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DE839200C - Verfahren zur selbsttaetigen Regulierung von Gas- oder Luftzerlegungsanlagen - Google Patents

Verfahren zur selbsttaetigen Regulierung von Gas- oder Luftzerlegungsanlagen

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Publication number
DE839200C
DE839200C DEG335D DEG0000335D DE839200C DE 839200 C DE839200 C DE 839200C DE G335 D DEG335 D DE G335D DE G0000335 D DEG0000335 D DE G0000335D DE 839200 C DE839200 C DE 839200C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
excess
gas
valve
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
DEG335D
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Dipl-Ing Becker
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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 Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG filed Critical Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Priority to DEG335D priority Critical patent/DE839200C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE839200C publication Critical patent/DE839200C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
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    • F25J3/04793—Rectification, e.g. columns; Reboiler-condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
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    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/50—One fluid being oxygen

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Description

  • Verfahren zur selbsttätigen Regulierung von Gas- oder Luftzerlegungsanlagen Bei der Gas- oder Luftzerlegung durch Tiefl:ühlung und Rektifikation erfolgt die Bedienung der Zerlegungsapparate bis jetzt stets von Hand. <l. ii. der Kältebedarf der Apparate wird mittels Druck- und Gasmengenregulierung unter st'indiger Beobachtung der Vorgänge im Apparat durch das BeNdienungspersonal unablässig überwacht. Es sind auch schon Verfahren zur selbsttätigen Regulierung solcherApparate vorgeschlagen worden. Es liegt z. B. nahe, den Flüssigkeitsstand im- Verdatnpferkondensator als Impuls für die selbsttätige Regulierung des Drosselventils oder auch einer Entspannungsmaschine (s. Patentschrift 734573, Anspruch 4) zu benutzen. Der Gedanke ist hierbei d,e:r, daß ein Ansteigendes Flüssigkeitsstandes auf ein Zuviel, ein Absinken desselben auf ein Zuwenig an Kälteerzeugung hindeutet. Demzufolge muß im ersten Falle d'ie Kälteerzeugung herab-, im zweiten Falle heraufgesetzt werde. Mist zahlreichen bekannten technischenHilfsmitteln nsind solche Steuerungen in Abhängigkeit vom Flüssigkeit,sstand theoretisch wohl möglich. Praktisch stoßen sie bei der Kälteregulierung auf Schwierigkeiten, da die: selbsttätige und genaue Feinregulierung von Ventilen'für kalte hochgespantyde Grase, durch die das Kältegleichgewicht dauernd genau aufrechterhalten werden soll, durch vielfache Störungsquellen, z. B. Ausscheidung von fester Kohlensäure am Ventilkegel, in Frage gestellt ist.
  • Eine selbsttätige Regulierung vonGaszerlegungsapparaten kann aber trotzdem erstrebenswert sein, wenn, sie sich mit einfachsten Mitteln und mit Sicherheit durchführen läßt. Dies würde sich z. B. lr.esonckirs dort günstig auswirken, wo mehrere Ze:rfegungsa.pparate nebeneinander stehen. Es genügt dann ein Wärter für mehrere Apparate; er kann den einen Apparat verlassen, wenn ein anderer seine Anwesenheit benötigt, ohne Gefahr, daß inzwischen der erste Apparat in Unordnung kommt.
  • Die% Erfindung gibt ein derartiges, fast mit primitiven Mitteln durchführbares Verfahiren zur selbsttätigen Regulierung von Gas- oder Luftzerlegungsanlagen an und besteht darin, daß die Kälteerzeugung praktiech konstant und mit geringem Überschuß erfolgt und der dadurch erltstehende Flüssigkeitsüberschuß laufend oder in Abständen abgelassen wind.
  • Gemäß der Erfindung wird aliso auf eine selbsttätige Feinregulierung der Kälteleistung für die Gas- oder Luftverflüssigung verzichtet. Die Gasförderung und insbesondere der Prozeß zur Erzeugung der Verflüssiigungskäl@te wird auf einen möglichst konstanten Wert eizugestellt, der etwas höher liegt, als dem wirklichen Bedarf an Kälte entspricht. Dieser Kältobedarf muß nun nicht zu allen Zeiten auf dien gleichen Wert eingestellt werden, er kann z. B. bei hohen Raumtemperatuiren oder bei hoher Apparatebefastunig höhcr sein als hei tiefen Raumtemperaturen und bei geringer Apparatebelastung. Die richtigen Richtwerte, die aber jeweils für einte längere Arbeitsperiode gültig sind, können von Hand eingestellt werden.
