Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von gasförmigem Sauerstoff unter erhöhtem Druck

Abstract

 Bei einem Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem Sauerstoff unter erhöhtem Druck durch Tieftemperaturrektifikation von Luft wird die Luft 1 zunächst komprimiert 2, dann gereinigt 3, 4 und mindestens zum Teil in einer ersten Wärmetauscheinrichtung 6 in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt und in die Rektifikation geleitet. Ein zweiter Gasstrom 8 wird auf einen höheren Druck verdichtet, in einer zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt, entspannt 11 und ebenfalls in die Rektifikation geleitet. Sauerstoff 16 wird in flüssiger Form aus der Rektifikation entnommen, auf den gewünschten Druck gepumpt und im Wärmetausch mit dem auf höheren Druck verdichteten Gasstrom 8 verdampft und angewärmt. Ein dritter Teilstrom 12 der zu zerlegenden Luft wird in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt (Figur 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem Sauerstoff unter erhöhtem Druck durch Tieftemperaturrektifikation von Luft, bei dem Luft komprimiert, gereinigt und mindestens zum Teil in einer ersten Wärmetauscheinrichtung in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt und in die Rektifikation geleitet wird, während ein zweiter Gasstrom auf einen höheren Druck verdichtet und in einer zweiten Wärmetauscheinrichtung in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt, entspannt und ebenfalls in die Rektifikation geleitet wird, und bei dem Sauerstoff zu flüssiger Form aus der Rektifikation entnommen, auf den gewünschten Druck gepumpt, in Wärmetausch mit dem auf höheren Druck verdichteten Gasstrom verdampft und angewärmt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 25 57 453 bekannt. Der Sauerstoff wird flüssig aus der Rektifikation entnommen, in flüssiger Form auf den vom Verbraucher gewünschten erhöhten Druck komprimiert und anschließend verdampft und angewärmt. Unter erhöhtem Druck soll überatmosphärischer Druck verstanden werden. Die zur Verdampfung und Anwärmung des Sauerstoffes benötigte Wärmemenge wird von einem verdichteten Luftstrom geliefert. Aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich dieTemperaturverläufe von Sauerstoff und Luft.bei dem Wärmetausch. Es ergeben sich relativ große Temperaturdifferenzen am kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung, was einen Energieverlust bedeutet.

[0003] Diese unter der Bezeichnung "Innenverdichtung" bekannte Verfahrensweise zur Erzeugung von Sauerstoffgas unter Druck ist also energetisch relativ aufwendig. Sie hat jedoch gegenüber einem energetisch günstigeren Verfahren mit Außenverdichtung des Sauerstoffes, d.h. einem Verfahren, bei dem der Sauerstoff im wesentlichen drucklos und gasförmig aus der Rektifikation entnommen, angewärmt und auf den benötigten Abgabedruck verdichtet wird, den Vorteil, daß die Verdichtung von flüssigem Sauerstoff mit weit geringerem Brandrisiko durchgeführt werden kann.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem der Energieverbrauch bei der Sauerstoffgewinnung verringert ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein dritter Teilstrom des zu zerlegenden Gases in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt wird.

[0006] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als dritter Gasstrom ein Teil der komprimierten gereinigten Luft in der ersten Wärmetauscheinrichtung abgekühlt, mindestens zum Teil an einer Zwischenstelle daraus entnommen und arbeitsleistend entspannt und wird von einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung Wärme auf eine Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung übertragen.

[0007] Bei diesem Verfahren wird der Wärmeüberschuß, der am kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung zur Verfügung steht, zur Kälteerzeugung ausgenutzt. Durch die Abführung von Wärme an einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung wird die Temperaturdifferenz am kalten Ende verringert. Die entommene Wärmemenge wird der ersten Wärmetauscheinrichtung zugeführt, so daß dort im kalten Teil weniger Luft für die Anwärmung erforderlich ist.

[0008] Dieser eingesnarte Teil der eintretenden Luft wird bereits vor Beendigung seiner Abkühlung aus der ersten Wärmetauscheinrichtung entnonmen. Dieser als dritter Gasstrom bezeichnete Luft-Teilstrom wird arbeitsleistend entspannt, wobei Kälte erzeugt wird. Die Eintrittstemperatur bei der Entspannung ist durch die engste Temperaturdifferenz in der zweiten Wärmetauscheinrichtung bestimmt.

[0009] . Bei einem Verfahren, bei dem als weiterer Produktstrom ein Niederdruck-Gasstrom aus der Rektifikation, insbesondere Stickstoff, zur Anwärmung durch die beiden Wärmetauscheinrichtungen geführt wird, kann durch die erfindungsgemäße Dereitstellung zusätzlicher Wärme in der ersten Wärmetauscheinrichtung dort eine größere Gasmenge zugunsten einer kleineren Gasmenge in der zweiten Wärmetauscheinrichtung durchgeleitet werden, so daß auch die Menge des zweiten Gasstroms in der zweiten Wärmetauscheinrichtung, welche auf einen relativ hohen Druck verdichtet wird, reduziert werden kann. Dadurch wird eine zusätzliche Energieeinsparung erzielt. Außerdem verringern sich durch die Verringerung der Mengenströme die Energieverluste am warmen Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung.

[0010] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der dritte Gasstrom vor seiner Abkühlung weiterverdichtet.

[0011] Die Weiterverdichtung bringt einerseits ein größeres Druckgefälle und damit gleiche Kälteleistung bei geringerer Gasmenge, so daß der Hauptkompressor für die eintretende Luft verkleinert werden kann. Als weiterer Vorteil wird bei der Entspannung eine tiefere Endtemperatur erreicht, so daß die Ausbeute der Rektifikation verbessert wird.

[0012] Zweckmäßigerweise wird der dritte Gasstrom nach seiner Entspannung in die Rektifikation und/oder in abziehenden Stickstoff aus der Rektifikation eingeleitet.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der dritte Gasstrom im wesentlichen an der Stelle aus der ersten Wärmetauscheinrichtung entnommen, an der die Wärmezuführung erfolgt.

[0014] Zur Lösung der gestellten Aufgabe erweist es sich weiterhin als günstig, gemäß einer Modifikation des Erfindungsgegenstandes den zweiten Teilstrom arbeitsleistend zu entspannen.

