Способ разделения воздуха

 

,7I8674

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное (22) Заявлено 18.01.78

М. Кл.-а

F 25.1 3/04 с присоединением

УДК 661.93 (088.8) и открытий (45) Дата опубликова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

И. В. Горенштейн и Б. Э. Кицис

Научно-исследовательский институт технологии криогенного машиностроения (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

ГосУдаРствввиый комитет (23) Приоритет по делам изобретеиий (43) Опубликовано 28.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к способам разделения воздуха путем низкотемпературной ректификации.

Известен способ разделения воздуха путем низкотемпературной ректификации с выводом из узла ректификации переохлажденного жидкого кислорода, включающий предварительное разделение воздуха в нижней колонне аппарата двукратной ректификации на жидкий азот и обогащенный кислородом жидкий воздух, переохлаждение жидкого азота путем теплообмена с выводимым из верхней колонны газообразным азотом, дросселирование жидкого азота и обогащенного воздуха, последующую подачу обогащенного воздуха в среднюю часть верхней колонны, а жидкого азота — в ее верхнюю часть, окончательное разделение воздуха в верхней колонне с получением жидкого кислорода и газообразного азота и переохлаждение жидкого кислорода путем теплообмена с газообразным азотом, выводимым из верхней колонны (1).

Переохлаждение жидкого кислорода позволяет увеличить срок хранения и уменьшить потери последнего при выдаче его потребителю в жидком виде, а при получении на установке сжатого газообразного кислорода обеспечивает нормальную работу насоса жидкого кислорода.

Недостатками способа являются невысокий коэффициент извлечения кислорода, а также значительная металлоемкость и высокое гидравлическое сопротивление переохладитсля жидкого кислорода. Это вызывается тем, что на переохлаждение жидкого кислорода затрачивается часть холода газообразного азота из верхней колонны.

В результате уменьшается переохлажденпе жидкого азота, поступающего в верхнюю часть верхней колонны, а следовательно, ухудшается процесс ректификации в верхней колонне. Кроме того, теплообмен между жидким кислородом и газообразным азотом недостаточно интенсивен из-за большого термического сопротивления теплообмену со стороны газообразного азота, что требует обеспечения значительной величины теплообменной поверхности переохладп 0 тел я.

Известен аналогичный способ разделения воздуха, в котором переохлаждение жидкого кислорода осуществляют за счет испарения части жидкого азота, полученно25 го в нижней колонне (2).

Недостатком такого способа является невысокий коэффициент извлечения кислорода из-за снижения количества поступающего в верхнюю часть верхней колонны жидкого азота, что ухудшает процесс ректификации в верхней колонне.

718674

10 !

Известен также способ разделения воздуха, где ожижение газообразного кислорода осуществляют с помощью теплообмена его с жидким обогащенным воздухом после его дросселирования (3).

Недостаток такого способа заключается в том, что для конденсации кислорода требуется значительная часть сдросселированной кубовой жидкости, что ведет к большому снижению степени извлечения кислорода, и поэтому неэффективно.

Целью изобретения является увеличение выхода продукционного кислорода.

Указанная цель достигается тем, что переохлаждение жидкого кислорода осуществляют при его теплообмене с жидким обогащенным воздухом после его дросселирования перед вводом в верхнюю колонну.

Это устраняет необходимость в использовании для переохлаждения жидкого кислорода части жидкого азота, а следовательно, позволяет увеличить количество жидкого азота, подаваемого в верхнюю часть верхней колонны, что улучшает процесс ректификации в верхней колонне.

На чертеже приведена схема узла ректификации, реализующего предлагаемый способ.

Узел ректификации включает нижнюю колонну 1, конденсатор-испаритель 2, верхнюю колонну 3, переохладитель 4 жидкого азота, переохладитель 5 обогащенного воздуха, переохладитель б жидкого кислорода, дроссель 7 жидкого азота и дроссель

8 обогащенного воздуха, Способ осуществляется следующим образом.

Воздух подают в нижнюю колонну 1 аппарата двукратной ректификации, где происходит его разделение на жидкий азот и обогащенный кислородом жидкий воздух. жидкий азот пер еохл аждают газ о о бр азн ым азотом, выводимым из верхней колонны 3, в переохладителе 4, после чего дросселируют в дросселе 7 н вводят в верхнюю часть

;35

45 колонны 3. Обогащенный воздух переохлаждают в переохладителе 5 газообразным азотом, нагретым в переохладителе 4, дросселируют в дросселе 8 и направляют в переохладитель 6 на теплообмен с жидким кислородом, отбираемым из конденсатораиспарителя 2. В результате теплообмена в персохладителе 6 происходит псрсохлаждение жидкого кислорода за счет частичного испарения обогащенного воздуха. Затем жидкий кислород выводят из узла рсктификации, а обогащенный воздух подают в среднюю часть верхней колонны 3. В верхней колонне происходит окончательное разделение воздуха на жидкий кислород и газообразный азот.

Формула изобретения

Способ разделения воздуха путем двукратной ректификации, включающий предварительное разделение воздуха в нижней колонне на жидкий азот и обогащенный кислородом воздух, переохлаждение жидкого воздуха при теплообмене его с газообразным азотом, отводимым из верхней колонны, дросселирование жидких азота и обогащенного воздуха в верхнюю колонну и окончательное разделение воздуха в верхней колонне на газообразный азог и жидкий кислород с последующим его переохлаждением, отличающийся тем, что, с цслью увеличения выхода кислорода, переохлаждение его осуществляют путем теплообмена с дросселированным ооогащенным воздухом перед вводом в верхшою колонну.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Под ред. В. И. Епифановой и др. М., 1973, т. 1, с. 200.

2. Кислородное и криогенное машиностросние, М., ЦИНТИХимнсфтемаш, 1968, серия XM-б, вып. 1, с. 5.

3. Бродянский В. М. и др. Производство кислорода, М,, 1970, с. 241 †2, рис. 172, 718674

Составитель Ю. Дьяконов

Техред В. Серякова Корректор 3. Тарасова

Редактор Г. Прусова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2916/17 Изд. № 160 Тираж 583 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5