Установка разделения воздуха Советский патент 1979 года по МПК F25J3/04 

(54) УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

I

Изобретение относится к криогеииой технике, более конкретно к установкам низкотемпературного разделения воздуха с получением аргона.

Известны установки разделения воздух с получением аргона, включающие колонну двойной ректификации, колонну сырого аргона, теплообменник, газгольдер, компрессор и колонну очистки аргона от :азота 1. В таких установках производят отбор газообразного сырого аргона из колонны сырого аргона через теплообменник, в котором ои подогревается, в газгольдер, и затем с помоии ю компрессора через дросселЬВ колон«у очистки. Объем занимаемый газом, очень велик. Система эта сложна и вследствие большого количества машин и аппаратов, а также большого объема аккумулирующей емкости (в данном случае газгольдера) требует больших капитальных затрат на сооруцудееиие.Известны устаиовки разделения воздуха с получением аргона, включающие колонну двойной ректнфикации, колонну сырого арjtOHa, трубопровод отбора жидкого cuporcf

аргона с регулирующим устройством и колонну очистки аргона от азота. Регулирующее устройство выполнено в виде установленйого на линии отбора сырого аргона регулирующего вентиля и датчика концентрации жидкого сырого аргона с показывающим прибором {2}.

В таких установках отбор сырого аргона производят из кармана колонны сырого аргона, поддерживая заданную номинальную концентрацию в нем кислорода регулирующим вентилем по показаниям показывающего прибора, связанного с находящимся в кармане колонны сырого аргона или на линии отбора жидкого аргона датчиком концентрации.

Недостатком таких установок является большая потеря продукционного аргона, вызываемая нестабильностью режимов работы аргоиных колонн и жесткой технологической связью между ними. Режим работы колонны сырого аргона иестабилеи по своей природе, так как малейщие изменения процесса ректификации в основном воздухоразделительном аппарате существенно сказываются на .составе аргоиной фракции, подаваемой в колонну сырого аргона. в реаль Ь х условиях содержание кислорода в cijipoM аргоне может измениться от I до 10 - 12%(при номинальных У/о), а количсство отбираемого сырого аргона - от 60 ло 120% «т номинального. Возможно и полное дл;1те.ИпНое ирекращенне отбора сырого аргона при повьппенном содержании азота в колонне сырого аргона. Для восстановлении нормального режима работы колонны сырого аргона требуется приблизительно 4 ч. Режим работы колонны очистки нестабилен в результате колебаний количества подаваемого сырого аргона и концентрации в ием кислорода. Кроме того, режим ее работы зависит еще от ряда факторов, связанных, например, с работой последующего технологического оборудования В результате наличия жесткой технологической связи между колоннами любое изменение их режима приводит к потерям продукционного ар II. гона. Например, при увеличении количества сырого аргона колонна очистки в период вынужденного изменения ее работы не обеспечивает необходимой степени разделения и отбросной азот содержит повылпенное количество аргона, который, таким образом будет потерян. При прекращении работы колонны очистки аргона теряется весь аргон, который мог бы быть получен за время, которое она не работает. Любая неисправ юсть в работе колонны .очистки аргона или последующего обйру дования ведет к выбрасыванию получаемого сырого аргона в атмосферу. Целью изобретения является увеличение выхода продукционного аргона. .. Достигается это тем, что установка снаб/кена аккумулирующей емкостью, установленной между колонной сырого аргона и колонной очистки аргона от азота и соединенной с.ними с помощью трубопроводов. . предусмотрен также вариант установки, при котором с целью увеличения располагаемого напора трубопровод жидкого сырого аргона снабжен греющей рубашкой. На чертеже представлена схема установки: с греющей рубащкой. Установка состоит из колонны 1 двойной ректификации и связанных между собой последовательно трубопроводом 2 сырого аргона колонны 3 сырого аргона, регулирующего отбор сырого аргона Из колонны 3 вентиля 4, расположенной на уровне кармана колонны сырого аргона и связанной с этой колонной уравнительным газовым трубо проводом 5 аккумулирующей емкости 6, регулирующего подачу сырого аргона вентиля 7 и колонны 8 ректификационной очистки аргона от азота. Участки трубопровода сырого аргона между колонной 3 сырого аргона и регулирующим вентилем 4 и ме-жду. емкостью 6 и регулирующим вентилем 7 снабжены охлаждающей рубащкой 9. Рубашка является частью ли62 ifnH 10 подачи кубовой жидкости, на которой находится дроссельный вентиль 11, из куба колонны 1 двойной ректификации в конденсатор колонны 3 сырого аргона. На газовом трубопроводе 5 находится обратный клапан 12. Емкость 6 снабжена указателем 13 уровня. На линии отбора сырого аргона из колонны 3 установлен датчик 14 концентрации с показывающим прибором 15. В колонне 8 ректификационной очистки аргона от азота также установлен ряд датчиков с показывающими приборами для контроля режима ее работы (на рисуике условно не показаны), Установка работает следующим образом. Жидкий сырой аргон из кармана колонны 3 по трубопроводу 2 через регулирующий вентиль 4 поступает в аккумулирующую емкость 6. Отбор жидкого сырого аргона регулируют вентилем 4 по показаниям прибора 15, поддерживая необходимую концентрацию кислорода в аргоне...Для исклю: 1ения подпаривания жидкого сырого аргона напорная линия от колонны 3 до вентиля 4 охлаждается сдросселированным вентилем У и поданным в рубащку 9 жидким воздухом, направляемым из колонны 1 двойной ректификации в конденсатор колонны 3 сырого аргона. Отбор жидкого аргона из ем; кости 6 в колонну 8 очистки от азота регулируют вентилем 7. Участок трубопровода 2 между емкостью б и колонной 8 очистки также охлаждается сдросселированным жидг ким воздухом, находящемся в рубашке 9. Вентилем 7 поддерживают заданный расход, определенный из условия стабильной работы колонны 8 а последующего технологического оборудования. Контроль расхода ведется по указателю 13,уровня по приборам,, связанным с датчиками, находящимися в колонне очистки. Необходимый напор в трубопроводе 2 между емкостью 6 и колонной 8 обеспечивается расположением емкости 6 на уровне кармана колонны 3 и нижним pacjioложением колонны 8. Подъем жидкости в емкость 6 происходит за счет разности удельных весов жидкого аргона до вентиля 4 и паро-жидкостной смеси после него - так называемый парлифтный эффект. Пары аргона из емкости 6 по трубопроводу 5 через обратный клапан 12 возвращаются в колон-ну3. При нарушениях режима в аппарате 1 или в колонне 3 сырого аргона отбор жидкости через вентиль 4 меняется, но колонна 8 очистки от азота продолжает работать в номинальном режиме за счет срабатывания накопленного в аккумулирующей емкости 6 жидкого аргона через вентиль 7. Объем емкости 6 обеспечивает работу в течение 4-6 ч без подачи или без слива жидкости. В течение этого времени режим колонн 1 или 3 восстанавливается, и созда-; ётся возможность для последующего постепенного накапливания рабочего уровня в емкости 6. При нарушении режима работы

