Способ разделения воздуха

 

ОПИСАНИЕ 353ll5

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респтблик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 14.IV. 1 970 (М 1423226/23-26) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 29.1Х.1972. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 4.Х.1972

М. Кл. F 25j 3/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.59(088.8) Авторы изобретения

Л. П. Ронжин, В. Д. Добудько и Н. И. Костромин

Заявитель

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Изобретение относится к технике низких температур, к способу разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации на кислород и другие компоненты с применением холодильного цикла низкого давления.

Известен способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, с использованием колонны двойной ректификации, включающий расширение части газа в детандере.

При получении кислорода чистоты выше

96 — 97% процесс разделения воздуха затрудняется тем, что в нижней части ректификационной колонны низкого давления происходит накопление аргона, в результате чего процесс разделения в этой части идет практически между кислородом и аргоном, имеющими малую разность температур кипения и, соответственно, малую разницу в летучести.

Для отделения кислорода от аргона в нижней части колонны низкого давления необходим такой паровой поток, который обеспечил бы переход в пар всего избыточного аргона.

Так, например, при получении кислорода чистоты 99,5 /с флегмовое отношение (отношение потока жидкости к потоку пара) в нижней части колонны низкого давления должно быть при бесконечном числе тарелок не более 1,5, а при практически допустимом числе тарелок не более 1,43. На воздухоразделительных установках низкого давления потери холода в окружающую среду и потери в результате выдачи части продуктов под давлением определяют расход воздуха на производство холода (де5 тандерный поток) обычно таким, который не позволяет подвести к испарителю кислорода достаточного количества тепла за счет конденсации воздуха, не расширяемого в турбодетандере. Это приводит к тому, что необходимое

10 флегмовое отношение достигают за счет уменьшения отбора продукционного кислорода.

При этом достигается неполное извлечение кислорода, соответственно, ухудшаются энер15 гетические показатели установки разделения воздуха низкого давления при получении кислорода чистоты более 96 — 97% и получают аргон с низким коэффициентом его извлечения.

Цель изобретения — интенсификация про20 цесса разделения и снижение расхода энергии при получении кислорода чистоты выше 96—

97 /o и аргона (в случае его получения) путем увеличения потока пара в нижней части ректификационной колонны на участке разделе25 ния кислорода и аргона.

Для этого к испарителю кислорода кроме тепла конденсации воздуха подводят часть тепла перегрева детандерного потока после его расширения (под теплом перегрева под30 разумевается количество тепла, которое может отдать детапдср ый поток после его расшире:!ия при охлаждении до температуры конденсации). Это тепло в современных установках разделе;!ия воздуха, работающих с долей дета !дсрного потока порядка б — 15% от перерабатывасмого воздуха, получается в результате работы детапдера ia папбо.".ее высоком тсыI-.срат 1 рном уровне, доп скаемом тепловым балансом установки, и может дости "àòü существенной величины.

При у !)сличении коли Iества пара В ни)кней част:i колонны по:зышается эффективность процесса разделения> ".ТО позво;Iяет il1)11 !IoëóIc !i!i» кислорода повышенной концентрации увелшшть его выход, либо увеличить концеп грацию получаемого кислорода без снижения выхода, либо использовать возникший резерв ректификацпи для гыдачи части продуктов под давлением. В ко!!ечном итоге во всех случаях эпергет;!ческие показатели стаповки разделе!шя воздуха улучшаются.

11а фиг. 1 показана возможная схема узла рскти!рпкаци11 установки разделения воздуха с перегрс, ом паров кислорода за счет охлаж1!Оц)!я дстандсрного потока; на фиг. 2 — схема узла рсктификации установки с испарением дополнительного количества кислорода за счет охлаждешы детандериого потока.

Воздух при давлении порядка 5 — б ата пода!от в колонну высокого давления 1 (см, фиг. 1), в которой он подвергается предварительному разделению. Из колонны высокого давления кубовая жидкость поступает в середину колонны низкого давления 2 через переохладитель кубовой жидкости 3 и дроссельный вентиль t. Лзотную флегму, образующуюся в конденсаторе-испарителе 5 за счет кипения жидкого кислорода, поступающего из колонны низкого давления, направляют частично на орошение колонны высокого давления и частично на орошение колонны низкого давления через переохладитель азотной флегмы 6 и дроссельн., i вентиль 7, Переохлаждечие кубовой жидкости и азотной флегмы производят за сч" i подогрева отходящего ",çîòà. жидкий кислород из колонны низкого давления посту5 пает в конденсатор-испаритель, где его испаряют и частично направляют â подогреватель

8, отбирая oci aëbii÷o часть в качестве продукционного кислорода. Перегретые в подогревателе пары кислорода направляют в ко10 лспну низкого давления, где они вызывают испарение допол:штельного количества жидкости и увеличение парового потока, поднимающеГОСЯ IIO КОЛОПНЕ.

Перегрев паров к;!слорода в подогревателе

8 осуществляют за счет охлаждения детандерного потока. Благодаря этому обеспечивается перераспределение подводимого к колонне тепла, зследс!вие чего количество пара в нижней части колонны увели швается, При этом

20 достигается повышение эффективности процесса разделения воздуха и улучшение энергети-!сских показателей установки.

Тот же эф!рект можно получить за счет испарения дополнительного количества кислоро25 да в испарителс 9 при охлаждении в нем де-! аидерного потока, как это показано на фиг. 2.

Г1редмст изобретения

30 Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, с использованием колонны двойной ректификации, включающий расширение части газа в детандере до температуры, превышающей температуру ки35 пения кислорода при давлении в нижней части ректификационной колонны, отличаюи1ийся тем, что, с целью увеличения количества пара в нижней части ректификационной колонны, часть кислорода, отводимого из нижней части

40 ректификационной колонны, перегревают за счет теплообмена с расширенным в детандере газом и пары возвращают в колонну.