Способ разделения воздуха
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ
Сова Соввтокнт
Сопналнотнчвскна
Рвсптблна
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от BUT. свидетельства
Кл. 17g, 1
Заявлено 22.V11,1969 (№ 1350085/23-26) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 28,1Х.1970. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 15.ХП.1970
МПК F 25j 1/00
УДK 621.593(088.8) Комитет по аслам нзобретеннй и открытий ори Сосете Министров
ССОР
Авторы изобретения
Л. П. Ронжин и А, Н, Гандеров
Заявитель
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА
Изобретение относится к технике глубокого охлаждения и касается разделения воздуха низкотемпературной ректификацией с получением продуктов разделения в жидком виде.
Известен способ разделения воздуха с по- 5 лучением продуктов разделения в жидком виде, включающий сжатие воздуха до низкого давления, охлаждение и очистку его. В этом способе только часть воздуха участвует в разделении, в то время кяк другая часть сдержит 10 лишь для производства холода. Это объясняется тем, что при получении продуктов разделения в жидком виде потери холода с отводимой жидкостью превышают илп равны сумме потерь холода от недопскуперации и тепло- 15 притоков из окружающей среды, вследствие чего возмо>кпое количество продукта определяется мощностью холодильного цикла. я не располагаемым количеством воздуха. Таким образом, чем совершеннее (при прочих равных 20 условиях) холодильный цикл, тем большую часть сжимаемого воздуха можно направить на разделение и увеличить коэффициент извлечения продукта.
Целью изобретения является увеличение вы- 25 хода жидкого продукта и сокращение энергетических затрат на разделение. Это достигается за счет того, ITO охлаждение и очистку В03духа осуществляют в две стадии, причем на первой стадии воздуY имеет давление, превы- 30 шающее необходимое для разделения, и охла>кдается до температуры, при которой содер>канне влаги в воздухе настолько мало, что на практике без описаний ее наличием можно ппенебречь. В этом состоянии весь поток воздуха направляют на расширение, после которого температ ра воздуха не должна оыть настолько низкой, чтооы возникла возможность выпадения двуокиси глерода.
Расшире возд .х направляют ня вторло стадию охлаждения и очистки, где его охлаждают до температуры, близкой к температуре насыщения при давлении разделения.
Кроме того, часть возд .ха после первой стадии охлаждения и очистки ппопускают в обратном направлении через реверсивные 1 стройства и после подогрева за счет теплообмева с прямым потоком объединяют с оставшимся потоком возд хя, идущим на расширение.
Чтобы несколько лтепьп|ить ограничения, связанные с подпер>капнем определенной температуры после первой сталин охлаждения и очистки и после расширения, воздух после первой стадии охлаждения и очистки направляют, на адсорбцпонную очистку.
Ня черте>ке изображена ппппнипиальняя схема воздухоразделитсльной стя| овки для реализации предлагаемого способа.
Воздухоразделптель я я i (тановка вк ", î÷ÿст компрессор /, реверспвнгяе устройства 2
3 для охлаждения 11 очистки на первой стадии, турбодетандер 3 для расширс1игя всего потока воздуха, реверсивиые устройства 4 для охлаждения и очистки воздуха иа второй стадии, турбодетандср 5 для последующего расширения части воздуха на более низком температурном уровне, подогреватель б обратного потока, охладитель 7 кубовой жидкости нижней колонны, охладитель 8 азотной флегмы, аппарат 9 двукратной ректификации с конденсатором 10, вентили 11 — 15 и адсорбционный блок очистки 1б.
Воздух сжимают в компрессоре 1 до низкого давления, но все же более высокого, чем давления разделения, и пропускают через реверсивные устройства 2 первой ступени. Температуру прямого потока на выходе из первой ступени поддерживают настолько низкой, что достигают практически полной очистки воздуха от влаги.
Часть охлажденного воздуха через специальные каналы пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства 2, затем смешивают с оставшейся частью воздушного потока и весь прямой поток направляют на расширение в турбодетандер 8, на выходе из которого давление несколько превышает давление разделения, а температура выше той, при которой возникает опасность выпадения двуокиси углерода, После расширения в турбодетандере 8 прямой поток направляют на окончательное охлаждение и очистку в реверсивные устройства 4 второй ступени.
Часть воздуха после охлаждения пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства 4 по специальным каналам. Затем эту часть воздуха смешивают с частью холодного и очищенного воздуха и направляют на окончательное расширение в турбодетандер 5 до давления, близкого к атмосферному.
Нерасширенную часть холодного и очищенного воздуха направляют на разделение в аппарат 9 двукратной ректификации, причем основное количество этого воздуха вводят в куб нижней колонны в газообразном состоянии, а меньшую часть потока предварительно сжижают в подогреватель б обратного потока и подают в нижнюю колонну, но уже выше куба колонны. Обогащенную кислородом >кидкость из куба нижней колонны направляют на охлаждение обратным потоком в охладитель 7 кубовой жидкости и затем дросселируют вентилем 12 в среднюю часть верхней колонны.
282357
1азообразиый азот, подииммощийся из ни>кисй колонны, о>кижают в коидеисаторс 10 и I;IcTIIчио используют в ка IccTBc флегAII I для
ИИ>КИС11 ЕОЛОНИЬI, и ЧсlСТИ IИО ИсlПР ЯВЛЯЮТ II3 охлаждение обрагиым потоком в охладитсль 8 азотной флег.tt,l и затем дросселируют вентилем 11 в верхнюю часть колонны. Продукционный жидкий кислород выводят непосредственно из конденсатора 10. Холодный газоip образный азот выводят из верхней колонны аппарата 9 двукратной ректификации и смешивают с потоком расширенного воздуха после турбодетаидера 5. Смешанный поток подогревают в теплообмспниках 8, 7 и б и затем
15 пропускают через ревсрсивные устройства 4 и 2. Этот обратный поток выносит примеси, выпавшие в рсверсивных устройствах при прохо>кдении прямого потока.
Для расширения диапазона температур, в
Qp котором возможна работа туроодетандера 8, воздух после первой стадии охлаждения и очистки в ревсрсивных устройствах 2 направляют в один из двух попеременно работающих адсорберов для дополнительной очистки от влаги и двуокиси углерода.
Предмет изобретения
1. Способ разделения воздуха низкотемпературной ректификацией, включающий сжатие воздуха до низкого давления и охлаждение и очистку его в реверсивных устройствах, отлис1аЮи1ийСЯ тЕМ, ЧтО, С ЦЕЛЬЮ СОКРаЩЕНИЯ ЭНЕРгетических затрат на разделение, охлаждение и очистку воздуха производят в две стадии, причем на первой стадии воздух охлаждают до температуры, обеспечивающей практически полную очистку от влаги, и расширяют до дав4О ления, большего, чем давление разделения, а затем на второй стадии расширенный воздух охлаждают до температуры, близкой к температуре насыщения при давлении разделения.
2. Способ по п. 1, отлис1ающиася тем, что часть воздуха после охлаждения на первой стадии пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства, после чего объединяют с оставшимся потоком, идущим на расширсние.
gp 3. Способ по пп. 1, 2, отлис1аюшиася тем, что весь поток воздуха после охлаждения на первой стадии направляют на адсорбционную очистку.
282357
Йт троеной еаза
Составитель Г. Бахтюкова
Техред Т. П. Курилко Корректор О. С. Зайцева
Редактор О. Кузнецова
Заказ 3549/7 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, К-35, Раушская наб. д, 4/5
Типография, пр, Сапунова, 2