  • Wenn der betreffenden Gas- oderLu,ftzerlegungsanlage erfindungsgemäß ständig um ein gewisses, wenn auch nur ein geringes Maß zuviel Verflüssigungskälte zugeführt wird, so muß notw-,endiigerNv,ei.se der Flüssigkeitsspiegel in der betreffenden Rektifiziersäule langsam ansteigen, was innerhalb gewisser Grenzen völlig unschäiddich ist.. Erfindungsgemäß soll dieses Zuviel an Flüssigkeit laufend oder von Zeit zu Zeit abgelassen werden. 1)er mögliche Einwand, daß dies einen regelmäßigen Kälteverlust bedeutet, ist deswegen nicht stichhaltig, weil dieser Verlust nm gesamten Energie-Haushalt der Zerlegungsanlage prozentual bedcutungslos isst. So wird z. B. -bei Erhöhung dies Druckes der Hochdruckluft von igo auf Zoo at die Kä lteleiistiung um 3,8% erhöht, während der Kraftbedarf nur um o,go/o steigt. Abgesehen hiervon kann das regelmäfligeA!bliassen kleiner Flüssigkeitsanengen sogar mit besonderen Vorteilen verbunden sein, z. B. darin, wenn es sich darum handelt, störende Verunreinigungen fortzuschwemmen. Bei Luftierlegungsanlagen reichert sich z.B. im flüssigen Sauerstoff leicht etwas Acetylen an und scheidet sich vermutlich in fester Form aus. Dieses Acetylen bedeutet eine giew^isse Gefahr und muß ohnehin regelmäßig fortgeschwemmt werden. Der zum lZortspülen (:s Acetylens benutzte Sauerstoff ist aber nicht verloren. Er wird z_. B. einer Totalverdampfung durch Wärmezufuhr von außen unterzogen (s. Patentschrift 72.4 270), und der verdampfte Sauerstoff kann sodann weiterverwendet werden, da im Gas dito Acetylenspuren ungefährlich sind.. Er kann der Apparatur auch mit Sättigungstemperatur wiieder zugeführt werden, so daB nur die Verflüss,igungskälte, nicht aber die fühlbare Kälte verlorengeht und mit dem übrigen erzeugten Sauerstoff durch die Gegenströmer herausgeführt wenden.
  • Das Ablassen der überschüssigen Flüssigkeit aus dem Zerlegungsapparat braucht unter Ums,tänd'n nur in gewissen Zeitabständen, z. B. alle hallte Stunde oder seltener, zu erfolgen und kann grundsätzlich von Hand erfolgen. Vorteilhafter diagegen ist es, die überschüssige Flüssigkeit möglichst stetig zu entnehmen, um ein gleichmäßiges Arbeiten des Apparates zu erreichen. Die Kontrolle über dien Flüssigkeitsstand erfolgt in bekannter Weise mittels eines Standanzeigers für verflüssigte Gase(Hampsonmeter). Das Ablassen der überschüssigen Flüssig-'keit kann auch selbsttätig mittels Überlaufroh,r oder durch einen Regler erfolgen. Der Flüssigkeitsstand im Apparat wird im letzten Falle als Impuls--)er zum Öffnen und Schließen des Aibdaßvenrttils verwendet, z. B. mittels eines Schwimmers, der beii höchstem und tiefstem Flüssigkeitsstand dien Kontakt für einen elektrischen Antrieb des Abläßventiles im Öffnunigs- bzw. Schließsinne einschaltet. Man kann auf eine Schwimmereinrichtung auch verzichten, indem z. B. der Meniskus des Flüssigkeitsstandianzeigers in der höchsten und tiefsten Stellung durch je eine Fotozelle überwacht wird, welche ihrerseits in bekannter Weise dien elektrischen Antrieb dies Flüssigkeitsventils steuern.
