aus der zweiten Stufe hat einen Sauerstoffgehalt, der beträchtlich kleiner als derjenige Gehalt ist, den das gasförmige Endprodukt enthalten soll. Dieser flüssige Teil wird teilweise verdampft, und zwar durch Wärmeaustausch mit dem in der ersten Stufe der Rektifikation anfallenden Stickstoff. Dadurch entstehen ein zweiter flüssiger und ein gasförmiger Teil. Dieser zweite flüssige Teil hat einen Sauerstoffgehalt, der dem geforderten des gasförmigen Endprodukts entspricht. Der dabei anfallende gasförmige Teil ist sauerstoffreich. Andererseits wird der in der ersten Stufe anfallende gasförmige Stickstoff kondensiert und dann als Rücklauf für die beiden Stufen der Rektifikation benutzt. Der vorher erwähnte sauerstoffreiche gasförmige Teil wird in die zweite Stufe der Rektifikation zurückgeführt. Um das geforderte sauerstoffreiche gasförmige Endprodukt zu erzeugen, wird der vorher erwähnte zweite flüssige, sauerstoffreiche Teil durch Wärmeaustausch mit der ankommenden Luft verdampft. Das kann innerhalb oder außerhalb der ersten Stufe geschehen.The liquid part from the second stage that is enriched with oxygen in this process has one Oxygen content which is considerably smaller than the content of the gaseous end product should contain. This liquid part is partially evaporated by heat exchange with the Nitrogen produced in the first stage of rectification. This creates a second liquid and a gaseous part. This second liquid part has an oxygen content that corresponds to the required des corresponds to the gaseous end product. The resulting gaseous part is rich in oxygen. on the other hand the gaseous nitrogen produced in the first stage is condensed and then used as reflux used for the two stages of rectification. The aforementioned oxygen-rich gaseous part is returned to the second stage of rectification. To the required oxygen-rich gaseous To produce end product, the aforementioned second liquid, oxygen-rich part is through Heat exchange with the incoming air evaporates. That can be inside or outside of the first stage happen.
Der zweite flüssige Teil kann durch Wärmeaustausch mit der ankommenden Luft verdampft werden, bevor diese rektifiziert wird, oder er kann wahlweise in einem Partialkondensator verdampft werden, der als erste Stufe der Rektifikation dient, und zwar durch Wärmeaustausch mit der hierin rektifizierten Luft.The second liquid part can be evaporated by heat exchange with the incoming air, before this is rectified, or it can optionally be evaporated in a partial condenser serving as the first stage of rectification by heat exchange with that herein rectified air.
Die komprimierte Luft wird wie üblich auf Sättigungstemperatur abgekühlt und von kondensierbaren Verunreinigungen durch Wärmeaustausch mit den abgehenden gasförmigen Produkten in Umkehraustauschern befreit. Der Ausdruck Umkehraustauscher bezeichnet sowohl Regeneratoren als auch Umkehraustauscher. Günstige Austauschbedingungen können durch an sich bekannte Maßnahmen erhalten werden. Eine besonders bequeme Methode besteht darin, einen Seitenstrom der Luft aus einem Umkehraustauscher abzuzweigen und ihn nach einer geeigneten Einstellung seiner Temperatur und seines Drucks, nötigenfalls nach Entfernung des Rückstandes an kondensierbaren Verunreinigungen, einer Stufe der zweistufigen Rektifizieranlage zuzuführen. So kann beispielsweise der Seitenstrom der Luft durch Entspannung in einer Expansionsturbine gekühlt werden, nachdem die kondensierbaren Unreinigkeiten entfernt worden sind. Dann wird der entspannte Luftstrom unmittelbar der zweiten Stufe der Rektifizieranlage zugeführt. Wahlweise kann der Seitenstrom der Luft auch dazu benutzt werden, einen kleineren Teil des gasförmigen Stickstoffs nach der ersten Rektifikation vorzuwärmen. Dieser kleinere Teil wird nach der Vorwärmung in einer Turbine auf den Druck der zweiten Stufe entspannt und mit dem gasförmigen Stickstoff vereinigt, der die zweite Stufe des Rektifikationssystems verläßt, bevor dieser Stickstoff durch die Umkehraustauscher geht.The compressed air is cooled to saturation temperature as usual and condensable Impurities due to heat exchange with the outgoing gaseous products in reverse exchangers freed. The term reverse exchanger denotes both regenerators and reverse exchangers. Favorable exchange conditions can be obtained by measures known per se. There is a particularly convenient method is to divert a side stream of the air from a reversing exchanger and send it to a suitable one Adjustment of its temperature and pressure, if necessary after removal of the residue of condensable impurities, to be fed to a stage of the two-stage rectification plant. For example, the side stream of air can be cooled by expansion in an expansion turbine after the condensable impurities have been removed. Then the relaxed air flow is fed directly to the second stage of the rectification system. Optionally, the Sidestream of the air can also be used to post a smaller part of the gaseous nitrogen preheat the first rectification. This smaller part is after preheating in a turbine relaxed to the pressure of the second stage and combined with the gaseous nitrogen, which the leaves the second stage of the rectification system before this nitrogen goes through the reverse exchanger.
