Способ получения газообразного азота Советский патент 1980 года по МПК F25J3/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО АЗОТА

Изобретение относится к установкам для разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации и может найти применение в химической газовой, криогенной и других отраслях промышленности. Известен способ получения газооб разного азота путем ректификации под давлением предварительно сжатого, очищенного и охлажденного возду ха. Полученные при ректификации азотную флегму и жидкость испарителя, обогащенную кислородом, подверfsaoT вторичной ректификации под вакуумом. При этом получают азот с большим содержанием кислорода и тех нический кислород 1. Недостатками этого способа,предназначенного для получения азота с большим содержанием кислорода, явля ютсЛ применение вакуума, компенсиро вание холодопотерь поступлением жид кости испарителя и азотной флегмы, получение необходимого продукта тол ко при вторичной ректификации, а также значительная высота установки составляющая 10-12 м, Наиболее близким к изобретению . по технической сущности и достигаемому результату является способ получения газообразного азота, по которому воздух после сжатия, очистки и охлаждения ректифицируют под давлением 5-6 бар с получением азота и кубовой жидкости, Кубовую жидкость дросселируют до давления 1,5-2 бара и испаряют конденсирующимся азотом. Испаренную кубовую жидкость и газообразный азот нагревают поступающим воздухом, после чего газообразный азот подают потребителю, а испаренную кубовую жидкость удаляют как отбросный газ в атмосферу 2, Однако для этого способа характерны низкий выход газообразного азота под давлением, составляющий 0,28-0,29 м /м4-воздуха,и невозможность получения азота заданной чистоты при небольшой высоте установки Цель изобретения - выделение азота на каждой ступени ректификации и увеличение выхода газообразного азота (под давлением до 12-15 бар) при одновременном снижении энергозатрат. Это достигается тем, что в способе получения газообразного азота, включающем ректификацию сжатого,очищ,ейного и охлажденного воздуха под давлением, дросселирование и испарение полученной при SJOM кубовой жидкости, проводят дополнительную ступенчатую ректификацию паров испаренной кубовой жидкости, а дросселированную кубовую жидкости подают на каждую последующую ступень- ректификации. Отличительными признаками способа является проведение ступенчатой ректификации паров испаренной кубовой жидкости с вьщелением продукционного азота на каждой ступени ректификации, а также подача сдросселированной кубовой жидкости в каждую ступень ректификации. Способ осуществляют следующим образом. Воздух после фильтрации, сжатия, очистки и охлаждения подвергают сту пенчатой ректификации при давлении на 2-5 бар меньше, чем в предыдущей ступени ректификации. Давление последней ступени ректификации равно давлению, необходимому потребителю, Кубовую жидкость, полученную в каждой ступеци ректификации, дросселируют и испаряют конденсирующимися парами азота, после чего пары испаренной кубовой жидкости подвергают дополнительной последующей ректификации с получением дополнительного количества газообразного азота про.дукдйонной чистоты и кубовой жидкос ти. Необходимое количество-азотной флегмы каждой последующей--ступени ректификации обеспечивают подачей сдросселированной кубовой жидкости, полученной в одной из предыдущей ст пени ректификации. Полученную в последней ступени ректификации кубо вую жидкость после дросселирования до 1/5-2 бар и испарения конденсирующимися парами азота нагревают поступающим воздухом и удаляют в ви де отбросного газа в атмосферу. Газообразный азот продукционного состава, полученный в каждой ступени ректификации, после нагревания поступающим воздухом-подают потребите лю. При необ5содимости получения всего азота под одним давлением азот, полученный в ступенях ректифи кации при повышенном давлении,дросс лируют до давления потребителя. П.р и м е р. Атмосферный воздух в количестве 300 после фильтра ции, сжатия, очистки и охлаждения подают в.первую ступень ректификаци на которой при давлении 5,4 бар по лучсцот газообразный азот чистотой 0,001% по кислороду -и кубовую жидкость чистотой 27% по кислороду. К личество получаемого газообразного азота при давлении 5,4 бар составл т 60 м. Кубовую жидкость, полученную при давлении 5,4 бар, дросселируют до авления 3,1 бар и испаряют конденсирующимися парами азота, после чего пары кубовой жидкости подвергают дополнительной второй ступени ректификации. При этом дополнительно получают газообразный азот чистотой 0,001% но кислороду в количестве 50 м и остаточную кубовую жидкость чистютой 34% по кислороду. После дросселирования до 1,66 бар и испарения конденсирующимися парами азота пары остаточной кубовой жидкости нагревают поступающим воздухом и удаляют в виде остаточного газа в атмосферу или на регенерацию.Компенсация холодопотерь при второй ступени ректификации пара кубовой жидкости осуществляют подачей из первой ступени ректификации сдросселированной до 1,6 бар кубовой жидкости в количестве 5% от количества перерабатываемого воздуха. Газообразный азот, содержащий 0,001% кислорода, полученный в результате двухступенчатой ректификации, после нагревания поступающим воздухом подают потребителю.При необходимости подачи всего азота при давлении 3,1 бар, азот полученный в первой ступени ректификации при 5,4 бар, дросселируют до давления 3,1 бар и смешивают с азотОм, полученным из второй ступени ректификации. При необходимости получения для потребителя азота с более высоКИМ давлением, например, 8 бар, первую ступень ректификации проводят при давлении 11 бар, а вторую ступень ректификации при 8 бар и т.д. , Использование предложенного способа позволит при равном количестве перерабатываемого воздуха увеличить на 30-35% выпуск газообразного азота высокой чистоты под давлением, необт ходимым потребителю, при одновремен-ном уменьшении на 15-20% удельного расхода электроэнергии и уменьшении высоты установки до 3 м. Формула изобретения Способ получения газообразного азота, включающи ректификацию под давлением Лкатого, очищенного и охлажденного воздуха, дросселирование полученной при этом кубовой жидкости, последующее ее испарение, о тличающийся тем, что, с целью выделения азота на каждой ступени ректификации и увеличения общего выхода продукта при одновременном снижении энергозатрат, пары испаренной кубовой жидкости подвергают дополнительной ступенчатой ректификации, а сдросселированную кубовую жидкость подают на каждую последующую ступень ректификации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 72200, кл. F 25 J .3/04, 1946. 2. Каталог Криогенное оборудование , часть. 2, Цинтихимнефтемаш, М., 1976, с. 65-66 (прототип).