DE365680C

DE365680C - Process for washing oxygen directly from the air

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Publication number: DE365680C
Application number: DEB97815D
Authority: DE
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Publication date: 1922-12-21

Description

Verfahren zum direkten Auswaschen des Sauerstoffs aus der Luft. Zur Ausführung des einfachsten und zweckmäßigsten Verfahrens zur Trennung der Luftbestandteile, wie es bei der Reinigung anderer Gasgemische längst vorzugsweise üblich ist, nämlich der direkten Auswaschung des löslichen Bestandteils, sind wirtschaftlich Sangbare Wege bisher nicht gefunden -worden. Die verschiedene Löslichkeit von Stickstoff und Sauerstoff in Wasser und die vorzugsweise Austreibung von Stickstoff aus einer solchen Lösung beim Erhitzen bedingt bei der geringen Ausbeute einen unverhältnismäßig großen Wärmeaufwand.Process for the direct scrubbing of oxygen from the air. To the Execution of the simplest and most expedient method for separating the air components, as has long been preferred when cleaning other gas mixtures, namely the direct leaching of the soluble component are economically viable Ways not yet found. The different solubility of nitrogen and oxygen in water and the preferential expulsion of nitrogen from a Such a solution when heated causes a disproportionate low yield large heat input.

Die vorliegende Erfinduntg belhebt diesen Übelstand, indem sie von der bekannten Tatsache ausgeht, daß ammoniakalische Kobaltoxydulsalzlösungen bei geeigneter Konzentration sehr lebhaft Sauerstoff absorbieren. Aus den Kabaltoxvdulaminsalzen bilden sich dabei zunächst die Oxykobaltoxydamninsalze, die leicht die Hälfte ihres Sauerstoffes freiwillig abgeben, aber dann durch Luft direkt iicht mehr reg generierbar sind. Der Rest des Sauerstoffs läßt sich im allgemeinen nicht ohne weiteres aus der Lösung austreiben. Leicht gelingt dies dagegen bei Aminen fmnit solchen Säuren, deren Anmoniaksalze leicht unter Hinterlassung eines auren Salzes Ammoniak verlieren, wie bei der Phosphor-, Bor-oder Essigsäure, welch letztere nebst Derivaten außerdem den vorliegenden Prozeß dadurch begünstigt, daß sie ein relativ haltbares Kobaltoxydsalz bildet, (las beim Erwärmen glatt Sauerstoff abspaltet unter Reduktion zum Oxydulsalz. Günstig wirkt ferner die Beständigkeit der Essigsäure gegen nxydierende Einflüsse. Es zeigte sich nun bei vordliegender Arbeit, daß dieser Vorgang auch. bei Gegenwart von Ammnonacetat lund Ammoniak sofort eintritt, sobald eine bestimmte hohe Konzentration der Lösung erreicht ist, und die große Löslichkeit des essigsauren Ammoniaks und Amnids ermöglicht dlas Arbeiten mit solchen hochkonzentrierten, immerhin noch ganz dünnflüssigen Lösungen, so daß man nur wenig Flüssigkeit zu erwärmen braucht, um große Mengen Luft zu zerlegen.The present invention remedies this drawback by using the well-known fact that ammoniacal cobalt oxide sulphate solutions are based on Absorb oxygen very vigorously in a suitable concentration. From the cabaltoxvdulamine salts At first the oxycobaltoxydamnine salts are formed, which are easily half theirs Give up oxygen voluntarily, but can then no longer be directly generated by air are. The rest of the oxygen is generally not easy to leave out drive out the solution. In the case of amines, on the other hand, this is easily achieved with acids such as whose ammonia salts easily lose ammonia leaving an acidic salt behind, as in the case of phosphoric, boric or acetic acid, the latter and derivatives as well the present process is favored by the fact that it is a relatively stable cobalt oxide salt forms, (when heated, oxygen is split off smoothly with reduction to the oxide salt. The resistance of acetic acid to oxidizing influences also has a favorable effect. In the present work it was now shown that this process too. at present of ammonium acetate and ammonia occurs immediately as soon as a certain high concentration the solution is reached, and the great solubility of ammonia and acetic acid Amnids makes it possible to work with such highly concentrated people, at least completely thin liquid solutions, so that you only need a little liquid to heat up to decompose large amounts of air.

