KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU Klasa 12 (4) INDUSTRISKE SVOJINE Izdan 1 aprila 1933. PATENTNI SPIS BR. 9911 Franki Mathias, Augsburg, Nemačka. Postupak za rastvaranje plinovitih mješavina. Dopunski patent uz osnovni patent broj 8545. Prijava od 23 novembra 1931. Važi od 1 avgusta 1932. Najduže vreme trajanja do 31 marta 1946. Prema postupku glavnog patenta br. 8545 treba da se plinoviti izlučeni dušik, koji se sa nadtlakom od 2—4 atm. pri predrastvaranju sa temperaturom od —187°( sa nadtlakom od 2 at. za 45%-ni kisik) i sa —-^S0 'pri! nadtlaku od 4 at. kondenzacionog tlaka (za 90—99%-ni kisik) uvađa neposredno u ekspansijoni stroj, ekspandiše na oko 0,2 at. nadtlaka, pri čemu se ohladi na —195°. Zatim treba, da se dušik dovede u zamjenu hladnoće sa tekućinom za ispiranje, uisvrhu, da potonju naknadno ohladi od —175° na —190° i da nadoknadi na taj način gubitke na hladnoći u napravi. Ovdje se dakle naknadno iskorišćuje djelatnost hladnoće ek-spansijonog stroja time, da nisko ohlađeni dušik nakon njegovog izlaza iz ekspan-sijonog stroja, prenaša u potonjem izvedeno opadanje temperature na tekućinu za ispiranje. Ali takova izvedba postupka ima tu manu, da se već u ekspansijonom stroju stvara tekućina a time umanji hladiva djelatnost, ako je već ulazna temperatura —175° ili još niža, jer se pri tome odigrava radni proces u ekspansijonom stroju potpuno u stanju zasićenja. Taj se piroces može znatno poboljšati, ako se oduzme ekspansijonom stroju kru-žujućem tlačnom dušiku prije njegovog ulaza u stroj toliko hladnoće, koliko od- govara mogućem opadanju temperature u ekspansijonom stroju. Pri kcndenznom tlaku od 4 at. nadtlaka u predrastvaranju (ako treba da se proizvede kisik sa više od 90%), ima pod nadtlakom od 4 atm. u obliku plina izlučeni tlačni dušik neku temperaturu od — 178°. Postignuto opadanje temperature u ekspansijonom stroju iznaša pri tome praktično oko 33° tako, da se može tlačnom dušiku smanjiti hladnoća do 178—33=145°. To se zbiva na taj način, da se dovede tlačni dušik sa primjerenom količinom vazduha ili dušika, sa nadtlakom od 25 atm. ili više, u nekom cijevka-stom zamjenjaću hladnoće u kontinualnu zamjenu hladnoće, pri čemu se na nadtlak od 25 atm. sgušćeni i prethodno do t—■140°hlađeni pllin prevede bez ostataka u tekuće stanje. Ako treba da se proizvede kisik sa oko 45% 02 sadržine, nastaje kondenzacijom tlak od 2 atm. nadtlaka, temperatura sa nadtlakom od 2 atm. izlučenog dušika od —187° i opadanje temperature u ekspansijonom stroju za oko 20°. Tlačni dušik dovede se zatim u zamjenu hladnoće sa nekim, na nadtlak od 15 atm. zgušćenim i do —165° predhlađenim plinom (vazđu-hom ili dušikom), prije njegovog ulaza u ekspansijoni stroj, u svrhu, da bi se ta], na nadtlak od 15 atm. ili više sgušćeni i Din. 35. do —160° prehlađeni plin preveo u tekuće stanje i time nadoknadili gubitci na hladnoći u uređaju. Do 45% sadržine na 02 u dobiveno] mješavini, može se izvesti proces posvema u donjem sloju stupa predrastvaranja, preko toga treba da se izvede neka naknadna rektifikacija do željene čistoće u nekom gornjem sloju. Pri 45%-nom kisiku izlučivati će se dakle dotični udio na dušiku isključivo kao tlačni dušik i ekspandisati u ekspansijonom stroju, doćim će pri čistom kisiku preći jedan dio u predrastva-ranju izlučenog tlačnog