Изобретения относятся к холодильной и криогенной технике, в частности к технологиям очистки и разделения воздуха, и могут быть использованы в металлургической, химической, нефтехимической и газовой промышленности.
Известен способ получения криптоноксенонового концентрата, включающий подачу входного потока воздуха в устройство сжатия воздуха, сжатие входного потока воздуха в устройстве сжатия воздуха с образованием сжатого входного потока воздуха, очистку и охлаждение сжатого входного потока воздуха во входном узле очистки и охлаждения воздуха с образованием основного потока воздуха и детандерного потока, очистку детандерного потока в адсорбционном узле очистки детандерного потока, разделение основного потока воздуха и детандерного потока в узле разделения с образованием потока кубовой жидкости, циркуляционного потока кислорода и потока криптоноксенонового концентрата, очистку потока кубовой жидкости в адсорбционном узле очистки потока кубовой жидкости, очистку циркуляционного потока кислорода в адсорбционном узле очистки циркуляционного потока кислорода, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки детандерного потока с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода (см. каталог "Криогенное оборудование", издание четвертое, Цинтихимнефтемаш, М., 1988 г., стр. 7).
Недостатком известного способа является низкая величина коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого способа, является увеличение коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения криптоноксенонового концентрата, включающем подачу входного потока воздуха в устройство сжатия воздуха, сжатие входного потока воздуха в устройстве сжатия воздуха с образованием сжатого входного потока воздуха, очистку и охлаждение сжатого входного потока воздуха во входном узле очистки и охлаждения воздуха с образованием основного потока воздуха и детандерного потока, очистку детандерного потока в адсорбционном узле очистки детандерного потока, разделение основного потока воздуха и детандерного потока в узле разделения с образованием потока кубовой жидкости, циркуляционного потока кислорода и потока криптоноксенонового концентрата, очистку потока кубовой жидкости в адсорбционном узле очистки потока кубовой жидкости, очистку циркуляционного потока кислорода в адсорбционном узле очистки циркуляционного потока кислорода, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки детандерного потока с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода, отличительной особенностью является то, что по крайней мере один из выходных регенерирующих потоков адсорбционных узлов очистки детандерного потока, и/или потока кубовой жидкости, и/или циркуляционного потока кислорода дополнительно делят на части с образованием перерабатываемого выходного регенерирующего потока соответствующего адсорбционного узла очистки.
При этом по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода осуществляют извлечение криптоноксенонового концентрата, при этом извлечение криптоноксенонового концентрата по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода осуществляют путем подачи соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков вышеупомянутых адсорбционных узлов очистки на вход в устройство сжатия воздуха, и/или смешения соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков с входным потоком воздуха перед устройством сжатия воздуха.
При этом извлечение криптоноксенонового концентрата по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода осуществляют путем смешения соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков вышеупомянутых адсорбционных узлов очистки со сжатым входным потоком воздуха перед входным узлом очистки и охлаждения воздуха, при этом извлечение криптоноксенонового концентрата осуществляют из перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или из перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или из перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода.
Известно устройство для получения криптоноксенонового концентрата, содержащее линию подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха, линию сжатого входного потока воздуха, входом соединенную с устройством сжатия воздуха и выходом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха, линию детандерного потока с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки детандерного потока и входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха и выходом соединенную с узлом разделения, линию основного потока воздуха, входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха и выходом соединенную с узлом разделения, включающем линию потока кубовой жидкости с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки потока кубовой жидкости, линию циркуляционного потока кислорода с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки циркуляционного потока кислорода и линию потока криптоноксенонового концентрата (см. каталог "Криогенное оборудование", издание четвертое, Цинтихимнефтемаш, М., 1988 г., стр. 7).
Недостатком известного устройства является низкая величина коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является увеличение коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения криптоноксенонового концентрата, содержащем линию подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха, линию сжатого входного потока воздуха, входом соединенную с устройством сжатия воздуха и выходом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха, линию детандерного потока с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки детандерного потока и входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха и выходом соединенную с узлом разделения, линию основного потока воздуха, входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха и выходом соединенную с узлом разделения, включающем линию потока кубовой жидкости с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки потока кубовой жидкости, линию циркуляционного потока кислорода с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки циркуляционного потока кислорода и линию потока криптоноксенонового концентрата, отличительной особенностью является то, что по крайней мере один из адсорбционных узлов очистки детандерного потока, и/или потока кубовой жидкости, и/или циркуляционного потока кислорода снабжен дополнительной линией перерабатываемого выходного регенерирующего потока соответствующего адсорбционного узла очистки.