[0015] Die arbeitsleistende Entspannung bietet den Vorteil, daß weniger Luft am Luft-Hauptkompressor verdichtet werden muß. Alternativ kann die mit der arbeitsleistende Entspannung verbundene Mehrerzeugung an Kälte dazu genutzt werden, die Temperaturdifferenz am warmen und damit am kalten Ende der ersten und/oder zweiten Wärmetauscheinrichtung größer zu machen, so daß die Menge des zweiten Gasstroms verringert werden kann.

[0016] In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß zur Wärmeübertragung ein Teil des verdichteten zweiten Gasstroms vor Beendigung seiner Abkühlung in Wärmetausch mit einem Teil eines in der ersten Wärmetauscheinrichtung anzuwärmenden Gasstroms aus der Rektifikation abgekühlt wird.

[0017] Der Wärme abgebende zweite Teilstrom wird, je nach den Verfahrensbcdingungen, entweder dem verbliebenen Rest des zweiten Gasstroms, und zwar vorzugsweise nach dem Verlassen der zweiten wärmetauscheinrichtung, wieder zugeführt oder getrennt von diesem der Rektifikation zugeführt. Der Wärme aufnehmende Gasstrom wird nach der Wärmeaufnahme an einer Zwischenstelle in die erste Wärmetauscheinrichtung geführt und entweder zusammen mit dem restlichen Gasstrom, aus dem er entnommen wurde, oder getrennt von diesem, angewärmt.

[0018] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verdichtung des zweiten Gasstroms in zwei Stufen durchgeführt, wobei zwischen den beiden Stufen ein Teilstrom abgezweigt, in der zweiten Wärmetauscheinrichtung abgekühlt und vor Beendigung des Wärmetausches arbeitsleistend entspannt und der Rektifikation zugeführt wird.

[0019] Die Aufsplittung des zweiten Gasstroms hat den Vorteil, daß die Eingangsdrücke an den Entspannungsmaschinen bei der arbeitsleistenden Entspannung der zwei Teilströme des zweiten Gasstroms jeweils optimiert werden können.

[0020] Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird ein Teil des auf seinen endgültigen Druck verdichteten zweiten Gasstroms vor Beendigung des Wärmetausches abgezweigt, arbeitsleistend entspannt und der Rektifikation zugeführt.

[0021] Der abgezweigte Teilstrom wird bei höherer Eintrittstemperatur entspannt als der am kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung entnommene Rest des zweiten Gasstroms. Dadurch erhöht sich die Kälteleistung, außerdem. wird das Naßdampfgebiet bei der Entspannung vermieden. Als zusätzlicher Vorteil treten am kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung kleine Temperaturdifferenzen auf.

[0022] Es erweist sich als zweckmäßig, gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens Stickstoff aus der Rektifikation jeweils zum Teil durch die erste und die zweite Wärmetauscheinrichtung zu führen und einen Teil des Stickstoffes von einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung dem Stickstoff an einer Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung zuzuführen.

[0023] Je nach Art des Verfahrens ist der zweite Gasstrom ein Teilstrom der zu zerlegenden Luft oder ein Gasstrom aus der Druckstufe.

[0024] Im ersteren Fall wird der zweite Gasstrom vor der ersten Wärmetauscheinrichtung abgezweigt. Im zweiten Fall wird ein Gasstrom aus der Druckstufe entnommen, dessen Stickstoffanteil gleich oder größer dem von Luft ist, in einer der beiden oder in Parallelführung in beiden Wärmetauscheinrichtungen angewärmt und anschließend verdichtet.

[0025] Zur Einsparung weiterer Energie wird vorgeschlagen, daß die bei der Entspannung des zweiten und/oder dritten Gasstroms gewonnene Arbeit zu dessen Nachverdichtung verwendet wird.

[0026] Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als dritter Teilstrom ein Teil des zweiten Gasstromes verwendet, wobei der zweite Gasstrom in zwei Teilströme aufgespaltet wird, die getrennt voneinander bei verschiedenen Drücken in der zweiten Wärmetauscheinrichtung abgekühlt werden, und daß der Teilstrom mit dem niedrigeren Druck bei einer höheren Temperatur als der Teilstrom mit dem höheren Druck aus der Wärmetauscheinrichtung entnommen, arbeitsleistend entspannt und in die Rektifikation geleitet wird.

[0027] Erfindungsgemäß wird der Hochdruckgasstrom, der zur Verdampfung des Sauerstoffes verwendet wird, in zwei Teilströme unterschiedlichen Druckes aufgeteilt, die getrennt voneinander durch die Wärmetauscheinrichtung geführt werden. Durch diese Maßnahme lassen sich ohne wesentliche Änderung der Kompressionsenergie Mengen und Drücke der beiden Teilströme variieren. Insbesondere können Druck und Menge des Teilstroms mit dem niedrigeren Druck so gewählt werden, daß seine arbeitsleistende Entspannung in Abhängigkeit von der durch den Sauerstoff-Abgabedruck festgelegten Eintrittstemperatur in die Entspannungsmaschine unter optimalen Bedingen abläuft, d.h. in einem Druckbereich, in dem das Lcistungsmaximum liegt. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäß vorzeitige Entnahme des Teilstroms mit dem niedrigeren Druck der. Wärmeüberschuß, der am kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung herrscht, und damit der Energieverlust, verringert. Der Druck des höher verdichteten Teilstroms ist in weiten Grenzen variierbar, dadurch ist auch der Sauerstoff-Abgabedruck in weiten Grenzen variierbar.

[0028] Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der auf höherem Druck befindliche Teilstrom nach seiner Abkühlung arbeitsleistend entspannt. Dabei wird die Kompressionsenergie optimal genutzt. Die hohe Kälteleistung durch die getrennte Entspannung der beiden Teilströme ermöglicht relativ große Temperaturdifferenzen an den warmen Enden der Wärmetauscheinrichtungen, wodurch die notwendige Menge verdichteter Luft niedrig gehalten werden kann. Weiter entfällt die Verdichtung zusätzlicher Luft zur Kälteerzeugung, d.h. die Gesamtluftmenge wird in Abhängigkeit von den gewünschten Zerlegungsprodukten ein Minimum. Als Folge davon sind der Luft-Hauptkompressor und die Reinigungsstufe so klein wie möglich dimensioniert.

[0029] Es ist zweckmäßig, wenn der Teilstrom mit dem niedrigeren Druck nach Austritt aus der ersten Verdichterstufe vor seiner Abkühlung nachverdichtet wird. Dies hat den Zweck, die bei der Entspannung freiwerdende Energie optimal zu nutzen und damit den Energiebedarf zur Verdichtung auf den gewählten Druck niedrig zu halten. Der andere der beiden Teilströme, der erfindungsgemäß mit einem höheren Druck durch die Wärmetauscheinrichtung geführt wird, wird in der folgenden Verdichterstufe weiterverdichtet. Druck und Durchsatzmengen lassen sich dabei an den Verdichtern so einstellen, daß die Verdichter im optimalen Arbeitspunkt betrieben werden können, weil Luft und Sauerstoff nur indirekt miteinander gekoppelt sind. Dieser Vorteil gilt vor allem auch im Teillastbetrieb bei unverändert hohem Sauerstoffabgabedruck.

[0030] Der Druck des. Teilstroms mit dem niedrigeren Druck beträgt. gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. zwischen 10 bar und 60 bar. Der bevorzugte Druckbereich liegt zwischen 20 und 40 bar. Der jeweilige Druck hängt vom Druck des Sauerstoffs ab.

[0031] Es erweist sich als vorteilhaft, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Teilstrom mit dem niedrigeren Druck im Bereich der gerinsten Temperaturdifferenz zwischen dem Teilstrom mit dem höheren Druck und dem Sauerstoff aus der zweiten Wärmetauscheinrichtung entnommen wird.

[0032] Aufgrund der eingangs erwähnten physikalischen Gegebenheiten ist die Temperaturdifferenz am Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung relativ groß und und nimmt an einer Zwischenstelle der Wärmetauscheinrichtung ein Minimum an. Dies ist die bevorzugte Entnahmestelle für den niedriger verdichteten Teilstrom. Durch die Entnahme des warmen Gases verkleinert sich die Temperaturdifferenz am kalten Ende der Wärmetauscheinrichtung und damit der Energiebedarf des Verfahrens.

[0033] Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird die bei der Entspannung des einen der beiden und/ oder beider Teilströme geleistete Arbeit für eine Nachverdichtung des einen der beiden oder beider Teilströme verwendet. Die Koppelung einer oder beider Entspannungsmaschinen mit einem oder beiden Nachverdichtern verringert den Energieeinsatz.

[0034] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird Wärme von einer Zwischenstelle der einen auf eine Zwischenstelle der anderen Wärmetauscheinrichtung übertragen. Der Wärmetausch erfolgt entweder indirekt oder durch direkte Uberführung eines Gasstroms von der einen in die andere Wärmetauscheinrichtung. Diese Maßnahme erweist sich als sehr effektvoll, um die Temperaturdifferenzen an den Wärmetauscheinrichtungen zu optimieren.

[0035] In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, daß ein Teil der komprimierten, gereinigten Luft an einer Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung abgezweigt, arbeitsleistend entspannt und.in die Rektifikation geleitet wird. Damit wird die Kälteleistung erhöht, falls die Kälteleistung aus der Entspannung des Mittel- und Hochdruckstromes nicht ausreichen sollte.

[0036] Insbesondere ist es hierbei von Vorteil, wenn der abgezweigte Teil der Luft vor seiner Abkühlung nachverdichtet wird.

[0037] Der zweite Gasstrom ist vorzugsweise ein Teilstrom der eintretenden Luft.

[0038] Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Erfin- . dungsgegenstandes wird der zweite Gasstrom aus der Druckstufe entnommen und vor seiner Aufspaltung angewärmt und verdichtet. Diese Gasstrom ist entweder ein Gasstrom aus dem unteren Bereich der Druckstufe mit einer Zusammensetzung etwa wie Luft, oder aber ein stickstoffreicher Gasstrom aus dem oberen Bereich der Druckstufe.

[0039] In weiterer Ausgestaltung der letztgenannten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil des zweiten Gasstroms vor seiner Verdichtung nachverdichtet, in einer der Wärmetauscheinrichtungen abgekühlt, an einer Zwischenstelle daraus entnommen, arbeitsleistend entspannt und in die Rektifikation geleitet.

[0040] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Luft-Hauptkompressor, eine zweistufige Rektifiziersäule sowie zwei Wärmetauscheinrichtungen, wobei der Luft-Hauptkompressor über die erste Wärmetauscheinrichtung mit der Druckstufe der Rektifziersäule verbunden ist, während einer zweiten Gasleitung ein zweiter Verdichter zugeordnet ist, der über die zweite Wärmetauscheinrichtung und eine Entspannungsmaschine mit der Druckstufe verbunden ist, wobei eine Sauerstoff-Entnahmeleitung aus der Niederdruckstufe über eine Pumpe durch die zweite Wärmetauscheinrichtung führt und ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gasleitung in zwei separate Strömungsquerschnitte der zweiten Wärmetauscheinrichtung mündet, von denen zumindest eine einen weiteren Verdichter enthält, während die andere an-einer Zwischenstelle aus der zweiten Wärmetauscheinrichtung geführt und mit einer Entspannungsmaschine verbunden ist, deren Ausgang mit der Rektifiziersäule in Verbindung steht.

[0041] Eine Weiterbildung dieser Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wärmetauscheinrichtung mehrere voneinander getrennte Wärmetauscherblöcke aufweist, von denen ein Wärmetauscherblock Strömungsquerschnitte für Sauerstoff und den höher verdichteten Teil des zweiten Gasstroms, ein zweiter Wärmetauscherblock Strömungsquerschnitte für einen Teilstrom des höher verdichteten Teils des zweiten Gasstroms und einen Stickstoffstrom aus der Rektifiziersäule, sowie ein dritter Wärmetauscherblock Strömungsquerschnitte für den Stickstoffstrom aus dem zweiten Wärmetauscherblock und den niedriger verdichteten Teil des zweiten Gasstroms enthält.