dušika u tekuće stanje, te ga treba izlivati na gornji sloj, u svrhu, da bi služio za naknadnu rektifi-kaciju kao dušik za ispiranje. Od svakih 5 cm3 vazduha stoje dakle na raspolaganje za rad ekspansijonog stroja pri 45%-nom kisiku oko 2,5 cm3 tlačnog dušika sa nadtlakom od 2 atm., nap.ra.rtl tome pri 95%-nom kisiku samo 1,5 cm3 ali sa nadtlakom od 4 atm. Djelatnost hladnoće, koja se može postići, u obim slučajevima je jednako visoka. Da bi se mogla radnom dušiku ekspansi-jonog stroja, oduzeti prije njegovog ulaza u ekspansijoni stroj hladnoća do —145° (pri proizvodnji 95%-nOg kisika, odnosno do -165° pri proizvodnji 45%-nog kisika), potrebno je, kako je to već navedeno, da se sgusti neka primjerena količina plina (vazduha ili dušika) na nadtlak od najmanje 25 atm odnosno 15 atm, u svrhu, da bi se mogao pomoću hladnoće, koja je sadržana u dušiku, prevesti u tekuće stanje. To sgušćenje na viši tlak necjpjhodno je potrebno, jer inače ne bi bilo moguće pre-vađanje u tekuće stanje pri temperaturi dušika cd —145° odnosno —165° Ali prije nego se prevede taj plin u tekuće stanje, treba da je predhlađen do —140° odnosno —160°. U tu svrhu ispusti se neka primjerena količina u predra-stvaranju izlučenog tlačnog dušika u neki protustrujač, u kojem odaje svoju hladnoću na 25 odnosno 15 atm. sgušćenom dušiku, u svrhu, da bi ogladiio do —140° odnosno —160° prije nego što prevede u tekuće stanje. Da bi se preveo 1 cm3 dušika sa nadtlakom od 25 atm u tekuće stanje, potrebno je, da odaju 6 cm3 dušika svoju hladnoću od 178° na -145°. Od toga se vode 5 cm3 sa —145° u ekaspansijoni stroj a 1 cm3 se odvaja sa nadtlakom od 4 atm kroz protustrujač, u svrhu predhlađen]a dušika, koji treba da se prevede u tekuće stanje, pri čemu se ugrije do 20°, da hi se zatim u kruženju od komjpjresora usisao, zgustio od 4 na 25 atm nadtlaka i opet u- vađao kroz protustrujač, prehladio do —140° a zatim preveo u tekuće stanje. Pri proizvodnji 45%-nog kisika .spušta se dušik kroz predhladilac sa nadtlakom od 2 atm, zgusti kruženjem na nadtlak od 15 amt, predhladi do —160° i prevede zatim u tekuće stanje. Ovdje se za prevođenje 1 cm3 dušika u tekuće stanje provaaa 10 cm3 tlačnog duš ka kroz napravu za u-tekućivanje, od čega zatim odlaze 9 cm3 u ekspansijoni stroj a 1 cm3 se ispušta 1 roz predhladilac. U priležećim nacrtima prikazan je šema-tično jedan izvedben: primjer postupka sa pripadajućim napravama i to u fig. I za kisik sa 40—45% sadržine 02 u mješavini a u fig. 2 za više od 90% čistoće, u o-bim slučajevima iz tlačnog stupa. Uređaj se sastoji u 1. slučaju od 2 para regeneratora za tlačni vazdušni dušik A', A” i za tlačni vazđušn; kisik B,’ B” od kondenzatora c, koji! djeluje ujedno kao uparivač tekućeg kisika, od naprave d za utekućivanje za srednji tlak, od protu-strujača f za srednji tlak, cd kompresora g za zgušćavanje za; srednji tlak, od ekspansijonog stroja h, predrastvaračnog tlačnog stupa, k i od naknadnog hladioca r za tekućinu, za prenašanje u kisiku sadržanog viška hladnoće na tekući kisik. 