Причем по крайней мере одна из дополнительных линий перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода входом соединена с соответствующим узлом очистки и выходом соединена с линией подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха, при этом с линией подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха соединена дополнительная линия перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или дополнительная линия перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или дополнительная линия перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода.
На фиг. 1 схематично представлено устройство, в котором осуществлен заявляемый способ получения криптоноксенонового концентрата, содержащее линию 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2, линию 3 сжатого входного потока воздуха, входом соединенную с устройством сжатия воздуха 2 и выходом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4, линию 5 детандерного потока с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки детандерного потока 6 и входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4 и выходом соединенную с узлом разделения 7.
Причем адсорбционный узел очистки детандерного потока 6 включает адсорберы 8 и 9, соединенные с линией 5 посредством вентилей 10, 11, 12, 13 и соединенные с линией 14 входного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока посредством вентилей 15, 16 и соединенные с линией 18 неперерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока с размещенным на ней вентилем 19 через линию 17 выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока посредством вентилей 20, 21.
При этом адсорбционный узел очистки 6 снабжен дополнительной линией 22 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока, соединенной с адсорберами 8 и 9 этого узла очистки через линию 17 посредством вентилей 20, 21.
Причем линия 22 выходом соединена с линией 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2 через вентиль 23, линию основного потока воздуха 24, входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4 и выходом соединенную с узлом разделения 7, причем линия 24 дополнительно снабжена адсорбционным узлом очистки основного потока воздуха 25, включающем адсорберы 26 и 27, соединенные с линией 24 посредством вентилей 28, 29, 30, 31 и соединенные с линией 32 входного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки основного потока воздуха посредством вентилей 33, 34 и соединенные с линией 36 неперерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки основного потока воздуха с размещенным на ней вентилем 37 через линию 35 выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки основного потока воздуха посредством вентилей 38, 39, при этом адсорбционный узел очистки 25 снабжен дополнительной линией 40 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки основного потока воздуха, соединенной с адсорберами 26 и 27 этого узла очистки через линию 35 посредством вентилей 38, 39, причем линия 40 выходом соединена с линией 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2 через вентиль 41.
При этом узел разделения 7 включает в себя соединенные посредством трубопроводов детандер 42, нижнюю колонну 43, верхнюю колонну 44, отмывочную колонну 45, переохладитель кубовой жидкости и грязной азотной флегмы 46, подогреватель кислорода 47, насос 48, основные конденсаторы 49, криптоновую колонну 50, конденсатор криптоновой колонны 51, испаритель- конденсатор 52, испаритель криптоноксенонового концентрата 53, причем линия 5 через детандер 42 соединена с верхней колонной 44, линия 24 соединена с нижней колонной 43, нижняя колонна 43 соединена линией 54 потока кубовой жидкости через переохладитель 46 с верхней колонной 44.
Причем на линии 54 размещен адсорбционный узел очистки потока кубовой жидкости 55, который включает в себя адсорберы 56 и 57, соединенные с линией 54 посредством вентилей 58, 59, 60, 61 и соединенные с линией 62 входного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока посредством вентилей 63, 64 и соединенные с линией 66 неперерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости с размещенным на ней вентилем 67 через линию 65 выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости посредством вентилей 68, 69.
При этом адсорбционный узел очистки 55 снабжен дополнительной линией 70 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, соединенной с адсорберами 56 и 57 этого узла очистки через линию 65 посредством вентилей 68, 69, причем линия 70 выходом соединена с линией 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2 через вентиль 71, при этом нижняя колонна 43 дополнительно связана с верхней колонной 44 посредством линий 72, 73, нижняя колонна 43 связана с основными конденсаторами 49 посредством линий 74, 75, верхняя колонна 44 связана с основными конденсаторами 49 посредством линий 76, 77 и с отмывочной колонной 45 посредством линии 78, отмывочная колонна 45 связана с основными конденсаторами 49 посредством линий 79, 80 и посредством линии 81 через подогреватель кислорода 47 связана с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4.
