Способ обеспечения незамерзаемости установок для получения кислорода в газообразном или жидком виде

 

Класс 17g, 2oi

_#_ 85065

СССР

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И. П. Усюкин и В. Г. Воскресенский

СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕЗАМЕРЗАЕМОСТИ УСТАНОВОК

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА В ГАЗООБРАЗНОМ ИЛИ ЖИДКОМ

ВИДЕ И УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Заявлено 1 марта 1948 г. за № 375415 в Гостехнику СССР

Современная промышленность потребляет для своих нужд в большом количестве технологический кислород.

Для обеспечения этих потребностей от кислородного: машиностроения требуются мощные кислородные установки. П рп проектировании крупных кислородных установок подлежат решению две основные задачи: 1) организация теплообмена при больших количествах передаваемого тепла; 2) очнстка больших количеств воздуха от углекислоты и влаги.

Обе этп задачи могут быть решены IIpII использовании регенераторов, которые должны не только очищать воздух, но и быть незамерзаемыми. Для этого онп должны работать в соответствующих условпях.

Для незамерзаемости регенераторов необходимо выдерживать определенные разности температур по высоте и в особенности на холодном конце регенераторов.

В крупных кислородных установках незамерзаемость регенераторов достигается тем, что ббльшая часть воздуха высокого давления после разделения направляется в регенераторы, увеличивая обратный поток.

Это увеличение обратного потока в регенераторах снижает разность температур на холодном конце и приводит к пезамерзаемостп аппаратов.

За последнее время появились большие установки одного низкого (V 6 a a) давления. При наличии воздуха лишь одного пизкoro давления и отсутствии химической очистки хотя бы части этого воздуха задача непрерывной работы регенераторов (как с точки зрения незамерзаемостп пх, так и со стороны полной очистки поступающего в установку воздуха) требует особого решения вопроса о теплообмене в регенераторном узле„

В схемах с одним низким давлением часть воздуха, расширяемая в детандере, вводится в верхнюю колонну. Так как по балансу холода № 85065 желательно иметь максимальное количество детапдерного воздуха, то целесообразна установка двух переохладптелей. Применение двух переохладнтелей определяет теплообмен в регенераторах.

Для полной очистки воздуха от примесей желательно производить охлаждец иЕ,;Вуо,в регенераторах до состояния, близкого к насыщеншо.

Последнее обстоятельство приводит к необходимости охлаждения воздуха. прямого потока путем подогрева части этого же воздуха, направляемой на детандер, т. е. к так называемому несбалансированному потоку (петле) .

Решение этого вопроса известно путем применения теплообмепшп;ов особой конструкции, т. е. регеператоров-рекуператоров. Б этих аппаратах можно производить одновременный теплообмен между воздухом прямого потока, ооратпым потоком и дотапдерным воздухом, подогрева» последний за счет добавочного охлаждения воздуха прямого потока.

Азотный и воздушньш ходы в этих теплообменпиках переключаются.

Регеиераторы-рекуператоры дают возмож ость просто осуществить требуемый теплообмен. Однако 0111I очень сложны, изготовлены из чистого алюминия, дороги в изготовлении и имеют повышенное сопротивление вследствие большой поверхности, размеры которой диктуются теплопередачей по ребру.

В газовых If гкпдкостпых туроокислородных установках нпзког0 давления вопрос очистки воздуха решен иначе. Там углекислота не

l ыиосится полностью обратным потоком газа, и скапливается в определенных аппаратах, откуда удаляется перподпческимп отогревами. Последнее нежелательно в особенности для газовой установки.

Предлагаемая установка обеспечивает пезамерзаемость обычных регенераторов с металлической насадкой н позволяет производить охлаждение воздуха прямого потока за счет введения добавочного дутья части этого же воздуха прямого потока, идущего па детандер IIJIH

H КОЛОННУ.

С целью создания непрерывности проходящих через регонераторы потоков, включая идобавочное дутье,,установка должна состоять пз трех регенераторов или пз их числа, кратного трем.

На чертеже изображена схема устапогки для получения кислорода по методу глубокого охлаждения.

