KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
*. . -
UP,RA V A ZA ZAŠTITU
RAZRED 12(4)
INDUSTRISKE SVOJINE
IZDAN 1. JANUARA 1929.
PATENTNI SPIS ST. 5399.
Mathias Franki, Augsburg.
Rostopek in priprava za razstavljanje plinskih zmesi, posebno zraka.
Prijava z dne 14. januarja 1926.	Velja od 1. septembra 1927.
Zahtevana prvenstvena pravica z dne 16. januarja 1925. (Nemčija).
Potreba na sili pri razstavljanju zraka v njegove sestavine je določena po mraznih izgubah kakor tudi po tlaku, ki je potreben, da se kodenzira potrebna izpiralna tekočina ob istočasnem izparjenju tekočega kisika, in pa od množine plinov, ki se mora zgostiti na kondenzatorski tlak, da se doseže potrebna množina izpiralne tekočine. Ker se, kakor znano, vtekočini zrak pri atmosferičnem tlaku pri — J93°, kisik pa že pri — 182°, se more zrak kondenzirati potom izparjenja kisika, le tedaj, ako se ga zgosti na 4—5 atm. preko-tlaka. Ako se nadalje hoče, kakoj je bilo do-sedaj običajno, vtekočiniti celokupni zrak, ki se ima razstaviti, tedaj je treba celokupni zrak zgostiti na 4—5 atm. Da se n. pr. pridobi 500 cbm. čistega kisika je treba pri tem dovesti 3000 cbm. zraka na približno 4—5 atm. prekotlaka in jih vtekočiniti. Za to je potrebno ca. 250 KS e.h ., medtem ko naj bi se pravzaprav porabilo samo 150, ker se potrebuje samo 1500 cbm. izpiralne tekočine, tako da se tukaj uporablja 2/5 dela za zgostitev preveč.
Temu nedostatkuseodpomorepotempostopka Lachmann. Pri tem se zrak, ki se ima obdelovati, zgosti samo deloma. Ostali del zraka se vpiha samo s tlakom puhala. Zgoščeni zrak se potem v kondenzatorju kondenzira vsled izparjenja kisika. Namesto zraka se pa more zgostiti tudi dušik ter se uporabiti kot izpiralna tekočina.
Vtekočinjeni zrak se izlije na glavi rekti-fikacijskega stebra, da se na znani način izpere kisik iz vpihanega, na 180° predohlaje-
nega zraka v eno-ali dvostopnem rektifika-cijskem postopku, in to z ozirom nato, da-li se zahteva kisik s 47°/o ali 980/o vsebine Os.
Na sliki 1 priložene risbe je shematično predočena aparatura za izvedbo postopka.
Aparatura sastoji iz lamelnega mrežnega gromadnika A' in A ’ z pretačno pripravo e, iz kondenzatorja za dušik in isparilnika za kisik b, iz rektifikatorja c, iz regulacijskega ventila za ispirelno tekočino d.
Ventila f’ in f služita za regulacijo tekočine, ki se ima izpustiti v odelek I mraznih izmenjalnikov in odtod v spodnjo stopnjo rektifikatorja iz delne predkondenzecije, ki se izvrši že v mrežnem gromadniku. g, h, i, k, l. in z so vzvratni ventili.
Kot mrežna gromadnika izobličena mrazna izmenjalnika A’ in A” sta podrazdeljena in sicer v po dva odelka pri obratu za kisik s 47% vsebine in v po tri oddelke pri napravah za pridobivanje 980/0-nega kisika. Opis iz risba se nanašata na 98°/o-ni kisik. Oba oddelka III in II vzprejemata toploto zgoščenega zraka in oddelek lil vzprejema po izvršenem pretačenju mraz pridobljenega kisika, medtem ko služi odelek I za vzprejem toplote vpihanega zraka na poti tja in za vzprejem mraza enega dela izločenega dušika na poti nazaj. Drugi del mraza izločenega dušika se vzprejema od oddelka II.
