Способ разделения воздуха Советский патент 1986 года по МПК F25J3/04 

Изобретение относится к низкотемпературному разделению воздуха и может быть использовано в крупных воздухоразделитель- ных установках низкого давления, предназначенных, преимущественно, для производства технологического кислорода.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на процесс разделения, расширение диапазона регулирования производительности и увеличение эффективности способа.

Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации заключается в следующем. .

Несконденсированную часть газообразного азота дросселируют, делят на два потока, подогревают их и смешивают с отходящим азотом.

На чертеже изображена установка разделения воздуха, в которой реализован данный способ.

Установка разделения воздуха включает компрессор 1, соединенный трубопроводом с узлом теплообмена 2. Узел ректификации включает колонну 3 предварительного разделения, колонну 4 окончательного разделения, конденсатор-испаритель 5, охладитель 6, теплообменник 7. Турбодетандер 8 установлен между узлом теплообмена 2 и теплообменником 7.

Установка разделения воздуха работает следующим образом.

Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления 0,6 МПа и направляют на охлаждение и очистку от примесей в аппараты, узла теплообмена 2.

Воздух, поступающий из узла теплообмена 2, делят на два потока, первый поток подают на разделение в колонну 3 предварительного разделения с получением газообразного азота и обогащенной кислородом жидкости, которую после дросселирования направляют в колонну 4 окончательного разделения, второй поток адиабатически расщи- ряют в турбодетандере 8 и вводят в среднюю часть колонны 4 окончательного разделения, где производится разделение на технологический кислород и отходящий азот.

Газообразный азот из колонны 3 предварительного разделения делят на две части, одну часть направляют в конденсатор-испаритель 5 и используют для флегмо- вого питания колонны 3 и колонны 4. Вторую несконденсированную часть газообразного азота дросселируют, подогревают либо в теплообменнике 7 до 95-96 К за счет охлаждения адиабатически расширенного воздуха, либо в охладителе 6 за счет подогрева обогащенной кислородом жидкости и смешивают с отходящим азотом.

Пример. Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления 0,6 МПа и направляют на охлаждение и очистку от приме15

сей в аппараты узла теплообмена 2 (например, регенераторы). Незабиваемость реге нераторов 2 обеспечивают отбором из их средней части несбалансированного петлевого потока. Охлажденный и очищенный в регенераторах воздух разделяют на две части: больщую направляют на предварительное разделение в колонну 3, меньшую смешивают с петлевым потоком, образуя детан- дерный поток. После расширения в турбо10 детандере 8 детандерный поток вводят в среднюю часть колонны 4 окончательного разделения.

В колонне 3 воздух разделяют на кубовую жидкость, содержащую практически весь кислород, и газообразный азот, который затем конденсируют в конденсаторе-испарителе 5 за счет испарения жидкого кислорода. Сконденсированный азот используют для орошения нижней 3 и верхней 4 колонн. Из верхней ректификационной колонны 4 от20 бирают продукты разделения: кислород, отбросной азот, жидкий азот, жидкий кислород.

При переводе установки в газовый режим вследствие уменьшения потерь холода с жидкими продуктами уменьшают количест25 во воздуха, расширяемого в турбодетандере 8 и вводимого в среднюю часть верх- ней колонны 4. Избыток воздуха в количестве ()-В (где Дгж и Дг - соответственно доли детандерного потока в газожидкостном и газовом режимах, а В - ко30 личество перерабатываемого воздуха, ), вместе с остальным количеством охлаждаемого в регенераторах 2 воздуха подают на разделение в нижнюю колонну 3. Практически весь кислород отмывается в кубовую жидкость. Увеличенный поток газообразного азота разделяют на две части: основную часть приблизительно в том же количестве, что и в газожидкостном режиме, направляют в конденсатор-испаритель 5, а меньшую часть дросселируют и смешивало ют с а.зотом, отходящим из верхней колонны 4.

После дросселирования потока его температура понижается с 95 до 86 К. Пет ред смешением с отходящим азотом дросселированный поток подогревают в теплообмен45 нике 7до 95-97 К за счет охлаждения расширенного в турбодетандере 8 потока газа перед его вводом в среднюю часть верхней колонны 4. Возможен подогрев сдроссели- рованного потока также за счет охлаждения кубовой жидкости в охладителе 6 пе50 ред ее дросселированием в верхнюю колонну 4.

Применение способа позволяет уменьшить энергозатраты, увеличить диапазон регулирования производительности, а также увеличить производительность установки, в

которой способ реализован.

35

ВНИИПИ Заказ 2327/44 Тираж 482 Подписное Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4