2a dobivanje kisika sa više od 50% čistoće potreban je još jedan stup m za naknadno rastvaranje (fig. 2) a umjesto naknadnog hladioca za tekući kisik, neki hladioc r za obe tekućine za ispiranje. Vazduh, koji treba da se rastvori, vodi se po fig. 1 izmjenice vodovima Г i l”pirip iz regeneratora sa nadtlakom od 2 atm u tlačni stup k za predrastvaranje, ovdje se rastvori s tim nadtlakom na 40—45%-ni kisik i približno čisti plinoviti dušik, a iz-lučeni dušik dovađa se sa —188° sprevodnikom 2 napravi d za utekućivanje za srednji tlak, u kojoj se ugrije na —165° i prevede u tekuće stanje odavanjem svoje hladnoće, u zmiji t naprave d za utekućivanje nalazećem se dušiku sa nadtlakom od 15 atm. Odavle se vode sada 9/10 te, na —165° ugrijane količine dušika vodom 3 u ekspansijoni stroj h, ovdje se ekspandišu na nadtlak od 2 atm, pri čemu se dušik opet ohladi na —488°, našto se ispušta izmjenice vodovima 4 i 5’, 5” kroz jedan od o-bih regeneratora A’, A” iz aparature. 1/10 od ove količine dušika vodi se na-pram tome iz naprave za utekućivanje pomoću sprovodnika 6 kroz protustrujač f za sternji tlak u kompresor g, ovdje se komprimira na nadtlak od 15 atm i prt-vađa opet vodom 7 protustrujaču f u čijoj se spiralnoj cijevi 5 hladi do —160°, a za- tim odvađa pomoću voda 8 u napravu d za prevađanje u tekuće stanje, u kojoj se prevede u tekuće stanje. Na taj način proizvedena tekućina dovađa se vodom 9 konensatoru c te služi za nadoknađenje izgubljene hladnoće. Tekući 40—45%-ni kisik provađa se kroz napravu r za naknadno hlađenje k.-sika, pomoću voda 10, na siranu upariva-nja kondenzatora, tome se upari i priva-đa pomoću voda 11 opet napravi r za naknadno hlađenje tekućine, u kojoj se zamjenom hladnoće sa tekućim kisikom nešto ugrije, prije nego prelazi vodom 12 u vodove 13’ i 13”, kojima se ispušta izmje-nice kroz regeneratore B’, B”. Fig. 2 prikazuje izvedbu postupka sa dušikom u ekspansijonom stroju bez kompresora za srednji tlak. U tom slučaju ispusti se 8—10% od sveukupne količine tlačnog vazduha iz sredine regeneratora kroz vod 22 sa temperaturom od oko —100° i dovađa protu-strujaču f, u kojem se pomoću radnog dušika ekspansijonog stroja h ohladi na —4 75°, našto se vodi pomoću voda 23 kroz predrastavljanje kondenzatora, tamo se prevede u tekuće stanje i izlije na glavu stupa naknadnog rastvaranja, i konačno opet ispusti kao kisik i dušik kroz regeneratore, nakon što su se kisik i dušik prethodno još vodili kroz napravu r za naknadno hlađenje obih tekućina za ispiranje. Ovdje se dakle sa hladnoćom, koja je sadržana u rodnom dušiku ekspansijonog stroja, hladi jedan dio na kondenzacijo-ni tlak komprimisanog vazduha od —100° na -—175°, umjesto da bi se, kao po fig. 1, na srednji tlak komprimisani i do —140° predhlađeni dušik ili vazduh preveo u tekuće stanje. Korist ovakovog postupka sastoji se prije svega u tome, da postane suvišna naprava g za kondenzovanje na srednji tlak i naprava d za prevađanje u tekuće stanje za srednji tlak, a napokon mu pripada još i neko osobito značenje radi toga, što se samo na taj način može postići potpuno otstranjene u regenerato-rima zaleđene ugljikove kiseline, ponovnim preuzimanjem iste od produkata rastvaranja pomoću sublimacije. Ta pretpostavlja naime, da se zbiva zamjena hladnoće u regeneratorima sa vrlo malom razlikom temperature (što ne smije biti preko 2—3°). Ali to se ne može postići bez ovog postupka, jer na 5 atm (absolutno) komprimisani vazduh posjeduje veću specifičnu toplinu od produkata rastavlianja, koji se ispuštaju bez nadtlaka kroz regeneratore. Time se zatim stvara na donjem kraju re- generatora neka stredišnja razlika