Способ разделения воздуха Советский патент 1990 года по МПК F25J3/04 

(Л

с

Изобретение относится к криогенной технике и позволяет увеличить суммарную производительность по аргону из двух совместно работающих воздухоразделительных установок. Отбираемая из верхней колонны (К) 1 первой установки (У) аргонная фракция обогащается в К 3 до содержания аргона 15 - 30%, конденсируется в конденсаторе 4 и по трубопроводу 12 подается в аргонную К 17 второй У, из которой сырой аргон отводится по трубопроводу 23. 1 ил.

ел

ел

СО 00

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к воздухоразде- яительным установкам для полумения кислорода, азота и аргона.

Цель изобретения - увеличение производительности по аргону.

На чертеже представлена комбинированная схема системы из первой и второй совместно работающих воздухораз- делительных установок для осуществления предлагаемого способа.

Система содержит в первой установке верхнюю 1 и нижнюю 2 колонны, колонну 3 обогащения аргонной фракции, конденсатор 4 и трубопроводы 5-1. Во второй установке система содержит верхнюю 15 и нижнюю 16 колонны, ар- гонную колонну 17 и трубопроводы 18-23.

Установки работают следующим образом.

По трубопроводам 5 и 18 воздух по- дают на разделение в колонны 2 и 16. Из верхней колонны 1 первой установ- ки отбирают аргонную фракцию и по трубопроводу 9 направляют в колонну |3 обогащения аргонной фракции, в которой происходит разделение на жидкую фракцию, возвращаемую в колонну 1, и на обогащенную до содержания по аргону фракцию, сжижаемую в конденсаторе 4, установленном на верхнем уровне установки.

Конденсацию паров в конденсаторе колонны 3 и в конденсаторе 4 осуще- ствляют испарением кубовой жидкости, отбираемой из нижней колонны 2 по .трубопроводу 6, Пары кубовой жидкости направляют в верхнюю колонну 1 ло трубопроводам 13 и 14.

i Жидкую обогащенную фракцию под гидростатическим напором подают в сред- нюю часть аргонной колонны 17 второй установки на тарелку с равным содер- канием аргона в жидкости.

Получение аргона в установке осуществляют известным способом. Аргонную фракцию отбирают из верхней колонны 15 по трубопроводу 21 и подвергают ректификации в аргонной колонне 17, в результате чего получают жидкую аргонную фракцию, возвращаемую в верхнюю колонну 15, и аргон, отводимый по трубопроводу 23. Флегма в колонне 17 образуется за счет испаре- ния кубовой жидкости. Отбор кислорода из установок осуществляют из нижне части верхних колонн 1 и 15 по трубо

0

0

-

5

35 40

5055

0

проводам 8 и 19. Азот отбирают из верхней части тех же колонн 1 и 15 по трубопроводам 7 и 20 соответственно.

Получение аргонной фракции в верхней колонне первой установки и ее переработку в колонне 3 обогащения аргонной фракции осуществляют известным способом. Однако содержание аргона повышается лишь до величины 15 30%, что позволяет реализовать процесс, например, при 6-15 теоретических тарелках в колонне 3. Для получения сырого аргона (95% аргона и 4% кислорода) необходимо 40-50 тарелок. Это позволяет получать аргон при меньших капитальных затратах. При конденсировании обогащенной аргонной фракции в конденсаторе 4, установленном на верхнем уровне установки, создается перепад высот между точками отбора фракции-из первой установки и подачи ее во вторую. Созданный гидростатическим напором передаваемой жидкости перепад давлений необходим для преодоления сопротивления коммуникаций и регулирования количества передаваемой жидкости.

Предлагаемый способ позволяет извлечь аргон из сырья первой установки и передать его во вторую установку. Помимо этого, достигается побочный эффект - отвод аргона из верхней колонны 1 воздухоразделительной установки повышает выход кислорода на . Вторым побочным эффектом является передача с жидкой аргонной фракцией во вторую установку значительного количества холода, что улучшает технологический режим работы этой установки.

Количество холода, передаваемого из установки I в установку II, регулируется изменением содержания аргона в обогащенной аргонной фракции и рассчитывается по Формуле

п .т т Ф - Х )

Q (J,- J2)

где Q - количество передаваемого

холода;

J, - теплосодержание воздуха, поступающего в установку

i;

J.j - теплосодержание жидкой

обогащенной аргонной фракции, выводимой из установки I в установку II;

количество жидкой аргонной фракции (количество флегмы в колонне обогащения аргонной фракции); содержание аргона в газообразной аргонной фракции;

(Y

.«;

Ф

фг «i. « (Y r -X )(Х -г , -X ) +ф--у-т--JT

Т-у Г

-.у,

Ар

У

АР

t5

де Ф -. количество жидкой аргонной фракции (количество флегмы в аргонной колонне второй Ф2 установки)

Y r - содержание аргона в газообразной аргонной фракции второй установки; содержание аргона в жидкой аргонной фракции, возвраща- емой в верхнюю колонну второй установки; содержание аргона в отводимом аргоне.

25

Формула изобретения

Способ разделения воздуха в двух совместно работающих воздухораздеX

,«ов

-содержание аргона в жидкой аргонной фракции;

-содержание аргона в обогащенной фракции.

Суммарная выработка аргона рассчитывается по формуле.

.«;

Ф

)(Х -г , -у-т--JT

Т-у Г

-.у,

5

лительных установках путем предварительного разделения в их нижних колоннах на жидкий азот и кубовую жидкость, получения в верхних колоннах кислорода и азота, отбора из верхней колонны второй установки аргонной фракции и получения из последней сырого аргона в аргонной колонне второй установки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности по сырому аргону, из верхней колонны первой установки также отбирают аргонную 5 фракцию и направляют ее на ректификацию с получением обогащенной аргоном паровой фракции, конденсируют последнюю и подают в среднюю часть аргонной колонны второй установки.