Skozi oddelka III in II mraznih izmenjalnikov se torej vpelje zgoščeni zrak, ki služi v zgornji rektifikacijski stopnji kot izpiralna tekočina, da izpere kisik vpihanega zraka. Pri tem nastane tekočina s 47% kisikove
Din* 15.—
vsebine. Iz te tekočine se nato s pomočjo kisika iz izparilnika dušik popolnoma izpari, medtem ko se kisik kondenzira in odpelje skozi odelek 111 mraznega izmenjalnika, potem ko je bil v izparilniku zopet izparjen, medtem ko se napelje en del izločenega dušika skozi oddelek 11 in drugi del skozi odelek 1 mraznih izmenjalnikov. Na poti nazaj struja torej skozi posamezne oddelke mraznih izmenjalnikov vedno druga vrsta plina, kajti pri vstopu vodi odelek I vpihani zrak, oddelka 11 in 111 zgoščeni zrak. na poti nazaj pa vodi oddelek lil kisik in odelka 11 in I dušik. Množine plina ki strujajo na poti nazaj, se morajo v vsakem posameznem oddelku kriti z množino poprej v nasprotni smeri vodenih plinov, ker bi sicer postal en oddelek tekom časa preveč mrzel, drugi oddelek pa preveč topel. Množina kisika, ki prostrujava na poti nazaj srednji del 111, mora biti najmanj tako velika, kot poprej provajana množina zraka in v oddelke 11 in I vračajoča se množina dušika mora biti najmanj enaka množini zraka oz. kisika, ki je bila poprej provajana. Ker je za izdelovanje kisika s preko 95°/o čistote potreba na zraku kot izpiralna tekočina enaka trikratni množini pridobljenega kisika, se doseže thermično ravnotežje tedaj, ako se napelje na poti nazaj skozi oddelek II množina izločenega dušika, ki približno odgovarja trojni množini kisika vsebovanega v dovajanem zraku.
Tako se naprimer vpelje 2000 cbm. vpi-halnega zraka skozi oddelek I, 1000 cbm. zgoščenega zraka skozi oddelek 11 in 500 cbm. zgoščenega zraka skozi oddelek 111, nazaj pa se vrne 1000 cbm. izločenega dušika skozi oddelek 11, 500 cbm. pridobljenega kisika skozi oddelek 111 in 2000 cbm. dušika skozi oddelek 1. Skozi oddelek I vpihanih 2000 cbm. zraka se zmanjša za 500 cbm. kisika, ki se pridobijo. Zato pa gre 500 cbm. dušika oddelka 111 skozi oddelek I nazaj, medtem ko odhaja ostalih 1000 cbm. skozi oddelek 11, skozi katerega je bilo poprej vpeljanih 1000 cbm. zgoščenega zraka.
Poleg tega pride iz ekspanzijskega stroja dodatna množina 250 cbm. ki služi v pokritje mraznih izgub v mraznih izmenjalnikih. Te izgube se pojavljajo pretežno v zunanjih oddelkih 1, ker more v iste vžarkovati toplota od zunaj, kar se pri notranjih ne zgodi.
Mrazni izmenjalniki so izvedeni kod mrazni gromadniki (rekuperatorji) in za pretačni izmenični obrat. Napoljnjeni so s 25 mm visokimi valovitimi pločevinastimi lamelami debeline sa 1 mm, ki so tako vstavljene, da se posamezni približno 25 mm. visoki sloji dotikajo samo potom par vloženih železnih palic, da se prepreči kovinsko prevajanje mraza.
Vpihani zrak oziroma zgoščeni zrak se moreta tako brez prevelikega upora voditi
skozi gromadnike in vsled ozkega razstoja valovitih pločevinastih lamel so dani vsi pogoji za prisilni intenzivni dotik zraka s ploskvami.
Pri tem novem lamelnem mraznem gromad-niku more biti nameščenih do 1000 qm izmenjalne površine v enem cbm spreminega prostora samo 5 qm površine plašča. S tem se dovedejo mrazne izgube na minimum in temu odgovarjajoče pade tudi potreba na sili za kritje mraznih izgub, ista znaša za napravo za izločenje 2000 cbm dušika le 90 KS e- h in skupno s potrebo na sili za zgošče-nje dušika 240 KS. e. h., torej okroglo 0.12 KS. e. h. pro cbm dušika (pri tem se ne vpošteva sila, ki se pridobi iz raznaponskega stroja) na-pram najmanj 0,24 pri obstoječih napravah.
Na 4 atmosfere zgoščeni zrak vstopa pri m, v oddelka III in H’ mraznega gromadnika A , se v tem ohladi na-l80°, pri čemur nastane delna, frakcijonirana predkondonzacija v zraku vsebovanega kisika. Ta tekočinska zmes se potem odpelje skozi regulacijski ventil f in skozi provod 1’ v oddelek I’ mraznega gromadnika A’ in odtod skozi provod 5 skupno z vpihanim zrakom proti rektifika-torju in se vpelje v njegovo sredino pri f'.
Ohlajeni, zgoščeni, toda še ne vtekočinjeni zrak se napelje skozi provod 2’ v kondenzator b, ter se tamkaj vtekočini vsled isparja-jočega se kisika, nato pa se potom provoda 3 izlije na glavo rektifikacijskega stebra.