[0042] Diese Anordnung weist den Vorteil auf, daß die durch die zweite Wärmetauscheinrichtung geführten Gasströme verfahrensmäßig weitgehend voneinander entkoppelt sind, so daß die Temperaturverhältnisse in den einzelnen Wärmetauscherblöcken beeinflußbar sind. Auf diese Weise lassen sich Verdichter, Entspannungsmaschinen und Temperaturdifferenzen an den Wärmetauschern nahezu unabhängig voneinander optimieren.

[0043] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Energieverbrauch bei der Innenverdichtung von Sauerstoff größenordnungsmäßig auf denjenigen bei der Außenverdichtung abzusenken.

[0044] Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0045] Hierbei zeigen die Figuren 1 bis 12 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0046] Bei dem Verfahren gemäß Figur 1 wird Luft 1 in einer zweistufigen Rektifiziersäule mit einer Druckstufe 7, die bei einem Druck von etwa 6 bar betrieben wird und einer Niederdruckstufe 15, die bei einem Druck von ca. 1,5 bar betrieben wird, in Sauerstoff, der mit ca. 99,5% Reinheit über eine Leitung 16 flüssig entnommen wird, unreinen Stickstoff 17 vom Kopf der Niederdruckstufe 15 und reinen Stickstoff 18 vom Kopf der Druckstufe 7 zerlegt. Die beiden Zerlegungsstufen sind durch einen gemeinsamen Kondensator-Verdampfer sowie durch Verbindungsleitungen 19,20 miteinander verbunden. Der Sauerstoff wird mittels einer Pumpe 21 in flüssigem Zustand auf den gewünschten Abgabedruck, z.B. 70 bar, verdichtet.

[0047] Die Luft 1 wird zunächst in einem Luft-Hauptkompressor 2 auf etwa 6 bis 7 bar verdichtet, in einem Sprühzonenkühler 3 abgekühlt und in einem paar von umschaltbaren Molsiebadsorbern 4 von CO₂ und H₂0 befreit. Die Luft wird anschließend in drei Teilströme zerlegt: Der größte Teilstrom 5 wird in einer ersten Wärmetauscheinrichtung 6 in Wärmetausch mit reinem Stickstoff 18 sowie mit unreinem Stickstoff 17, der zuvor in Wärmetausch mit den Vorzerlegungsprodukten 19, 20 vorgewärmt worden ist (Wärmetauscher 22,23) auf etwa 100 K abgekühlt und der Druckstufe 7 zugeführt.

[0048] Ein zweiter Teilstrom 8 wird in einem Verdichter 9 auf einen Druck von ca. 75 bar weiterverdichtet und nach Abführung der Kompressionswärme in einer zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 in Wärmetausch mit verdampfendem Produktsauerstoff 16 abgekühlt. Der Druck des zweiten Teilstroms 8 hängt vom Druck des zu verdampfenden Sauerstoffes ab. Aus Wärmebilanzgründen, um zu große Temperaturdifferenzen am warmen Ende der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 zu verhindern, wird ein Teil des unreinen Stickstoffes 17 zusätzlich zum Sauerstoff in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 angewärmt. Der zweite Teilstrom 8 wird dann in einer Turbine 11 arbeitsleistend auf den Druck der Druckstufe entspannt und ebenfalls in die Druckstufe 7 geleitet.

[0049] Erfindungsgemäß wird als dritter Teilstrom 12 ein Teil der gereinigten Luft in einem Verdichter 13 auf einen Druck von ca. 8 bis 10 bar nachverdichtet und nach Abführung der Kompressionswärme in der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 abgekühlt. Ein Teil des dritten Teilstroms wird an einer Zwischenstelle aus der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 bei einer Temperatur von ca. 140 bis 150 K entnommen, arbeitsleistend entspannt (Turbine 14) und zur Verbesserung der 'Rektifikation ganz oder teilweise in die Niederdruckstufe 15 eingeleitet. Der Verdichter 13 ist zur übertragung der Turbinenleistung mit der Turbine 14 gekoppelt. Der restliche Teil des Turbinenstroms wird dem unreinen Stickstoff 17 beigemischt. Die Zumischung erfolgt, wie in der Figur dargestellt, nach den Wärmetauschern 22, 23, kann aber bei Bedarf auch vor oder zwischen diesen Wärmetauschern vorgenommen werden. Auch kann es unter gewissen Voraussetzungen günstiger sein, den gesamten Turbinenstrom dem unreinen Stickstoff 17 beizumischen.

[0050] Aufgrund der hohen spezifischen Wärme von Luft unterhalb des kritischen Punktes steht am kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 eine große Wärmemenge zur Anwärmung einer entsprechenden Menge unreinen Stickstoffes 17 zur Verfügung. Nach Anwärmung im unteren Drittel der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 wird gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal durch Abzweigung eines Teils des Stickstoffes 17 in Leitung 24 Wärme aus der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 auf eine Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 übertragen. Der durch Leitung 24 geführte Gasstrom wird, wie im gezeigten Beispiel, mit dem durch die erste Wärmetauscheinrichtung 6 geführten Teilstrom des unreinen Stickstoffes 17 vermischt und zusammen mit diesem oder aber (nicht dargestellt) getrennt davon angewärmt.

[0051] Je kleiner die Menge des in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 zu erwärmenden Stickstoffes 17 ist, desto weniger Luft muß im Verdichter 9 verdichtet werden. Gleichzeitig ermöglicht die Wärmeübertragung den Abzug des dritten Teilstroms 12 zur Kälteerzeugung in Turbine 14, wobei der Abzug etwa an der Stelle der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 erfolgt, an der die Wärme zugeführt wird. In der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 ergeben sich große Temperaturdifferenzen an den Enden und kleine in der Mitte bei einem Uberschuß an angewärmten Strömen 17, 18. Durch die vermehrte Anwärmung von:Zerlegungsprodukten in der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 wird die im Verdichter 9 zu verdichtende Luftmenge weiter verringert.

