СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА Советский патент 1970 года по МПК F25J1/00 

Изобретение относится к технике глубокого охлаждения и касается разделения воздуха низкотемпературной ректификацией с получением Продуктов разделения в жидком виде.

Известен способ разделения воздуха с получением продуктов разделения в жидком виде, включающий сжатие воздуха до низкого давления, охлаждение и очистку его. В этом снособе только часть участвует в разделении, в то время как другая часть служит лишь для производства холода. Это объясняется тем, что при получении продуктов разделения в жидком виде потери холода с отводимой жидкостью превыглают или равны сумме потерь холода от недорскуперации и теплопритоков из окружающей среды, вследствие чего возможное количество продукта определяется мощностью холодильного цикла, а не располагаемым количеством воздуха. Таким образом, чем совершеннее (при прочих равных условиях) холодильнЕлй цикл, тем большую часть сжимаелюго воздуха можно направить на разделение и увеличить коэффициент извлечения продукта.

Целью изобретения является увеличение выхода жидкого продукта и сокращение энергетических затрат на разделение. Это достигается за счет того, что охлаждение и очистку воздуха осуществляют в две стадии, причем на первой стадии воздух имеет давление, превытающее необходимое для разделения, и охлаждается до температуры, при которой содержание влаги в воздухе настолько мало, что на практике без описаний ее наличием можно пренебречь. В этом состоянии весь -поток воздуха направляют на расширение, после которого температура воздуха не должна быть настолько низкой, чтобы возникла возможность выпадения двуокиси углерода.

Раситиренный ВОЗДУХ направляют на вторую стадию охлаждения и очистки, где его охлаждают до температуры, близкой к температуре насыщения при давлении разделения. Кроме того, часть воздуха после первой стадии охлаждения и очистки пропускают в обратном нанравлении через реверсивные устройства и после подогрева за счет теплообмена с прямым потоком об1 единяют с оставшимся потоком воздуха, идущим на расширение.

Чтобы несколько уменьшить ограничения, связанные с поддержанием определенной температуры после первой стадии охлаждения и очистки и после расширения, воздух после первой стадии охлаждения и очистки направляют, на адсорбционную очистку.

На чертеже изображена ппинципиальная схема воздухоразделительной установки для реализации предлагаемого способа.

для охлаждения л очистки на нервой стадии, турбодетандер 3 для расширения всего нотока воздуха, реверсивные устройства 4 для и очистки воздуха на второй стадии, турбодетандер 5 для иоследующего расширения части воздуха на более низком темиературном уровне, подогреватель 6 обратного потока, охладитель 7 кубовой л ;идкоети нижней колонны, охладитель 8 азотной флегмы, аппарат 9 двукратной ректифнкации с конденсатором 10, вентили 11-15 и адсорбционный блок очистки 16.

Воздух сжимают в компрессоре 1 до низкого давления, ио все же более высокого, чем давления разделения, и пропускают через реверсивные устройства 2 первой ступени. Температуру Прямого потока на выходе из нервой ступени поддерживают настолько низкой, что достигают практически полной очистки воздуха от влаги.

Часть охлажденного воздуха через специальные каналы пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства 2, затем смешивают с оставшейся частью воздушного потока и весь прямой поток направляют на расширение в турбодетандер 3, на выходе из которого давление несколько превышает давление разделения, а температура выше той, при которой возникает опасность выпадения двуокиеи углерода. После расширения в турбодетандере 3 прямой ноток направляют на окончательное охлаждение и очистку в реверсивные устройства 4 второй ступени. Часть воздуха после охлаждения пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства 4 по специальным каналам. Затем эту часть воздуха смешивают с частью холодного и очиш,енного воздуха и направляют на окончательное расширение в турбодетапдер 5 до давления, близкого к атмосферному.

Нерасширенную часть холодного и очищенного воздуха направляют на разделение в аппарат 9 двукратной ректификации, причем основное количество этого воздуха вводят в куб нижней колонны в газообразном состоянии, а меньшую часть потока предварительно сжижают в подогреватель 6 обратного потока и подают в нижнюю колонну, но уже выше куба колонны. Обоганденную кислородом жидкость из куба нижней колонны направляют на охлаждение обратным потоком в охладитель 7 кубовой жидкости и затем дросселируют вентилем 12 в среднюю часть верхней колонны.

282,357

Газообразный азот,. ноднимаюш,ийся из нижncii колонны, ожижают в конденсаторе 10 и частнчно используют в качестве флегмы для нижней колонны, а частично ианравляют на 5 охлаждение обратным нотоком в охладитель 8 азотной флегмы и затем дросселируют вентилем // в верхнюю часть колонны. Продукционный жидкий кислород выводят непосредственно из конденсатора 10. Холодный газообразный азот выводят из верхней колонны аппарата 9 двукратной ректификации и смешивают с нотоком расширенного воздуха после турбодетандера 5. Смешанный поток подогревают в теплообменниках 8, 7 и 5 и затем

15 пропускают через реверсивные устройства 4 и 2. Этот обратный поток выносит примеси, выпавшие в реверсивных устройствах при прохождении прямого потока. Для расширения диапазона температур, в

0 котором возможна работа турбодетандера 3, воздух после первой стадии охлаждения и очистки в реверсивных устройствах 2 направляют в один из двух попеременно работающих адсорберов для дополнительной очистки от

5 влаги и двуокиси углерода.

Предмет изобретения

0 1- Способ разделения воздуха низкотемпературной ректификацией, включающий сжатие воздуха до иизкого давления и охлаждение и очистку его в ревереивных устройствах, отличающийся тем, что, с целью сокращения энер5 гетичееких затрат на разделение, охлаледение и очистку воздуха производят в две стадии, причем на первой стадии воздух охлаждают до температуры, обеспечивающей практически полную очистку от влаги, и расширяют до дав0 «тения, большего, чем давление разделения, а затем на второй стадии расширенный воздух охлаждают до температуры, близкой к температуре насыщения при давлении разделения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

5 часть воздуха после охлаждения на первой стадии пропускают в обратном направлении через реверспвиые устройства, после чего объединяют с оставшимся потоком, идущим на расширение.

3. Сноеоб но пп. 1, 2, отличающийся тем, что весь поток воздуха после охлаждения па первой стадии иаправляют на адсорбционную очистку.

UmSpocHou гоз . j v .rtwfv i.

/

I

Чf-f

.Ю TH73