Способ разделения воздуха


 


Владельцы патента RU 2460952:

Общество с ограниченной ответственностью "ЗИФ" (ООО"ЗИФ) (RU)

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в машиностроении, энергетике, химической промышленности. Способ разделения воздуха низкого давления осуществляют путем его охлаждения газообразными продуктами разделения, низкотемпературной ректификации с получением газообразного кислорода под давлением и жидкого азота. Часть отбросного газообразного азота по выходу из криогенного блока сжимают в компрессоре, а затем охлаждают и конденсируют в теплообменнике за счет холода сжиженного природного газа с последующим дросселированием до давления, близкого к атмосферному. Образовавшиеся при этом пары азота направляются в криогенный блок для дополнительного охлаждения потока воздуха низкого давления перед подачей его на разделение в ректификационную колонну. Использование изобретения позволит взрывобезопасность за счет отделения узла регазификации сжиженного природного газа от основного криогенного блока. 1 ил.

 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в машиностроении, химической и других отраслях промышленности, где используются продукты низкотемпературного разделения воздуха.

Известен способ разделения воздуха низкого давления [1], включающий в себя охлаждение воздуха, ректификацию с получением жидкого кислорода, нагнетанием его с помощью насоса в теплообменник, газификацией и подогревом в теплообменнике.

Недостатком такого способа является то, что в установке, реализирующей этот способ, возможно получать только газообразный кислород под давлением и она не дает возможности получать жидкий азот. Кроме этого, основная холодопроизводительность в установке получается за счет расширения в турбодетандере отбросного потока.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ разделения воздуха низкого давления, использованием холода регазифицируемого СПГ (сжиженного природного газа) и получением жидких и газообразных продуктов разделения воздуха при различных давлениях [2].

Однако недостатком этого способа является то, что теплообменники, в которых осуществляется регазификация СПГ, непосредственно включены в технологическую схему воздухоразделительной установки, что снижает взрывобезопастность установки. Кроме того, колонна низкого давления работает при давлении 0,5 МПа и в установке часть холодопроизводительности получается за счет расширения части азота в турбодетандере. Схема воздухоразделительной установки в этом случае существенно усложняется.

Задача, на которую направлено изобретение, - разработать способ разделения воздуха низкого давления, в котором узел газификации СПГ будет отделен от основного криогенного блока воздухоразделительной установки.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявленного способа, заключается в получении на выходе из криогенного блока газообразного технического кислорода при давлении до 16,5 МПа и блока регазификации СПГ, в котором обеспечивается получение жидкого азота.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения воздуха низкого давления, включающем его охлаждение газообразными продуктами разделения, низкотемпературной ректификацией с получением газообразного кислорода под давлением и жидкого азота, согласно изобретению часть отбросного газообразного азота по выходу из криогенного блока сжимают в компрессоре, а затем его охлаждают и конденсируют с последующим дросселированием до давления, близкого к атмосферному. А образовавшуюся паражидкосную смесь разделяют в отделителе жидкости на продукционный жидкий азот и пары азота низкого давления.

Для достижения данного технического результата пары азота низкого давления направляют в криогенный блок для дополнительного охлаждения потока воздуха низкого давления, поступающего на разделение в ректификационную колонну.

Благодаря подаче в теплообменник дополнительного потока азота, который на входе в теплообменник смешивается с отбросным потоком азота, выходящим из ректификационной колонны, обеспечивается необходимая степень охлаждения воздуха низкого давления на входе в ректификационную колонну.

При этом регазификация СПГ производится в отдельном криогенном блоке, в котором осуществляется получение жидкого азота и из которого пары азота, образующиеся после дросселирования, направляются в виде дополнительного отбросного потока в теплообменник основного блока воздухоразделительной установки. Такое отделение узла регазификации СПГ от основного криогенного блока обеспечивает большую взрывобезопасность установки, реализующей предлагаемый способ разделения.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для осуществления данного способа. Установка низкого давления для разделения воздуха содержит компрессор 1, теплообменник 2, дроссельные вентили 3, 6, 9 и 13, нижнюю ректификационную колонну 4, конденсатор-испоритель 5, верхнюю ректификационную колонну 7, переохладитель жидкого кислорода и азотной флегмы 8, кислородный насос 10, азотный компрессор 11, испарительный подогреватель сжиженного природного газа 12 и отделитель жидкого азота 14, криогенный блок регазификации СПГ 15.

Способ осуществляется следующим образом. Атмосферный воздух сжижается в компрессоре 1 до давления 0,6-0,65 МПа. Проходит блок адсорбционный осушки и очистки от CO2 (на фиг. не показан) и поступает в теплообменник 2, после охлаждения в котором через вентиль 3 дросселируется в нижнюю ректификационную колонну 4. В этой колонне осуществляется предварительное разделение воздуха и потоки кубовой жидкости и азотной флегмы.

Кубовая жидкость через вентиль 6 дросселируется в верхнюю ректификационную колонну 7, а азотная флегма после переохлаждения в переохладителе 8 дросселируется через вентиль 9 на верхнюю тарелку верхней ректификационной колонны.