u temperaturi od oko 10°, čime se spriječava ponovno potpuno preuzimanje otaložene ugljikove kiseline od produkata rastvaranja. Prema iznešenom postupku, uskrati se regeneratorima iznad one temperaturne zone, u kojoj se uopšte može izlučivati ugljikova kiselina, 10% od količine vazduha i ohladi u protustrujaču f od —175” pomoću u tlačnom kisiku koji kisik treba da se ekspandiše u ekspansijonom stroju, sadržane hladnoće, zatim se rastvori zajedno sa glavnom količinom vazduha i ispušta kroz regeneratore. Uslijed izuzimanja 10% cd količine vazduha iz sredine regeneratora, kruže pri u-lazu u donjoj polovici samo 90% sveukupne količine tlačnog vazduha, napram tome pri povratku, 100% od produkata rastvaranja. Na taj se način privađa donjoj polovici regeneratora pomoću produkata rastvaranja' 10% dodatne hladnoće, a to je upravo ona količina, koja proizlazi od više specifične topline tlačnog vazduha. Ali time prima tlačni vazduh ujedno 2,5 cal. dodatne hladnoće na 1 cm3, (pia se u-pravo za tu količinu umanji njegova toplina utekućivanja tako, da se prevađanjem vazduha u tekuće stanje u kondenzatoru upari za tu količinu manje tekućine na strani uparivanja kondenzatora, pa ostane dakle na raspolaganje, kao višak na tekućini za nadoknađenje gubitaka na hladnoći. Umjesto, da se izuzme dio plinovite mješavine sa oko —109° gornjoj polovici regeneratora i da se zamjenom hladnoće sa tlačnim dušikom, koji treba da radi u ekspansijonom stroju, samo hladi, treba da se po nekom drugom predlogu, prema fig. 3, taj dio plinovite mješavine izuzme do-njioj polovici regeneratora (približno 1/3 od donjeg kraja) sa oko —140°, da se najprije u protustrujaču f zamjenom hladnoće sam u sebi opet ugrije do atmosferske temperatre, pomoću kompresora Y sgusti na 25 atm ili više, oslobodi pomoću kemikalija od sadržine na ugljikovoj kiselini u napravi х za izlučivanje ugljikove kiseline, u protustrujaču f opet ohladi do —435° a zatim u napravi d za prevađanje u tekuće stanje zamjenom hladnoće sa di-ijetom tlačnog dušika iz tlačnog stupa k, koji dušik je određen za rad ekspansijonog stroja, 'prevede u tekuće stanje, našto se vodi proizvedena tekućina pomoću sprvodnika 9 u lučilac, tamo se rastvori i nakon uparenja ispusti kroz regeneratore zajedno sa glavnim dijelom produkata ra-stvaranja. Neki daljni razvoj ovog postupka prikazan je u fig. 4. Ovdje se izuzme regeneratorima još nešto niže oko 25% tlačnog vazduha sa 4 atm pomoću voda 24 i to od oko —160° i ekspandiše u ekspansijonom stroju, pri čemu se taj dio ohladi do - 190°, našto se tek uduva u gornji rektifikator m, gdje se rastvori u kisik i dušik i ispušta kroz regeneratore, nakon što su oba produkta rastvaranjs prethodno predala jedan dio u njima sadržane hladnoće naknadnom hla-diocu za tekućine za ispiranje, pri čemu s” se ugrijala na oko —180°. Ta vrsta postupka potvrđuje tu osobitu prednost, da nije potreban sem naknadnog hladioca tekućina za islpiranje, nikakav zamjenjač hladnoće sa cijevima, pa niti daljne sgušćivanje od 4 atm na 25 atm ili više, kako je to potrebno pri postupku prema zahtjevu 3 osnovnog patenta br. 8545. Predmet pronalaska je neko poboljšanje osnovnog patenta br 8545 u tom pogledu. 