Установка для разделения газовой смеси Советский патент 1986 года по МПК F25J3/00 F25B9/02 

Изобретение касается разделения газовых смесей, преимущественно воздуха, на два потока, один из которых обогащен азотом, а другой - кислородом, при помощи холодильных установок с вихревыми трубами и является усоверщенствованием устройства по авт, св. № 247967. Установка для разделения газовой смеси содержит, компрессор, теплообменную аппаратуру, детандер и разделительное устройство, выполненное в виде двух вихревых труб, соединенных последовательно. Каждая из вихревых труб имеет диафрагму и улитку. Недостатком известной установки является ее низкая экономичность, которая обусловлена необходимостью сжатия газа до давления, обеспечивающего оптимальный перепад в вихревой трубе, и невысоким коэффициентом извлечения компонентов из смеси. Цель изобретения - повышение экономичности установки. Это достигается тем, что установка дополнительно содержит вакуум-насос, механически соединенный с детандером и подключенный входным патрубком к диафрагме вихревой трубы первой ступени разделительного устройства. Выход детандера целесообразно подключать к вихревой трубе второй ступени разделительного устройства со стороны улитки. На чертеже дана схема предлагаемой установки для разделения газовой смеси. Предлагаемая установка содержит основной компрессор 1, который со стороны нагнетания через теплообменник 2 подключен к линии всасывания дожимающего компрессора 3. Дожимающий компрессор 3 соединен с последовательно расположенными теплообменниками 4 и 5. Параллельно теплообменнику 4 включен теплообменник 6. Теплообменник 5 подключен к вихревой трубе 7 первой ступени разделительного устройства. Вихревая труба 8 второй ступени разделительного устройства соединена с вихревой трубой 7 и отделителем 9 жидкости. Детандер 10 на входе включен через теплообменник 11 в линию связи компрессоров 1 и 3, а на выходе соединен с теплообменником 4 и вихревой трубой 8 со стороны улитки. Детандер 10 механически связан с вакуумнасосом 12 (центробежного, роторного или иного типа). Вакуум-насос 12 входным патрубком подключен через теплообменники 4 и 5 к диафрагме вихревой трубы 7 первой ступени разделительного устройства. Сжатый в компрессоре 1 газ охлаждается в теплообменнике 2 и поступает частично в дожимающий компрессор 3 и частично в теплообменник 11. В компрессоре-3 газ сжимается до давления, необходимого для работы вихревого энергоразделителя. Проходя теплообменники 4-6, газ охлаждается до двухфазного состояния и поступает в вихревую трубу 7. В вихревой трубе 7 газ охлаждается с выделением одного или нескольких нижекипящих компонентов (например, азота). Газ, обогащенный нижекипящим компонентом, отводится через диафрагму вихревой трубы 7, поступает последовательно в теплообменники 5 и 4, где охлаждает сжатый газ, и далее в вакуум-насос 12. Из вихревой трубы 7 газ, обогащенный зыщекипящими компонентами, поступает в вихревую трубу 8, где охлаждается с выделением одного или нескольких (например, кислорода) вышекипящих компонентов. Жидкий выщекипящий компонент отводится из вихревой трубы 8 и поступает в отделитель 9 жидкости и далее последовательно в теплообменники 5 и 6, где охлаждает сжатый газ. Отбросный газ через диафрагму вихревой трубы 8 частично поступает в камеру вихревой трубы 7 со стороны улитки и частично, смещиваясь с детандерным газом, - в теплообменник 4. Охлажденный в теплообменнике 11 газ поступает в детандер 10, где охлаждается до состояния насыщенного пара и далее разделяется на три потока. Две части потока поступают в теплообменники 4 и 11, где охлаждают сжатый газ, а одна часть направляется в камеру вихревой трубы 8 со стороны улитки. Работа детандера передается механически связанном с ним вакуум-насосу, который создает разрежение в камере вихревой трубы 7. Таким образом, повыщается экономичность предлагаемой установки, где удельные затраты энергии на единицу получаемого продукта (например, кислорода) вдвое меньше, чем в известной.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ по авт. св. № 247967, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, она дополнительно содержит вакуум-насос, механически соединенный с детандером и подключенный входным патрубком к диафрагме вихревой трубы первой ступени разделительного устройства. 2. Установка по п. I, отличающаяся тем, что выход детандера подключен к вихревой трубе второй ступени разделительного устройства со стороны улитки. V) 1С а 1C to to со к