Жидкий кислород отбирается из конденсатора-испарителя 5 на переохладитель 8, пройдя который поступает в насос жидкого кислорода 10. По выходу из насоса 10 кислород газифицируется и подогревается в теплообменнике 2, по выходу из которого подается на наполнительную рамку (на фиг. не показана).

Газообразный азот отбирается с верха верхней ректификационной колонны 7, поступает в переохладитель 8, а затем - в теплообменник 2.

Большая часть потока газообразного азота, выходящего из теплообменника 2, поступает в компрессор 11 и, после сжатия в котором, направляется в теплообменник 12. В этот же теплообменник подается сжиженный природный газ (СПГ), который кипит, подогревается, а затем поступает потребителю. Холод регазифицируемого СПГ используется для охлаждения и конденсации газообразного азота. Выходящий из теплообменника 12 жидкий азот под давлением дросселируется, проходя через дроссельный вентиль 13, и поступает в отделитель жидкости 14.

Источники информации

1. Установки для получения жидкого и газообразного кислорода и азота. Экспресс-информация ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, серия ХМ-6, №3, 1987.

2. Пат. № 1329861, МКU F25J 3/04 (F4P), Великобритания, опубл. 12.09.73.

Способ разделения воздуха низкого давления путем его охлаждения газообразными продуктами разделения, низкотемпературной ректификации с получением газообразного кислорода под давлением и жидкого азота, отличающийся тем, что, с целью получения жидкого азота, часть отбросного газообразного азота по выходу из криогенного блока сжимают в компрессоре, а затем охлаждают и конденсируют в теплообменнике за счет холода сжиженного природного газа с последующим дросселированием до давления, близкого к атмосферному, а образовавшиеся при этом пары азота направляются в криогенный блок для дополнительного охлаждения потока воздуха низкого давления перед подачей его на разделение в ректификационную колонну.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для получения высокочистого аргона путем объединения криогенной дистилляции и адсорбционных технологий. .

Изобретение относится к области криогенного разделения смеси газов, в частности воздуха. .

Изобретение относится к способу и установке для разделения воздуха посредством низкотемпературной перегонки. .

Изобретение относится к методам дистилляции воздуха, в частности к способу и установке для обеспечения кислородом высокой чистоты путем криогенной дистилляции воздуха.

Изобретение относится к способу и установке для производства инертных газов и кислорода посредством криогенной перегонки воздуха. .

Изобретение относится к криогенной технике

Изобретение относится к криогенной технике и предназначено для концентрирования и утилизации инертных радиоактивных газов (ИРГ), выбрасываемых в окружающую среду при осуществлении режимов постоянной вентиляции (ПВ) и вентиляции при проведении плановых предупредительных ремонтов (ППР) атомных электростанций (АЭС)

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано, в частности, для получения газовых смесей, характеризуемых малым значением коэффициента разделения, например, изотопов неона

Изобретение относится к области криогенной техники. Способ включает сжатие атмосферного воздуха до давления ниже критического, предварительное охлаждение сжатого воздуха, комплексную очистку, разделение сжатого очищенного воздуха на прямые детандерный и технологический потоки, охлаждение сжатых прямых потоков холодом обратных потоков, адиабатическое расширение прямого детандерного потока воздуха, ожижение, дросселирование прямого технологического потока воздуха. При этом отслеживают температуру и давление прямого детандерного потока воздуха до и после его адиабатического расширения, которое заканчивают в области влажного пара при степени влажности не более 20% и при давлении, близком к атмосферному, отделяют жидкую фазу от влажно-парового детандерного потока воздуха и ее испаряют, охлаждая при этом до состояния недогретой жидкости сжиженный прямой технологический поток воздуха, который направляют на дросселирование и разделение на продукционные жидкие азот и кислород. Полученные продукционные жидкие азот и кислород направляют на изотермическое хранение, сжимают и газифицируют жидкий кислород, охлаждая за счет теплоты его испарения один из ранее сформированных прямых потоков сжатого очищенного воздуха. Использование изобретения обеспечивает повышение экономичности и удельной холодильной мощности компрессорно-детандерной криогенной установки. 2 ил.

Изобретение относится к криогенной технике. Сущность изобретения: с целью одновременного получения жидких кислорода и азота часть отбросного газообразного азота по выходу из криогенного блока сжимают в компрессоре, а затем охлаждают и конденсируют в теплообменнике за счет холода СПГ с последующим дросселированием до давления, близкого к давлению азота, выходящего из верхней колоны, а образовавшиеся при этом пары азота и часть жидкого азота направляют в теплообменник основного криогенного блока, что позволяет обеспечить необходимое охлаждение воздуха, поступающего в ректификационную колонну. Техническим результатом изобретения является повышение холодопроизводительности и КПД воздухоразделительной установки. 1 ил.

