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DE1160869B - Saeule zur Zerlegung eines Gasgemisches - Google Patents

Saeule zur Zerlegung eines Gasgemisches

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Publication number
DE1160869B
DE1160869B DEN19995A DEN0019995A DE1160869B DE 1160869 B DE1160869 B DE 1160869B DE N19995 A DEN19995 A DE N19995A DE N0019995 A DEN0019995 A DE N0019995A DE 1160869 B DE1160869 B DE 1160869B
Authority
DE
Germany
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gas mixture
chamber
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column according
Prior art date
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Pending
Application number
DEN19995A
Other languages
English (en)
Inventor
Klaas Roozendaal
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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 Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE1160869B publication Critical patent/DE1160869B/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -ifl57¥W PATENTAMT Internat. Kl.: F 25 j
AUSLEGESCHRIFT
Deutsche KL: 17 g-2/03
Nummer: 1160 869
Aktenzeichen: N199951 a /17 g
Anmeldetag: 4. Mai 1961
Auslegetag: 9. Januar 1964
Die Erfindung bezieht sich auf eine Säule zur Zerlegung eines Gasgemisches, insbesondere Luft, bei tiefen Temperaturen mit einem Kochgefäß zum Sammeln des flüssigen höhersiedenden Zerlegungsproduktes, um welches Kochgefäß ein durch dieses Zerlegungsprodukt gekühlter, für das zu zerlegende Gasgemisch durchlässiger Käfig aus Gaze angeordnet ist, wobei das Kochgefäß mit einer Leitung zum Abführen des gasförmigen höhersiedenden Zerlegungsproduktes versehen ist, die im wesentlichen in einer den Käfig umgebenden, gegen Wärmeverlust isolierten Kammer liegt, durch welche die Zufuhr des zu zerlegenden Gasgemisches erfolgt.
Der nachfolgend kurz als Gaze bezeichnete Käfig dient dazu, aus dem die Zerlegungssäule durchströmenden Gasgemisch Verunreinigungen, wie z. B. Wasser und Kohlensäure, abzutrennen, um ein Eindringen dieser Verunreinigungen in die Säule zu verhindern, wo sie durch Eisbildung Verstopfungen hervorrufen könnten. Die Verunreinigungen werden in Form von Schnee aus dem Gasgemisch abgetrennt, und dieser Schnee lagert sich auf der Gaze ab. Dies gelingt aber nur, wenn die Gaze stark gekühlt wird. Bei einer bekannten Säule wird dazu das flüssige Gas im Kochgefäß benutzt, das aus dem Kochgefäß durch eine Leitung abgeführt wird, die örtlich sehr kalt ist.
Es hat sich ergeben, daß in dem Gasgemisch, wenn es die die Gaze umgebende Kammer durchströmt, eine starke Wirbelung durch Konvektion entstehen kann. Dies führt zu einer schnellen Verstopfung der Gaze.
Diese Wirbelung und deren schädliche Folge lassen sich verringern und sogar verhüten, wenn bei der eingangs beschriebenen Säule zur Zerlegung eines Gasgemisches wenigstens der kälteste Teil der Leitung zum Abführen flüssigen höhersiedenden Zerlegungsproduktes aus dem Kochgefäß mit einer Wärmeisolierung versehen ist. Diese Wärmeisolierung kann verhältnismäßig dünn sein und z. B. aus einer Decke aus Glaswolle oder einem ähnlichen, vorzugsweise unbrennbaren Material, etwa Schlackenwolle oder Steinwolle bestehen. Sie verhindert, daß sich im Gasgemisch, wenn es die die Gaze umgebende Kammer durchströmt, dichter Nebel aus feinen Eiskristallen bildet, die im Gas herumwirbeln und die Gaze durch Absetzen von Schnee schnell verstopfen würden. Die Isolierschicht bewirkt gleichsam eine Ausdehnung der Kälteübertragung über eine größere Oberfläche mit geringeren Temperaturunterschieden. Diese Ausdehnung wird noch gefördert, wenn die Wärmeisolierung von einer durchlochten Metallplatte, ζ. B. aus Kupfer oder Messing, abgestützt ist.