При этом основные конденсаторы 49 снабжены линией 82 циркуляционного потока кислорода, входом соединенной с основными конденсаторами 49 и выходом соединенной через линии 70, 76 и насос 48 с основными конденсаторами 49, причем на линии 82 размещен адсорбционный узел очистки циркуляционного потока кислорода 83, который включает адсорберы 84 и 85, соединенные с линией 82 посредством вентилей 86, 87, 88, 89 и соединенные с линией 90 входного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода посредством вентилей 91, 92 и соединенные с линией 94 неперерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода с размещенным на ней вентилем 95 через линию 93 выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода посредством вентилей 96, 97, при этом адсорбционный узел очистки 83 снабжен дополнительной линией 98 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода, соединенной с адсорберами 84 и 85 этого узла очистки через линию 93 посредством вентилей 96, 97.
Причем линия 98 выходом соединена с линией 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2 через вентиль 99, при этом криптоновая колонна 50 посредством линии 100 связана с линией 82, посредством линии 101 связана с линией 81, посредством линий 102, 103, 104, 105, 106 через конденсатор криптоновой колонны 51, испаритель-конденсатор 52 и испаритель криптоноксенонового концентрата 53 связан с линией 107 потока криптоноксенонового концентрата.
На фиг. 2 схематично представлена типичная зависимость суммарной концентрации криптона и ксенона Скк в выходных регенерирующих потоках адсорбционных узлов очистки детандерного потока, основного потока воздуха, потока кубовой жидкости и циркуляционного потока кислорода от времени регенерации р, где ТО - время начала регенерации, Т1 - время начала выхода криптона или ксенона, Т2 - время окончания выхода криптона или ксенона, ТР - время окончания регенерации.
Обозначения потоков:
В - входной поток воздуха;
ВС - сжатый входной поток воздуха;
Д - детандерный поток;
ОВ - основной поток воздуха;
КК - поток криптоноксенонового концентрата;
ГФ - поток грязной азотной флегмы;
ЧФ - поток чистой азотной флегмы;
РВД - входной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки детандерного потока;
ВРД - выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки детандерного потока;
НРД - неперерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки детандерного потока;
ПРД - перерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки детандерного потока;
РВО - входной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки основного потока воздуха;
ВРО - выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки основного потока воздуха;
НРО - неперерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки основного потока воздуха;
ПРО - перерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки основного потока воздуха;
КЖ - поток кубовой жидкости;
РВК - входной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости;
ВРК - выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости;
НРК - неперерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости;
ПРК - перерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости;
ЦК - циркуляционный поток кислорода;
РВЦ - входной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода;
ВРЦ - выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода;
НРЦ - неперерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода;
ПРЦ - перерабатываемый выходной регенерирующий поток адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода.
Пример осуществления способа получения криптоноксенонового концентрата в заявляемом устройстве.
Входной поток воздуха (поток В) подают по линии 1 в устройство сжатия воздуха 2, где сжимают с образованием сжатого входного потока воздуха (потока ВС), который по линии 3 направляют во входной узел очистки и охлаждения воздуха 4, где осуществляют очистку потока ВС от влаги, углекислого газа, углеводородов и иных примесей, содержащихся в атмосферном воздухе, и охлаждение потока ВС с образованием основного потока воздуха (потока ОВ) и детандерного потока (потока Д). Затем поток Д по линии 5 подают на разделение в узел разделения 7, при этом поток Д дополнительно очищают от примесей (в первую очередь от углекислого газа) в размещенном на линии 5 адсорбционном узле очистки 6, включающем соединенные посредством линий и вентилей адсорберы 8 и 9. (Адсорберы 8 и 9 работают попеременно, причем если работает на очистку адсорбер, например, 8, то открыты вентили 10, 12, закрыты вентили 11, 13, при этом осуществляют параллельную регенерацию адсорбера 9 путем подачи в него через открытый вентиль 16 при закрытом вентиле 15 из линии 14 входного регенерирующего потока РВД с образованием на выходе из адсорбера 9 выходного регенерирующего потока ВРД, который при закрытом вентиле 20 и открытом вентиле 21 подают в линию 17.
Адсорберы 8 и 9 могут работать и параллельно с периодическим попеременным отключением одного из адсорберов на регенерацию). При этом поток ОВ по линии 24 подают на разделение в узел разделения 7, причем поток ОВ дополнительно очищают от примесей (в основном от углеводородов) в дополнительно размещенном на линии 24 адсорбционном узле очистки 25, включающем соединенные посредством линий и вентилей адсорберы 26 и 27. (Адсорберы 26 и 27 работают попеременно, причем если работает на очистку адсорбер, например, 26, то открыты вентили 28, 30, закрыты вентили 29, 31, при этом осуществляют параллельную регенерацию адсорбера 27 путем подачи в него через открытый вентиль 34 при закрытом вентиле 33 из линии 32 входного регенерирующего потока РВО с образованием на выходе из адсорбера 27 выходного регенерирующего потока ВРО, который при закрытом вентиле 38 и открытом вентиле 39 подают в линию 35. Адсорберы 26 и 27 могут работать и параллельно с периодическим попеременным отключением одного из адсорберов на регенерацию).