Изобретение относится к области селективного разделения многокомпонентных газовых смесей и может быть использовано для разделения па компоненты бедной неоно-гелиевой смеси отдувочного газа, получаемой в виде побочного продукта в ректификационных установках, производящих чистый неон. Установка включает блок предварительного разделения неоно-гелиевой смеси с ректификационной колонной, сепаратором отдувочного газа и линией подачи неоно-гелиевой смеси, мембранный модуль с полостями высокого и низкого давления, разделенными селективным слоем, каналом поступления исходной неоно-гелиевой смеси в мембранный модуль, каналом вывода обогащенного неона из полости высокого давления мембранного модуля, соединенного с газоанализатором, содержащим контур анализируемого газа, контур поверочной смеси и разъем выходного сигнала, и с регулятором расхода обогащенного неона мембранного модуля, снабженного исполнительным механизмом, и каналом вывода обогащенного гелия из полости низкого давления мембранного модуля, подключенным к мембранному компрессору, а также блок переключающихся адсорберов, имеющий на выходе гелиевый и неоновый каналы, причем мембранный компрессор включает первую и вторую ступени, каждая из которых содержит всасывающую и нагнетательную линии и снабжена соответствующей байпасной веткой, при этом байпасная ветка первой ступени мембранного компрессора соединяет нагнетательную линию первой ступени мембранного компрессора с каналом поступления исходной неоно-гелиевой смеси в мембранный модуль, байпасная ветка второй ступени мембранного компрессора соединяет нагнетательную линию второй ступени мембранного компрессора с всасывающей линией этой же ступени мембранного компрессора, при этом байпасная ветка, по крайней мере, одной ступени мембранного компрессора снабжена редуктором, причем блок переключающихся адсорберов размещен между нагнетательной линией первой ступени мембранного компрессора и всасывающей линией второй ступени мембранного компрессора. Изобретение позволяет повысить производительность и экономичность. 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения потока сжатого продукта посредством криогенной ректификации. Основной теплообменник, используемый в криогенной ректификации, нагревает подаваемый насосом поток продукта, состоящий из жидкости, обогащенной кислородом или обогащенной азотом, и тем самым создает поток сжатого продукта. Слои основного теплообменника выполнены так, что уменьшение теплопередающей поверхности, предусмотренной в основном теплообменнике для нагревания подаваемого насосом потока продукта, происходит в том месте, в котором температура подаваемого насосом потока продукта превышает либо критическую температуру, либо температуру конденсации такого потока. Уменьшение теплопередающей поверхности оставляет участки слоев, которые способны нагревать или охлаждать другой поток, который используется в связи с криогенной ректификацией. Такой другой поток может представлять собой поток хладагента, который обеспечивает применение дополнительного охлаждения для увеличения производства жидких продуктов. Группа изобретений направлена на повышение компактности и на обеспечение более высоких объемных расходов при косвенном теплообмене. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству для получения жидкого азота путем разложения воздуха при низкой температуре. Способ и устройство служат для получения жидкого азота путем разложения воздуха при низкой температуре в системе дистилляционных колонн для разделения на азот и кислород, содержащей колонну высокого давления, колонну низкого давления и дефлегматор колонны высокого давления. По меньшей мере, часть дроссельного потока, давление которого было снижено, подается в испарительное пространство дефлегматора колонны высокого давления в виде потока охлаждающего средства. Система дистилляционных колонн для разделения на азот и кислород дополнительно имеет дефлегматор колонны низкого давления, пространство для сжижения и испарительное пространство. Часть головного азота колонны низкого давления подается в пространство для сжижения дефлегматора колонны низкого давления и там частично испаряется. Жидкость из нижней области колонны низкого давления, обогащенная кислородом, подается в испарительное пространство дефлегматора колонны низкого давления и там частично испаряется. Группа изобретений направлена на снижение энергопотребления, при этом аппаратные затраты должны удерживаться в определенных рамках. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к установке для разделения изотопов методом фракционной перегонки. Установка содержит многоканальную ректификационную колонну 1, выполненную в виде каскада последовательно расположенных в вертикальном направлении модулей 11 с параллельно расположенными трубками 2, образующими рабочие каналы с насадкой 12, верхний буфер 3 и нижний буфер 4, конденсатор 7, испаритель 8 и дозирующее устройство 5 с раздаточными трубками 6, соединенными с рабочими каналами. Перед модулями 11 установлены распределители потока пара 13 с параллельно расположенными проходными трубками 14. На верхней части модулей 11 установлены тарелки 16 с углублениями, образующими входную часть рабочих каналов. Со стороны выходных отверстий рабочих каналов установлены чашеобразные улавливатели 15 каплеобразной фракции рабочего тела, выходные отверстия которых соединены с входными отверстиями проходных трубок 14. Выходные части проходных трубок 14 установлены во входных частях трубок 2 с образованием зазора между внешней поверхностью проходных трубок 14 и внутренней поверхностью рабочих каналов. Выходные части раздаточных трубок 6 расположены со стороны углублений в тарелках 16 с образованием зазора между внешней поверхностью раздаточных трубок 6 и внутренней поверхностью рабочих каналов. Изобретение обеспечивает повышение производительности процесса разделения изотопов. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх