Воздухоразделительная установка

 

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (ll) 615339 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 12.10.76 (21) 2411126/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15.О7.78.Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 06Я6,78

2 (5l) М. Кл.

F25 J,3/О4

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений т н открытий (53) УДК 621Л93 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Бумагин и Ю. Е. Скибин

Омский и опи технический институт (71) Заявитель (54) ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к низкотемпературной раэдепитепьной технике, испопьэуемой в области криогенных энергетических устройств, касается воздухораздепиTeHkHblx установок . и спужит дпя попуче 5 ния киспорода, азота и инертных газов из воздуха.

Известна воздухораэдепитепьная уста ковка, вкпючающая турбокомпрессор, регенераторы, адсорберы очистки и осушки, тв верхнюю и нижнюю ректификационную колонны, турбодетандеры, конденсатор, иопаритепь, теппообменники и запорную и регулирующую арматуру (1)

В этой установке исттарение кислорода в конденсаторе-испаритепе производят путем конденсации воздуха и понижение давпения воздуха возможно топько до О,4 МПа.

Наибопее бпизкой по технической сущности явпяется воздухораздепитепьная уо- оп тановка, состоящая из тех же аппаратов, но понижение давпения производят в ней за счет допопнитепьного дожатия азотной фракции и последующей ее конденсации за счет испарения киспорода (2f . 2s

Однако в такой установке возможно снижение давления также топько до 0,4 МПа.

При дапьнейшем снижении давпения нарушаются усповия ректификации в верхней копонне из-за несоответствия необходимого соотнощения между стекающей фпегмой и поднимающими парами.

Цепью изобретения явпяется повышеwe энергетической эффективности воэду-.: хораздепитепьной;установки.,Поотавпенная цепь достигается тем, что установка,.включающая турбокомпрессор, регенераторы, адсорберы очистки и осутцки воздуха, верхнюю и нижнюю ректифи-, кационные KDHDHHbl турбодетандеры, кон» денса тор, испаритепь, теппообменники, запорную и регупирующую арматуру, снабжена доно пни тепьным турбокомпресс ором и дроссепьным вентипем, распопоженными между конденсаторами и испаритепем.

На чертеже изображена принципиапьная схема предпагаемой воздухораздепительной установки. Воздухораздепитепьная

615339 установка содержит основно3 рессор 1, кислородные реген лообменники) 2,. азотные per (теппообменники) 3, адсорбе очистки 4, детандерные тепт:

5, 6, нижнюю ректификацион

7, турбодетандеры 8,9 верх кационную колонку 10 ис а конденсатор 12, дополнитель компрессор 13, переохладит дроссельные вентили 16, 1", :нительный вентиль 19. турбокомпаторы (тепнераторы осушки и обменники ую «опонну юю ректифи- . " итель 11, ый турболи 14, 15Ф, 18 и допоп-, е

Воздух распределительная установка работает следующим образом.

И

Воздух в количестве, равном единице„ изотермически сжимается основнным турбокомпрессором 1 примерно до О 25 МПа.

Проходя регенераторы 2,3, воздух охлаи дается до состояния сухого насыщенного 20 пара и очищается or влаги и двуокиси ух» лерода. Неэабиваемость регенераторов обеспечивается отводом части воздуха

В 0,101 из азотных регенераторов 3 в адсорбер 4, после которого воздух петлевого потока смешивается с частью воздуха М 0,293, лрошедшего азотные регенераторы 3, и вентилем 18 распределяется в детандерные теплообменники 5, 6, в которых охлаждается, отдавая тепло де 30 тандерным потокам, смешивается с основным потоком воздуха, прошедшим регенараторы 2 и 3, и поступает в нижнюю ректификационную колонну 7. Часть воздуха

В „= 0,154, пройдя отмывку на трех нижЛЗ них тарелках or углеводородов, отбирается из нижней колонны 7 и через детандерный теплообменннк 6, в котором поток нагревается, поступает в турбодетандер 8. Ðac40 ширившийся в турбодетандере 8 воздух вводится в среднюю часть верхней колонны 10. После разделения в верхней колонне 7 часть паров чистого азота в кв пичестве А = 0,25 отводится нз верхней части нижней колонны, подогревается в детандерном теплообменнике 5 н расширяется в турбодетандере 9. Расширившийся в турбодетандере 9 чистый азот выводит-. ся затем по змеевикам, встроенным в азотные регенераторы 3, к потребителю.

Оставшиеся пары чистого азота из нижней колонны 7 поступают в конденсатор

12, где конденсируются и стекают в виде флегмы на орошение нижней колонны. .Часть флегмы Д = 0,214 через лереохладитель 15, где она охлаждается, отдавая гепл о гвяэн омч aanrv и петипа т ч

% 0,382, обогащенная кислородом, лра ходит переохладитель 14 и через дроссельалый вентиль 17 поступает также в верх-. нюю колонну 10. Жидкий кислород, получившийся в результате ректифнкации в верхней колонне, стекает в испаритель 11, где испаряется .за счет конденсации воз- . духа. Часть паров кислорода поступает в верхнюю «опонну для обеспечения процес1 са ректификации, а-часть в количестве, К 0,202 через кислородные регенера,торы 2 отводится к потребйтелю. грязный азот Г 0,548, пройдя переохладители

15 и 14;направляется в азотные регенераторы 3, где нагревается и, вынося влагу и углекислоту, выбрасывается в атмосферу. Конденсация азота и испарение киспорода осуществляется циркуляционным потоком воздуха В 0,49, при низких

> температурах. Воздух В, сжатый в,дополнительном турбокомпрессоре 13, поступает в испаритепь 11, где конденсиру,ется за счет испарения жидкого кислоро- да. Затем жидкий воздух проходит дроссельный вентиль 19, где расширяется примерно до 0,15 МПа, и поступает в конденсатор 12. В конденсаторе 12 жидкий воздух испаряется эа счет конденсации азота, после. чего испарнвшийся осадок вса-. сывается дополнительным компрессором.

Применение такой схемы позволяет снизить давление воздуха после основного турбокомпрессора от 0,25, МПа и уменьшить затраты энергии. по сравнению с сушествующими установками, производящими большие количества газообразных кис порода и азота, примерно на 30 .

Формула изобретения

Воздухораэделитепьная установка, включающая основной турбокомпрессор, регенераторы, адсорберы очистки и осушки, верхнюю и нижнюю ректификационные колонны, турбодетандеры, конденсатор, испаритель, теплообменники, запорную и регулирующую арматуру, о т л и ч а ю щ .а я с я тем, что, с целью повышения энергетической эффективности, она снабжена дополнительным турбокомпрессором и дроссельным вентилем, расположенными между «онденсатором и.испарителем.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе:

1. Авторское свидетельство

No 387193, М., кл. F25 3 3/04, 1973, 615339

Составитель В. Ивочкин

Редактор Л. Емепьинова Техред И. Климко Корректор П. Макаревич

Заказ 3877/31 Тираж 666 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по депам изобретений и открытий.

1 1 . Москва. Ж-35. Раущская наб., д. 4/5