Zur Ausführung des Verfahrens wiischt man amnmotniakhaltige Luft bei gewölnlicher Temperatur mit der in gder Kälte roten, beim Erhitzen veilchenblauen Lösung des Kobaltoxydulacetates mit reichlich zwei Äquivalenten gesättigten Ammoniumtnacetats. Die Lösung färbt sich sofort tiefbratun, wobei der Sauerstoff zunächst unter Bildturg des Oxykobaltoxydaminsalzes verschluckt wird. Nun erwärmt man die Lösung nach dlem Bergfeldschen Wärmneaustauschpatent, und bei genügend hoher Konzentration wird der aufgenommene Sauerstoff und dlas Anmnmoniak zweckmäßig unter Überleiten eines im Betriebe verbleibenden Sauerstoffüberschusses rur Erlanung gleicher Tensionsbedingunugen beim Wärmeaustausch des erkaltenden und des wärmeaufnehmenden Stromes vollständig wieder in Freiheit gesetzt, und die regenerierte Kobaltaminsalzlösung ist zu erneuter Sauerstoffaufnahme bereit.To carry out the procedure, air containing amnotism is wiped in normal temperature with red in the cold, violet-blue when heated Solution of cobalt oxide acetate with plenty of two equivalents of saturated ammonium acetate. The solution turns deep brown immediately, with the oxygen initially under Bildturg of the oxycobalt oxide amine salt is swallowed. Now the solution is warmed up afterwards Bergfeld's heat exchange patent, and if the concentration is high enough, the The absorbed oxygen and the ammonia are expediently passed over with an im Companies remaining oxygen surplus to achieve the same tension conditions in the heat exchange of the cooling and the heat-absorbing stream completely set free again, and the regenerated cobalt amine salt solution is too renewed Oxygen intake ready.

Die Austauschwäscher nach jenen Verfahren haben bekanntlich am Ein- und Austrittspunkte verschiedene Temperaturen, die in Richtung rler Achse von Kammer zu Kammer stetig abfallen. Die Kobaltwäscher haben an ihrer wärmsten Stelle ammoniakarme Flüssigkeit, ammoniakreiches Gas, an ihrer kältesten umngekelhrtes Verhältnis.As is well known, the replacement scrubbers according to those processes have and exit points at different temperatures in the direction of the axis of the chamber falling steadily towards chamber. The cobalt washers are poor in ammonia at their warmest point Liquid, ammonia-rich gas, at its coldest inverted proportion.

Uni die freie und die gebundene Wärme -leg heißentwickelten Sauerstoffs und des ihm je nach Temperatur und Tension der ihn entbindendlen Flüssigkeit beigemengten Dampfes und Ammoniaks möglichst durch Wärmeaustausch auszunutzen, leitet man ihn zweckmnäßig durch Zwischenleitungen vron entsprechendem Querschnitt im Temperaturintervall von seiner beginnenden bis zur vollendeten Entwicklung in eine der Wärme-, Dampf- und Ammoniak-Austauschröhren, -wo er sein Ammoniak und Danipf an saueres Alkaliacetat im Gegenstrom abgibt.Uni the free and the bound heat -leg hot-developed oxygen and according to the temperature and tension of the liquid that is to be added to it To exploit steam and ammonia as much as possible through heat exchange, one conducts it expediently through intermediate lines of appropriate cross-section in the temperature interval from its beginning to the completed development in one of the heat, steam and ammonia exchange tubes, where his ammonia and Danipf of acidic alkali acetate releases in countercurrent.