После очистки в адсорбционных узлах очистки 6 и 25 потоки, соответственно, Д и ОВ подают на разделение в узел разделения 7. Поток Д расширяют в детандере 42 и подают в верхнюю колонну 44. Поток ОВ направляют в нижнюю колонну 43, где разделяют с образованием потока грязной азотной флегмы (потока ГФ), потока чистой азотной флегмы (потока ЧФ), потока кубовой жидкости (потока КЖ), при этом из верха колонны 43 отбирают газообразный азот, который по линии 74 подают в основные конденсаторы 49, где газообразный азот конденсируют за счет испарения жидкого кислорода, и образуемый жидкий азот возвращают в колонну 43 по линии 75 для орошения и обеспечения процессов массообмена.
В процессе ректификации в колонне 43 осуществляется концентрирование и накопление примесей в нижней части колонны. В связи с этим поток кубовой жидкости (поток КЖ) после охлаждения в переохладителе 46 перед подачей в верхнюю колонну 44 направляют по линии 54 на очистку (от углеводородов и углекислого газа) в адсорбционный узел очистки потока кубовой жидкости 55, включающий соединенные посредством линий и вентилей адсорберы 56 и 57. (Адсорберы 56 и 57 работают попеременно, причем если работает на очистку адсорбер, например, 56, то открыты вентили 58, 60, закрыты вентили 59, 61, при этом осуществляют параллельную регенерацию адсорбера 57 путем подачи в него через открытый вентиль 64 при закрытом вентиле 63 из линии 62 входного регенерирующего потока РВК с образованием на выходе из адсорбера 57 выходного регенерирующего потока ВРК, который при закрытом вентиле 68 и открытом вентиле 69 подают в линию 65.
Адсорберы 56 и 57 могут работать и параллельно с периодическим попеременным отключением одного из адсорберов на регенерацию). После очистки поток КЖ направляют по линии 54 в верхнюю колонну 44, в которую также подают поток ГФ по линии 72 через переохладитель 46, поток ЧФ по линии 73 и поток Д по линии 5 через детандер 42. В колонне 44 вышеперечисленные потоки разделяют на составные части (с получением потока чистого азота потребителю, потока сбросного азота, потоков, связанных с получением аргона), при этом жидкий кислород по линии 76 выводят из нижней части колонны 44, смешивают с жидким кислородом, который выводят из нижней части отмывочной колонны 45 по линии 79, и с циркуляционным потоком кислорода ЦК, который выводят из основных конденсаторов 49 по линии 82 для обеспечения проточности конденсаторов по условиям взрывоопасности.
Затем в насосе 48 увеличивают давление суммарного потока жидкого кислорода, после чего этот поток делят на части, одну из которых направляют на орошение отмывочной колонны 45 по линии 78, вторую часть направляют в основные конденсаторы 49, третью часть подают на орошение криптоновой колонны 50 и четвертую часть выводят в виде потока жидкого кислорода потребителю. Вторую часть жидкого кислорода испаряют в основных конденсаторах 49 за счет теплоты конденсации газообразного азота, подаваемого из нижней колонны 43, при этом одну часть образуемого потока газообразного кислорода подают в качестве питания газовой фазой в нижнюю колонну 44 по линии 77, а вторую часть образуемого потока газообразного кислорода подают на питание газовой фазой в отмывочную колонну 45 по линии 80. В процессе кипения жидкого кислорода в основных конденсаторах 49 осуществляют концентрирование и накопление углеводородов и углекислого газа в жидком кислороде.