Nun werden drei Ausführungsformen gemäß der Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben; die Ausführungsformen dienen dazu, Luft auf 70 Volumprozent Sauerstoff anzureichern. Es zeigtThree embodiments according to the invention will now be described in detail with reference to the drawings described; the embodiments serve to enrich air to 70 percent by volume oxygen. It shows
F i g. 1 ein Schema der ersten Ausführungsform,F i g. 1 is a diagram of the first embodiment,
F i g. 2 ein Schema der zweiten Ausführungsform undF i g. 2 shows a diagram of the second embodiment and
F i g. 3 ein Schema der dritten Ausführungsform.F i g. 3 is a diagram of the third embodiment.
Gemäß F i g. 1 wird Luft auf 2,85 at komprimiert, gekühlt und von Wasserdampf sowie Kohlendioxyd befreit. Sie wird weiter auf ihre Kondensationstemperatur in einem Verdampfer 1 gekühlt, und zwar durch Wärmeaustausch mit einem verdampfenden flüssigen Teil, dessen Herstellung später beschrieben wird. Dann wird die Luft der unteren Kolonne 2 eines zweistufigen Rektifikationssystems zugeführt. Darin wird die Luft in einen gasförmigen Stickstoffteil und in einen flüssigen Teil getrennt. Dieser ist etwas mit Sauerstoff angereichert. Der flüssige Teil wird durch ein Entspannungsventil 3 der oberen Kolonne 4 des zweistufigen Rektifikationssystems zugeführt. Hier wird er in einen gasförmigen Stickstoffteil und einen flüssigen Teil getrennt. Der gasförmige Stickstoffteil entweicht am Kopf der Kolonne bei 5. Der flüssige Teil enthält 48% Sauerstoff und schlägt sich am Boden der Kolonne nieder. Von dort wird er einem Kondensator-Verdampfer 6 zugeführt, wo er teilweise verdampft. Dabei entsteht durch den Wärmeaustausch mit kondensierendem gasförmigem Stickstoff aus der unteren Kolonne 2 ein flüssiger Teil mit 70% Sauerstoff und ein gasförmiger Teil mit 37% Sauerstoff. Diese flüssigen und gasförmigen Teile werden in einem Abscheider 7 getrennt, und der abgetrennte gasförmige Teil wird in die obere Kolonne 4 an einem passenden Punkt eingeleitet. Der in dem Abscheider 7 anfallende flüssige Teil wird durch ein Entspannungsventil 8 auf Atmosphärendruck entspannt. Er wird im Verdampfer 1 durch die einströmende Luft verdampft und liefert das verlangte gasförmige Produkt mit 70% Sauerstoff. Ein Teil des in dem Kondensator-Verdampfer 6 kondensierten Stickstoffs fließt als Rücklauf in den Kopf der unteren Kolonne 2 zurück. Der Rest wird durch ein Ventil 9 entspannt und fließt als Rücklauf in den Kopf der oberen Kolonne 4 zurück.According to FIG. 1 air is compressed to 2.85 at, cooled and water vapor and carbon dioxide freed. It is further cooled to its condensation temperature in an evaporator 1, namely by heat exchange with an evaporating liquid part, the manufacture of which will be described later will. The air is then fed to the lower column 2 of a two-stage rectification system. In it, the air is separated into a gaseous nitrogen part and a liquid part. This is somewhat enriched with oxygen. The liquid part is through a relief valve 3 of the upper Column 4 of the two-stage rectification system fed. Here it is converted into a gaseous nitrogen part and a liquid part separated. The gaseous nitrogen part escapes at the top of the column at 5. The liquid part contains 48% oxygen and precipitates at the bottom of the column. From there