  • Eine Verbesserung kann das Verfahren nach der Erfindung dadurch erfahren, daß das Hochdeuckerntspannungsventildurch einen an sich bekannten Mengen- oder Druckregler selbsttätig auf die erforderliche, mit geringem Überschuß bemessene Kälteleistung eingestellt wird. Hierbei handelt, es sich nicht um eine Feinregulierung g der Kälteleistung des Zerlegungsapparates. Infolgedessen bestehen nichit dlie eingangs erwähnten Schwierigkeiten. Das Ventil soll vielmehr stets etwas zuviiel HochdWtrckluft entspannten bzw. auf etwas zu hohen Druck eingestellt sein, wobei gewisse Abweichungen vom Sollwert der zu entspannenden Hochdruckluftmenge oder .des Druckes bedeutungslos sind. Da die Feinregulierung auf der Flüssigkeitsseite erfolgt, kann der Betried> durch solche Abweichungen nicht gestört werden. Das Wesentliche ist lediglich dtie Zuführung einigermaßen gleichmäßiger Käkomengen, solange der Apparat eine beistimmte Rekttifikationslei@sturug aufzubringen hat. Die erzeugte Kältemenge hängt vom Druck und von der Menge der zugeführten Hochdruckluft ab. Es genügt alter, die Steuerung dies Hochidruekeritspannungsventils entweder nur vom Druck Ader Hochdruckl,tift abhängig zu machen> weil bei konstantem Druck auch die durch dias Ventil strömende Menge konstant bleiben muß, wenn der Kompressor keine weitere lautnahmestellen hat, ockr nur von der Menge ab-
    hängig zu machen, z. 13. unter Verwenidung einer
    St@aurandmefi<liisc., d a bei, konstanter Men@genent-
    nahnne keine Ursache für eine Druckänderung be-
    steht. Treten z. 13. Kohlensäureausscheidungen am
    Veiitilkegcl auf, so (laß der Strömungsquerschnitt
    sich \ eretigt, so steigt der Kompressorenddruck,
    oder die Strömungsmenge geht zurück. In diesem
    Fall, l)ei steigendem Druck bzw. sinkender Nilenge,
    wird das @',entil durch die Steuerung selbsttätig
    weiter geöItnet, wobei die Verstopfungen durch die
    steigende Gasnitnge mitgerissen werden. Steigt
    diK: 1lcnge iilier (len Sollwert, wol)ci der Koni-
    pressorenddruck sinkt, so wird das Ventil selbst-
    tätig etwas geschlossen. Die Steuerung ist also der-
    art zu bemessen, daß die Ventilöffnung nur um ein
    ltestininites Maß erweitert oder verengt wird,
    jedoch ohne gänzlich geschlossen zu werden.
    im Vergleich zu den bisherigen Vorschlägen für
    die selbsttätige Regulierung von Ga.szerlegungsan-
    lagen hat (las Verfahren nach der "Erfindung den
    Vorteil. (lall unaliliüngig @,on der Regulierung nicht
    nur die lZeinheit. sondern auch die Mengen der Zer-
    legungsl)ro(luktt° nach einmal erfolgter Menge-nein-
    s -tellung des koligasus und der Kältel,eistuug un-
    verändert bleiben.
    Beispiele für die Durchführung des erfindungs-
    getniißen Verfahrens hei der Luftzerlegung werden
    nachstehend ein Hand (1:r Al)lrildutigc°n b-escli:rieben:
    Die zu zerleg-encle Luft wird mit einem Druck
    (»i z. B. 5o his 6o at durch Leitung i (Abt. i) über
    (iegcnströniet- 2, 1_ntspannungsventil3 und Leitung -1
    der "hretinsiitile 5 zugeführt. Die Verdichtung d"er
    l.tift ist derart heniessen. (laß im Entspa.nnungs-
    @ci1til 3 etwas mehr Kulte erzeu"git wird, als für dren
    Beharrungszustand des Zerlegungsapparates be-
    nötigt w ird. Die \'etitile (), 7, <8 zur Bedienung der
    (>Irei-siitilc (o werden einmal richtig eingestellt und
    1>enütigcn dann praktisch so gttt wie keine Be-
    @lienung mehr. Per I@liissi;kcitsstan(1 des Sauer-
    stoftes auf (ler \'ci-claniliferseite desKondensators to
    wird am l@ liissigkeitsstati,d@lnzeiger i t mittels zNvei.er
    I#otozellen 12, die dicht Beieinander liegen, über-
    wacht. Diese hotozellcn wirken in bekannter Weise
    auf eine elektrische Fenistleuerting 13 und auf das
    1,' liissigkeitsalilaßvetitif 1:1 derartig, daß dieses Ventil
    lici höchstem Flüssigkeitsstand (obere Fotozelle 12)
    geötfnct, lici tiefstem hlüssigkeitsstand (untere
    I@(it(rzellt 12) g,schlosscn wird. Der Flüssigkeits-
    stand im `'erdtinilifei-koiiclcnsa.tor to kann infolg@e-
    (1esseii nur uni ein vii geringen Betrag schwanken.
    Infolge der etwa.; zti grof.eii Kälteleistung wird
    ständig etwas mehr Flüssigkeit crzeu:gt als ver-
    (lanipft werden kann und nach der Verdampfung
    ülacr Leitung 15 abzieht, so daß auch ständig oder
    mit geringen :@l>stü i<icii etwas Flüssigkeit über
    @@eutil 14 abfließt. Diese zuviel erzeugte Flüssig-
    keit strömt iilKr Leitung ili durch den Verdampfer
    i;, wo sie his auf einen geringen Rest durch Stick-
    stcff atis (lein Kondensator io verdampft wird, der
    hici-lwi \-ci-flüssigt und iilrer Leitungi8 uti@d Ventii18
    auf ;den hopf (l,cr @lrersüule 9 aufgegeben wird.
