СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА Советский патент 1969 года по МПК F25J3/04 F25J3/08 

Предлагаемый способ низкотемпературного разделения воздуха может быть использован в установках для получения азота и кислорода с адсорбционной очисткой воздуха от высококипящих примесей.

Известны способы разделения воздуха низкотемпературной ректификацией с очисткой воздуха от влаги, углекислоты и углеводородов в цеолитовых блоках очистки.

В этих способах оптимальная температура воздуха, поступающего на очистку, составляет 5-8°С.

Воздух перед очисткой охлаждается в предварительном теплообменнике до 5-8°С потоками, полученными в результате разделения воздуха. Для регенерации (десорбции и охлаждения) адсорбента используются отбросная аргонная фракция или аргонная фракция в смеси с частью продукционного азота, прошедшие предварительный теплообменник.

Однако поток газа, необходимый для охлаждения адсорбера, составляет 30-40% от количества перерабатываемого воздуха.

В существующих в настоящее время воздухоразделительных установках одновременное получение кислорода и азота осуществляется при отборе отбросной фракции в количестве 10-20% от количества перерабатываемого воздуха. Таким образом, для охлаждения адсорбера необходимо либо увеличить количество отбираемой фракции, либо добавить к фракции некоторое количество продукционного азота, что в обоих случаях снижает выход продуктов разделения.

Кроме того, при охлаждении адсорбера газом (азотом или аргонной фракцией), прошедшим предварительный теплообменник и имеюидим температуру на 5-10°С ниже температуры среды (20-30°С), в конце периода о.хлаждения температура адсорбера практически оказывается не ниже 40°С. Дальнейшее охлаждение адсорбера до номинальной рабочей температуры 8-10°С ведут, пропуская через него часть охлажденного воздуха с одновременной очисткой последнего.

Параллельная работа на двух адсорберах, из которых один имеет рабочую температуру, а другой охлаждается до рабочей температуры, подогревая часть воздуха, ведет, во-первых, к колебаниям температуры воздуха перед основными теплообменниками и, следовательно, теплового режима блока разделения в целом, во-вторых, адсорбция осуществляется при более высокой температуре адсорбента,

что нежелательно.

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение расхода регенерирующего газа при охлаждении адсорберов блоков очистки и устранение необходимости в дополнительном

зоздуха, т. е. увеличение производительности и стабилизации теплового режима блока разделения.

Способ отличается от известных тем, что поток газа, используемый для охлаждения регенерированного адсорбционного блока, отбирают перед предварительным теплообменником, т. е. при температуре более низкой, чем температура воздуха, идущего на очистку.

Отбор газа на регенерацию при пониженной температуре позволяет устранить одновременно указанные недостатки известных способов низкотемпературного разделения воздуха:

а)количество газа, необходимое . для охлаждения адсорбера до рабочей температуры, уменьшается, что дает возможность обойтись при регенерации адсорбера только отбросной аргонной фракцией и избежать потерь азота;

б)пониженная температура охлаждающего обратного газа позволяет охладить регенерируемый адсорбер до его рабочей температуры (5-8°С), пока параллельный адсорбер раб:;тает в режиме адсорбции.

На чертеже представлена схема установки для осуществления данного способа.

Установка состоит из предварительного теплообменника // влагоотделителя 2, блока адсорбционной очистки 3, основных теплообменников 4 и 5, насоса жидкого кислорода 6, разделительного аппарата 7, детандера 8.

Установка работает следующим образом.

Сжатый воздух охлаждается азотом и сжатым кислородом до температуры 5-8°С в предварительном теплообменнике 1, из него выделяется капельная злага во влагоотделителе 2. Затем воздух очищается от влаги, углекислоты и углеводородов в одном из адсорберов блока очистки 3, охлаждается азотом, кислородом и аргонпой фракцией в основных теплообменниках 4 к 5. Часть воздуха при температуре порядка -100°С расширяется в детандере 8, остальной воздух после теплообменников расширяется в дроссельном вентиле. Дроссельный и детандерный потоки после

расширения смешиваются и поступают в разделительный аппарат 7, где воздух разделяется на кислород, азот и аргонную фракцию.

Кислород с помощью насоса 6 прокачивается в теплообменник 4 и далее в предварительный теплообменник 1, где газифицируется и нагревается до температуры, близкой к температуре поступающего воздуха. Азот подогревается за счет теплообмена с воздухом

в теплообменниках 5 и 1. Фракция в количестве около 20% от перерабатываемого воздуха подогревается в теплообменнике 4 до температуры от -10 до 5°С и поступает на нагрев или охлаждение регенерируемого адсорбера блока очистки 3.

Осуществление указанного способа охлаждения адсорберов блока очистки позволяет для азотно-кислородных установок (в случае отсутствия циркуляционной системы охлаждения с газодувкой и использования для охлаждения части продукционного азота) исключить расход продукционного азота и стабилизировать работу установки, так как при этом исключается влияние нереключения адсорберов блока очистки на работу разделительного анпарата.

Предмет изобретения

Способ разделения воздуха путем его охлаждения в предварительном теплообменнике, адсорбционной очистки от влаги, углекислоты и углеводородов, дальнейшего охлаждения в основных теплообменниках и последующей

низкотемпературиой ректификации с использованием обратных потоков для охлаждения прямого потока, а также для регенерации и о.клаждения адсорбционных блоков, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода

охлаждающего газа и стабилизации работы блока разделения, поток газа, используемый для охлаждения регенерированного адсорбционного блока, отбирают перед предварительным теплообменником. S c fnMOf f epy Bosdynua fto/ npech- X)-1bO-J YX 5 co/ia ffucaopo