[0052] Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 2, bei der, wie auch bei den übrigen Figuren, für analoge Anlagenteile dieselben Bezugszeichen verwendet sind, wird im Unterschied zu dem Verfahren gemäß Figur 1 anstelle einer direkten Wärmeübertragung zwischen den beiden Wärmetauscheinrichtungen 6,.10 ein indirekter Wärmetausch in einem Wärmetauscher 25 durchgeführt. Hierbei wird im unteren Drittel der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 ein Teilstrom 26 des zweiten Luftstroms entnommen und in Wärmetausch mit einem Teilstrom 27 des Stickstoffs 17 gebracht, der anschließend der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 an einer Zwischenstelle zugeführt wird. Der Teilstrom 26 wird dem restlichen zweiten Luftstrom 8 vor dessen Entspannung wieder zugeführt oder (nicht dargestellt) direkt in die Druckstufe 7 geführt. Der Teilstrom 27 wird dem Stickstoff 17 zugemischt und gemeinsam oder (nicht dargestellt) getrennt von diesem zum warmen Ende der Wärmetauscheinrichtung 6 geführt.

[0053] Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der, wie bei Figur 1., eine direkte Wärmeübertragung durch Leitung 24 stattfindet. Im Unterschied dazu wird der zweite Gasstrom in zwei Stufen (Verdichter 9a und 9b) verdichtet. Der Druck nach dem Verdichter 9a beträgt ca. 30 bis 40 bar, nach dem Verdichter 9b ca. 75 bar. Zwischen den Verdichtern 9a, 9b wird ein Teilstrom 28 abgezweigt, durch einen Teil der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 geführt und an einer Zwischenstelle im unteren Drittel daraus entnommen. Dieser Teilstrom wird in einer Turbine 29 arbeitsleistend entspannt und gemeinsam mit dem in der Turbine 11 entspannten höher verdichteten Rest des zweiten Luftstroms oder (nicht dargestellt) getrennt von diesem in die Druckstufe 7 geführt. Die Turbine 29 arbeitet bei höherer Eintrittstemperatur als die Turbine 11. Sie weist daher eine bessere Kälteleistung auf und arbeitet außerdem nicht im Naßdampfgebiet. Als weiterer Vorteil verringern sich die Temperaturdifferenzen am kalten Ende der zeiten Wärmetauscheinrichtung 10, so daß die Energieverluste beim Wärmetausch gering sind.

[0054] Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von dem Verfahren gemäß Figur 1 dadurch, daß ein Teil des zweiten Luftstroms statt von einem Zwischendruck - wie bei Figur 3 - von dem vollen Enddruck des Verdichters 9 entspannt wird. Von dem zweiten Luftstrom wird an einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 ein Teilstrom 30 abgezweigt und in einer Turbine 31 arbeitsleistend entspannt. Anschließend wird dieser Teilstrom zusammen mit dem in der Turbine 11 entspannten Rest des zweiten Luftstroms oder (nicht dargestellt) getrennt von diesem in die Druckstufe 7 eingeleitet..

[0055] Ein analoges Verfahren zur Figur 1 zeigt die Figur 5, allerdings mit dem Unterschied, daß der auf höheren Druck verdichtete zweite Gasstrom ein stickstoffreicher Gasstrom 32 ist, der aus dem oberen Bereich der Druckstufe 7 entnommen wird. Der Stickstoff 32 wird jeweils zum Teil in den beiden Wärmetauschereinrichtungen 6, 10 angewärmt und anschließend beide Teilströme gemeinsam verdichtet Nerdichter9) und in Wärmetausch mit flüssigem Sauerstoff in der Wärmetauscheinrichtung 10 abgekühlt, arbeitsleistend entspannt (Turbine 11) und, oberhalb der Entnahmestelle, in die Druckstufe 7 zurückgeleitet. Erfindungsgemäß wird wiederum Wärme von der zweiten auf die erste Wärmetauscheinrichtung übertragen und zwar durch einen Stickstoffstrom 33, der an einer Zwischenstelle der Wärmetauscheinrichtung 10 von dem durch diese Wärmetauscheinrichtung geführten Teilstrom des Stickstoffes 32 abgezweigt und mit dem durch die Wärmetauscheinrichtung 6 geführten Teilstrom des Stickstoffes 32 vermischt wird. Stattdessen kann (nicht dargestellt) der Strom 33 auch unabhängig von dem Teilstrom 32 zum warmen Ende der Wärmetauscheinrichtung 6 geführt werden. Ein weiterer Stickstoffstrom 36 wird aus dem oberen Bereich der Niederdruckstufe 15 entnommen und in der ersten Wärmetauscheinrichtung 6 angewärmt.

[0056] Das Verfahren gemäß Figur 6 ist analog zu demjenigen gemäß Figur 2, allerdings ist hier ebenfalls der zweite Gasstrom ein Stickstoffstrom 32 aus der Druckstufe 7. Die erfindungsgemäße Wärmeübertragung von der zweiten Wärmetauscheinrichtung 10 auf die erste Wärmetauscheinrichtung 6 erfolgt durch indirekten Wärmetausch.in einem Wärmetauscher 25. An einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung wird ein Teilstrom 34 des verdichteten Stickstoffes 33 abgezweigt, im Wärmetauscher 25 abgekühlt und mit dem am kalten Ende der Wärmetauscheinrichtung 10 austretenden Rest des Stickstoffes 33 vermischt. Stattdessen kann (nicht dargestellt) der Teilstrom 34 auch unabhängig von dem Rest des Stickstoffes 33 entspannt und in die Druckstufe 7 geleitet werden. Von dem in der Wärmetauscheinrichtung 6 anzuwärmenden Teil des Stickstoffes 33 wird ein Teil 35 abgezweigt, der im Wärmetauscher 25 Wärme von dem Teilstrom 34 aufnimmt und anschließend den durch die Wärmetauscheinrichtung 6 geführten Teil des Stickstoffes 33 an einer Zwischenstelle zugeführt wird. Der Teilstrom 35 kann stattdessen (nicht dargestellt) separat zum warmen Ende der Wärmetauscheinrichtung 6 geführt werden.