Для обеспечения взрывобезопасности основных конденсаторов 49 часть жидкого кислорода с накапливаемыми вышеупомянутыми примесями в виде циркуляционного потока кислорода (потока ЦК) выводят из основных конденсаторов 49 по линии 82, после чего поток ЦК очищают в адсорбционном узле очистки 83, размещенном на линии 82 и включающем соединенные посредством линий и вентилей адсорберы 84 и 85. (Адсорберы 84 и 85 работают попеременно, причем если работает на очистку адсорбер, например, 84, то открыты вентили 86, 88, закрыты вентили 87, 89, при этом осуществляют параллельную регенерацию адсорбера 85 путем подачи в него через открытый вентиль 92 при закрытом вентиле 91 из линии 90 входного регенерирующего потока РВЦ с образованием на выходе из адсорбера 85 выходного регенерирующего потока ВРЦ, который при закрытом вентиле 96 и открытом вентиле 97 подают в линию 93. Адсорберы 84 и 85 могут работать и параллельно с периодическим попеременным отключением одного из адсорберов на регенерацию). После очистки поток ЦК по линии 82 подают на вход в насос 48. При этом в криптоновой колонне 50 осуществляют ректификационное разделение части жидкого кислорода, отбираемой после насоса 48 перед основными конденсаторами 49 и части потока ЦК, отбираемой из линии 82 после адсорбционного блока очистки 83 и подаваемой в колонну 50 по линии 100.
Жидкий кислород, обогащенный криптоном и ксеноном, отбирают из нижней части колонны 50, по линии 102 подают в конденсатор криптоновой колонны 51, где частично испаряют, при этом образуемый пар возвращают в колонну 50 по линии 105, а неиспаряемую часть жидкого кислорода, обогащенного криптоном и ксеноном направляют по линии 103 в испаритель-конденсатор 52, где также осуществляют концентрирование криптона и ксенона путем испарения части этого потока жидкого кислорода, при этом образуемый пар по линии 104 возвращают в колонну 50 для обеспечения питания газовой фазой, а неиспаряемую часть жидкого кислорода, обогащенную криптоном и ксеноном, в виде потока криптоноксенонового концентрата (потока КК) по линии 106 направляют в испаритель криптоноксенонового концентрата 53, где поток КК испаряют и подают в линию 107 потока криптоноксенонового концентрата.
Газообразный чистый кислород отбирают из отмывочной колонны 45 в линию 81, газообразный чистый кислород из криптоновой колонны 50 отбирают в линию 101, после чего эти потоки смешивают, нагревают в подогревателе кислорода 47 и в виде потока кислорода потребителю через входной узел очистки и охлаждения воздуха 4 выводят из устройства.
Количество криптона и ксенона в потоке криптоноксенонового концентрата составляет разницу между количеством криптона и ксенона, поступающим в устройство с входным потоком воздуха (потоком В) и количеством криптона и ксенона, необратимо теряемыми в процессах переработки воздуха, что определяет низкую величину коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата. Проведенные исследования по распределению компонентов атмосферного воздуха по аппаратам воздухоразделительных установок в процессах очистки и ректификации показали, что существенная доля потерь тяжелых инертных газов приходится на процессы адсорбционной очистки, причем величина потерь возрастает с понижением температуры сорбционных процессов.
Количественный анализ показал, что в процессах очистки детандерного потока в адсорбционном узле очистки 6, очистки потока кубовой жидкости в адсорбционном узле очистки 55, очистки циркуляционного потока кислорода в адсорбционном узле очистки 83 в адсорберах этих узлов очистки задерживается 16-24% ксенона и 8-11% криптона от соответствующих количеств ксенона и криптона, подаваемых в устройство с входным потоком воздуха. Вышеуказанные количества ксенона и криптона выносятся из адсорберов блоков очистки вместе с основными примесями (углеводородами и углекислым газом) на этапе регенерации адсорберов с выходными регенерирующими потоками соответствующих адсорбционных узлов очистки, и по техническому решению, реализованному в прототипе, безвозвратно теряются.
Проведенные исследования динамики десорбции криптона и ксенона в процессе регенерации адсорберов адсорбционных узлов очистки 6, 25, 55 и 83 показали на качественную схожесть выхода криптона и ксенона с выходными регенерирующими потоками.
На фиг.2 схематично представлена типичная зависимость суммарной концентрации криптона и ксенона Скк в выходных регенерирующих потоках вышеперечисленных узлов очистки от времени регенерации р, где ТО - время начала регенерации, Т1 - время начала выхода криптона или ксенона, Т2 - время окончания выхода криптона или ксенона, ТР - время окончания регенерации, при этом Т1 определяется началом выхода первого из криптона и/или ксенона, Т2 определяется окончанием выхода последнего из криптона и/или ксенона.