1. da se tlačnom dušiku (ili vazduhu niskog tlaka), koji treba da se uvađa u ek-spansijoni stroj, prije njegovog ulaza u ekspa'isijcni stroj, zamjenom hladnoće sa više ili jednako sgušćenim toplijim vazdu-hom, oduzme toliko hladnoće, koliko se može opet 'proizvesti nasljednim ekspandi-sanjem u ekspansijonom stroju; 2. da se ispiusti kroz neki protustrujač toliko vazduha ili dušika sa nadtlakom predrastvaranja, koliko je potrebno za predhlađivanje više sgušćene količine plina, koji treba da se prevede u tekuće stanje; 3. da se ona količina vazduha ili dušika, koja treba da se ispusti kroz predhladi-lac, prije ulaza u predhladilac zajedno sa tlačnim dušikom, koji treba dovađati ekspansijonom stroju, vodi prethodno kroz napravu za prevađanje u tekuće stanje; 4. da se kroz predhladilac ispuštena količina vazduha ili dušika, usisava u kružnom strujanju od kompresora srednjeg tlaka, sgusti na nadtlak od 15 do 25 atm ili više, kroz predhladilac i napravu za prevađanje u tekuće stanje, opet u tekućem stanju privađa predrastvaranju ili naknadnom rastvaranju ili 5. da se izuzme jedan dio vazduha (oko 25%) sa temperaturom od oko —100° sredini regeneratora i hladi do oko —175° u cijevima nekog zamjenjača hladnoće sa protustrujanjem pomoću dušika ekspansijonog stroja, ili 6. da se taj, donjoj trećini regeneratora sa --140° (mjesto —100°) nadtlakom od 3—4 atm. izuzeti dio plinovite mješavine (oko 5%), u nekom protustrujaču zamjenom hladnoće sam u sebi ugrije do atmosferske temperature, da se dalje sgusti na tlak od 15—50' atm., u protustrujaču opet ohladi do oko —135°, prevede u tekuće stanje u napravi za prevađanje u tekuće stanje pomoću zamjene hladnoće sa dijelom tlačnog dušika iz predrastvaranja, koji je određen za rad u ekspansijonom stroju, rastvori u lučiocu i ispusti nakon uparenja kroz regeneratore zajedno sa glavnim dijelom produkata rastvaranja. 7. da se taj, donjoj četvrti regeneratora sa oko —160° i nadtlakom od 4 atm i-zuzeii dio plinovite mješavine (oko 25%) vodi direktno u ekspansijoni stroj, pri tome ohladi na cko —190°, uduva u gornji rektifikacijoni sloj, tamo rastvori a produkti rastvaranja ispus*e preko naprave za naknadno hlađenje tekućina za izpiranje kroz regeneratore. Patentni zahtevi: 1. Postupak za rastvaranje plinovitih mješavina sa niskom tačkom vrenja, upotrebom nabirača hladnoće sa prestavljivim naizmjeničnim radom i totalnim zguš-ćenjem sveukupne za rastvaranje određene plinovite mješavine na kondenzni tlak, koja se mješavina prevede samo djelomično ‘pod tlakom u tekuće stanje, dočim se drugi dio ekspandiše u nekom ekspansijonom stroju, prema patentu br. 8545, naznačen time, što se dijelu plina, koji treba da se vodi u ekspansijoni stroj, prije njegovog ulaza u potonji, oduzme toliko hladnoće prenašanjem iste na plinovitu mješavinu, koja treba da se rastvori ili na jedan od produkata rastvaranja, koliko se može naknadno opet proizvesti radnom djelatnošću ekspanzijonog stroja pri eks-pandisanju tlaka predrastvaranja na nadtlak od oko 2 atm. 2. Postupak po zahtjevu 1) naznačen time, što se od hladnoće koja je sadržana u dijelu produkta rastvaranja lakog vrenja, koji treba da se vodi u ekspansijoni stroj sa dantlakom predrastvaranja, prije njegovog ulaza u ekspansijoni stroj, Upotrebi veći dio u tu svrhu, da se prevede u tekuće stanje neki manji, više zgušćeni dio plinovite mješavine ili produkata rastvaranja i time nadoknade gubitci na hladnoći u napravi. 