СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА ПУТЕМ РЕКТИФИКАЦИИ ВОЗДУХА Советский патент 1978 года по МПК F25J3/02 

Известны способы получения жидкого кислорода путем ректификации воздуха с применением холодильного цикла. Аналогично получают газообразный кислород.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью получения кислорода в жидком и газообразном виде при низких энергетических затратах, применен двухпоточный турбодетаидер с дополнительным охлаждением потока азота перед второй ступенью за счет холода расширения азота в первой ступени и использования холода после второй ступени для доохлаждення части азота или воздуха, сжатых до 70-100 ати.

Предлагаемый способ может быть реализован на установке, выполняемой в трех различных вариантах.

На чертеже изображена схема одного из вариантов установки для получения кислорода по предлагаемому способу.

Атмосферный воздух сжимается воздушным турбокомпрессором 1, после которого он разделяется на два потока. Около 75% воздуха поступает в кислородные 2 и азотные 3 регенераторы, где он охлаждается до температуры, близкой к насыщению, подвергается очистке от двуокиси углерода и паров воды и направляется в ректификационную колонну 4. Оставшиеся 25% воздуха подвергаются химической очистке от двуокиси углерода в скрубберах 5 и дожимаются в компрессоре 6 до давления 70-100 ати. Сжатый в компрессоре 6 воздух подвергается охлаждению в теплообменнике 7 до температуры 0°С в аммиачных холодильниках 8 - до температуры -45°С, в теплообменнике 9 - до температуры -120°С и теплообменниках 10 и 11 - до температуры -170°С. Затем охлажденный воздух дросселируется и направляется в ректификационную колонну 4 для разделения. Охлаждение воздуха высокого давления в теплообменниках 7, 9, 10 и 11 осуществляется с помощью циркулирующего азота, который сжимается в турбокомпрессоре 12 до 6 ати, охлаждается в теплообменниках 13 и частично поступает на первую ступень двухпоточного турбодетандера 14.

Расширенный и охлажденный азот идет на теплообменник 15, где охлаждает вторую часть циркулирующего под давлением азота, который после охлаждения поступает на расширение во вторую ступень двухпоточного турбодетандера 14. Расширяясь во второй ступени, циркулирующий азот охлаждается до температуры, близкой к насыщению, и поступает в теплообменник 9, после которого соединяется с азотом из первой ступени турбодетандера 14, направляется в теплообменники 7 и 13 и снова поступает на сжатие в турбокомпрессор 12. Окончательно охлаждение воздуха высокого давления в теплообменнике 10 осуществляется за счет азота, отбираемого из-под крышки конденсатора 16 ректификационной колонны 4 и направляемого далее в турбодетандер 17. Азот из турбодетандера 17 совместно с азотом, идущим из переохладителя 18, поступает на охлаждение кислородных 2 и азотных 3 регенераторов, после которых выбрасывается в атмосферу. Часть азота из переохладителя 18 идет на охлаждение теплообменника 11 и соединяется с азотом второй ступени двухпоточного турбодетандера 14.

Кислород выводится из межтрубного пространства конденсатора 16.

В установке для получения кислорода, выполненной по второму варианту, также осуществляется дожатие части воздуха низкого давления до 70-100 ати, но этот воздух берется из линии после регенераторов и возвращается в азотный регенератор на его теплый конец.

В установке для получения кислорода, выполненной по третьему варианту, в дожимающем компрессоре осуществляется сжатие до 70-100 ати части азота, взятого на теплом конце соответствующего регенератора и охлажденного в системе холодильников. Усилие холодильного цикла в этом варианте установки также производится посредством применения циркуляционного азотного потока с расширением в двухпоточном турбодетандере.

Способ получения кислорода путем ректификации воздуха с применением холодильного цикла, отличающийся тем, что, с целью получения продукта в жидком и газообразном виде при низких энергетических затратах, применен двухпоточный турбодетандер с дополнительным охлаждением потока азота перед второй ступенью за счет холода расширения азота в первой ступени и использования холода после второй ступени для доохлаждения части азота или воздуха, сжатых до 70-100 ати.