it will it is fed to a condenser-evaporator 6, where it partially evaporates. This creates through the Heat exchange with condensing gaseous nitrogen from the lower column 2 is a liquid Part with 70% oxygen and a gaseous part with 37% oxygen. These liquid and gaseous Parts are separated in a separator 7, and the separated gaseous part is in the upper Column 4 initiated at a convenient point. The liquid part obtained in the separator 7 is expanded through an expansion valve 8 to atmospheric pressure. He is in the evaporator 1 through the incoming air evaporates and delivers the required gaseous product with 70% oxygen. A part of the nitrogen condensed in the condenser-evaporator 6 flows as return into the Head of the lower column 2 back. The rest is relaxed through a valve 9 and flows as a return back into the head of the upper column 4.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Erzeugung der auf 70% Sauerstoff angereicherten Luft.Fig. 2 shows a further embodiment for producing the oxygen enriched to 70% Air.
Danach wird die Luft auf 3,2 at in einem Kompressor 10 verdichtet, in einem Vorkühler 11 vorgekühlt und weiter durch die Zerlegungsprodukte in zwei Regeneratoren 12 und 13 gekühlt. Dabei werden die kondensierbaren Verunreinigungen entfernt. Der Hauptteil der Luft tritt dann bei einem Druck von ungefähr 3 at in einen Partialkondensator 14 ein. Dieser stellt die erste Stufe eines Zweistufen-Rektifiziersystems dar, in der die Luft in Wärmeaustausch mit einer verdampfenden Flüssigkeit tritt, die nachher beschrieben wird. Sie wird in dem Partialkondensator 14 in einen gasförmigen Stickstoffteil und einen flüssigen Teil mit 40 % Sauerstoff getrennt.The air is then compressed to 3.2 at in a compressor 10 and pre-cooled in a pre-cooler 11 and further cooled by the decomposition products in two regenerators 12 and 13. Be there removes the condensable impurities. The main part of the air then occurs at a pressure of about 3 at into a partial capacitor 14. This represents the first stage of a two-stage rectification system represents, in which the air enters into heat exchange with an evaporating liquid, which will be described later. It is converted into a gaseous nitrogen part in the partial condenser 14 and a liquid part separated with 40% oxygen.
Der flüssige Teil wird im Austauscher 15 durch gasförmigen Stickstoff unterkühlt, der die zweite Stufe des Rektifiziersystems verläßt, wie nachher beschrieben wird, und wird dann durch ein Ventil 16 in eine Kolonne 17 entspannt. Diese bildet die zweite Stufe des Rektifiziersystems. Darin wird der entspannte Teil in einen gasförmigen Stickstoffteil und einen zweiten flüssigen Teil getrennt. Dieser gasförmige Teil verläßt die Kolonne 17 am Kopf. Der flüssige Teil enthält ungefähr 51% Sauerstoff und sammelt sich am Boden der Kolonne.The liquid part is subcooled in the exchanger 15 by gaseous nitrogen, the second Leaves stage of the rectification system, as will be described below, and is then passed through a valve 16 relaxed in a column 17. This forms the second stage of the rectification system. In it becomes the relaxed one Part separated into a gaseous nitrogen part and a second liquid part. This gaseous Part leaves the column 17 at the top. The liquid part contains approximately 51% oxygen and collects at the bottom of the column.
