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Verfahren zur Ahscheidung des Luftsauerstoffs mit Hilfsströmen zum
Wärmeaustausch nach dem Nitroseverfahren. Bei dem sogenannten Nitroseverfahren nach
Patent 27613i, durch Bildung von Nitrosylschwefelsäure aus Salpetersäuredampf und
Schwefelsäure Sauerstoff abzuspalten, die Nitrose dann durch Wasserdampf zu zersetzen
und aus dem so entstandenen Stickstofftrioxyd mittels Luft die Salpetersäure zu
regenerieren, war ursprünglich der übliche Wärmeaustausch durch wärmeleitende Zwischenwände
vorgesehen, wobei die Wärmeabgabe der erkaltenden Flüssigskeitströme und die Wärmemengen
aus der latenten Wärme der kondensierten Dämpfe nur in beschränktem Maße zur Erwärmung
und Dampfbildung bei den korrespondierenden, wärmeaufnehmenden Strömen nutzbar gemacht
werden konnten, und ein erheblicher Aufwand an Energie zur Erwärmung und Dampfbildung
in Rechnung zu setzen war. Durch die vorliegende Stromführung, die den Wärmeaustausch
in ganz wesentlich kleineren Austauschröhren fast bis zum Temperaturenaustausch
steigert, kommt dieser Energieaufwand nahezu in Fortfall, die erforderlichen Energien
werden fast nur durch Umwandlung aus den schon vorhandenen ausgetauscht, und dieser
neue Gesichtspunkt bringt ein gänzlich neues wirtschaftliches Ergebnis, eine grundlegende
Umwälzung dieses Zweiges der. Technik.
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Die vorliegende Erfindung lehnt sich weiterhin an das Patent
295436 an, indem sie selbständige Hilfsströme zum Wärmeaustausch zwischen
den korrespondierenden eigentlichen Austauschströmen einführt, die aus der Zeichnung
ersichtlich sind.
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Die durch Horizontalstriche oben und unten verbundenen einfachen Vertikallinien
in der schematischen Zeichnung (Abb. i) bedeuten korrespondierende wärmeaustauschende
Ströme, die auf ihrem Wege einerseits Wärme abgeben, anderseits durch diese erwärmt
werden. Praktisch fließen sie in Röhren dicht nebeneinander her, wie dies der Querschnitt
(Abb. 2) zeigt. Die Röhren enthalten einerseits Flüssigkeiten, nämlich Schwefelsäure,
die je nach Temperatur und sonstigen Umständen Wasser und Stickoxyde enthält, anderseits
Gase und Dämpfe, deren Richtung in Abb. x durch die Pfeile links von den Vertikalen
und deren Eigenschaft links von jenen bezeichnet ist. Die Temperaturen fallen im
Sinne der Zahlen ganz links von oben nach unten stetig ab. Ein Rührwerk, beispielsweise
viele siebartig durchlöcherte, um die Rohrachse im Sinne des Pfeiles (Abb. 2) rotierende
Kreisscheiben, hebt das Niveau links, wie die gestrichelte Linie andeutet. Dadurch
wird Flüssigkeit durch die darunterliegenden Kanäle in der Pfeilrichtung von einem
Rohre zum anderen getrieben, und zwar senkrecht zur Rohrachse zwangläufig mittels
Scheidewände parallel zur Zeichenebene. Bedeuten in Abb. 2 die Ströme
e, f g > 15 - G 12o in Abb. i, so empfangen diese Querströme die Wärme
der abzukühlenden. 4N2 und 02, um die gleiche Menge Luft auf dem Wege durch g damit
zu erwärmen. In den gleichen Temperaturpunkten dieser korrespondierenden Röhren
entspricht also die Dampfsättigung der auf- sowie auch der absteigenden Gase dem
Partialdruck der Flüssigkeit an dieser Stelle, deren Wassergehalt wiederum durch
die zur Verdampfung verfügbare Wärmemenge reguliert wird, die ein etwa zu groß oder
zu klein werdendes »Temperaturgefällecc nach S. 2, Z. 18 der vorgenannten Patentschrift
295436 auszugleichen strebt.
