DE1160869B - Column for the decomposition of a gas mixture - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -ifl57¥W PATENTAMT Internat. Kl.: F 25 j FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN -ifl57 ¥ W PATENTAMT Internat. Class: F 25 j
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche KL: 17 g-2/03 German KL: 17 g -2/03
Nummer: 1160 869Number: 1160 869
Aktenzeichen: N199951 a /17 gFile number: N199951 a / 17 g
Anmeldetag: 4. Mai 1961Filing date: May 4, 1961
Auslegetag: 9. Januar 1964Opening day: January 9, 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.The invention relates to a column for decomposing a gas mixture, in particular air low temperatures with a cooking vessel to collect the liquid, higher-boiling decomposition product, which cooking vessel is cooled by this decomposition product for the gas mixture to be decomposed permeable cage made of gauze is arranged, wherein the cooking vessel with a conduit for discharge of the gaseous higher-boiling decomposition product is provided, which is essentially in one Surrounding the cage, insulated against heat loss chamber, through which the supply of the to be dismantled Gas mixture takes place.
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.The cage, briefly referred to below as gauze, serves for the purpose of flowing out of the decomposition column Gas mixture impurities, such as B. water and carbonic acid to separate in order to penetrate to prevent these contaminants from entering the column, where they cause blockages due to ice formation could. The impurities are separated from the gas mixture in the form of snow, and this snow is deposited on the gauze. However, this only works if the gauze is strongly cooled. In a known column, the liquid gas in the cooking vessel is used for this, which flows out of the cooking vessel a pipe is discharged, which is locally very cold.
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.It has been found that in the gas mixture, when it flows through the chamber surrounding the gauze, a strong vortex can result from convection. This leads to a rapid clogging of the Gauze.
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.This turbulence and its harmful consequence can be reduced and even prevented if the column described at the outset for breaking down a gas mixture at least the coldest part of the line for discharging liquid, higher-boiling decomposition product from the cooking vessel with a Thermal insulation is provided. This thermal insulation can be relatively thin and z. B. from a Cover made of glass wool or a similar, preferably non-combustible material, such as slag wool or rock wool. It prevents the gas mixture from getting into the chamber surrounding the gauze flows through it, forming a thick fog of fine ice crystals that swirl around in the gas and the gauze would quickly become clogged by the settling of snow. The insulating layer causes expansion, as it were the transfer of cold over a larger surface with smaller temperature differences. This expansion is further promoted if the thermal insulation is made of a perforated metal plate, ζ. B. made of copper or brass is supported.
Säule zur Zerlegung eines GasgemischesColumn for the decomposition of a gas mixture
Anmelder:Applicant:
N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken,N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)Eindhoven (Netherlands)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Zoepke, patent attorney,
München 5, Erihardtstr. 11Munich 5, Erihardtstr. 11
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Klaas Roozendaal, Eindhoven (Niederlande)Klaas Roozendaal, Eindhoven (Netherlands)
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 7. Mai 1960
(Nr. 251 341)Claimed priority:
Netherlands 7 May 1960
(No. 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.According to one embodiment of the invention, the thermally insulated part of the line can be known per se Way attached in a spiral shape at the top of the chamber and at the bottom of this line part the Thermal insulation may be provided. The line can be known per se after this isolated part Way in a non-insulated turn located inside the chamber and led from there to the outside continue.
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.In a practical embodiment of the invention, this turn is in the flow direction in in a known manner connected to another turn, which is partially in a gap between a annular sheet metal, ζ. B. made of brass or copper, and the insulation of the chamber is, wherein the gap in a likewise known manner at the top with at least one supply opening for the gas mixture is provided.
Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungs·* beispiel einer Säule zur Zerlegung eines Gasgemisches in einem Längsschnitt durch deren unteren Teil.The drawing shows schematically an embodiment * example of a column for breaking down a gas mixture in a longitudinal section through its lower part.
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 ZerlegungsvorgangOf a column F for decomposing a gas mixture, only the lower one is shown in the drawing Part 1 reproduced. As usual, the column can be filled with Raschig rings. There can also be bowls used in the column. The part 1 is surrounded by an annular channel 2 in which from the Space 3 in the direction of the arrows ρ the air to be decomposed to a not shown, higher in the column lying place and there is introduced into the actual pillar space, where it is the disassembly process
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unterworfen wird. Der Ringkanal 2 ist von einer schweren Isolierung 4 umgeben, die in einem Gehäuse S untergebracht ist.is subjected. The ring channel 2 is surrounded by a heavy insulation 4, which is in a housing S is housed.
