Воздухоразделительная установка Советский патент 1978 года по МПК F25J3/04 

(54) ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТБЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к низкотемпературной раздепитепьной технике, используемой в области криогенных энергетических устройств, касается воздухораздепитепьных установок и спужит дпя попучения киспорода, азота и инертных газов из воздуха.

Известна воздухораздепигепьная установка, включающая турбокомпрессор, регенераторы, адсорберы очистки и осушки, верхнюю и нижнюю ректификационную копонны, турбодетандеры, конденсатор, иопаритепь, теплообменники и запорную и регулирующую арматуру jlj .

В этойустановке исрарение ккспорода в конденсаторе-испарителе производят путем конденсации воздуха и понижение да&ления воздуха возможно только до 0,4 МП

Наиболее близкой по технической сущности является воздухораздепительная уотановка, состоящая из тех же аппаратов, НО понижение давления производят в ней за счет дополнительного дожатия азотной фракции и последующей ее конденсации за счет испарения кислорода 2j .

Однаков такой установке возможно .снижение давления также только до 0,4 МПа. При дальнейшем снижении давления нарушаются условия ректификации в верхней колонне иэ-за несоответствия необходимого срргношения между стекающей флегмой и поднимающими парами.

Целью изобретения является повышение энергетической эффективности возду-: хоразделительной .установки.

Доставленная цепь достигается тем, чт установка, включакоцая турбокомпрессор, регенераторы, очистки и осушки воздуха, верхнюю и нижнюю ректификационные колонны, турбодетандеры, кон денсатор, испаритель, теплообменники, запорную и регулирующую арматуру, снабжена дополнительным турбокомпрессором и дроссельным вентилем, расположенными между конденсаторами и испарителем.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой воздухоразделительной установки. Воздухораздепительная турбокомпустановка содержит основной раторы (тепрессор 1, киспородные реген пообменники) 2, азотные pei гнератсфы (теппообменвикн) 3, адсорбе осушки и обмекники очистки 4, детандерные твпт; ую 5, 6, нижнюю ректификааион iJOK) ректифн7, турбодетанд ы 8,9| верх кацисдаву Ь копонку ib, всп игепь 11, конденсатф 12, допопнвтеп ный турбо компрессс 13 переохпадиТ пн 14, 15,, дроссельные вентипи 1в, 1 18 и допоп ,вит пы&1Й вентиль 19. Воадухораспрёдепитепьная установка работает следующим образом. Воздух в количестве, равном едикиде,/ изотермически сжимается основнным турб компрессором 1 примерно др 0,25 МПа. Проходя регенераторы 2,3, воздух охлаждается до .состояния сухого насыщенного пара и очищается от влаги и двуокиси yi иерода. Незабиваемость регенераторов обеспечивается отводом части воздуха 8 О,1О1 из азотных регенераторов 3 в адсорбер 4, после которого воздух петлевого потока смешивается с частью воздуха М 0,293, прошедшего азотные регенераторы 3, и вентилем 18 распределяется в детандерные теплообменники 5, 6, в которых охлаждается, отдавая тепло дётандерным потокам, смешивается с основ ным потоком воздуха, прошедшим регенараторы 2 и 3, и поступает в нижнюю рек тификационную колонну 7. Часть воздуха Вд 0,154, пройдя отмывку на трех ниж них тарелках от углеводородов, отбираетс из нижней колонны 7 и через детандерны теплообменник 6, в которомпоток нагревается, поступает в турбодетандер 8. Рас ширившийся в турбодетандере 8 воздух, вводится в среднюю часть верхней колонны 1О. После разделения в верхней колонне 7 часть паров чис.того азота в Kt личестве А 0,25 отводится из верхней части нижней колонны, подогревается в детандерном теплообменнике 5 и расширяется в турбодетандере 9. Расширившийся в турбодетандере 9 чистый азот выводирся затем по змеевикам, встроенным в азотные регенераторы 3, к потребителю. Оставшиеся пары чистого азота из нижней колонны 7 поступают в конденсатор 12, где конденсируются и стекают в виде флегмы на орошение нижней колонны. .Часть флегмы Д О,214 через переохладитель 15, где она охлаждается, отдавая тепло гояаному annrv. nnnrvnapr чо- IR 0,382, обогащенная кислородом, проодит переохладитель 14 и через дроссельниый вентиль 17 поступает также в верх-, юю колонну 1О. Жидкий КИСЛОРОД, полуившийся в рваупьтате ректификации в Вахней колонне, стекает в Испаритель 11, где испаряется за счет конденсации во духа. Часть паров кислорода поступает в верхнюю колонну для обеспечения процесса ректифвкацив, а -часть в количестве К р,р2 через квслородные регенера- .торы 2 отводится к потребителю. Грязный ааог Г О,548, пройдя пере охладители 15 в 14,;направляется в азртные регенераторы 3, где нагревается и, вынося влагу в углекислоту, выбрасывается в атмооф у. Конденсация азота и испарение кио порода сюуществляется циркуляционным потоком воздуха В О,49, при низких температурах. Воздух В , сжатый в.до- ; полнвтельном турбокомпрессоре 13, поступает в испаритель 11, где конденсиру,ется за счет вспарёнвя жидкого кислорода. Затем жидкий воэдух, проходи т дроссельный вентиль 19, где расширяется примерно до 0,15 МПа, и поступает в конденсатор 12. В конденсатфе 12 жидкий водг дух вспаряется за счет конденсации азота, после чего испарившийся осадок всасывается дополнительным компрессором. Применение такой схемы позволяет сниаать давление воздуха после основного турбокомпрессора от 0,25. МПа и уменьшить затраты энергвв по сравнению с существукнцими установками,производящими большие количества газообразных киолорода и азота, примерно на ЗО%. Форм у л а изобретения Воздухоразделительная установка, вкпючакжцая основной турбокомпрессор, регенераторы, адсорберы очистки и осушки, верхшею и нижнюю ректификационные колонны, турбодетандфы, конденсатор, испаритель, теплообменники, запорную и регулирующук) арматуру, отпнч ающаяся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности, она снабжена дополнительным турбокомпрессором в дроссельным вентилем расположенными между крнденсатором и.испарителем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетепьство № 387193, М., кл. F25 J 3/О4, 1973.

tf

fif