Способ обогащения криптонового концентрата Советский патент 1978 года по МПК F25J3/02 B01D3/14 

Изобретение относится к разделению многокомпонентных низкотемпературных жидкостей, в частности « -получению и обогащению криптонового концентрата на установ/ках разделения воздуха. Известен Опособ обогащения криптонового концентрата, согласно которОМу жидкий воздух, обогащенный криптоном в лромывочной колонне, .подвергают ректнфикации и затем паправляют на дальнейщее обогащение 1. Способ .реализуется в установке для получения криптона, включающей холодильные циклы низкого и высокого давления, теплообменное оборудование, промывочную и ректификационную колонны. Недостатком такого способа являются высокие энергетические затраты. Наиболее близким по технической сущности и достигаемсму результату к предлагаемому является способ обогащения криптонового концентрата, используемый на крупных установках для разделения воздуха. Согласно этому способу жидкий кислород, обогащенный «риптоном, подают в криптоновую ректификационную колонну, откуда выводят криптоновый концентра г, который в свою очередь подвергают фракционированному испарению Б испарителе с помощью конденсации газообразного азога И направляют в сепаратор, откуда паровую фазу возвращают вКриптоновую ректификационную колоипу, а жидкую отводят на дальнейшее обогащение через скоростной испаритель 2. Недостатка ми этого способа являются недостаточно высолсая концентрация криптона, не провыщающая 0,1-0,2% по объещ, а также возможность накопления в испарителе углеводородов , что может привести к взрыву и лребует периодического отогрева установки. Целью изобретения является увеличение концентрации криптона и взрывоопасностн процесса обогащения. Поставленная цель достигается тем, что испарение криптонового концентрата, который выводят из криптоновой ректификационной колонны, ведут в горизонтальном испарителе при температуре теплопередающей поверхности на С выще температуры кристаллизации углеводородов С/- Сд, причем процесс испарения осуществляют при постоянной скорости паровой фазы, направляемой противотоко.м к жидкой. На чертеже показан горизонтальный испаритель, в котором осуществляется обогащение крццтонового концентрата. Испаритель выполнен в виде сосуда, сужающегося по ходу движения жидкой фазы. Криптоновый концентрат подают через патрубок /, обогащенный -кокцентрат оизодят через патрубок 2. Тепло подводят к днищу сосуда. Паровую фазу отводят через патрубок /. Перегородки 3 увеличивают путь движения фаз в иопарнтеле. В качсстве обопревающего днище сосуда теплоносителя используют пар или горя1чую ВОду, которые повышают температур} днища до 230-320° К. При использОаапии инььх теплоносителей температура Может ,быть выще, однако это не приведет IK .повышению эффектпвности епособа. Предлагаемый способ позволяет получить среднюю концентрацию -криптона па выходе из Испарителя, равную 0,6-0,8%, при максимальных значениях, разных Повышение концентрацпи достигается за счет интенсИ:фика;ЦИН процесса обогащения. Температурный напор в пспарптеле составляет 200-230° К. Т1ри этом испарение концентрата происходит при температуре 1вьгще, чем температуры ирпсталлизации углеводородов , составляющие для С -480° К, для . Пузырьки пара, поднимающиеся от обогреваемого .испарителя, образуют струи, кото)ые ту1)бул ;зуют жидкую фазу и частично захватывают ее в паровое пространство испарителя, что способствует пнтеисивпому массообмену между паровой и жидкой фазами. Перегородки 3 при этом служат в -качестве каплеотбоЁпиков и дополнительно турбулизир-уют паровую фазу. Тур|булизация паровой фазы обеспечивает снижение сопротивления маесопередаЧи. Скорость д-вижеиия паровой фазы над жидкой за счет выполнения «сиарителя -сул ающимся при-мер но лостояииа. Ее поддерживают .максимальиой, однако не превышающей окО|рости захлебывания, лутем регулирования количества копцентрата, подаваемого в Испаритель. Температуряые пределы реализации способа определяются используемыми в промы-щленном лроизводстве теплоносителями - ИЛИ горячей водой и температурой кристаллизации углеводородов, растворенных в жидком :кислороде. Промыщлеиные испытания способа, проведениые иа заводе «Криворожсталь, показали, что в испарителе не происходит накапливания углеводородов Ci-Cg, в частности ацетилена. Это обеспечивается тем, 1что испарение ведут при температуре более высокой, чем температура кристаллизации любого из этих углеводородов, .благодаря чему кристаллы углеводородов не могут задерживатьея иа -стенках испарителя и сваливаются .в жидкий коицеитрат. В исидкой фазе углеводороды та.кже не могут накапливаться, так как испаритель выполнен проточньгм. Помимо этого реализация способа позволяет снизить взрывоо.пасиость воздухоразделит-ельной установки за сч-ет увеличения количества обогащенного Кри.птоном кислорода, выводимого из ректификационной кол-оииы, что .приводит .к снижению на 20- 30% количества тяжелых -углеводородов, накаплнваю-щ-ихся в аппаратах воздухораздслительиой установки. Возврат .ббльщего по сравнению с прототипом количества иаровой фазы в .воздухоразделительную установку снижает холодоиотери. Производительность блОКа обогащ-еиия криптонового -коипентратавоздухораспределительной установки при реализации предлагаемого способа возрастет примерно в 5 раз при одно-временном сн-ижени;; энергозатрат. Экономический эффект от исиользован-ия способа -обо.га.щеиия криитоновото коицентрата иа заводе «Криворожсталь составляет мли. руб. в .-год. Фор iM у л а и 3 о б р е т е и я 1. Способ обогащения кр.интоиового концентрата, со.держащего углеводо.роды Ci - CQ, включающий фра-кционированное испарение концентрата путем передачи тепла через теплопередающую поверхность, отвод жндкой фазы па дальнейщее о-бога.щение, .возврат паровой фазы в ректификационную колонну воздухораспределительной устаиовки, отличающийся тем, что, с целью увеличения ко.ицеитрации криптона .и снижения взрывоопасности процесса обогащения, испарение коицеитрата ведут при темературе теплопередающей по.верхпости па 10-100° С выще температуры кристаллизаии углеводородов Су-нСд. 2. Способ поп. I, отличающийся ем, что протесе иопареиия осуществляют ри иостояниой скорости паровой фазы, наравляемой противотоком к жидкой. Источники информации, принятые во нимание при экспертизе: 1.Герщ С. Я. Глубокое охлаждение. . П, Госэиергоиздат, 1960, с. 333-335. 2.Установки разделения воздуха. Катаог-сиравоч«ик. М., ЦНИТИХИ ИНЕФТЕАШ, 1970, с. 14.