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Dies gilt auch für die zweite Kategorie von Austauschröhren, in denen
nicht nur Gassondern auch Flüssigkeitsströme Wärme austauschen
mittels
derselben senkrecht zur Achse verlaufenden Hilfsströme, also bei den Hauptvertikalen
mit eingezeichnetem Pfeil in Abb. r, a, b, c > 230 - < 310, in
denen auch die Flüssigkeiten achsiale Strömung besitzen, die durch Scheiben mit
propellerartigen Flügeln bewirkt wird, die stellenweise anstatt der Siebscheiben
eingebaut werden. b' c' < 3io-3io° und h i > 15 - i5° sind lediglich Gaswaschrohre
mit Gegenstrom ohne Zwischenströme.
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Die dritte Kategorie, a b > 150 - < 230,
a b
>15-<I2(), cd > i5 - < i2o und de > 230 - < 310, inderAbb.
i durch doppelte Vertikallinien mit Pfeilstrich bezeichnet, arbeitet nach Abb. 3,
wobei vermieden werden soll, daß die achsialen Ströme durch die quer dazu verlaufenden,
wärmeaustauschenden Hilfsströme erheblich miteinander vermischt werden. Man gewinnt
dadurch die Möglichkeit, den Partialdruck der Flüssigkeit bloß durch Änderung ihrer
Temperatur zu verändern, also die Dampfsättigung der Gase nach Belieben variieren
zu können, ohne an die für die Fälle i und --
geltenden Bedingungen gebunden
zu sein. Der Zweck ist aus dem Zusammenhange ohne weiteres ersichtlich. In Abb.
3 befindet sich in dem Rohre rechts die wärmeabgebende, . spezifisch etwas leichter
angenommene achsialströmende Flüssigkeit. Bei der dabei angegebenen Stellung des
Stromwenders na fließt sie in die linke, mit Quarzkörnern gefüllte Kammer
n und gibt ihre Wärme an diese Körner ab, während sie, ebenso etwas abgekühlt, aus
der rechten Kammer in das rechte Rohr hochsteigt. Ebenso steigt Flüssigkeit aus
dem linken Rohr in der rechten Kammer n hoch, um sich an den Quarzkörnern zu erwärmen,
während dieselbe erwärmt aus ia links in das linke Rohr zurückgedrückt wird. Sobald
in n die Flüssigkeit des einen Rohres durch die des anderen verdrängt ist, wird
der Stromwender m, ein Stab mit keilförmigem Querschnitt (evtl. aus mehreren Stücken)
mit abwechselnd parallelen und gekreuzten Bohrungen im Abstand der vorbezeichneten
Scheidewände, senkrecht zur Zeichenebene verschoben, wodurch an Stelle der parallelen
Bohrungen (Abb.3) die gekreuzten Bohrungen (Abb. q.) treten und umgekehrt. Die Strombewegung
oberhalb des Stromwenders bleibt sich gleich, nur die Kammern werden vertauscht.
Man kann auch den Stromwenderals aufliegende verschiebbare Platte mit Verbindungskanälen
herstellen, wenn man alle Anschlüsse aufwärts richtet.
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Für Figur i c, d e > 7,30 - < 31o ergibt sich dabei
eine Unstimmigkeit, indem bei d unterhalb 31o bereits störende Mengen von Schwefelsäuredampf
niedergeschlagen werden, denen in e keine entsprechende Wärmeentnahme gegenübersteht.
Um die Ströme in d und e gleichwertig zu machen, muß also die Menge der durch e
strömenden Säure nicht nur um soviel größer sein als in d, daß sie mit der Flüssigkeit
plus dem Gase in d einschließlich der Kondensationswärme kalorimetrisch äquivalent
ist, sondern es müssen auch bei 31o die durch k undl angedeuteten Zwischenleitungen
von c nach e laufen, um in e so viele Wärmeeinheiten zu entnehmen,
als in c zur Verdampfung von Schwefelsäure verbraucht werden.