Was rien im Verfahren übrigbleibenden Stickstoff betrifft, so gibt er den größten Teil :eines Ammoniaks bei Zimmertemperatur auf <lern @Ve"e durch eines von zwei kombinierter Parallelrohren, ab, die in Kammern geteilt sind, in denen A,mnioniakwasser von einer nach lein Ausgang zu stetig abnehmenden Stärke in je zwei in den Röhren senkrecht zur Achse nebeneinanderliegenden Kammern kommuniziert und .durch Berieseln oder durch einen rotierenden Wäscher das Gas wäscht. In dein korrespondierenden Rohr beläd sich :benso die zugeleitete Luft mit Ammoniak, und kann dann bei Zimmertemperatur in einem weiteren Wäscher durch die abgekühlte Kobaltoxydulaminsalzlösung zerlegt werden.As for the nitrogen remaining in the process, there is he most of it: an ammonia at room temperature on <learn @Ve "e through one of two combined parallel tubes, which are divided into chambers, in which A, mnioniac water of a strength steadily decreasing towards the beginning communicates in two adjacent chambers in the tubes perpendicular to the axis and. by sprinkling or by a rotating scrubber the gas washes. In your The corresponding pipe is loaded with ammonia: and can then at room temperature in a further scrubber through the cooled cobalt oxydulamine salt solution be disassembled.

Obgleich nun die Ammonialtension der zugeführten Luft anfangs gleich Null ist, enthält der mit lem Wasser der von ihr zuerst durchlaufenden Kanner in der konnunizierenden letzten Kanner les Parallelrohres gewaschene Stickstoff noch etwas Ammoniak, das mit der richtig einzustellenden kleinen Menge sauren Alkaliacetats zu neutralisieren ist. Um nun in der heißesten Partie des Wärneaustauschrohrpaares für Kobaltlösung den Wärmeaustausch stimmend zu machen, muß man in der heißesten Partie des absteigenden Stroms in eerselben Weise genau so viel Ammoniak und Dampf niederschlagen, als in der korrespondierenden Partie des aufsteigenden Stromes flüchtig wird, und zwar indem man die gerechnete Menge des Stickstoffs indem zum Sauerstoffstrom korrespondierenden aufsteigenden Strom des Ammoniumacetatwäschers parallellaufend .mit dem dem Kobaltwäscher zuzuführenden Dampf und Ammoniak bereichert.Although the ammonia tension of the air supplied is initially the same Is zero, the water with the Kanner through which it passes first contains in the connective last Kanner les parallel tube still washed nitrogen some ammonia, that with the correct small amount of acidic alkali acetate is to be neutralized. To now in the hottest part of the heat exchange tube pair To make the heat exchange correct for cobalt solution, one must in the hottest Part of the descending stream in the same way as much ammonia and vapor as fleetingly in the corresponding part of the ascending current by adding the calculated amount of nitrogen to the flow of oxygen corresponding ascending stream of the ammonium acetate scrubber running in parallel . Enriched with the steam and ammonia to be fed to the cobalt scrubber.

Von hier aus geht der Stickstoff in dem dritten Parallelrohr des Alkaliacetatväschers denselben Weg zur Reinigung wie der Sauerstoff. Aus technischen Gründen läßt man die Flüssigkeit in diesem Rohr in achsialer Richtung stromlos und statt dessen in jeder Kammer mit der Flüssigkeit in der korrespondierenden Kammer des Sauerstoffrohres kommunizieren und zirkulieren.From here, the nitrogen goes into the third parallel pipe of the alkali acetate scrubber the same way to purification as the oxygen. For technical reasons one leaves the liquid in this pipe is de-energized in the axial direction and instead in each chamber with the liquid in the corresponding chamber of the oxygen tube communicate and circulate.

Der Wärmeaustausch erfolgt entweder nach dem modifizierten Bergfeldschen Wärmeaustauschpatent 295436, indem man den Wärmeakkumulator in Form einer losen Körnermasse in einer besonderen Trommel schraubenförmig durch die Austauschrohre dreht, oder indem man die Kammern von zwei Austauschrohren unterhalb der Achsen derart ineinandergrelfen läßt, daß der Wärmeausgleich zwischen zwei korrespondierenden Kammern durch eine dünne metallische Zwischenwand stattfindet, an der die Flüssigkeiten zwecks Erhöhung des Wärmeaustausches durch ein Rührwerk kräftig vorbeigewirbelt werden, das zugleich den Austausch zwischen Gas und Flüssigkeit bewirkt.The heat exchange takes place either according to the modified Bergfeldschen Heat exchange patent 295436 by placing the heat accumulator in the form of a loose Grain mass in a special drum helically through the exchange tubes rotating, or by placing the chambers of two exchange tubes below the axles can interlock in such a way that the heat balance between two corresponding Chambers takes place through a thin metal partition, on which the liquids swirled vigorously by an agitator to increase the heat exchange which at the same time causes the exchange between gas and liquid.

