СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА Советский патент 1972 года по МПК F25J1/00 F28B9/06 

Изобретение относится к технике низкотемпературного разделения воздуха и касается процесса предварительного охлаждения сжатого воздуха, поступающего в блок разделения.

Известен способ предварительного охлаждения сжатого воздуха, например, в воздухоразделительных установках, KOTOjibifl заключается в толг, ЧТ1) обратный поток (азот) из блока разделе 1ия приводят в контакт с водои при противоточном движении через азотно-водяной скруббер. Стекаюи1ая вода охлаждается за счет тепло- и массообмена с азотом и с помощью циркуляционного насоса подается на орошение воздушного скруббера, в котором поступающий сжатый воздух охлаждается и осушается в процессе теило- и массообмеца со стекающей водой.

Дальиейщее охлаждение перерабатываемого воздуха до состояния насьпценпя нроизводят в регенераторах нли реверсивных теплообменниках, работа которых в значительной степени зависит от эффективности работы системы предварительного о.хлаждения. Понижение температуры сжатого воздуха создает более благонриятные условия для работы регенераторов пли реверсивных теплообменников вследствие уменьшения его влагосодержапия и приводит к сппжению расхода энергии на производство едпницы продуктов разделения.

Однако раздельное ведение процессов рекуперации холода обратного иотока и охлаждения сжатого воздуха требует наличия двух отдельпых аппаратов (азотно-водяпой скруббер и воздушно-водяной скруббер) с соответствующей системой циркуляции, что усложняет систему иредварительного охлаждения и обусловливает ее большую металлоемкость. При эгом процесс тепло- п массообмена происходит с практически постоянной нлотностью орошения, что не позволяет в полной мере использовать испарительный эффект, который можно получнть при насыщении парами воды обратного азота.

С целью повышения эффективности снособа процесс охлаждения воды нри коитакте с обратным потоком низкого давления осупд,ествляют прп прямоточном движении газа и жидкости при одновремеином теплообмепе с потоком сжатого газа, причем воду в обратный ноток вводят на нескольких температурных уровнях по ходу обратного потока, а влагу, скопденсировавщуюся при охлал дении сжатого воздуха вводят так же в обратный поток.

На чертеже показана схема воздухоразделительной установки низкого давления, реализующей предложенньп способ.

паритель 1, в котором охлаждается за счет теплообмена с обратным потоком. После теплообменника-испарителя воздух направляют в отделитель 2 жидкости, где отделяется сконденсировавшаяся влага, и затем через переключающие клапаны 5 и - - в реверсивный теплообменник 5. Обратный поток (отбросной азот) через переключающие клапаны 6 и 7 поступает в теплообменник-испаритель. Для создания псиарительного эффекта в отбросной поток перед теплообмеппиком-испарителе.1 через вентиль 8 вводят воду в количестве, необ.кодимом для его насыщен пя.

Для умеиьн1е11 1я потерь холода за счет охлаждения воды до температуры обратного потока ввод ее производ}гг в песколгиспх местах по ходу обратного потока через вентиль 9.

Тем самым обеспечивается увлажненпе обратного потока при одповре.ченном теплообмене с нря.мым потоком и достигается соотнон1ение водяных эквивалентов, необходнмое для реализац и процесса теплообмена на самом иизко.м температурном уровне прн сохранении приемлемой разностн температур между прямым и обратным потоками.

При этолг влагосодержание обратного потока, а следовательно, и его теплоемкость, с повышением температуры растет значительно быстрее, чем прямого. Так как тепловая нагрузка на каждом температурном уровне определяется количеством и теплоемкостью прямого потока, при повыщенни температуры разность темнератур между нрямым и обратным потоками возрастает. Это обеспечивает увеличение движущей силы нроцееса теплообмена между прямым и обратным потока.ми и, соответственно, уменьшение иеобходи мой иоверхности теплообмена прн условии ее достаточности для иасыщення обратного потока. Разность температур на тенлом конце теплообменника-испарителя будет тем больnie, чем выше температура входящего пря.мого потока и чем меньше доля отбираемых сухих и чистых продуктов.

После теплообменника-испарителя обратный поток поступает в отделитель 10 жидкости, где отбросной азот отделяется от неиспаривщейся жидкости и сбрасывается в атмосферу. Для уменьшения расхода испаряемой воды влага, сконденсировавщаяся из прямого потока, через вентиль // дросселируется в обратный поток. Таким образом, предложенный способ позволяет отказаться в установках разделения воздуха от громоздкой скрубберной системы азотно-водяного охлаждения, заменив ее компактным теплообменником-испарителем, в котором испарительной эффект достигается за

счет испарения жидкости, вводимой на одном или нескольких температурных уровнях в обратный поток в количестве, необходимом для его насыщения при одновременном теплообмеие с прямым потоком; причем избыточная часть испарительного эффекта используется для увеличения движущей силы теплообмена между прямым и обратным потоками.

Предмет изобретения

1.Способ предварительного охлаждения сжатого воздуха, например, в воздухоразделительных установках, путем теплообмена с водой, охлаждаемой при контакте с обратным потоком низкого давления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, процесс охлаждения воды при

контакте с обратным потоком низкого давления осуществляют прн прямоточном движении газа и жидкости при одновременном теплообмене с нотоком сжатого газа, причем воду в обратный ноток вводят на нескольких температурных уровнях по ходу обратного потока.

2.Способ но п. 1, отличающийся тем, что влагу, сконденсировавшуюся при охлаждеНИИ сжатого воздуха, вводят в обратный поток.

ггз

компрессора

Азот отаросной