Способ разделения воздуха на газообразный кислород и азот Советский патент 1977 года по МПК F25J3/04 

1

Изобретение относится к области производства продуктов разделения воздуха путем сжатия его и последующего разделения методом низкотемиературной ректификации.

Оно может быть использовано в металлургической промышленности, энергетике и там, где применяется кислород, азот и другие составляющие компоненты.

Известны способы разделения воздуха, в которых используются процессы сжатия и расширения, теплообмена и массообмена, реализуемые в специальных аппаратах 1. Давление разделяемого воздуха составляет 5- 6 бар, и удельный расход энергии на производство 1 м кислорода 0,4-0,42 квт-ч/м.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является способ разделения воздуха на газообразный кислород и азот, включающий сжатие одной части воздуха до давления 2,7-2,9 -бар и последующее предварительное разделение этой части методом низкотемпературной ректификации, сжатие другой части воздуха до давления 4,1-4,3 бар, конденсацию этой части и окончательное разделение обеих частей методом низкотемпературной ректификации с расширением предварительно сжатого газообразного азота в турбодетандоре на различных температурных уровнях для компенсации холодопотерь 2.

Недостатком данного способа является, вопервых, то, что ту часть воздуха, которую сжимают до повыщенного давления (4,2- 4,6 бар) конденсируют полностью за счет испарения кислорода, что вынуждает иметь значительные потери от необратимости процессов тепло-массообмена, во-вторых, для компенсации холодопотерь используют дополнительный азотный компрессор.

С целью снижения удельного расхода энергии на разделение воздуха конденсацию воздуха, сжатого до 4,1-4,3 бар, ведут до получения газообразной фракции, обогащенной азотом до 92-93% с последующим расщирением ее в турбодетандерах.

На чертеже схематично изображена установка для разделения воздуха.

Установка содержит турбокомпрессоры 1, 2, реверсивные теплообменники 3, 4, 5, 6, колонну 7 предварительного разделения, колонну 8 окончательного разделения, конденсатор азота 9, переохладители 10, 11, 12, подогреватель 13, конденсаторы воздуха 14, 15, сепараторы 16, 17, турбодетандеры 18, 19, теплообменник 20, адсорбер 21.

Воздух сжимают в турбокомпрессорах 1, 2 до давлений соответственно 2,7-2,9 бар и 4,1-4,3 бар и подают в реверсивные теплообменники 3, 4, 5, 6, где охлаждают его от влаги и двуокиси углерода. Воздух с давлением