колонны 8 очистки и следующего за ней оборудования отбор жидкого аргона через вентиль 7 прекращается или изменяется, но колонка 3 сырого аргона продолжает ра-ботать в нормальном режиме за счет накопления жидкого сырого аргона в емкость 6. Накопленный аргон после восстановления режима колонны 8 постепенно вырабатывается.,

При необходимости увеличения напора на участке трубопровода 2 между емкостью 6 и колонной 8 очистки аккумулирующая емкость установлена выше кармана колонны 3. Для обеспечения подачи жидкости в емкость 6 на напорном участке трубопровода 2 между регулирующим вентилем 4 и емкостью 6 смонтирована греющая рубащка 16, которая является частью линии 17 отбора воздуха t давлением 6 ат из парового пространства куба колонны I в конденсатор колонны 3. После греющей рубащки на этой линии установлен регулирующий вентиль 18.

В рубащке 16 происходит конденсация газообразного воздуха, за счет выделения теплоты конденсации происходит подпаривание сырого аргона. В результате пapлифfный эффект значительно усиливается и ngiявляется возможность подачи сырого арго на на более высокий уровень. Вентилем 18 регулируют тепловую нагрузку рубащки 16.

Установка аккумулирующей емкостидает возможность производить отбор сырого аргона из колонны сырого аргона по его концентрации, а в колонну очистки подавать при этом необходимое количество сырого аргона. Это стабилизирует режим работы колонны очистки и уменьшает потери аргона. Кроме того, наличие аккумулирующей емкости позволяет при нарущениях работы колонны сырого аргона продолжать подачу сырого аргона в колонну очистки из емкости, что предотвращает потери аргона в таких условиях, а также прекращать подачу сырого аргона в колонну очистки при неисправноетях ,в ней или в последующем технологоческом оборудовании, в то же время это дает возможность продолжить отбор сырого аргона из колонны сырого аргона и накапливать его/в емкость, а затем, использовать для последующего разделения, что также предотвращает потерн аргона.

Таким образом, введение аккумулирующей емкости в линию связи колонны сырого аргона с колонной очистки аргона от азота позволяет стабилизировать работу указанных колонн, производить их независимую регулировку и остановку и в результате увеличивает вЫход продукционного аргона.

Увеличение выхода iaproHa при бнедренин изобретения на установке Кж-1Ар составит приблизительно , что обеспечивает годовой экономический эффект 500 тыс. руб.;

Э-37,5(-й) . 8200 (ч) .1,6 руб. . 500.000 руб.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Изат

Kutmpti

tntu

я w