В заявляемых технических решениях для увеличение коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата процесс регенерации адсорберов адсорбционных узлов очистки 6, и/или 25, и/или 55, и/или 83 осуществляют следующим образом: примем, как описано в вышеприведенном описании, что в узле очистки 6 поток Д очищают в адсорбере 8 и регенерируют адсорбер 9, в узле очистки 25 поток ОВ очищают в адсорбере 26 и регенерируют адсорбер 27, в узле очистки 55 поток КЖ очищают в адсорбере 56 и регенерируют адсорбер 57, в узле очистки 83 поток ЦК очищают в адсорбере 84 и регенерируют адсорбер 85. Регенерация адсорбера 9 узла очистки 6: в период времени с ТО-6 по Т1-6 открыты вентили 10, 12, 16, 21, 19, закрыты вентили 11, 13, 15, 20, 23 и поток ВРД направляют в линию 18 в виде потока НРД, в период времени с Т1-6 по Т2-6 открыты вентили 10, 12, 16, 21, 23, закрыты вентили 11, 13, 15, 20, 19 и поток ВРД в виде потока ПРД направляют по линии 22 через открытый вентиль 23 на смешение с потоком В, в период времени с Т2-6 по ТР-6 открыты вентили 10, 12, 16, 21, 19, закрыты вентили 11, 13, 15, 20, 23 и поток ВРД направляют в линию 18 в виде потока НРД, при этом ТО-6 - время начала регенерации адсорбционного узла очистки 6, Т1-6 - время начала выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРД, Т2-6 - время окончания выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРД, ТР-6 - время окончания регенерации адсорбционного узла очистки 6.
Регенерация адсорбера 27 узла очистки 25: в период времени с TO-25 по Т1-25 открыты вентили 28, 30, 34, 39, 37, закрыты вентили 29, 31, 33, 38, 41 и поток ВРО направляют в линию 36 в виде потока НРО, в период времени с Т1-25 по Т2-25 открыты вентили 28, 30, 34, 39, 41, закрыты вентили 29, 31, 33, 38, 37 и поток ВРО в виде потока ПРО направляют по линии 40 через открытый вентиль 41 на смешение с потоком В, в период времени с Т2-25 по ТР-25 открыты вентили 28, 30, 34, 39, 37, закрыты вентили 29,31,33,38,41 и поток ВРО направляют в линию 36 в виде потока НРО, при этом TO-25 - время начала регенерации адсорбционного узла очистки 25, Т1-25 - время начала выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРО, Т2-25 - время окончания выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРО, ТР-25 - время окончания регенерации адсорбционного узла очистки 25.
Регенерация адсорбера 57 узла очистки 55: в период времени с TO-55 по Т1-55 открыты вентили 58, 60, 64, 69, 67, закрыты вентили 59,61,63,68,71 и поток ВРК направляют в линию 66 в виде потока НРК, в период времени с Т1-55 по Т2-55 открыты вентили 58, 60, 64, 69, 71, закрыты вентили 59, 61, 63, 68, 67 и поток ВРК в виде потока ПРК направляют по линии 70 через открытый вентиль 71 на смешение с потоком В, в период времени с Т2-55 по ТР-55 открыты вентили 58, 60, 64, 69, 67, закрыты вентили 59, 61, 63, 68, 71 и поток ВРК направляют в линию 66 в виде потока НРК, при этом TO-55 - время начала регенерации адсорбционного узла очистки 55, Т1-55 - время начала выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРК, Т2-55 - время окончания выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРК, ТР-55 - время окончания регенерации адсорбционного узла очистки 55. Регенерация адсорбера 85 узла очистки 83: в период времени с TO-83 по Т1-83 открыты вентили 86, 88, 92, 97, 95, закрыты вентили 87, 89, 91, 96, 99 и поток ВРЦ направляют в линию 94 в виде потока НРЦ, в период времени с Т1-83 по Т2-83 открыты вентили 86, 88, 92, 97, 99, закрыты вентили 87,89,91,96,95 и поток ВРЦ в виде потока ПРЦ направляют по линии 98 через открытый вентиль 99 на смешение с потоком В, в период времени с Т2-83 по ТР-83 открыты вентили 86, 88, 92, 97, 95, закрыты вентили 87, 89, 91, 96, 99 и поток ВРЦ направляют в линию 94 в виде потока НРЦ, при этом TO-83 - время начала регенерации адсорбционного узла очистки 83, Т1-83 - время начала выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРЦ, Т2-83 - время окончания выхода криптона и/или ксенона в потоке ВРЦ, ТР-83 - время окончания регенерации адсорбционного узла очистки 83.