Ein kleinerer Teil des gasförmigen Stickstoffteils, der am Kopf des Partialkondensators 14 austritt, wird in einem vor der Turbine 19 angeschlossenenA smaller part of the gaseous nitrogen component that emerges at the top of the partial condenser 14, is connected in a front of the turbine 19
s υ/4s υ / 4
Austauscher 18 mit dem Teil der Luft vorgewärmt, der als ein Seitenstrom aus den Regeneratoren 12 und 13 abgezweigt wird. Dieser kleinere Teil des Stickstoffteils wird in einer Turbine 19 auf einen Drutk von 1,2 at arbeitsleistend entspannt und vereinigt sich mit dem am Kopf der Kolonne 17 abziehenden Stickstoff.Exchanger 18 is preheated with that part of the air that is used as a side stream from the regenerators 12 and 13 is branched off. This smaller part of the nitrogen part is in a turbine 19 on a Drutk of 1.2 at working relaxed and united with the nitrogen withdrawn at the top of the column 17.
Der Rest des aus dem Partialkondensator 14 abziehenden gasförmigen Stickstoffteils wird in einem Kondensator-Verdampfer 20 durch Wärmeaustausch mit dem zweiten flüssigen Teil kondensiert, der am Boden der Kolonne 17 anfällt und ungefähr 51% Sauerstoff enthält. Ein Teil des kondensierten Stickstoffs läuft als Rückfluß in den Partialkondensator 14 zurück, während der Rest durch ein Entspannungsventil 22 in den Kopf der Kolonne 17 eingeführt wird und darin als Rücklauf dient, nachdem er im Austauscher 21 durch den gasförmigen Stickstoff unterkühlt wurde, der aus der Kolonne 17 kommt.The remainder of the gaseous nitrogen part withdrawn from the partial condenser 14 is in one Condenser-evaporator 20 condensed by heat exchange with the second liquid part, which is on The bottom of the column 17 is obtained and contains approximately 51% oxygen. Part of the condensed nitrogen runs back as reflux into the partial condenser 14, while the rest through an expansion valve 22 is introduced into the top of the column 17 and is used therein as a reflux after it was subcooled in exchanger 21 by the gaseous nitrogen that was released from column 17 comes.
Der teilweise verdampfte sauerstoffreiche Teil geht aus dem Kondensator-Verdampfer 20 in ein Ausgleichsgefäß 23 ab und wird darin in einen dampfförmigen Teil mit etwa 37'% Sauerstoff und einen flüssigen Teil getrennt. Der flüssige Teil enthält 70% Sauerstoff. Er ist im Gleichgewicht mit dem dampfförmigen, der durch eine Leitung 24 in die Kolonne 17 zurückgeleitet wird. Dieser flüssige Teil wird durch ein Ventil 25 unter leichter Entspannung in den Partialkondensator 14 geleitet. Dort verdampft er vollständig und liefert das für den Verbrauch bestimmte gasförmige Produkt mit 7O°/o Sauerstoff, nachdem er seinen Kältegehalt an die durch den Regenerator 12 einströmende Luft abgegegeben hat.The partially evaporated oxygen-rich part goes from the condenser-evaporator 20 into a Compensation tank 23 and is in it in a vaporous part with about 37 '% oxygen and separated a liquid part. The liquid part contains 70% oxygen. He is in balance with the vaporous, which is returned through a line 24 to the column 17. This liquid Part is passed through a valve 25 with slight relaxation in the partial condenser 14. There it evaporates completely and supplies the gaseous product intended for consumption at 70% Oxygen after it has given its cold content to the air flowing in through the regenerator 12 Has.
