Установка для разделения газовой смеси

 

(в

1 (Союз Советских

Социалистических

Рес1тубпик

О П И С А Н И Е 247967

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« «\

Зависимое от авт. свидетельства ¹--М.1хл. Е 25j 3/00

Заявлено 27,Х1.1967 (¹ 1199792123-26) с присоединением заявки ¹Государственна!й комитет

Совета Минно ров СССР оо делам изаоретеиий и открытий

Приоритет--Опх>бликов»но 11.Ч11.1973. Бюллстсш> ¹ 30

УД К 661.935:662.927.4 (088.8) Дата опубликования описания 22Х.1974

Авторы изобретения

Г. И. Воронин, 1О. В. Чижиков, 1О. В. Антонов, В. H. Кулагин, А. Д. Суслов и IO. И. Богданов

Заявитель

УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к области охлаждения и раздслсI15IB газов, например воздуха, на два потока, один из которых обогащен 1130том, а второй кислородом.

Извсстныс становк!1 для разделения воздуха, в которых в качестве разделительного устройства используются ректификационные

КОЛОМ(Ы, ГРОМОЗДКП> СЛОЖН1>1 В ИЗГОТОВЛЕНИП.

11 Y невозможно применить в услови5!х вибрации, наклонов и т. д.

В предлагаемой установке разделительное устройство выполнено в виде двух вихревых труб, соединенных последователыю, что делает установку (.I Koi компактной и транспортабельной. Кроме того, для повышеIIIIH степени извлечения кислорода из воздуха всасывающий патрубок вихревой трубы первой ступени подключен к холодному концу вихревой трубы второй ступени при получении газообразного кислорода или к газовой полости сборника жидкого кислорода нри получении жидкого кислорода, причем в последнем случае параллельно с первой вихревой трубой установлена третья вихревая труба.

На фиг. 1 изображена описываемая установка для получения газообразного кислорода; на фиг. 2 — установка для получения кидкого кислорода.

Установка для разделс1шя воздуха с получением газообразного кислород» состоит IIB

KO)II3p(CCOpII 1, TBплооом IIIIIIKOB 2,, 3, >-, а, дстандера 6 и двух вихревых труб 7, 8.

Прп получении жидкого кислорода в устлIIoB1«) входит T))(ThH B IYp(. HIIH труба 9 Il сoop

lllIK 10 жидкого кислорода.

Воздух, сжатьш в компрессоре 1 до 6 — 12 ага, после водяного холодильника нлпрлвляloT в теплообменпик 2, где его охлаждают обратными потоками азота и кислорода до 180 К.

Затем воздушный поток делят на две части, одну пз которых (око)!о 20%) пропусклют через дстандср 6 и нодают на Охлаждение прямого потока, л другу!о пропуск»1от последов»тельно через тсплообменнпкн 3, 1 где oii;i ох1, лаждается до температуры 1»сыщ 111151.

В озд y K В Сс TO511111 1 II BC BI!)l,(.. I! .15I 11();j» IОТ и !311X))евх Io Tp Î>) /. Чс))сз IIITKY> 11 oTвод5)т смс(. h содержащую 50 — 700! кислород!! с «да!1)пением

3 ата и температурой около 105- 110"К, 20 а через д!иафрагму 12 — смесь, содсржащую

3 — 5% кислорода (газообразньн1 лзот). Бог-iтую кислородом смесь охлаждают 13 теплообмен5!икс 6 и в виде жидкости подают в вихровую трубу 8, в которой происходит длль2)5 нсйшсс обогащение смеап кислородом.

Смесь. содержащую более 90010 к11слородii, отводят через улитку 18, пропускают lcpB3

To!) )ooo)I0IIIIIIKI 4 и 2. Охлаждая прямой поток, и выдают потрсбптелн) (газоЗО образньш кислород) . Смесь с содержанием

247967

70 "ООРРаЗИЫй а 1В37

00 ВазРуг

1,а

73 авиа 7

Р77 7

Тираж 676 ((а.<. X !072

Подпис лс

:(акаа 996

Оба. THH. (QltcT(II. . ижо t) Уи );IHTOH:.IH издатcJIhcTII. и л1и ()H(tlHH H Kttlt)KHo(l тоРгol IH

3 кислорода 30 — 40% отводят через диафрагму

14. Этот поток подсасывается через отверстие

15 в вихревую трубу 7, которая выполнена по прямоточно-противоточной схеме и работает в режиме вакуум-насоса, что позволяет извлечь практически весь кислород из подсасываемой смеси и снизить рабочее давление в цикле с 15 — 25 до 6 — 10 атм, так как необходимая степень расширения в вихревой трубе

8 обеспечивается отсасыванием в вихревую трубу 7.

При получении жидкого кислорода смесь, содержащую более 90% кислорода, отводят через улитку 18 вихревой трубы 8, охлаждают и частично конденсируют в теплообменпике 16 потоком, идущим через диафрагму 14, и затем дросселируют в сборник 10 жидкого кислорода. Жидкий кислород из сборника 10 отбирают к потребителю, а пар, равновесный с жидкостью, подсасывают через отверстие 15 в вихревую трубу 7, которая выполнена по прямоточно-противоточной схеме и работает в режиме вакуум-насоса, что позволяет извлечь из подсасываемого пара практически весь кислород. Поскольку количество пара мало, весь сжатый воздух подавать в вихревую трубу 7 нецелесообразно, поэтому параллельно трубе

7 установлена третья вихревая труба 9. Обеднсш(ую смесь, содержащую 3 — 5% кислорода, выводят через диафрагму 12, смешивают с обедненным потоком, выходящим через диафрагму 14, пропускают через теплообмен Фаопаааз77ы 7 ники 4, 8, охлаждая прямой поток газа, и выбрасывают (газообразный азот). Смесь, обогащенную к(ислородом (50 — 70% кислорода), из вихревой трубы 9 отводят через улитку 17, 6 смешивают с обогащенной смесью из вихревой трубы 7 и далее подают в вихревую трубу 8, где происходит дальнейшее обогащение смеси кислородом.

Описываемая установка позволяет довести (o концентрацию кислорода в отходящем потоке до 90% и выдавать потребителю жидкий кислород концентрацией больше 92% .

Предмет изобретения

15 1. Установка для разделения газовой смеси, например воздуха, состоящая из компрессора, теплообменной аппаратуры, детандера, разделительного устройства и сборника жидкого кислорода, отличающаяся тем, что, 20 с целью упрощения кострукции и уменьшения габаритов, разделительное устройство выполнено в виде двух вихревых труб, соединенных последовательно.

2, Установка по п. 1., отличающаяся тем, что, с цель(о повышения степени извлечения кислорода из воздуха, всасывающий патрубок вихревой трубы первой ступени подключен к холодному концу вихревой трубы второй ступени или к газовой полости сборника жидкого кислорода, причем в последнем случае параллельно с первой вихревой трубой установлена третья вихревая труба.