[0057] Figur 7 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der im Unterschied zum Verfahren gemäß Figur 2 der gesamte dritte Teilstrom 12 in der Turbine 14 entspannt wird. Als weiterer Unterschied wird der Stickstoff 17 vom Kopf der Niederdruckstufe 15 nur durch die erste Wärmetauscheinrichtung 6 geführt, wobei wiederum ein Teil des Stickstoffes 17 vor der Wärmetauscheinrichtung 6 abgezweigt und nach Wärmeaufnahme im Wärmetauscher 25 an einer Zwischenstelle der Wärmetauscheinrichtung 6 zugeführt und zusammen mit dem Rest des Stickstoffes 17 weiter angewärmt wird. Der Strom 27 kann (nicht dargestellt) auch separat vom Stickstoff 17 zum warmen Ende der Wärmetauscheinrichtung 6 geführt werden.

[0058] Das Verfahren gemäß Figur 8 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Figur 7 lediglich dadurch, daß der zweite Gasstrom Stickstoff 32 aus der Druckstufe 7 ist. Außerdem erfolgt die Verdichtung des zweiten Gasstroms in zwei Verdichterstufen 9a und 9b.

[0059] Gemäß Figur 9 wird Luft 101 in einem Luft-Hauptkompressor 102 auf ca. 6 bar verdichtet, in einem Sprühzonenkühler 103 abgekühlt und in umschaltbaren Molekularsiebadsorbern 104 von _C02 und _H20 befreit. Die gereinigte Luft wird anschließend in zwei Luftströme 105, 106 aufgeteilt. Der mengenmäßig größere Luftstrom 105 wird in einer ersten Wärmetauscheinrichtung 107 in Wärmetausch mit Stickstoff 119, 120 aus der Rektifikation abgekühlt und in die Druckstufe 108 einer zweistufigen Rektifiziersäule eingeleitet. Der zweite Luftstrom 106 wird in zwei Verdichtern 109, 110, auf einen höheren Druck verdichtet (ca. 75 bar) und in einer zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 in Wärmetausch mit Stickstoff und Sauerstoff aus der Rektifikation abgekühlt, anschließend in einer Turbine 112 arbeitsleistend auf den Druck der Druckstufe 108 entspannt (ca. 5,9 bar), wobei z.B. über 90% Flüssigkeit anfallen, und in die Druckstufe 108 eingeleitet. Aus der Niederdruckstufe 113 der Rektifiziersäule wird Sauerstoff mit einer Reinheit von beispielsweise 99,5% flüssig entnommen (Leitung 114), mittels einer Pumpe 137 auf den gewünschten Abgabedruck gepumpt und in der Wärmetauscheinrichtung 111 verdampft und angewärmt. Der Abgabedruck in dem gezeigten Beispiel beträgt ca. 70 bar.

[0060] Die beiden Stufen der Rektifiziersäule sind durch Verbindungsleitungen 115, 116 miteinander verbunden, Stickstoff 119 vom Kopf der Niederdruckstufe wird in Wärmetauschern 117,118 in Wärmetausch mit den Vorzerlegungsprodukten 115, 116 angewärmt, wobei diese gleichzeitig unterkühlt werden. Der Stickstoff 119 wird je zum Teil durch die beiden Wärmetauscheinrichtungen 107, 111 geführt und angewärmt. Stickstoff 120 vom Kopf der Druckstufe 108 wird in der Wärmetauscheinrichtung 107 angewärmt.

[0061] Erfindungsgemäß wird der zweite Luftstrom 106 in zwei Teilströme 121, 122 unterschiedlichen Druckes aufgeteilt. Der erste Teilstrom 122 ist der bereits erwähnte, im Verdichter 110 verdichtete Luftstrom. Der zweite Teilstrom 121 wird durch einen Luftstrom gebildet, der zwischen den beiden Verdichtern 109, 110 abgezweigt wird. Der Luftstrom 121 wird in einem Verdichter 123 von etwa 25 bar auf einen niedrigeren Druck als der im Verdichter 110 verdichtete Luftstrom 122 verdichtet (ca. 33 bar) und in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 abgekühlt. Bei einer Temperatur, die oberhalb der Entnahmetemperatur des Luftstromes 122 liegt, wird der Luftstrom 121 aus der Wärmetauscheinrichtung 111 entnommen, in einer Turbine 124 arbeitsleistend entspannt und zusammen mit dem Luftstrom 105 in die Druckstufe 108 geleitet. Die Entnahme erfolgt unterhalb der Stelle, an der die geringste Temperaturdifferenz zwischen den kalten und warmen Strömen in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 herrscht. Die Temperatur am Eingang der Turbine 124 beträgt z.B. 149 K, an der Turbine 112 z.B. 103 K. Die Turbine 124 überträgt ihre Leistung an den Verdichter 123.

[0062] Die Kälteleistung der Turbine 124 deckt ca. 80 bis 90% des Kältebedarfs der Anlage, diejenige der Turbine 112 den Rest.

[0063] Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal wird ein Teil des Stickstoffes 119 an einer Zwischenstelle aus der Wärmetauscheinrichtung 111 abgezweigt und dem durch die Wärmetauscheinrichtung 107 geführten Stickstoff an einer Zwischenstelle zugeführt (Leitung 125). Mit dieser Maßnahme wird Wärme von der zweiten auf die erste Wärmetauscheinrichtung übertragen.

[0064] Das Verfahren gemäß Figur 10 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Figur 9 in der Führung der beiden Luftströme 121 und 122. Für die übrigen, analogen Bauteile wurden, wie auch in den folgenden Figuren, dieselben Bezugszeichen wie in Figur 9 verwendet.

[0065] Der zweite Luft-Teilstrom, der in dem Verdichter 109 auf etwa 52 bar verdichtet wurde, wird z.T. (Luftstrom 121) bei diesem Druck in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 abgekühlt, an einer Zwischenstelle daraus entnommen und in einer Turbine 124 arbeitsleistend auf den Druck der Druckstufe 108 entspannt, in die er anschließend zusammen mit dem Luftstrom 105 eingeleitet wird. Der zweite Teilstrom 122 wird in einem Verdichter 110 auf einen höheren Druck (ca. 65 bar) verdichtet und in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 abgekühlt. An deren kaltem Ende wird der Luftstrom 122 entnommen, in der Turbine 112 auf den Druck der Druckstufe 108 entspannt und in diese eingeleitet. Die Turbine 124 ist mit dem Verdichter 110 gekoppelt. .

