Установка для разделения воздуха Советский патент 1991 года по МПК F25J3/04 

Изобретение относится к криогенной технике.

Целью изобретения является увеличение выхода чистых продуктов разделения воздуха.

На фиг. 1 представлена установка для разделения воздуха; на фиг. 2 - аппарат с отделителем жидкости, входящим в установку для разделения воздуха; на фиг. 3 - патрубок ввода газового трубопровода в ректификационную колонну.

Установка содержит компрессор 1 для сжатия воздуха, предварительный теплообменник 2, аппарат 3 очистки воздуха от влаги, углекислоты и углеводородов, основной теплообменник 4, охладитель 5, детандер 6, ректификационную колонну 7, конденсатор 8 сжатого воздуха, аппарат 9 с отделителем жидкости, испаритель-конденсатор 10, азотный теплообменник 11, азотный дроссель-вентиль 12, азотный компрессор 13, аргонный теплообменник 14, концевой теплообменник 15, входной патрубок 16 подвода сжато го воздуха, сопл о 17 Лаваля, камеру 18 мешения с распределителем 19 жидкости, диффузор 20, отделитель 21 жидкости, патрубок 22 жидкостной, патрубок 23 газовый, корпус 24 колонны 7, ректификационные тарелки 25, перегородку 26, опору 27.

Установка работает следующим образом.

Компрессор 1 сжимает воздух до давления 5-9 МПа, затем воздух охлаждают в предварительном теплообменнике 2, очищают от влаги, углекислоты и углеводородов в аппарате 3, охлаждают в теплообменнике парами азота, охлаждают в охладителе 5 внешним хладоносителем и подают в теплообменник 4.

Затем воздух разделяют на два параллельных потока: основной поток в количестве не менее 80% подают на детандер 6, где воздух адиабатно расширяется до промежуточного давления, при этом образуется жидкий воздух. В конденсаторе 8 происходит ожижение оставшегося газообразного воздуха при РПр, а жидкий воздух собирается в нижней части конденсатора 8.

Второй поток сжатого воздуха в количестве не более 20% подается в аппарат 9.

(Л

о о

GJ СО СЛ О

Поток сжатого воздуха проходит через патрубок 16, адиабатически расширяется в сопле 17 Лаваля с достижением на срезе сопла числа . По патрубку распределителя 19 жидкости через теплообменник 14 из конденсатора 8 в камеру 18 смешения подается жидкий воздух. Проходя через отверстия во внутренней трубе камеры смешения, жидкость дросселируется в поток холодного расширившегося воздуха, после чего смесь направляется в диффузор 20, Жидкий воздух отделяется в отделителе 21 жидкости и подается в верхнюю часть колонны 7 на ректификационные тарелки 25, стекает вниз, обеспечивая осуществление процесса ректификации.

Несжиженный воздух через патрубок 23 отводится из отделителя 21 жидкости и через патрубок вводится через стенку корпуса 24 внутрь колонны 7, в зазор между ректификационными тарелками. Поток воздуха натекает на перегородку 26 и проходит через зазор в пространство между тарелками 25, где затормаживается. Тем самым в колонну вводится дополнительное количество теплоты, что способствует дополнительному выкипанию азота из стекающей по вышележащим тарелкам 25 колонны 7 флегмы. Это способствует увеличению выхода чистых продуктов. Стекающая жидкость обогащается кислородом, после чего она стекает в нижнюю часть колонны 7, где теплотой конденсации сжатого воздуха в конденсаторе 8 обеспечивается испарение. Жидкий кислород из нижней части колонны 7 разделяется на два потока: один направляют в теплообменник 15, где подогревают до параметров окружающей среды и в виде газа выдают потребителю; другой поток направляют в испаритель-конденсатор 10, где из жидкости испаряют остаточный азот, после чего жидкий кислород подают в теплообменник 11, охлаждают и подают потребителю,

Азот из колонны 7 пропускают через теплообменник 11 и разделяют на два потока, Большую часть потока нагревают в охладителе 4 и предварительном теплообменнике 2, меньшую часть направляют в теплообменник 15, после чего потоки смешивают и направляют к компрессору 13 для сжатия азота. Азот сжимают в компрессоре

13 до давления и делят на два потока. Часть потока выдают потребителю в виде сжатого газа, основной поток - циркуляционный азот - направляют на охлаждение в теплообменник 15, конденсируют в

испарителе-конденсаторе 10, охлаждают жидкий азот в теплообменнике 11, расширяют в азотном дроссель-вентиле 12 и подают жидкий азот на верхнюю тарелку колонны 7 в качестве флегмы.

Из средней части ректификационной колонны 7 отбирают азотную фракцию, подогревают в теплообменниках 14 и 15 и либо используют в аппарате 3 для регенерации поглотителей, либо выбрасывают в атмосферу.

Предложенная установка позволяет увеличить выход чистых продуктов разделения воздуха до 5%,

Формула из обретения

Установка для разделения воздуха, содержащая магистраль с последовательно установленными компрессором, охладителем воздуха, аппаратом очистки воздуха от влаги, углекислоты и углеводородов, основным теплообменником, детандером и колонной однократной ректификации, а также азотный компрессор и дроссельный вентиль азота, отличающаяся тем, что, с целью увеличения выхода чистых продуктов разделения, установка дополнительно содержит сопло Лаваля, камеру смешения с распределителем жидкости, диффузор и отделитель жидкости с жидкостным и газовым патрубками, последовательно подключенные к

магистрали между основным теплообменником и детандером, распределитель жидкости подключен к нижней части колонны, жидкостной патрубок отделителя жидкости - к верхней части колонны, газовый патрубок - к средней части колонны и в месте подключения последнего в колонне расположена перегородка перпендикулярно оси патрубка.

Изобретение относится к криогенной технике. Целью изобретения является увеличение выхода чистых продуктов разделения воздуха. Установка для разделения воздуха характеризуется тем, что параллельно детандеру установлен струйный аппарат, входной патрубок которого подсоединен к трубопроводу воздуха высокого давления после основного теплообменника. 3 ил.

Фиг.

23

я ,,

т

WbVt Vfn

т

Л

77

16

фиг.2

2В

/ Г