Säule zur Zerlegung eines Gasgemisches
Anmelder:
N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,
München 5, Erihardtstr. 11
Als Erfinder benannt:
Klaas Roozendaal, Eindhoven (Niederlande)
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 7. Mai 1960
(Nr. 251 341)
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der wärmeisolierte Teil der Leitung in an sich bekannter Weise spiralförmig oben in der Kammer angebracht und unten an diesem Leitungsteil die Wärmeisolierung vorgesehen sein. Die Leitung kann sich nach diesem isolierten Teil in an sich bekannter Weise in einer innerhalb der Kammer liegenden und von dort nach außen geführten nicht isolierten Windung fortsetzen.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist an diese Windung in Strömungsrichtung in an sich bekannter Weise eine weitere Windung angeschlossen, die teilweise in einem Spalt zwischen einem ringförmigen Metallblech, ζ. B. aus Messing oder Kupfer, und der Isolierung der Kammer liegt, wobei der Spalt in ebenfalls bekannter Weise oben mit mindestens einer Zufuhröffnung für das Gasgemisch versehen ist.
Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungs·* beispiel einer Säule zur Zerlegung eines Gasgemisches in einem Längsschnitt durch deren unteren Teil.
Von einer Säule F zur Zerlegung eines Gasgemisches ist in der Zeichnung nur deren unterer Teil 1 wiedergegeben. Die Säule kann wie üblich mit Raschig-Ringen gefüllt sein. Es können auch Schüsseln in der Säule verwendet werden. Der Teil 1 ist von einem Ringkanal 2 umgeben, in dem aus dem Raum 3 in Richtung der Pfeile ρ die zu zerlegende Luft zu einer nicht gezeigten, höher in der Säule liegenden Stelle und dort in den eigentlichen Säulenraum eingeführt wird, wo sie dem Zerlegungsvorgang
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unterworfen wird. Der Ringkanal 2 ist von einer schweren Isolierung 4 umgeben, die in einem Gehäuse S untergebracht ist.
Der Boden des Teiles 1 der Säule führt über eine Leitung 6 zu einem Ring 7, aus dem gut leitende Rohre 8 hochragen. Die Rohre 8 bilden einen Käfig, an dem außenseitig ein Zylinder aus Metallgaze 9 festgelötet ist. Dieses Gaze 9 ist von einer Kammer 10 umgeben, in der ein ringförmiges Metallblech 11 in einem gewissen Abstand von der von Isoliermaterial 13 umgebenen und in einem Gehäuse 14 eingeschlossenen Innenwand 12 der Kammer herabhängt. Im Betrieb siedet in den Rohren 8 flüssiges Gas, das im wesentlichen aus Sauerstoff besteht. Die Rohre 8 münden oben in einem Raum 15 aus, der längs einer ringförmigen Hülse 16 Verbindung zu einem Gefäß 17 hat, in dem flüssiges Gas siedet. Der Boden des Gefäßes 17 ist durch ein Tauchrohr 18 mit dem Ring 7 verbunden.
Ein oben in das Gefäß 17 reichendes Abfuhrrohr 19 für kalten, gasförmigen Sauerstoff mündet in eine oben in der Kammer 10 liegende, spiralenförmige Leitung 20, die über eine Windung 21 innerhalb des Metallbleches 11 unter den unteren Rand des Bleches 11 hindurch zu einer Windung 22 A führt, die über eine Windung 22 nach oben zur Abfuhr 23 leitet, von wo aus Sauerstoffgas nach außen abgeführt werden kann.
Die Windung 22 liegt in einem Ringspalt 24 zwischen dem Metallblech 11 und der Innenwand 12. Der Spalt 24 hat oben eine Zufuhröffnung 25 für die bei 26 zugeführte, zu fraktionierende Luft.
Mittels der Säule kann flüssiger Stickstoff aus der zugeführten Luft erhalten werden. Dies erfolgt in dem Teill. Die Abfuhr des flüssigen Stickstoffes liegt höher in der Säule und ist nicht angedeutet.
Mit 27 ist eine Leitung bezeichnet, die Gas aus dem Gefäß 17 nach dem Teil 1 zurückführt.
Unten an dem kalten Teil der Leitung 20 ist eine Wärmeisolierung 28 aus Glaswolle angebracht, die von einer durchlochten Platte 29 aus Metall, z. B. Kupfer oder Messing, abgestützt wird.
Eine mit einem Abschlußventil 31 versehene Leitung 30 dient zum Abführen von Wasser vom Boden 32 der Kammer 10. Dieses Wasser entsteht, wenn der Schnee, der sich im Betrieb insbesondere in Form eines ringförmigen Kuchens auf der Gaze 9 ablagert, beim Reinigen der Kammer 10 aufgetaut wird. Das Auftauen kann mittels eines elektrischen Heizelementes 33 durchgeführt werden, das z. B. in der Isolierung 13 untergebracht und am Boden 32 befestigt ist.
Im Betrieb wird die Gaze 9 durch flüssiges Gas gekühlt, das durch die Rohre 8 strömt.
