УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ С НАСАДОЧНЫМ МНОГОКАНАЛЬНЫМ УЗЛОМ ДВУКРАТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ И РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА ДЛЯ НЕЕ Российский патент 2006 года по МПК F25J3/04 

Изобретение относится к установкам разделения газов, в частности, может быть использовано для разделения воздуха с извлечением жидких и газообразных продуктов: кислорода, азота повышенной чистоты.

Известна установка разделения воздуха, содержащая нижнюю и верхнюю колонны узла двукратной ректификации и конденсатор, все контактные части колонн заполнены магнитной насадкой (RU 2137994, опуб. 20.09.1999).

Недостатком известной установки является высокая стоимость магнитной насадки и низкая эффективность разделения газа с ее помощью.

Техническим результатом от использования данного изобретения является снижение стоимости установки и повышение качества продуктов разделения воздуха.

Технический результат достигается тем, что в установке для разделения газов методом двукратной ректификации, содержащей нижнюю колонну, конденсатор и верхнюю колонну, контактные части нижней и верхней колонн выполнены из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонны имеют соответственно распределительные тарелки, расположенные над каждой контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, а в кубе нижней колонны размещен распределитель газового потока для подачи газа в каждую трубку контактной части нижней колонны.

Причем каждая распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.

Технический результат достигается также тем, что в ректификационной колонне для разделения газов, содержащей контактную часть и размещенный над ней конденсатор, контактная часть выполнена из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонна снабжена распределительной тарелкой, расположенной над контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, и распределителем газового потока, размещенным в кубе колонны для подачи газа в каждую трубку контактной части.

Причем распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.

Ректификационная колонна с верхним конденсатором, т.е. без верхней колонны, является частью установки для разделения газов и может также использоваться как чисто азотная установка или установка с ректификационными колоннами для очистки аргона от кислорода и азота.

Минимальная высота единицы переноса высокоэффективной насадки снижает высоту колонн.

Минимальное сопротивление на насадке снижает энергозатраты.

На фиг.1 изображен насадочный многоканальный узел двукратной ректификации, который содержит: нижнюю колонну 3, конденсатор 14, верхнюю колонну 8; контактные части 3, 6 и 9 нижней и верхней колонн состоят из параллельно расположенных трубок; трубки контактных частей заполнены насыпной высокоэффективной, например спирально-призматической насадкой. Распределительные тарелки 4, 7, 10 над контактной частью в сечениях подачи жидкости, с которых обеспечивается подача жидкости в каждую трубку контактной части, имеется распределитель газового потока 16 в кубе нижней колонны 3; патрубки входа и выхода потоков: 1 - патрубок входа воздуха, 2 - патрубок входа дроссельного потока, 5 - патрубок выхода жидкого кислорода, 11 - патрубок выхода отбросного азота, 12 - патрубок входа азотной флегмы, 13 - патрубок входа кубовой жидкости, 15 - патрубок выхода азотной флегмы и жидкого азота, 17 - патрубок выхода кубовой жидкости.

На фиг.2 изображена насадочная многоканальная ректификационная колонна 8.

На фиг.3 изображена распределительная тарелка 4, которая состоит из распределительных устройств 22 в количестве, равном количеству контактных частей (рабочих каналов). Распределительное устройство содержит трубку 18 с двумя или несколькими перпендикулярными патрубками 19, 20 отбора жидкости, которые монтируются в обечайку 21 того же диаметра, что и рабочий канал. Один или несколько патрубков 19 имеют калиброванные отверстия, а последний патрубок 20 с полным сечением, который является переливом.

Воздух и дроссельный поток подают соответственно через патрубки 1 и 2 в нижнюю колонну 3. Воздух барботирует через распределитель газового потока 16 и подается на контактную часть 3 нижней колонны. Из нижней колонны через патрубки 15 и 17 выводят соответственно азотную флегму (жидкий азот) и кубовую жидкость, которые подают в верхнюю колонну 8 соответственно через патрубки 12 и 13. Из верхней колонны 8 жидкий кислород выходит через патрубок 6, а отбросной азот через патрубок 11. В конденсаторе 14 со стороны конденсации конденсируется газообразный азот, а со стороны кипения испаряется жидкий кислород. Благодаря свойствам высокоэффективной насадки в контактных частях из параллельно расположенных трубок 3, 6, 9 и распределительным тарелкам 4, 7, 10 над контактными частями в сечениях подачи жидкости, с которых обеспечивается подача жидкости в каждую трубку контактной части, достигается получение повышенной чистоты продуктов разделения воздуха, минимальная высота узла двукратной ректификации, а минимальное сопротивление данной насадки обеспечивает снижение энергозатрат.

Предложение относится к установкам разделения газов, в частности, оно может быть использовано для разделения воздуха с извлечением кислорода, азота повышенной чистоты. Установка для разделения газов методом двукратной ректификации содержит нижнюю колонну, конденсатор и верхнюю колонну. Контактные части нижней и верхней колонн выполнены из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой. Колонны имеют распределительные тарелки, расположенные над каждой контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку. В кубе нижней колонны размещен распределитель газового потока для подачи газа в каждую трубку контактной части нижней колонны. Каждая распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части. Каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости. Использование изобретения позволит снизить габариты и стоимость установки, повысить качество продуктов разделения воздуха. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для разделения газов методом двукратной ректификации, содержащая нижнюю колонну, конденсатор и верхнюю колонну, отличающийся тем, что контактные части нижней и верхней колонн выполнены из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонны имеют соответственно распределительные тарелки, расположенные над каждой контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, а в кубе нижней колонны размещен распределитель газового потока для подачи газа в каждую трубку контактной части нижней колонны.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.3. Ректификационная колонна для разделения газов, содержащая контактную часть и размещенный над ней конденсатор, отличающаяся тем, что контактная часть выполнена из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонна снабжена распределительной тарелкой, расположенной над контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, и распределителем газового потока, размещенным в кубе колонны для подачи газа в каждую трубку контактной части.4. Колонна по п.3, отличающаяся тем, что распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.