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.The bottom of part 1 of the column leads via a line 6 to a ring 7, from which it is a good conductor Pipes 8 protrude. The tubes 8 form a cage on which a cylinder made of metal gauze 9 is attached on the outside is soldered on. This gauze 9 is from a chamber 10 surrounded, in which an annular metal sheet 11 at a certain distance from that of insulating material 13 surrounded and enclosed in a housing 14 inner wall 12 of the chamber depends. Operational Boiling in the tubes 8 liquid gas, which consists essentially of oxygen. The pipes 8 open out at the top in a space 15 which, along an annular sleeve 16, connects to a vessel 17, in which liquid gas boils. The bottom of the vessel 17 is through a dip tube 18 with the Ring 7 connected.
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.A reaching the top of the vessel 17 discharge pipe 19 for cold gaseous oxygen leads to an overhead in the chamber 10, spiral-shaped line 20, which has a winding 21 within the metal sheet 11 below the lower edge of the sheet 11 passing about a turn of 22 A leads, which leads upwards via a winding 22 to discharge 23, from where oxygen gas can be discharged to the outside.
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.The turn 22 lies in an annular gap 24 between the metal sheet 11 and the inner wall 12. The gap 24 has a supply opening 25 at the top for the air to be fractionated that is supplied at 26.
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.Liquid nitrogen can be obtained from the air supplied by means of the column. This is done in the Part. The discharge of the liquid nitrogen is higher up in the column and is not indicated.
Mit 27 ist eine Leitung bezeichnet, die Gas aus dem Gefäß 17 nach dem Teil 1 zurückführt.With 27 a line is referred to, which returns the gas from the vessel 17 to the part 1.
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.At the bottom of the cold part of the line 20, a thermal insulation 28 made of glass wool is attached, which of a perforated plate 29 made of metal, e.g. B. copper or brass is supported.
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.A line 30 provided with a shut-off valve 31 serves to drain water from the ground 32 of the chamber 10. This water is created when the snow, which is particularly in shape during operation an annular cake deposited on the gauze 9, is thawed when cleaning the chamber 10. That Thawing can be carried out by means of an electrical heating element 33 which, for. B. in insulation 13 is housed and attached to the floor 32.
Im Betrieb wird die Gaze 9 durch flüssiges Gas gekühlt, das durch die Rohre 8 strömt.In operation, the gauze 9 is cooled by liquid gas flowing through the tubes 8.
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.The air to be fractionated enters the chamber 10 through the openings 25, which are uniformly over the Perimeter of an insulating plate 34 are distributed. The vessel 17 with the space 15 is also on this plate 34 and the pipe cage 7, 8 attached. The wall 12 and the housing 14 are also attached to the plate 34, so that the chamber 10 including the annular gap 24 is well insulated.
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.The air entering the gap 24 is at the winding 22 of the discharge line for the cold oxygen pre-cooled. The deposition of ice from the air on this turn is not a hindrance.
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.The air flows in the direction of the arrows q through the chamber 10, the snow cake deposited on the gauze 9 and the gauze 9 itself, the space enclosed by the pipe cage * 7, 8, the filter 35, the space 3 and the annular channel 2 at the top of the column . The snow cake on the gauze 9 gradually becomes stronger, against the direction of the air supply.
Im Ringkanal 2 wird die Luft weiter an der kalten Wand des Teiles 1 der Säule gekühlt.In the ring channel 2, the air is further cooled on the cold wall of part 1 of the column.
Das Filter 35 fängt einen Teil der Feuchtigkeit auf, wenn auf der Gaze 9 noch kein Schnee gebildet wird.The filter 35 catches part of the moisture, if no snow has yet formed on the gauze 9.
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.The metal sheet 11 is also cooled by convection in the chamber 10 and acts as a water separator effective at high dew points of the incoming air. The line 30 is always water tapped. The sheet 11 also reduces the insulation loss, since the insulation 13 is extremely cold Share is protected.
Im Betrieb zeigt sich, daß der Durchströmungswiderstand des auf der Gaze 9 gebildeten Schneekuchens nur langsam zunimmt.In operation, it can be seen that the flow resistance of the snow cake formed on the gauze 9 increases slowly.
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.The capacity of the device formed in this way is such that a column of this embodiment can be effective for one week without interruption. It turns out that afterwards z. B. have deposited 8 kilograms of snow, and that the operation in a wide range of humidities must be kept constant.
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