Istočasno z dovodom zgoščenega zraka v mrazni gromadnik, oddelek IH’ in H', se vpiha v oddelek I pri n’ zrak skozi provod 4’, se ohladi v mraznem gromadniku na-180° ter se skozi provod 5 vpelje pri t’ v sredini v rek-tifikacijski steber c, nakar odhaja navzgor v protitoku k navzdol curjajočemu tekočemu zraku, pri čemur se kisik plinastega zraka najprej potom v tekočem zraku vsebovanega dušika ispere najprej do 47% in še nato še preostali tekoči dušik izpari potom iz izparilnika dvigajočega se plinastega kisika, tako da končno odhaja precej čist dušik skozi provod 6” proti mraznemu gromadniku A!', oddelek I” in H ”, v katerem zopet oddaja brez ostanka svoj mraz, medtem ko odteka kisik kot tekočina v isparilnik, se tamkaj ob zračni kondenzaciji zopet izpari ter se skozi oddelek III mraznega gromadnika A odvzema napravi pri s".
Sedaj se pa pretači in na 4 atm. zgoščeni zrak se vpelje skozi mrazni gromadnik A' oddelek III” in O” pri m '.
Istoiako se pri n’ skozi provod 4” vpiha zrak v oddellek I , nakar napravijo vsi plini že zgoraj popisano pot zkozi aparaturo v obratni smeri.
Tako se v presledkih od približno 10 minut vedno pretači, da zamorejo mrazni gromadniki vzprejeti mraz ali loploto zopet od-
dati sledečemu plinu. Edinole izparilnik in rektifikator delujeta kontinuirno. Pretačenje se izvrši lahko bodiši ročno ali pa samodelno s pomočjo časovnega tačnika na stisnjen zrak.
Kisik izstopa pri r’ in r” iz rektifikatorja, se pri s in s” odvaja iz naprave, medtem ko dušik odhaja pri y’ in y" ter pri x’ in x”.
Da se krijejo mrazne izgube naprave je treba proizvajati izvestno množino tekočega dodatnega zraka potom delovršbe t. j. potom zgoščenja na 2000 atm. s temu sledečim raz-napetjem, v kolikor gre tukaj za mrazne izgube izparilnika in rektifikatorja, medtem ko se morejo izgube v mraznih izmenjalnikih kriti z nizko ohlajenim nevtekočinjenim, vendar pa na-190° ohlajenim zrakom.
Najbolj gospodarski način nizkega ohlajena plinov je kakor znano raznapetje visoko zgoščenih plinov v ekspanzijskem stroju, pri čemur se vrši zunanje delo.
Iz obratno tehniških vzrokov pa ni mogoče postopek voditi tako, da se v stroju samem vtekočinja raznapeti plin, temveč je običajno, da se z mrazom raznapetega plina vtekočinja drugi, na višji tlak zgoščeni plin izven stroja v protitočnem aparatu. To pa je zopet v zvezi z zgoščevalnim delom in porabo na sili.
Pri novem postopku z obratom z mraznimi gromadniki pa se more proizvajati potrebni tekoči plin zelo enostavno s tem, da se na-185° ohlajeni, iz dvostopnega raznaponskega stroja prihajajoči plin brez tlaka napelje v mrazne gromadnike ter iste pri tem podohladi. Ako se nato spusti na 4—5 atm. zgoščeni dušik v dotični mrazni gromadnik, tedaj se en del istega vtekočini ter se tako doseže saželjeni namen na zelo enostaven in ekonomičen način.
Potrebno pa nikakor ni, da se iz raznaponskega stroja prihajajoči plin vpelje neposredno v mrazni gromadnik. Svrhi primerno se ga pusti naprej vtekočiniti se v kondenzatorju in šele po izvršenem razstavljanju se ga pusti iti skozi mrazne gromadnike, ker se na ta način prihrani en del zgoščevalnega dela za plin, ki se ima zgostiti na konden-zatorski tlak v nizkotlačnem krogotoku.
Namesto trodelnih mraznih gromadnikov morejo biti 3 odelki postavljeni tudi drug poleg drugega kot trije samostojni aparati. Ako naj se pridobiva samo kisik s 47%-no vsebino, dobijo mrazni gromadniki samo po 2 oddelka. namesto katerih se lahko uporabita tudi po 2 samostojna mrazna gromadnika. Razdelitev v dva dela namesto razdelitve v tri dele je tu mogoča vsled tega, ker pri pridobivanju 47%-nega kisika pride ravnotoliko nazaj, kolikor je bilo poprej zgoščenega zraka ali zgoščenega kisika vpeljano, medtem ko pri čistem kisiku pride nazaj le približno 1/3.
Rretačni izmenični obrat z mraznimi gromadniki ima v primeri s kontinuirnim mrazo-
izmenjalnim postopkom nadalno veliko prednost v tem, da pri vsakotedenskem otajanju aparature ne nastanejo nikake znatnejše mrazne izgube in daljša prekinjanja obrata, ker se more v mraznem gromadniku, ki se ima najprej otajati, vsebovani mraz popreje prenesti na drugega in obratno, medtem ko se je pri dosedanji kontinuirni izmeni mraza vedno popolnoma izgubil v velikih kovinskih masah aparature nagromadeni mraz in se je isti moral zopet nadomestiti.