Потоки ПРД, ПРО, ПРК, ПРЦ в периоды регенерации соответствующих адсорбционных узлов очистки могут при наличии соответствующего потенциала давления и/или при дополнительном компремировании (в зависимости от источника соответствующих входных регенерирующих потоков РВД, РВО, РВК, РВЦ) подаваться на смешение со сжатым входным потоком воздуха (потоком ВС) перед входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4.
За счет вышеописанного механизма ведения регенерации адсорберов узлов очистки 6, 25, 55, 83 все адсорбируемые в адсорберах количества криптона и ксенона возвращаются в устройство и полностью исключаются потери криптона и ксенона, связанные с очисткой потоков Д, ОВ, КЖ, ЦК, что приводит к соответствующему увеличению количества криптона и ксенона, выводимого из устройства с потоком криптоноксенонового концентрата и, соответственно, к увеличению потока КК, что обусловливает увеличение коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата.
Переключение вентилей 19 и 23 в адсорбционном узле очистки 6, вентилей 37 и 41 в адсорбционном узле очистки 25, вентилей 67 и 71 в адсорбционном узле очистки 55, вентилей 95 и 99 в адсорбционном узле очистки 83 осуществляют с контролем концентрации криптона и/или ксенона в соответствующем выходном регенерирующем потоке и/или с контролем температуры соответствующего выходного регенерирующего потока в постоянно выбранной точке при тарировке выходной температурной зависимости по выходной зависимости по концентрации криптона и/или ксенона.
Для упрощения управления технологическими процессами регенерации адсорберов адсорбционных узлов очистки 6 и/или 25 и/или 55 и/или 83 возможна подача соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков ПРД, ПРО, ПРК, ПРЦ соответственно в линии 22, 40, 70, 98 в течение всего времени регенерации адсорбера соответствующего узла очистки, то есть в период с ТО по ТР соответствующего узла очистки, так как дополнительное суммарное увеличение нагрузки по углеводородам и углекислому газу на входной узел очистки и охлаждения воздуха 4, связанное с возвратом этих примесей с выходными регенерирующими потоками всех вышеперечисленных адсорбционных узлов очистки составляет в сумме не более 4% от количества этих примесей, поступающих из атмосферного воздуха с потоком В (для сравнения необходимо отметить, что суточные и сезонные колебания содержания углеводородов и углекислого газа, а также иных примесей в атмосферном воздухе в пределах одного региона изменяются в пределах 200-1000%, что определяет изменение содержания примесей в пределах 4% как пренебрежимо малую величину).
За счет того, что в способе получения криптоноксенонового концентрата, включающем подачу входного потока воздуха (потока В) в устройство сжатия воздуха, сжатие входного потока воздуха в устройстве сжатия воздуха с образованием сжатого входного потока воздуха (потока ВС), очистку и охлаждение сжатого входного потока воздуха во входном узле очистки и охлаждения воздуха с образованием основного потока воздуха (потока ОВ) и детандерного потока (потока Д), очистку детандерного потока в адсорбционном узле очистки детандерного потока, разделение основного потока воздуха и детандерного потока в узле разделения с образованием потока кубовой жидкости (потока КЖ), циркуляционного потока кислорода (потока ЦК) и потока криптоноксенонового концентрата (потока КК), очистку потока кубовой жидкости в адсорбционном узле очистки потока кубовой жидкости, очистку циркуляционного потока кислорода в адсорбционном узле очистки циркуляционного потока кислорода, регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки детандерного потока с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока (потока ВРД), регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости (потока ВРК), регенерацию адсорберов адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода с образованием выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода (потока ВРЦ) - по крайней мере один из выходных регенерирующих потоков адсорбционных узлов очистки детандерного потока, и/или потока кубовой жидкости, и/или циркуляционного потока кислорода дополнительно делят на части с образованием перерабатываемого выходного регенерирующего потока соответствующего адсорбционного узла очистки.
При этом по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока (потока ПРД), и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости (потока ПРК), и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода (потока ПРЦ) осуществляют извлечение криптоноксенонового концентрата.
При этом извлечение криптоноксенонового концентрата по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока (потока ПРД), и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости (потока ПРК), и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода (потока ПРЦ) осуществляют путем подачи соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков вышеупомянутых адсорбционных узлов очистки на вход в устройство сжатия воздуха и/или смешения соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков с входным потоком воздуха (потоком В) перед устройством сжатия воздуха, при этом извлечение криптоноксенонового концентрата по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока (потока ПРД), и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости (потока ПРК), и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода (потока ПРЦ) осуществляют путем смешения соответствующих перерабатываемых выходных регенерирующих потоков вышеупомянутых адсорбционных узлов очистки со сжатым входным потоком воздуха (потоком ВС) перед входным узлом очистки и охлаждения воздуха.