[0066] Figur 11 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der als zweiter Gasstrom ein Kreislaufgas vorgesehen ist. Als Kreislaufgas wird ein Gasstrom 126 aus der Rektifikation entnommen. In dem dargestellten Beispiel erfolgt die Entnahme im unteren Bereich der Druckstufe 108, d.h. der zweite Gasstrom weist eine Zusammensetzung ähnlich wie Luft auf. Es ist aber prinzipiell auch möglich, beispielsweise eine stickstoffreiches Gas vom oberen Bereich der Druckstufe 108 als Kreislaufgas zu verwenden (gestrichelte Darstellung).

[0067] Das Kreislaufgas 126 wird in der ersten Wärmetauscheinrichtung 107 annähernd auf Umgebungstemperatur angewärmt, in zwei Verdichtern 109, 110 verdichtet, in der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 in Wärmetausch mit verdampfendem Sauerstoff abgekühlt, dann in der Turbine 112 arbeitsleistend entspannt und in die Druckstufe 108 geleitet. Vor dem Verdichter 109 wird ein Teil 127 des zweiten Gasstroms abgezweigt, in einem Verdichter 128 auf einen Druck von etwa 6 bis 10 bar verdichtet und in einem Teil der ersten Wärmetauscheinrichtung 107 abgekühlt. An einer Zwischenstelle wird dieser Gasstrom entnommen, in einer mit dem Verdichter 128 gekoppelten Turbine 129 auf den Druck der Niederdruckstufe 113 entspannt und in diese eingeleitet. Der Gasstrom 127 dient zur Kälteerzeugung.

[0068] Ein Teilstrom 121 wird zwischen den beiden Verdichtern 109, 110 abgezweigt, in einem Verdichter 123 nachverdichtet und in einem Teil der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 abgekühlt. An einer Zwischenstelle wird der Teilstrom 121 bei einer über dem kalten Ende der zweiten Wärmetauscheinrichtung 111 herrschenden Temperatur entnommen, in einer Turbine 124, die mit dem Verdichter 123 gekoppelt ist, auf den Druck der Druckstufe entspannt und dem Kreislaufgas 126 zugemischt.

[0069] Figur 12 zeigt ein Verfahren ähnlich demjenigen gemäß Figur 9, bei dem die zweite Wärmetauscheinrichtung durch drei getrennte Wärmetauscherblöcke 130, 131, 132 gebildet ist. Als weiterer Unterschied ist die Verbindungsleitung 125 weggefallen.

[0070] Der höher verdichtete Teilstrom 122 wird in dem Wärmetauscherblock 130 in Wärmetausch mit verdampfendem Sauerstoff abgekühlt. Ein Teil 133 des Stroms 122 wird an einer Zwischenstelle des Wärmetauscherblocks 130 entnommen und in dem Wärmetauscherblock 131 in Wärmetausch mit einem Teil des Stickstoffes 119 vom Kopf der Niederdruckstufe 113 abgekühlt, anschließend mit dem Rest des im Wärmetauscherblock 130 abgekühlten Teilstroms 122 zusammen in der Turbine 112 arbeitsleistend entspannt und in die Druckstufe 108 geleitet.

[0071] Der zwischen den beiden Verdichtern 109, 110 abgezweigte Teilstrom 121 wird nach seiner Verdichtung im Verdichter 123 in dem Wärmetauscherblock 132 in Wärmetausch mit dem im Wärmetauscherblock 131 vorgewärmten Teilstrom des Stickstoffes 119 abgekühlt, anschließend in der Turbine 124 arbeitsleistend entspannt und in die Druckstufe 108 geleitet. Je nach den Verfahrensbedingungen, insbesondere dem Sauerstoff-Abgabedruck, kann die in der Turbine 124 entspannte Luft stattdessen in die Niederdruckstufe 113 geleitet werden (gestrichelte Darstellung).

[0072] Die Aufteilung der Wärmetauscheinrichtung 111 in drei getrennte Wärmetauscherblöcke 130, 131, 132 ermöglicht es, die Drücke, Mengen und Temperaturen der Luftströme 121, 122 bei einem vorgegebenen Sauerstoffabgabedruck weitgehend voneinander entkoppelt zu variieren und so die optimalen Arbeitspunkte von Verdichtern und Turbine zu wählen. Insbesondere ist die Eintrittstemperatur an der Turbine 124 unabhängig von der Temperaturdifferenz, die zur Verdampfung des Sauerstoffes aufrechterhalten werden muß, wählbar.

[0073] Figur 12 zeigt darüber hinaus in strichpunktierter Darstellung eine zusätzliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der ein Teil 134 der komprimierten gereinigten Luft 101 in einem Verdichter 135 nachverdichtet, an einer Zwischenstelle aus der ersten Wärmetauscheinrichtung 107 abgezweigt, in einer Turbine 136 arbeitsleistend entspannt und in die Niederdruckstufe 113 geleitet wird.

[0074] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Energieverbrauch bei der Innenverdichtung von Sauerstoff größenordnungsmäßig auf denjenigen bei der Außenverdichtung abzusenken.

Ansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem 0₂ unter erhöhtem Druck durch Tieftemperaturrekatifikation von Luft, bei dem Luft komprimiert, gereinigt und mindestens zum Teil in einer ersten Wärmetauscheinrichtung in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt und in die Rektifikation geleitet wird, während ein zweiter Gasstrom auf einen höheren Druck verdichtet, in einer zweiten Wärmetauscheineinrichtung in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt, entspannt und ebenfalls in die Rektifikation geleitet wird, und bei dem Sauerstoff in flüssiger Form aus der Rektifikation entnommen, auf den gewünschten Druck gepumpt und in Wärmetausch mit dem auf höheren Druck verdichteten Gasstrom verdampft und angewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Teilstrom des zu zerlegenden Gases in Wärmetausch mit Zerlegungsprodukt abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dritter Gasstrom (12) ein Teil der komprimierten gereinigten Luft (1) in der ersten Wärmetauscheinrichtung (6) abgekühlt, mindestens zum Teil an einer Zwischenstelle daraus entnommen und arbeitsleistend entspannt (14) wird, und daß von einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung (10) Wärme auf eine Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung (6) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Gasstrom (12) vor seiner Abkühlung weiterverdichtet (13) wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Gasstrom (12) nach seiner Entspannung (14) in die Rektifikation und/oder in abziehenden Stickstoff (17) aus der Rektifikation eingeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Gasstrom (12) im wesentlichen an der Stelle aus der ersten Wärmetauscheinrichtung (6) entnommen wird, an der die Wärmezuführung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilstrom (8,32) arbeitsleistend entspannt (11) wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wärmeübertragung ein Teil (26,34) des verdichteten zweiten Gasstroms (8) vor Beendigung seiner Abkühlung in Wärmetausch mit einem Teil (27,35) eines in der ersten Wärmetauscheinrichtung (6) anzuwärmenden Gasstroms,(17,32) aus der Rektifikation gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung des zweiten Gasstroms (8) in zwei Stufen (9,a, 9b) erfolgt, wobei zwischen den beiden Stufen ein Teilstrom (28) abgezweigt, in der zweiten Wärmetauscheinrichtung (10) abgekühlt und vor Beendigung des Wärmetausches arbeitsleistend entspannt (29) und der Rektifikation zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (30) des auf seinen endgültigen Druck verdichteten zweiten Gasstroms (8) vor Beendigung des Wärmetauschers abgezweigt, arbeitsleistend entspannt (31) und der Rektifikation zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff (17) aus der Rektifikation jeweils zum Teil durch die erste und die zweite Wärmetauscheinrichtung geführt und ein Teil (24) des Stickstoffes von einer Zwischenstelle der zweiten Wärmetauscheinrichtung (10) dem Stickstoff an einer Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung (6) zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasstrom ein Teilstrom (8) der zu zerlegenden Luft oder ein Gasstrom (32) aus der Druckstufe (7) ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entspannung des zweiten und/oder dritten Gasstroms gewonnene Arbeit zu dessen Nachverdichtung verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dritter Teilstrom ein Teil des zweiten Gasstromes verwendet wird, wobei der zweite Gasstrom (106, 126) in zwei Teilströme (121,122) aufgespaltet wird, die getrennt voneinander bei verschiedenen Drücken in der zweiten Wärmetauscheinrichtung (111) abgekühlt werden, und daß der Teilstrom (121) mit dem niedrigeren Druck bei einer höheren Temperatur als der höher verdichtete Teilstrom (122) aus der Wärmetauscheinrichtung (111) entnommen, arbeitsleistend entspannt (124) und zumindest teilweise in die Rektifikation geleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der auf höheren Druck befindliche Teilstrom (122) nach seiner Abkühlung arbeitsleistend entspannt (112) wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (121) mit dem niedrigen Druck nach Austritt aus der ersten Verdichterstufe (109) vor seiner Abkühlung nachverdichtet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Teilstroms (121),mit dem niedrigeren Druck zwischen 10 bar und 60 bar beträgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (121) mit dem niedrigeren Druck im Bereich der geringsten Temperaturdifferenz zwischen dem Teilstrom (122) mit dem höheren Druck und dem Sauerstoff (114) aus der zweiten Wärmetauscheinrichtung (111) entnommen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entspannung (112,124) eines der beiden oder beider Teilströme (121,122) geleistete Arbeit für eine Nachverdichtunq eines der beiden oder beider Teilströme verwendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme von einer Zwischenstelle der einen auf eine Zwischenstelle der anderen Wärmetauscheinrichtung übertragen wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (134) der komprimierten, gereinigten Luft (101) an einer Zwischenstelle der ersten Wärmetauscheinrichtung (107) abgezweigt, arbeitsleistend entspannt und in die Rektifikation geleitet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teil der Luft vor seiner Abkühlung nachverdichtet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasstrom (106) ein Teilstrom der eintretenden Luft ist.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasstrom (126) aus der Druckstufe (108) entnommen und vor seiner Aufspaltung angewärmt und verdichtet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (127) des zweiten Gasstroms (126) vor seiner Verdichtung nachverdichtet (128), in einer der Wärmetauscheinrichtungen (107,111) abgekühlt, an einer Zwischenstelle daraus entnommen, arbeitsleistend entspannt (129) und in die Rektifikation geleitet wird.

25. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13 mit einem Luft-Hauptkompressor, einer zweistufigen Rektifiziersäule sowie zwei Wärmetauscheinrichtungen, wobei der Luft-Hauptkompressor über die erste Wärmetauscheinrichtung mit der Druckstufe der Rektifiziersäule verbunden ist, während einer zweiten Gasleitung ein zweiter Verdichter zugeordnet ist, der über die zweite Wärmetauscheinrichtung und eine Entspannungsmaschine mit der Druckstufe verbunden ist, wobei eine Sauerstoff-Entnahmeleitung aus der Niederdruckstufe über eine Pumpe durch die zweite Wärmetauscheinrichtung führt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gasleitung (106,126) in zwei Teiläste separate Strömungsquerschnitte der zweiten Wärmetauscheinrichtung (111) mündet, wobei zumindest ein Teilast der zweiten Gasleitung einen weiteren Verdichter (110,123) enthält, während der zweite Teilast an einer Zwischenstelle aus der zweiten Wärmetauscheinrichtung (111) geführt und mit einer Entspannungsmaschine (124) verbunden ist, deren Ausgang mit der Rektifiziersäule in Verbindung steht.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnete daß die zweite Wärmetauscheinrichtung (111) mehrere voneinander getrennte Wärmetauscherblöcke (130,131,132) aufweist, von denen ein Wärmetauscherblock (130) Strömungsquerschnitte für Sauerstoff (114) und den höher verdichteten Teil (122) des zweiten Gasstroms, ein zweiter Wärmetauscherblock (131) Strömungsquerschnitte für einen Teilstrom (133) des höher verdichteten Teils (122) des zweiten Gasstroms und einen Stickstoffstrom (119) aus der Rektifiziersäule, sowie ein dritter Wärmetauscherblock (132) Strömungsquerschnitte für den Stickstoffstrom (119) aus dem zweiten Wärmetauscherblock (131) und den niedriger verdichteten Teil (121) des zweiten Gasstroms enthält.

Zeichnung