Способ предварительного охлаждения сжатого воздуха

 

349867

О О И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 13,VI.1970 (№ 1447987/23-26) l ...- »»»»е, .„, g!s

М. Кл. F 28Ь 9/О6

F 25j 1/00 с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 04.1Х.! 972. 1>юллетень,»,, 26

Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 661.93.045.5 (088.8) Дата опубликования описания 14.1Х.1972

Авторы изобретения

В. Д. Добудько, В. С. Кортиков и В. Ф. Густов

Заявитель

СПОСОБ П РЕДВАР И ТЕЛ ЬН О ГО ОХЛАЖДЕНИЯ

СЖАТОГО ВОЗДУХА

Изобретение относится к технике низкотемпературного разделения воздуха и касается процесса предварительного охлаждения сжатого воздуха, поступающего в блок разделе1tH 8.

Известен способ прсдваритсльного охлаждения сжатого воздуха, например, в воздухоразделительиых установках, который заклк>чается в том, что обратный поток (азот) из блока разделения приводят в контакт с водой при противоточном движении через азотно-водяной скруббер. Стекающая вода îхлаждается за счет тепло- и массообмсна с азотом и с помощь1о циркуляцпонного насоса подается на орошение воздушного скруобера, в которок1 II0cT>>tt»ttt>tt1ий сжаты и t303;J>".»»хлаждается и осушается в процессе тепло- и массообмена со стекающей водой.

Дальнейшее охлаждение перерабатывасмого воздуха до состояния насыщения производят в регенераторах или реверсившлх теилообменниках, работа которых в значительной степени зависит от эффективности работы системы предварительного охлаждения.

Понижение температуры сжатого воздуха создает более благоприятные условия для работы регенераторов или реверсивных теплообменников вследствие уменьшеш1я его влагосодержания и приводит к снижению рас. ода энергии на производство едтшицы продуктов разделения.

Однако разде пьттое ведение процессов рекуперации холода обратного потока и охлаждения сжатого воздуха требует наличия двух отдельных аппаратов (азотно-водяной скруббер и воздушно-водяной скруббер) с соответствующей системой циркуляции, что усло>княет систему предварительного охлаждения и об>условливает ее большуlo металлоемкость.

11ри эгом процесс тепло- и массообмсиа про10 исходит с практически постоянной плотностью орошения, что не позволяет и полной мере использовать испаритепьньш эффект, который можно получить при HQctllUcttttll парами воды обратного азота.

15 С целью повышения эффективности способа процесс охлаждения воды при контакте с обратным потоком низкого давления осуществляют при прямоточиом движении газа и жидкости при одновременном теплообмене с

20 потоком сжатого газа, причем воду в обратный поток вводят иа нескольких температурных уровнях по ходу обратного потока, а влагу, сконденсировавшуюся при охлаждении сжатого воздуха вводят так же в обратный

25 поток.

На чертеже показана схема воздухоразделительной установки низкого давления, реализующей предложенный способ.

Способ реализуется следующим образом.

30 Воздух из турбокомпрессора при температуре 60 — 80 С поступает в теплообменник-ис

349867 паритель 1, в котором охлаждается за счет теплообмсна с обратным потоком. После теплообменника-испарителя воздух направляют

В отделитель 2 жидкости, где отделяется сконденсировавшаяся влага, и затем через переключающие клапаны 3 и 1 — в реверсивный теплообменник 5. Обратный поток (о!GpocII0II азот) через переключающие клапаны 6 и 7 поступает В теплообменник-испар!!т< ль. Для создания нспарнтельного эффекта в отбросной поток перед теплообменником-испярнтслсм через вентиль 8 вводят воду В количестве, необходимом для его насыщения.

Дл» уменьшен»» потерь холода за счетохл яждснl!я ВОды дО тсм !!срятуpbI Обр я fllol 0

НОТОК>1 ВВОД СС ПРОПЗВОД»Т В II!. 0IIOËÜI(IIÕ МСстах по ходу обратного потока через Вентиль 9.

Тем самым обеспечивается увла>кнснпе 00рятног0 потока прн одноврсм IIIIQAI теплообмс11с с прямым IIQTOIIo!!I и достигается сООтнон!ение Водяных эквивалентов, необходимое для реализации процесса теплообмена на с;. мом низком температурном уровне прп сохранешш приемлемой разности температур между пр»мым и обратным потоками.

Прн этом влягосодсржанш обратного 1!отока, я следовательно, и его тсплосмкость, с повышениеAI температуры растет значительно быстрее, чем прямого. Так как тепловая нагрузка на каждом температурном уровне определяется количеством и тсплосмкостью прямого потока, при повышении температуры разность температур между прямым и обратным потоками возрастает. Это обеспечивает увеличение движущей силы процесса теплообмена между прямым и обратным потоками и, соответственно, уменьшение необходимой поверхIIocTII теплообмена при условии се достаточности для насыщения обратного потока. Разность температур на теплом конце теплообменннка-испаритсля будет тем больше, чем выше температура входящего прямого потока и чем меньше доля отбираемых сухих и чистых продуктов.

После теплообменника-испарителя обратный поток поступает в отделитель 10 жидкости, где отбросной азот отделяется от неиспарившейся жидкости и сбрасывается в атмосферу. Для уменьшения расхода испаряемой воды влага, сконденсировавшаяся из прямого потока, через вентиль 11 дросселируется в обратный поток.

Таким образом, предложенный способ позволяет отказаться в установках разделения воздуха от громоздкой скрубберной системы азотно-водяного охлаждения, заменив ее компактным теплообменником-испарителем, в котором испарптельной эффект достигается за

15 счет испарения жидкости, вводимой на одном или нескольких температур ых уровнях в обратный поток В количестве, необходимом для его насыщения при одновременном теплообмене с прямым потоком; причем избы20 точная часть испарительного эффекта используется для увеличения движущей силы теплообмена между прямым и обратным потоками.

Предмет изобретения

1, Способ предварительного охлаждения сжатого воздуха, например, в воздухоразде30 лительных установках, путем теплообмена с водой, охлаждаемой при контакте с обратным потоком низкого давления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, процесс охлаждения воды при

35 контакте с обратным потоком низкого давления осуществляют при прямоточном движении газа и жидкости при одновременном теплообмене с потоком сжатого газа, причем воду в обратный поток вводят на несколь40 ких температурных уровнях по ходу обратного потока.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что влагу, сконденсировавшуюся при охлажде45 нии сжатого воздуха, вводят в обратный поток.

349867

=-Уаи ком дросчлй колонну

Составитель Г. Бахтюкова

Техред Л. Куклина

Редактор М. Макарова

Корректор С. Сатагулова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2896/14 Изд. № 1244 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5