Karakteristični znaki izuma so:
1.	uporaba mraznih gromadnikov, ki so napolnjeni s pločevinastimi lamelami in ki imajo pretečeni izmenični obrat namesto sicer običajnih kontinuirno učinkujočih cevnih mraznih izmenjalnikov;
2.	način pogona, pri katerem se v notranja oddelka 111 in II mraznih gromadnikov A na poti tja pošlje zgoščeni zrak ali dušik in v zunanje odelke 1 pa vpihani zrak, po izvršenem pretačenju pa se skozi oddelek 111 vrača samo kisik, skozi odelka I in II pa dušik, in pri čemur se posamezno skozi različne mrazne gromadnike nazaj speljane množine plinov s pomočjo izstoponih gušnih zaklopk qu tako razdelijo, da se te krijejo z ozirom na vsebino mraza z vsakokrat pro-tekajočimi množinami plinov na poti nazaj, da se vzdrži termično ravnotežje v maznih izmenjalnikih ob upoštevanju mraznih izgub;
3.	postopek, da se v svrho kritja mraznih izgub v izparilniku in rektifikatorju nepogrešljiva dodatna tekočina pridobiva potom vpeljave globoko ohlajenega plina iz raznaponskega stroja v mrazne gromadnike in potom naknadne vpeljave zgoščenega plina, pri čemur povzroča predhodna predohladitev mraznih gromadnikov naknadno vtekočinjenje pod tlakom vpeljanega plina in pri čemur se prednostno v dušiku ali v zraku vsebovani kisik izkondenzira potom frakcijoniranega vtekoči-njenja in se prevede v sredino rektifikatorja.
Čeprav je bilo v predidočem predvsem obravnavano razstavljanje zraka, se vendar morejo popisani postopki in priprave uporabiti za razstavljanje drugih plinov in plinskih zmesi, pri čemur se brez nadaljnjega dane potrebne ispremembe od kakovosti plinov ali plinskih zmesi in od sredstev, ki se uporabljajo za razstavljanje.
Patentni zahtevi.
1.	Postopek za razstavljanje plinov označen s tem, da se namesto sicer običajnih kontinuirno učinkujočih cevnih mraznih izmenjalnikov uporabljajo dva — ali trikratno podraz-deljeni ali tudi posamezno postavljeni mrazni gromadniki s polnjenjem iz pločevinastih lamel ter pratačnim izmeničnim obratom.
2.	Postopek za razstavljanje plinov po zah-tevu 1., označen s tem, da se v trikratno
podrazde^enih mraznih izmenjalnikih pelje od zgbfaj''ria'vždol skozi bddelka 'lil in Il.'zgbŠ'-čeni zrak in v oddelku f vpihani 'zrak 'nfied-tem ko na poti riažaj od ‘špodej navzgor odhaja skozi oddetdK'Il! kisik in'skozi oba osiala oddelke II ifi 1 izločeni dušik, pri Čemur se s porhočjo pri žgornjem izstopu plinov rasporejehih gušnih drsnikov (qu) mho-zinef ititaze,' ki jih ’ imajo plini oddajati na Svoji povratni poti, tako razdelijo ria' posamezne oddelkfe, da se iste 'krijejo z množinami mraza, ki jih pri ! vslrujanju ha prvi poti vzprejmejo plini vt posameznih oddelkih mraznih izmenjainikov, v švrho da še obdrži thermično ravnotežje v posamežnih oddelkih mraznih izmenjainikov, kljub temu, da se je medteni ižbremenilh vrsta plina, ki se ima skozi voditi.
3.	Postopek za razstavljaje plinov po za-htćvih 1. in 2., označen s tem, da se u svrho kritja mraznih izgub v isparniku in r^ktifjka-tbrju neobhodno potrebna dodatna tekočina (tekoči zrak, dušik ali kisik) pridobiva potom vpeljave globoko ohlajenega zraka ali ^ušika iž dVbstopnega raznaponskega stroja v mrazne gromadnike (A’ oz. A”) in polom temu sledeče v pretačnem izmeničnem obratu vršeče se vpeljave zgoščenega zraka vsle^l delne kondenzacije istega, pri čemur predidcče pod-ohlajenje mraznih gromadnikov povzroča naknadno vtekočihjehje pod tlakom vpeljanega 'zraka in se prednostno v zraku vsebovani kisik izkondenzira potom frakcijoniranega vte-kočinjenja ter prevede v sredino rektifika-torja.
Adpaient črv/ S3B9.
*—tj