3. Postupak po zahtjevu 1, naznačen time. šf' se umjesto pjina, koji treba da se sgusti na viši tlak i prevede u tekuće sta- izuzme gornjem dijelu regeneratora ге',т' dio plinovite mješavine sa nadtla- kom predrastvaranja, u svrhu, da se u produktu lakog vrenja, koji treba da se eks-pandiše u ekspanzijonom stroju, sadržanom hladnoćom taj dio hladi do temperature prevađanja u tekuće stanje. 4. Postupak jpo zahtjevima 1 i 2, naznačen time, što se jedan mali deo, u predrastvaranju sa nadtlakom potonjeg, isključenog produkta rastvaranja lakog vrenja, ispusti kroz neki protustrujač, sgusti kruženjem u nekom kompresoru na viši tlak i u tom protustrjaču hladi hladnoćom ispuštenog dijela do temperature prevađanja u tekuće stanje, da bi se zatim po zahtjevu 2 preveo u tekuće stanje, na-što se ta tekućina opet privađa predrastvaranju, kojem se izuzme produkat lakog vrenja u plinovitom stanju. 5. Postupak po zahtjevu 4, naznačen time, što se i taj kružujući mali dio lakog vrenja vodi kroz napravu za prevađanje u tekuće stanje prema zahtjevu 2, prije nego je opet preuzeo sam svoju hladnoću u protustrujaču time, da se u protustruja-ču ugrije, dovede u kompresoru na viši tlak i ponovno uvađa kroz protustrujač. 6. Postupak po zahtjevu 2 ili 3, naznačen time, što se umjesto produkta lakog vrenja stavi u kruženje u protustruja- ču i kompresoru jedan dio plinovite mješavine, koja treba da se rastvori. 7. Postupak po zahtjevu 2 i 3, naznačen time, što se dio plinovite mješavine, koji se izuzme regeneratoru na višem mjestu za nadtlakom kondenzacije i sa o-ko —140°, ponajprije zamjenom hladnoće sa sobom samim u nekom protustrujaču ugrije do atmosferske temperature, prema zahtjevu 4 na 25 do 50 atm dalje sgusti, u protustrujaču opet do —135° ohladi, zatim u nekoj napravi za prevađanje u tekuće stanje zamjenom hladnoće sa dijelom tlačnog dušika, koji je određen za rad u ekspansijonom stroju, prevede u tekuće stanje, rastvori u lučiocu i nakon upare-nja ispusti kroz regeneratore kao produkat rastvaranja lakog i teškog vrenja zajedno sa glavnim dijelom produkata rastvaranja. 8. Postupak po zahtjevu 3, naznačen time, što se sa nadtlakom kondenzacije i sa oko —160° na višem mjestu generatorima izuzeti dio plinovite mješavine, koji se eks-pandiše neposredno u ekspanzijonom stroju, zatim uduva neposredno u gornji rektifikacijoni stup, gdje se rastvori a produkti rastvaranja opet ispuštaju putem hladioca tekućina za ispiranje kroz regeneratore. ■ /7<£. 7T ■oooo 'O+OOOO ŽOOOO, O OOOO . . . . p • ' ■ ~ ‘ ~ ‘ ' ■ i ■ ■■■ ' ' v/ . .- . : ?■ . ; t ! 'v > 5 ,! i t ■ r‘- : i i г:Л . n ■ • • > ■■ l *4 ; ; "■Jv • ' V- '• - Kl h /• ;( , , •V. - '.V \ ; ' ' : - ■ '.I i ■ ■ ■ I ■ i . ■ . ■ ■ .' ' • V* ■ ' 4 * g V /. 1 уООООО 4/8 oooc4-ooooqV ПТП /( OO OO oooool oooook r~"- i j I /Л 1 S’-. I !Š v^" v-V. •• . ,i.. Ј>’ 1 . ^ '.JI f ч '4 li I ; l'.. к. r»‘ ' j) ■<■ '■■■■■ ‘ ■ ’ : i • v - - - n.a- ' ' Г • . 1 ' г ^ - , л , . : ’ „ ч i i ■ t v / ’ r-V" ..-У ; I ;■ / - :■ 1 • ? ; i.: : !' ’i , V -, t,.. r ..i.Ј.л ... - ^ Г-оЗМТЖГ 51.\! i „I, J.. . t J .. ' / i > I . . .. ' ! : i\l I ■ - .i ■ 1 г ;-Ч '■ : . ‘ i П ‘ i . 1 i' : i1 ! i : - i ; r '.. .. . -s < ’ k**' ■ 4 ■ .5 •?> ' i *,л '• V • ,г.!ч f‘/ Ч^' >■' J ; ' < i ■ r • A. ; J r*-v*. ... r -".—i К Г ; S : ?■ j;, -• «..-.v. mw** , «i ' ; I».' rt, ,Vr « ... - 'j..-.*. • > I r , t. _.