Способ разделения воздуха

 

О П И С А Н И Е, 682È2

И 3 О Б Р Е Т Е Н И

Союз. Советских

Социалистических

Республик

Е ;ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 16.11.73 (21) 1968242/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.77. Б|оллетснь ¹ 44 (45) Дата опубликования описания 07.12.77 (51) М. Кл. F 25J 3/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по лелем изобретений и открытий (53) УДК 621.592.3 (088.8) (72) Авторы изобретения В. П, Беляков, В. Ф. Густов, Л. Б. Чекалов, И. А. Давыдов, В. C. Кортиков и В. В. Смыкалов!

1 (71) Заявитель (54) СПО".ОБ РАЗДВЛEHИЯ ВОЗДУХА

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к разделению воздуха.

В настоящее время одним из основных промышленных способов разделения воздуха на составляющие его компоненты является способ низкотемпературной ректификации. Такой способ, несмотря на широкое его использование, характеризуется относительно высокими энергетическими н капитальными затратами.

Известен также способ разделения воздуха, заключающийся в непрерывном всасывании воздуха, вращательном движении и разделении на компоненты под действием центробежной силы за счет удельных масс (11.

1-1едостаток известного способа заключается в том, что в нем процесс разделения проводится в газовой фазе. В результате удельная производительность в расчете на единицу объема аппарата по крайней мере на три порядка ниже, чем при разделении жидкости при прочих равных условиях. Кроме того, для получения чистых продуктов необходимо развивать большие числа оборотов ротора центрифуги (сотнп тысяч оборотов и более в з инуту).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения воздуха, включающий сжатие воздуха, осушку от влаги, очистку от двуокиси углерода, охлаждение до температуры конденсации, разделение на компоненты в центробежном ректификаторе и раси прение пордуктов разделения (2). В указанном ciIGcooe разделение на компоненты осуществляют при двухфазном состоянии воздуха за счет разности упругости паров компонентов: кислорода и азота. Вращение ректифнкатора увеличивает взаимные скорости

10 движения жидкой и паровой фаз, причем цецтробе>кная сила не оказывает влияния на процесс разделения.

Однако известный способ требует высоких энергетических затрат на процесс разделения.

15 Цель изобретения — повышение эффективности процесса разделения путем снижения энергетических и капитальных затрат, приходящихся на единицу продукции, а также упрощения оборудования.

2О Достигается это тем, что сконденсированный воздух переохлаждают и разделяют на компоненты в жидком однофазном состоянии в поле центробежных сил, На чертеже показана техно.чогическая схе25 ма установки разделения воздуха для реализации предлагаемого способа.

Осущесгвляют способ следующим образом.

Возд . сжимают в компрессоре 1 и направляют в регенеративные теплообменные аппа3з раты 2. В аппаратах 2 воздух осушают от

582442

Формула изобретения!

- 1 !!

Соса витель К. Чириков

Текред И. Карандашова Коррсктор Т. Добровольская

Редактор T. Кузьмина заказ 2715 7 Изд. Лв 1003 Ти13 аж 725 Подписное

II.10 Государственного комитета Совста !У1ниистров СССР ио делам изобретений п открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская иаб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2 влаги, очищают от двуокиси углерода и охлаждают обратными потоками до температуры конденсации, Из аппаратов 2 воздух направляют в конденсаторы 3, где он полностью конденсируется. Далее ожиженный воздух переохлаждают в аппарате 4 путем теплообмена с обратным потоком азота.

Разделение производят в центрифуге 5 за счет удельных масс компонентов. При этом более тяжелые молекулы и ассоциаты отбрасываются к периферии, а легкие скапливаются в центральной части центрифуги. Продукты разделения дросселируют до промежуточного давления и испаря»от в конденсаторах

3. Поток газообразного азота из конденсатора 3 направляют в аппарат 4 и затем в турбодетандер 6 и регенератор 2.

Переохлаждение сконденсированного воздуха производят для того, чтобы обеспечить однофазность воздуха, т. е. при вскипании компоненты разделяющейся жидкости могут перемешиваться и понижать концентрацию продуктов разделения.

Использование предлагаемого способа разделения исключает необратимые потери при фазовых переходах на ректификационных тарелках.

Центробежные аппараты, разделяющие жидкости, компактны и по размерам значительно меньше, чем, например, центробежные аппараты, разделяющие газ, или ректификационные агрегаты одинаковой производительности, что позволяет значительно сократить капитальные затраты, В отличие от известных способов разделения воздуха давление в предлагаемом способе может быть снижено с О,б-0,7 до 0,38-0,4

МПа, что обеспечит снижение удельного расхода энергии на процесс разделения на 15—

20 /o

Способ разделения воздуха, включающий с»катие воздуха, осушку от влаги, очистку от

15 двуокиси углерода, охлаждение до температуры конденсации, расширение продуктов разделения в тур бодетандерах, о т л и ч а ю щ и йся тем, что с целью повышения эффективности процесса разделения, сконденсированный

20 воздух переохлаждают и разделяют на компоненты в жидком однофазном состоянии в поле центробежных сил.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 1. Авторское свидетельство СССР № 37388, кл. В 010 53/24, 1930.

2. Архаров А. М. Создание и исследование горизонтального центробежного ректификатора для разделения воздуха. Дис. на соиск.

30 учен. степени канд. техн, наук. М., 1958 (Моск. высш. техн. уч-ще им. Н. Э. Баумана).