При этом извлечение криптоноксенонового концентрата осуществляют из перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока (потока ПРД), и/или из перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости (потока ПРК), и/или из перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода (потока ПРЦ), за счет чего увеличивают коэффициент извлечения криптоноксенонового концентрата.
За счет того, что в устройстве для получения криптоноксенонового концентрата, содержащем линию 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2, линию 3 сжатого входного потока воздуха, входом соединенную с устройством сжатия воздуха 2 и выходом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4, линию 5 детандерного потока с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки детандерного потока 6 и входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4 и выходом соединенную с узлом разделения 7, линию основного потока воздуха 24, входом соединенную с входным узлом очистки и охлаждения воздуха 4 и выходом соединенную с узлом разделения 7, включающем линию 54 потока кубовой жидкости с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки потока кубовой жидкости 55, линию 82 циркуляционного потока кислорода с размещенным на ней адсорбционным узлом очистки циркуляционного потока кислорода 83 и линию 107 потока криптоноксенонового концентрата - по крайней мере один из адсорбционных узлов очистки детандерного потока, 6 и/или потока кубовой жидкости 55, и/или циркуляционного потока кислорода 83 снабжен дополнительной линией перерабатываемого выходного регенерирующего потока соответствующего адсорбционного узла очистки.
Причем по крайней мере одна из дополнительных линий перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока 22, и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости 70, и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода 98 входом соединена с соответствующим узлом очистки и выходом соединена с линией 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2, при этом с линией 1 подачи входного потока воздуха с размещенным на ней устройством сжатия воздуха 2 соединена дополнительная линия 22 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или дополнительная линия 70 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или дополнительная линия 98 перерабатываемого выходного регенерирующего потока адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода, за счет чего увеличивают коэффициент извлечения криптоноксенонового концентрата.
Реализация заявляемых технических решений позволяет увеличить производительность по ксенону в криптоноксеноновом концентрате на 16-24% и производительность по криптону в криптоноксеноновом концентрате на 8-11%, что обуславливает соответствующее увеличение коэффициента извлечения криптоноксенонового концентрата.
Изобретения могут быть использованы в холодильной и криогенной технике для очистки и разделения воздуха. Входной поток воздуха сжимают, очищают и охлаждают сжатый воздух с образованием основного и детандерного потоков, очищают детандерный поток в адсорбционном узле очистки детандерного потока, разделяют основной поток воздуха и детандерный поток с получением потока кубовой жидкости, циркуляционного потока кислорода и потока криптоноксенонового концентрата, очищают полученные потоки в соответствующих адсорбционных узлах очистки, регенерируют адсорберы всех адсорбционных узлов очистки с образованием регенерирующих потоков, при этом по крайней мере один из регенерирующих потоков делят на части с образованием перерабатываемого потока соответствующего узла с последующим извлечением криптоноксенонового концентрата. Производительность по ксенону в криптоноксеноновом концентрате увеличивается на 16-24% и производительность по криптону - на 8-11%. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 2 ил.
крайней мере один из выходных регенерирующих потоков адсорбционных узлов очистки детандерного потока, и/или потока кубовой жидкости, и/или циркуляционного потока кислорода дополнительно делят на части с образованием перерабатываемого выходного регенерирующего потока соответствующего адсорбционного узла очистки, при этом по крайней мере из одного из перерабатываемых выходных регенерирующих потоков адсорбционного узла очистки детандерного потока, и/или адсорбционного узла очистки потока кубовой жидкости, и/или адсорбционного узла очистки циркуляционного потока кислорода осуществляют извлечение криптоноксенонового концентрата.
| Криогенное оборудование | |||
| Изд | |||
| Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
| - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988, с.7 | |||
| Устройство разделения атмосферного воздуха | 1989 |
|
SU1666165A1 |
| СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ | 0 |
|
SU278635A1 |
| Способ очистки воздуха от примесей в воздухоразделительных установках | 1974 |
|
SU763657A1 |
| DE 3723962 A1, 28.04.1988 | |||
| US 3853507 A, 10.12.1974 | |||
| US 5067976 A, 26.11.1991 | |||
| US 5309719 A, 10.05.1994. | |||
