Способ низкотемпературного разделения воздуха и установка разделения воздуха - заявка 2016147700 на патент на изобретение в РФ

1. Способ низкотемпературного разделения воздуха с использованием установки (100) разделения воздуха, которая имеет систему (10) дистилляционных колонн с действующей на уровне давления колонны высокого давления колонной (11) высокого давления и действующей на уровне давления колонны низкого давления колонной (12) низкого давления, причем способ включает стадии, при которых
- весь подаваемый в систему (10) дистилляционных колонн воздух сначала сжимают до исходного уровня давления, который на величину по меньшей мере 4 и до 20 бар превышает уровень давления колонны высокого давления,
- часть сжатого до исходного уровня давления воздуха подвергают первому повышению давления на находящемся выше 0°С первом уровне температуры, и затем двум дополнительным повышениям давления на находящемся ниже первого уровня температуры уровне температуры, и затем с использованием дроссельного клапана (14) расширяют в колонне (11) высокого давления, и
- из колонны (12) низкого давления отбирают охлажденную до низкой температуры, обогащенную кислородом жидкость, подвергают повышению давления в глубоко охлажденном состоянии, подогревают и испаряют, и выводят из установки (100) разделения воздуха,
отличающийся тем , что
- для первого повышения давления применяют первый бустер (2), который приводят в действие с использованием первой расширительной машины (9), в которой дополнительная часть сжатого до исходного уровня давления воздуха, который затем подается в колонну (12) низкого давления, расширяют от исходного уровня давления до уровня давления колонны низкого давления,
- для второго повышения давления используют второй бустер (5) и третий бустер (6), через которые последовательно пропускают воздух, причем воздух поступает в третий бустер (6) на уровне температуры, на котором он выходит из второго бустера (5),
- пропускаемые соответственно в целом через первый бустер (2), второй бустер (5) и третий бустер (6) количества воздуха различаются между собой не более, чем на 10%,
- повышение давления, которому подвергают выводимую из колонны (12) низкого давления низкотемпературную обогащенную кислородом жидкость в состоянии глубокого охлаждения, представляет собой повышение давления до величины от 6 до 25 бар,
- продукты разделения воздуха выводят из установки (100) разделения воздуха в жидком состоянии до содержания не выше 1% в расчете на все подаваемое в систему (10) дистилляционных колонн количество воздуха.
2. Способ по п.1, при котором обогащенные азотом продукты разделения воздуха отбирают из колонны (11) высокого давления в количестве не выше 2% относительно подаваемого в систему (10) дистилляционных колонн совокупного количества воздуха, и выводят из установки (100) разделения воздуха в газообразном состоянии.
3. Способ по п. 1 или 2, при котором второй бустер (5) и третий бустер (6) соответственно приводят в движение с помощью расширительных машин (7, 8), в которых параллельно расширяется дополнительная часть сжатого до исходного уровня давления воздуха, которая до этого охлаждается и затем подается в систему (10) дистилляционных колонн.
4. Способ по п.3, при котором расширение воздуха в расширительных машинах (7, 8), которые приводят в действие второй бустер (5) и третий бустер (6), осуществляют на уровне давления колонны высокого давления.
5. Способ по п.4, при котором воздух в результате расширения на уровне давления колонны высокого давления в расширительных машинах (7, 8), которые приводят в действие второй бустер (5) и третий бустер (6), частично сжижают, причем оставшуюся газообразную часть подают в колонну (11) высокого давления, и сжиженную часть направляют в колонну (12) низкого давления.
6. Способ по п.1, при котором дополнительную часть сжатого до исходного уровня давления воздуха охлаждают и расширяют от исходного уровня давления в колонне (11) высокого давления.
7. Способ по п.1, при котором воздух, который вводят во второй бустер (5), перед этим охлаждают до уровня температуры от 130 до 200 К.
8. Способ по п. 3, при котором воздух, который расширен в расширительных машинах (7, 8), которые приводят в движение второй бустер (5) и третий бустер (6), перед его расширением охлаждают до уровня температуры от 120 до 190 К.
9. Способ по п.1, при котором воздух, который расширяется в первой расширительной машине (9), предварительно охлаждают до уровня температуры от 150 до 230 К.
10. Способ по п.1, при котором дополнительно сжатый в третьем бустере (6) воздух перед его расширением в колонне (11) высокого давления охлаждают до уровня температуры от 97 до 105 К.
11. Способ по п.1, при котором повышение давления во втором бустере (5) представляет собой повышение давления на величину от 10 до 25 бар, и в третьем бустере (6) представляет собой повышение давления на величину от 5 до 15 бар.
12. Установка (100) разделения воздуха для низкотемпературного разделения воздуха, которая имеет систему (10) дистилляционных колонн с рассчитанной на работу на уровне давления колонны высокого давления колонной (11) высокого давления и рассчитанной на работу на уровне давления колонны низкого давления колонной (12) низкого давления, причем установка (100) разделения воздуха имеет средства, которые предназначены для того, чтобы
- весь подаваемый в систему (10) дистилляционных колонн воздух сначала сжимать до исходного уровня давления, который на величину по меньшей мере 4 и до 20 бар превышает уровень давления колонны высокого давления,
- часть сжатого до исходного уровня давления воздуха подвергать первому повышению давления на находящемся выше 0°С первом уровне температуры, и затем двум дополнительным повышениям давления на находящемся ниже первого уровня температуры уровне температуры, и затем с использованием дроссельного клапана (14) расширять в колонне (11) высокого давления, и
- из колонны (12) низкого давления отбирать охлажденную до низкой температуры, обогащенную кислородом жидкость, подвергать ее повышению давления в глубоко охлажденном состоянии, затем подогревать и испарять, и выводить из установки (100) разделения воздуха,
отличающаяся тем , что
- для первого повышения давления предусмотрен первый бустер (2), который механически соединен с первой расширительной машиной (9), причем предусмотрены средства, которые предназначены для того, чтобы дополнительную часть сжатого до исходного уровня давления воздуха расширять в первой расширительной машине (9) от исходного уровня давления до уровня давления колонны низкого давления, и затем подавать в колонну (12) низкого давления,
- для двух дополнительных повышений давления предусмотрен второй бустер (5) и третий бустер (6), и предусмотрены средства, которые предназначены для того, чтобы воздух для двух дополнительных повышений давления последовательно пропускался через второй бустер (5) и третий бустер (6), и при этом воздух подавался в третий бустер (6) на уровне температуры, на котором он выходил из второго бустера (5),
- предусмотрены средства, которые предназначены для того, чтобы соответственно в целом через первый бустер (2), второй бустер (5) и третий бустер (6) пропускались количества воздуха, которые различались бы между собой не более, чем на 10%,
- предусмотрены средства, которые предназначены для того, чтобы повышение давления, которому подвергается выводимая из колонны (12) низкого давления низкотемпературная обогащенная кислородом жидкость в состоянии глубокого охлаждения, предпринималось в форме повышения давления до величины от 6 до 25 бар, и
- установка (100) разделения воздуха рассчитана на то, чтобы продукты разделения воздуха выводились в жидком состоянии до содержания не выше 1% в расчете на все подаваемое в систему (10) дистилляционных колонн количество воздуха.
13. Установка (100) разделения воздуха по п.12, которая предназначена для осуществления способа по одному из пп. 1-11.
Наверх