Способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<и>787829

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ау (22) Заявлено 100976 (21) 2402574/23 26 с присоединением заявки Н9

К„з

F 25 J 3/04

Государственный комитет

СССР

00 делаю изобретений и открыти Й (23) Приоритет (53) УДК 621. 593 (088.8) Опубликовано 15.1?80 Бюллетень М9 46

Дата опубликования описания 15.1280 (72) Автор изобретения

Э.Е. Ольшанский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ

КОМПОНЕНТОВ ВОЗДУХА

Изобретение относится к неорганической химии и может применяться, например в установках разделения воздуха, предназначенных для получения больших количеств(- жидкого кислорода и азота.

Известен способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий предварительное и окончательное разделение воздуха с использованием холодильного цикла с дополнительным потоком, при этом прямсй поток основного холодильного цикла компримируют и разделяют его на два потока, первый иэ которых детандируют и возвращают в виде обратного патока на компримирование, второй поток охлаждают обратным потоком и за.тем дросселируют и направляют на ректификацию, а дополнительный поток расщиряют и направляют на смешение с обратным потоком холодильного цикла 11 .

Недостатком этого способа является то, что температура прямого циркуляционного потока перед его детандированием является довольно высокой, что не экономично.

Цель изобретения — повышение экономичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что первый и/или второй потоки холодильного цикла охлаждают дополнительным потоком. Кроме того,в качестве рабочего агента дополнительного потока используют преимущественно часть разделяемого воздуха.На фиг.1 представлены примеры применения предлагаемого способа; на фиг.2 — процесс теплообмена в теплообменниках циркуляционной части установки в Т- Q

15 диаграмме.

Установка, иллюстрирующая реализацию способа содержит основной турбо-. компрессар 1, узел 2 очистки, регене20 раторы 3 и 4, нижнюю ректификационную колонну 5, верхнюю ректификационную колонну 6, конденсатор-испаритель 7, дожимающий компрессор 8, являющийся тормозам детандера 9, водяной холо25 дильник 10, циркуляционный турбокомпрессор 11, теплообменники циркуляционного цикла 12-15, теплообменник 16 обратного циркуляционного потока; двухступенчатый гурбодетандер 17, 30 дроссельный вентиль 18.

787829

Установка, иллюстрирующая реализацию способа, работает следующим образом.

Перерабатываемый воздух сжимают в воздушном компрессоре 1 до давления

6-6,5 кгс/см, охлаждают, очищают от влаги, углекислоты и других растворимых примесей в теплой и холодной зонах узла регенерации (регенераторы

3 и 4) и подают в нижнюю ректификационную колонну 5. Часть гаЭообраэного продукта предварительного разделе- fP ния или воздух подогревают в холодной зоне регенератора 4 и делят на два потока. Один - несбалансированный теплый поток - нагревают в теплой зоне теплообмена регенераторов 3 и расширяют в турбодетандере 9. Другой поток — несбалансированный холодный поток — перед расширением объединяют с первым потоком, а перед смешением холодный поток нагревают в теплообменнике 16 прямыми циркуляционными потоками.

Газообразный продукт предварительного разделения, сжатый в циркуляционном компрессоре 11 до давления 30-40 кгс/см, разделяют на два потока. g$

Один поток (дроссельный поток) дожимают в компрессоре 8, являющимся тормозом детандера 9, и последовательно охлаждают в водяном холодильнике

10, теплообменниках 12-15 и дросселируют в верхнюю колонну 6 узла ректифнкации. Второй поток охлаждают в теплообменниках 12, 13 и 14, расширяют последовательно в двухступенча- . том детандере 17 и в свою очередь разделяют на два потока. Основную часть потока подогревают в теплообменнике 15, смешивают с потоком из детандера 9 и подогревают в теплообменнике 14. После теплообменника 14 большую часть обратного потока направляют 4() в теплообменник 12. Меньшую часть направляют в теплообменник 16 и.затем подают в верхнюю часть теплообменника 12. Из теплообменника 12 обратный поток направляют на всасывание в цир- 4 куляционный компрессор 11. Газообразный азот, выходящий иэ узла ректификации, нагревают в регенераторах 4 и 3 и выводят из установки. Жидкие продукты: кислород, азот и аргон выводят из узла ректификации.

На фиг.2 представлены диаграмма разностей температур в теплообменниках циркуляционного цикла 12-15 в соответствии со схемой на фиг.1. Дожатие дроссельного потока до более высокого давления, чем давление потока, поступающего на детандер, позволяет уменьшить разность температур между прямым. и обратным потоками в теплообменнике 15 и за счет этого снизить потери от необратимости при теплообмене.

Применение предлагаемого способа позволяет снизить расход энергии, примерно до 0,8 квт.M на килограмм жидкого кислорода (без учета газообразного азота как продукта).

Формула изобретения

Способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха методом низкотемпературной ректификации,включающий предварительное и окончательное разделение воздуха с использованием холодильного цикла с дополнительным потоком, при этом прямой поток холодильного цикла компримируют, разделяют на два потока, первый иэ которых детандируют и возвращают в виде обратного потока на компримирование, второй поток охлаждают обратным потоком и дросселируют, а дополнительный поток расширяют и направляют на смешение с обратным потоком холодильного цикла, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса, первый и/или второй потоки охлаждают дополнительным потоком, в качестве которого используют преимущественно часть разделяемого воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 1420082, кл. F 25 У, 1966.