Способ разделения воздуха

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.вИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1231343 (я) 4 " 25 1 3 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3661773/23-26 (22) 11.11.83 (46) 15.05.86. Бюл. № 18 (72) В. П. Беляков, Г. Б. Наринский, Ю. Г. Писарев, В. К. Волков, В. И. Зотов, X. Я. Степ и В. Н. Чернецов (53) 661.93.05 (088.8) (56) Криогенное оборудование, Каталог. М.;

ЦИНТИхимнефтемаш, 1980, с. 5.

Там же, с. 3. (54) (57) 1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА методом низкотемпературной ректификации, включающий охлаждение прямого потока воздуха при теплообмене с продуктами разделения, деление прямого потока воздуха на два потока, первый из которых подают на предварительное разделение с получением газообразного азота и обогащенной кислородом жидкости с последующим дросселированием жидкости н подачей ее на окончательное разделение, а второй — адиабатически расширяют и подают на окончательное разделение с получением техническоro кислорода и отводящего азота, деление газообразного азота, полученного при предварительном разделении, на части, одну из которых конденсируют и подают для флегмового питания процесса ректификации, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат на процесс разделения, расширения диапазона регулирования производительности и увеличения эффективности способа, несконденсированную часть газообразного азота дросселируют, делят на два потока, подогревают их и смешивают с отходящим азотом.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что подогрев одного из потоков газообразного азота осуществляют путем теплообмена с расширенным адиабатическим воздухом.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что подогрев второго потока газообразного азота осуществляют путем теплообмена с обогащенной кислородом жидкостью перед ее дросселированием.

1231343

15

25

35

45

55

ВНИИПИ Заказ 232744 Тираж 482 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к низкотемпературному разделению воздуха и может быть использовано в крупных воздухоразделительных установках низкого давления, предназначенных, преимущественно, для производства технологического кислорода.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на процесс разделения, расширение диапазона регулирования производительности и увеличение эффективности способа.

Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации заключается в следующем.

Несконденсированную часть газообразного азота дросселируют, делят на два потока, подогревают их и смешивают с отходя щи м азотом.

На чертеже изображена установка разделения воздуха, в которой реализован данн ы и способ.

Установка разделения воздуха включает компрессор 1, соединенный трубопроводом с узлом теплообмена 2. Узел ректификации включает колонну 3 предварительного разделения, колонну 4 окончательного разделения, конденсатор-испаритель 5, охладитель 6, теплообменник 7. Турбодетандер 8 установлен между узлом теплообмена 2 и теплообменником 7.

Установка разделения воздуха работает следующим образом.

Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления 0,6 МПа и направляют на охлаждение и очистку от примесей в аппараты узла теплообмена 2.

Воздух, поступающий из узла теплообмена 2, делят на два потока, первый поток подают на разделение в колонну 3 предварительного разделения с получением газообразного азота и обогащенной кислородом жидкости, которую после дросселирования направляют в колонну 4 окончательного разделения, второй поток адиабатически расширяют в турбодетандере 8 и вводят в среднюю часть колонны 4 окончательного разделения, где производится разделение на технологический кислород и отходящий азот.

Газообразный азот из колонны 3 предварительного разделения делят на две части, одну часть направляют в конденсатор-испаритель 5 и используют для флегмового питания колонны 3 и колонны 4. Вторую несконденсированную часть газообразного азота дросселируют, подогревают либо в теплообменнике 7 до 95 — 96 К за счет охлаждения адиабатически расширенного воздуха, либо в охладителе 6 за счет подогрева обогашенной кислородом жидкости и смешивают с отходящим азотом.

Пример. Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления 0,6 МПа и направляют на охлаждение и очистку от примесей в аппараты узла теплообмена 2 (например, регенераторы) . Незабиваемость pere нераторов 2 обеспечивают отбором из их средней части несбалансированного петлевого потока. Охлажденный и очищенный в регенераторах воздух разделяют на две части: большую направляют на предварительное разделение в колонну 3, меньшую смешивают с петлевым потоком, образуя детандерный поток. После расширения в турбодетандере 8 детандерный поток вводят в среднюю часть колонны 4 окончательного разделения.

В колонне 3 воздух разделяют на кубовую жидкость, содержащую практически весь кислород, и газообразный азот, который затем конденсируют в конденсаторе-испарителе 5 за счет испарения жидкого кислорода. Сконденсированный азот используют для орошения нижней 3 и верхней 4 колонн.

Из верхней ректификационной колонны 4 отбирают продукты разделения: кислород, отбросной азот, жидкий азот, жидкий кислород.

При переводе установки в газовый режим вследствие уменьшения потерь холода с жидкими продуктами уменьшают количество воздуха, расширяемого в турбодетандере 8 и вводимого в среднюю часть верхней колонны 4. Избыток воздуха в количестве (ll,㻠— Дr) В (где Дгс и Дг -- соответственно доли детандерного потока в газожидкостном и газовом режимах, а  — количество перерабатываемого воздуха, м"/ч), вместе с остальным количеством охлаждаемого в регенераторах 2 воздуха подают на разделение в нижнюю колонну 3. Практически весь кислород отмывается в кубовую жидкость. Увеличенный поток газообразного азота разделяют на две части: основную часть приблизительно в том же количестве, что и в газожидкостном режиме, направляют в конденсатор-испаритель 5, а меньшую часть дросселируют и смешивают с азотом, отходящим из верхней колонны 4.

После дросселирования потока его температура понижается с 95 до 86 К. Перед смешением с отходящим азотом дросселированный поток подогревают в теплообменнике 7до 95 — 97 К за счет охлаждения расширенного в турбодетандере 8 потока газа перед его вводом в среднюю часть верхней колонны 4. Возможен подогрев сдросселированного потока также за счет охлаждения кубовой жидкости в охладителе 6 перед ее дросселированием в верхнюю колонну 4.

Применение способа позволяет уменьшить энергозатраты, увеличить диапазон регулирования производительности, а также увеличить производительность установки, в которой способ реализован.