F i g. 3 zeigt noch eine andere Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der F i g. 2 darin, daß der Seitenstrom aus den Regeneratoren durch einen Kohlensäureadsorber 26, dann durch die Turbine 19 und danach in die Kolonne 17 fließt. Bei dieser Abart werden 20 bis 25% der einströmenden Luft aus den Regeneratoren abgezweigt und gelangen über den Kohlensäureadsorber 26 und die Turbine 19 in die Kolonne 17; 80 bis 75% der Luft gehen durch den Partialkondensator 14, wie bei der in Fig. 2 gezeigten Anlage.F i g. 3 shows yet another embodiment. This differs from the FIG. 2 in that the sidestream from the regenerators through a carbonic acid adsorber 26, then through the turbine 19 and then flows into column 17. With this variant, 20 to 25% of the incoming air is removed branched off the regenerators and pass through the carbon dioxide adsorber 26 and the turbine 19 in the column 17; 80 to 75% of the air goes through the partial condenser 14, as in the case of the one in FIG. 2 shown system.
Diese Beispiele sind lediglich drei Ausführungsformen der Erfindung. Es könnte aber auch ein Dreiregeneratorsystem an Stelle des in F i g. 2 und 3 gezeigten Zweiregeneratorsystems benutzt werden. Auch könnte zur Balancierung der Regeneratoren in bekannter Weise ein kleinerer Teil des kalten Gases, das den Regenerator verläßt, auf einem besonderen Weg durch das kalte Ende des Regenerators zurückgeführt werden.These examples are only three embodiments of the invention. But it could also be a Three-generator system instead of the one shown in FIG. 2 and 3 can be used. A smaller part of the cold gas could also be used in a known manner to balance the regenerators, exiting the regenerator is returned in a special way through the cold end of the regenerator will.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anreicherung der Luft auf ungefähr 60 bis 70% Sauerstoff läßt sich auch wie folgt beschreiben. Es besteht aus folgenden Stufen:The method according to the invention for enriching the air to approximately 60 to 70% oxygen can also be described as follows. It consists of the following stages:
Luft wird in bekannter Weise auf die Sättigungstemperatur gekühlt, von kondensierbaren Verunreinigungen befreit und komprimiert. Die komprimierte Luft wird in zwei Stufen rektifiziert. Dabei entstehen ein erster flüssiger und ein zweiter flüssiger Teil sowie ein stickstoffreicher gasförmiger Teil. Der erste flüssige Teil ist zwar schon mit Sauerstoff angereichert, aber er enthält beträchtlich weniger Sauerstoff, als das gasförmige Endprodukt enthalten soll.Air is cooled in a known manner to the saturation temperature, from condensable impurities freed and compressed. The compressed air is rectified in two stages. This creates a first liquid and a second liquid part and a nitrogen-rich gaseous part. The first The liquid part is already enriched with oxygen, but it contains considerably less oxygen, than should contain the gaseous end product.
Dieser erste flüssige Teil wird in der zweiten Stufe der Rektifikationsanlage entspannt. Dadurch entstehen ein zweiter flüssiger Teil und ein stickstoffreicher gasförmiger Teil. Der zweite flüssige Teil weist einen Sauerstoffgehalt auf, der auch noch kleiner ist als er für das gasförmige Endprodukt verlangt wird. Der gasförmige Stickstoffteil der ersten Stufe wird durch Wärmeaustausch mit diesem Kondensat der zweiten Stufe teilweise kondensiert. Das sich dabei bildende Kondensat wird als Rücklauf für die erste Stufe benutzt, und der hierbei gleichzeitig anfallende gasförmige Teil wird der zweiten Stufe zugeführt. Der zweite flüssige, sauerstoffreiche Teil der zweiten Stufe wird durch Wärmeaustausch mit dem gasförmigen Stickstoff aus der ersten Stufe teilweise verdampft. Der dabei anfallende flüssige Teil liefert dann das geforderte gasförmige Produkt.This first liquid part is expanded in the second stage of the rectification system. This creates a second liquid part and a nitrogen-rich gaseous part. The second liquid part has an oxygen content that is even lower than required for the gaseous end product will. The gaseous nitrogen part of the first stage becomes condensate through heat exchange with this the second stage partially condensed. The resulting condensate is used as a return for the first stage is used, and the gaseous part that occurs at the same time becomes the second stage fed. The second liquid, oxygen-rich part of the second stage is exchanged with heat the gaseous nitrogen from the first stage is partially evaporated. The resulting liquid part then delivers the required gaseous product.
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