    I)cr @-er<lainl>fte Sauerstoff mit einem kleinen Rest
    Flüssigkeit. welcher (las tlcetvlen ciithiilt, wird iin
    Abscheider t9 von dieser Flüssigkeit getrennt und verläßt ülaer Leitung 20 und Gegenströmer 2 die Anlage zttsainme-n mit der Hauptsaue:rstoffrneng°. Die Restflüssigkeit im A@bscheider i9 wird über Leitung 21 dem z. B. .m,it Wasser beheizten Totalverdampfer 22 (s. Paten tsch:rift 72d 27o) zugefühirt und verläßt über Leitungen 23 und 20 und Gegenströmer 2 ebenfalls dlie Anlage. Um eine konstante Kälteerzeugung ohne jede Regulierung von Hand zu erhalten, wird :das Enftspannmngsventil 3 über eine Fernsteuerung 2.4 in Abhängigkeit vom Druck oder der Menge der eineretenden Luft auf konstante Strömungsmenge einreguliert., wobei der Verdichtungsdruck der Luft erfindungsgemäß etwas über (lern Wert liegen mu ß, der für den Bedarf des Käl,tegleichgc:wichtes der Anlage erforderlich wäre. Diese Mehrleistung an Kälte wird ständig in dem Anwärmer 22 vernichtet.
  • Die Anordnung nach Abb.2 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen nur daduirch, daß an Stelle des Regulierventiles 1.4 mit Regler 13 und Kontaktgeber 12 (Abt. i) die überlaufvorrichtung 25 (Abt. 2) tritt. Diese ist über das kommunizierende Rohr 26 mit der Verdampferseite des Kondensators io derart verbunden., daB die zuvie.l crzeugte Flüssigkeit über das Überlaufgefäß 25 stetig zum Verdampfer 17 strömt. Das überlaufgCfäl3 25 ist zwecks Druckausgileich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit der Sauerstoffleitung 15 verbunden. Diese Anordnung bietet den Vorteil, claß der Flüssigk:eitsablaß selbsttätig ohne jede Hilfssteuerun;gerfolgt.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, daß der im Verdampfer 22 verdampfte Sauerstoff der Sauerstoffleitung 20 vor oder hinter deni Gegenströmer 2 zugeführt werd:n kann, je nachdem, ob auf di.° Wiedergewinnung ,der fühlbaren Kälte Wert gelegt wird oder nicht. Dies wird z. B. durch entsprechende Stellung des Wechselventils 27 ermöglicht. Auf alle 1@ ä;lle muß die Zuleitung vor dem Regulic ,rventi128 erfolgen.; da.init die Menge und Reinheit der gesamten Sauerstofferzeugung konstant gehalten werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur selbsttätigen Regulierung Von. Gas- oder Luftzerlegungsanlagen, die mit Tiefkühlung und Rektifikation arbeiten, dadurch gekennzeichnet; daB die für den Relctifizierapparat erforderliche Kälteerzeugung praktisch konstant und mit geringem Ü@berschuß erfolgt und der dadurch entstchendie Flüssigkeitsüberschuß laufend oder in Abständen abgelassen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsüberschuß einer Totalverdampfung unterzogen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch; giekennzeichnet, ,daß das Ventil (1d.) für 'den Ablaß der überschüssigen Flüssigkeit durch einen selbsttätigen Antrieb geöffnet und geschlossen wird, der in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand des Apparates in an sich bekannter Weise gesteuert wird. -..
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstand in der Höchsten und tiefsten Stellung durch je eine Fotozelle (12) überwacht wird, welche ihrerseits in bekannter Weise den selbsttätigen Antrieb des Flüssigkeitsventils (14) steuern.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch, i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaß der überschüssigen Flüssigkeit selbsttätig über eine Überlaufvorrichtung (25) erfolgt, welche durch eine kommunizierende Verbindung (26) mit dem Gefäß (Verdampferkondensator io) für die erzeugte Flüssigkeit verbunden ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruck-ent,spa@nnungsventil durch einen an sich bekannten Mengen-oder Druckregler selbsttiitig auf die erforderliche, mit geringem Überschuß bemessene Kälteleistung eingestellt wird.
DEG335D 1943-05-26 1943-05-26 Verfahren zur selbsttaetigen Regulierung von Gas- oder Luftzerlegungsanlagen Expired DE839200C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1009208B (de) * 1953-10-16 1957-05-29 Air Products Inc Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus einer Luftfraktionierungsanlage
US2833127A (en) * 1953-01-30 1958-05-06 Air Liquide Gas separation control process
FR2341110A1 (fr) * 1976-02-12 1977-09-09 Linde Ag Procede et dispositif pour produire de l'oxygene gazeux par rectification d'air a basse temperature sous deux etages de pression

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