Die vertikale Doppellinie mit Pfeilstrich in Abb. I stellt ein Wärmeaustauschrohr dar, in dem die Flüssigkeit sich in der Pfeilrichtung bewegt lnd durch die als horizontale Gerade gezeichneten Verbindungsröhren von und nach dem korrespondierenden Rohr überführt wird. Die einfache kräftige Vertikale bedeutet ein Rohr, in dem in seiner ganzer Länge die Flüssigkeit kammernweis mit den korrespondierenden Rohr konnuniziert. Die gebogenen Verbindungslinien bedeuten Gasleitungen, L für Luft, D für Sauerstoff, N für Stickstoff.The vertical double line with arrow line in Fig. I represents a heat exchange tube in which the liquid moves in the direction of the arrow lnd through the as horizontal Just drawn connecting tubes transferred from and to the corresponding tube will. The simple vigorous vertical means a tube in which in its whole Length, the fluid is connected to the corresponding tube chamber by chamber. The curved connecting lines mean gas lines, L for air, D for oxygen, N for nitrogen.

Die Luft wird bei L bei r5° eingeleitet nimmt in diesem Rohr Ammoniak auf, gibt ihren Sauerstoff in dem folgenden Rohrpaar bei Zimmertemperatur an Kobaltoxydulaminsalzlösung ab und gibt dann in dem zum Eintrittsrohr korrespondierenden Rohre als Stickstoff bis a R I5° Ammoniak ab. Die Kobaltlösung wird in b I5° - > IIo° erhitzt und gibt dabei Sauerstoff ab, der durcl c > II o° - I5' über Ammonacetatlösung weg abgeleitet wird. Der Stickstoff wird in e I5' - > I I o° erwärmt und an Ammonacetatlösung, un die erforderlichen Tensionsbedingungen herzustellen, gesättigt und von da durch eine Reihe von Zwischenleitunger nach a > IIo° - I5 °, von hier ebenso nach d > IIo° - I5 ° übergeführt und bei N abgeleitet. Auch mit dem Sauerstoff könnte man ähnlich verfahren.The air is introduced at L at r5 ° takes ammonia in this tube releases its oxygen in the following pair of tubes at room temperature in cobalt oxydulamine salt solution and then releases it as nitrogen in the pipe corresponding to the inlet pipe up to a R 15 ° ammonia. The cobalt solution is heated in b 15 ° -> 10 ° and gives in the process, oxygen is removed, which is diverted through ammonium acetate solution by means of an ammonium acetate solution will. The nitrogen is heated in e I5 '-> I I o ° and an ammoniacetate solution, Un to establish the necessary conditions of tension, saturated and thence through a series of intermediate conductors to a> 10 ° - 15 °, from here also to d> IIo ° - I5 ° converted and derived at N. You could also use oxygen proceed similarly.

Die Doppelröhren sind nur zur Verdeutlichung voneinander entfernt gezeichnet. Praktisch liegen sie dicht beieinander bzw. greifen kammernweise ineinander über, wie Abb. 2 zeigt, die den Querschnitt durch c, d, e > iio° - i5° der Abb. i darstellt. Die Pfeile bezeichnen die Rotationsrichtung eines Rührwerks.The double tubes are separated from each other for clarity only drawn. In practice, they are close together or interlock in chambers over, as Fig. 2 shows, which shows the cross-section through c, d, e> iio ° - i5 ° of Fig. i represents. The arrows indicate the direction of rotation of an agitator.

Claims

P ATENT-ANsPRZcHz: i. Process for the direct leaching of oxygen from air. and for the separation of oxygen and nitrogen in gaseous form, characterized in that that the air with highly concentrated ammonical. Cobalt oxydulamine salt solutions. especially acetates, which washes the leaving behind. Nitrogen absorbed Easily release oxygen when heated.

2. The method according to claim r, characterized characterized in that in the corresponding chambers of a heat, steam or ammonia exchange apparatus the liquids, or gases communicate, so that the latter are from one and the same Liquid in the ascending stream absorbs heat, steam, or ammonia, to which they give them up again in the descending stream.