Die zu fraktionierende Luft tritt in die Kammer 10 durch die Öffnungen 25, die gleichmäßig über den Umfang einer Isolierplatte 34 verteilt liegen. An dieser Platte 34 ist auch das Gefäß 17 mit dem Raum 15 und dem Rohrkäfig 7, 8 befestigt. An der Platte 34 sind weiter die Wand 12 und das Gehäuse 14 angebracht, so daß die Kammer 10 einschließlich des Ringspaltes 24 gut isoliert ist.
Die in den Spalt 24 eintretende Luft wird an der Windung 22 der Abfuhrleitung des kalten Sauerstoffes vorgekühlt. Die Eisablagerung aus der Luft auf dieser Windung ist nicht hinderlich.
Die Luft durchströmt in Richtung der Pfeile q die Kammer 10, den auf der Gaze 9 abgelagerten Schneekuchen und die Gaze 9 selbst, den vom Rohrkäfis* 7, 8 umschlossenen Raum, das Filter 35, den Raum 3 und den Ringkanal 2 oben in der Säule. Der Schneekuchen auf der Gaze 9 wird allmählich stärker, und zwar gegen die Zufuhrrichtung der Luft.
Im Ringkanal 2 wird die Luft weiter an der kalten Wand des Teiles 1 der Säule gekühlt.
Das Filter 35 fängt einen Teil der Feuchtigkeit auf, wenn auf der Gaze 9 noch kein Schnee gebildet wird.
Das Metallblech 11 wird auch durch Konvektion in der Kammer 10 gekühlt und ist als Wasserabscheider bei hohen Taupunkten der eintretenden Luft wirksam. Durch die Leitung 30 wird dabei stets Wasser abgezapft. Das Blech 11 verringert außerdem den Isolierverlust, da die Isolierung 13 vor äußerst kalten Teilen geschützt ist.
Im Betrieb zeigt sich, daß der Durchströmungswiderstand des auf der Gaze 9 gebildeten Schneekuchens nur langsam zunimmt.
Die Kapazität der auf diese Weise ausgebildeten Vorrichtung ist derart, daß eine Säule dieser Ausführung ohne Unterbrechung während einer Woche wirksam sein kann. Es ergibt sich, daß sich danach z. B. 8 Kilogramm Schnee abgelagert haben, und daß der Betrieb in einem breiten Bereich von Luftfeuchtigkeiten konstant zu halten ist.

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Säule zur Zerlegung eines Gasgemisches, insbesondere Luft, bei tiefen Temperaturen mit einem Kochgefäß zum Sammeln des flüssigen höhersiedenden Zerlegungsproduktes, um welches Kochgefäß ein durch dieses Zerlegungsprodukt gekühlter, für das zu zerlegende Gasgemisch durchlässiger Käfig aus Gaze angeordnet ist, wobei das Kochgefäß mit einer Leitung zum Abführen des gasförmigen höhersiedenden Zerlegungsproduktes versehen ist, die im wesentlichen in einer den Käfig umgebenden, gegen Wärmeverlust isolierten Kammer liegt, durch welche die Zufuhr des zu zerlegenden Gasgemisches erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der kälteste Teil (20) dieser Leitung mit einer Wärmeisolierung (28) versehen ist.
2. Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung (28) aus Glaswolle besteht.
3. Säule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung (28) von einer durchlochten Metallplatte (29), z. B. aus Messing, abgestützt ist.
4. Säule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (20) der Leitung in an sich bekannter Weise spiralenförmig oben in der Kammer (10) angebracht und unten an diesem Leitungsteil die Wärmeisolierung (28) vorgesehen ist.
5. Säule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung sich nach dem isolierten Teil (20) in an sich bekannter Weise in einer innerhalb der Kammer (10) liegenden und von dort nach außen geführten nicht isolierten Windung (21) fortsetzt.
6. Säule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Windung (21) in Strömungsrichtung in an sich bekannter Weise eine weitere Windung (22) angeschlossen ist, die teilweise in einem Spalt (24) zwischen einem ringförmigen
Metallblech (11) und der Isolierung (13) der Kammer (10) liegt, wobei der Spalt (24) in ebenfalls bekannter Weise oben mit mindestens einer Zufuhröffnung (25) für das Gasgemisch versehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Kältetechnik«, 12.
Jahrgang, Heft 9,
1960, S. 275, Bild 3;
Zeitschrift »Energie«,
11. Jahrgang, Nr. 6, 1959,
S. 272, Bild 36.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309 778/86 12.63 © Bundesdruckerei Berlin
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