Установка включает ректифпкационную колонну 1 и пять регенераторов, пз которых регеператорь; 2, 3 и 4 являются азотпымн регенераторамп, а регеператоры 5 и 6 — кпслородпымп. Применен е регеш риторов 2, 3 п 4 в установке в количестве ие менее треx имеет це:и ю создание непрерывности проходящих через !11!х потоков, включая и добавочное дутье.

Теплооомен в регенераторах 2, 3 и 4 происходит г, следующей последовательности, Обратньш поток азота проходит по трубопроводу 7 через автоматический клапан 8 регенератора (2, 3 и 4 поочередно) и охлаждает насадку последнего. Идущий вслед за азотом Iro трубопроводу 18 через клапаны 19 принудительного действия поток детапдарпого воздуха (и;ш части холодного воздуха высокого давления), в направлении от холодПОГО конца 9 к геплому концу 10 добаВО !по Охляждаест пасадк5., а сам нагревается и далее по трубопроводу 20 и 21 идет в колонну.

После детандерного воздуха через регеператор по труоопроводам 11 и 12 пропускается воздух прямого потока, которьш охлаждается за счет холода азота н детапдерпого воздуха, аккумулированного насадкой, и выходит после теплообмеиа с насадкой в состояшш, близком к насыщению.

¹ 85065

Таким образом, подогрев детандерного воздуха производится в азотных регенераторах введением в цикл работы регенераторов добавочного дутья.

Загрязнения детандерного воздуха прп н его через регенератор не прои сходит, так как он пропускается после азота, который перед этим очищает насадку. Однако в моменты расстройства нормального режима работы регенераторов и увеличения температурной разности на холодном конце какого-либо из регенераторов, возможно некоторое загрязнение части детандерного воздуха, подогреваемого в регенераторах 2, 3 и 4. Поэтому, несмотря на маленькую расчетную разность температур на холодном конце азотных регеператоров — 3, которая с запасом гарантирует вынос углекислоты и влаги, целесообразно избегать возможности поступления загрязненного воздуха в турбодетандер 13. С этой целью подогреваемая в регеперзторах 2, 3 и 4 часть воздуха высокого давления не направляется в турбодетандер 13, а подается по трубопроводу 12 и 14 в нижнюю колонну вместе с остальным воздухом после регенераторов 2, 3 и 4, причем предварительно охлаждается за счет подогрева детандерного воздуха в подогревателе 15.

В турбодетандер 13 направляется воздух пз сборника нижней колонны по трубопроводу 16, где весь воздух, идущий пз регенераторов, подвергается барботажу через кубовую жидкость и, таким образом, очищается от примесей. В последнем случае турбодетандср 13 будет работать в совершенно спокойных условиях и со стороны чистоты поступающего на него воздуха и со стороны колебаний давления, пбо нижняя колонна будет являться ресивером.

Для осуществления периодического дутья подогреваемого в регенераторах воздуха необходима установка принудительных клапанов на его потоке.

Потери воздуха при переключении остаются прежними. Разность температур на холодном конце 9 регенераторов регулируется с помощью специального теплообменника 17 — подогревателя азота.

Предмет изобретения

1. Способ обеспечения незамерзаемостп установок для получения кислорода в газообразном пли жидком виде, работающих по методу глубокого охлаждения, с установлением разности температур по всей высоте насадки регенераторов в пределах, ооеспечнвающпх полный унос отложений, о т л и ч а ю гц и и с я тем, что в обычный цикл работы каждого регенератора вводится добавочное дутье потоком части охлажденного воздуха, идущего на детандер или в колонну, который, нагреваясь, дополнительно охлаждает насадку и прямой поток.

2. Установка для осуществления способа по и. 1, о т ли ч а ю щ а яс я применением регенераторов в количестве пе менее трех плп кратном трем, с целью создания непрерывности проходящих через нпх потоков, включая и добавочное дутье. № 85065

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор С. К. Еремин. Техред. А. Л. Сосина. hopp. А. И. Дмитриева.

Гор. Алатырь, типография ¹ 2 Министерства культуры Чувашской АССР.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,34 п. л. Заказ 5076.

Подп. к печ, 20/VIII-1960 г.

Тираж 250. Цена 50 коп.