Способ разделения воздуха низкотемпературной ректификацией Советский патент 1980 года по МПК F25J3/02 

1

Изобретение относится к области низкотемпературного разделения воздуха, а точнее к области промьшшенного получения кислорода и азота, и наиболее эффективно может быть использовано в воздухоразделительных установках

Известен способ разделения воздуха, при котором обеспечение незабиваемости регенераторов осуществляется пропусканием несбалансированного петлевого потока воздуха в холодной зоне регенераторов, выводом этого потока из середины регенераторов и дальнейшим расширением в турбодетандерах l

Недостатком указанного способа является существенная потеря кислорода в режиме работы установки с холодопотерями (например, при прекращении отбора жидких продуктов). В этом режиме количество петлевого потока воздуха становится больше, чем необходимо подавать в детандерь и поэтому избыток воздуха сбрасывается помимо детандера в верхнюю колонну, ухудшая извлечение кислорода.

Известен также способ разделения воздуха, при котором обеспечение незабиваемости регенераторов осуществляется отбором части прямого поТгока

воздуха из середины регенераторов с последующей очисткой в адсорберах и расширением этого потока воздуха в турбодетандерах. При этом в случае избытка петлевого потока над детандерным в режиме с малыми холодопотерями он сбрасывается в нижнюю ректификационную колонну, что позволяет сохранить извлечение кислорода 2.

10

Однако такой способ требует повышенного расхода электроэнергии в связи с необходимостью создания перепада давлений между регенераторами и нижней колонной.

15

Таким образом, недостатки перечисленных способов заключается в снижении извлечения кислорода при сохранении общих энергозатрат или увеличе20нии общих энергозатрат при сохранении извлечения кислорода в режиме с малыми золодопотерями, например при прекращении отбора жидких продуктов.

Цель изобретения - увеличение вы25хода кислорода и других продуктов разделения воздуха и снижение удельных энергозатрат на их производство.

Поставленная цель достигается тем, что часть несбалансированного потока

30 воздуха конденсируют при теплообмене

с жидким кислородом и подают на ректификацию.

На чертеже представлена схема установки.

Сжатый воздух, поступающий по трубопроводу 1, охлаждают и очищают от примесей в теплообменнике 2, после чего основную его часть по трубопроводу 3 направляют на разделение в нижнюю ректификационную колонну 4„ Флегма, образовавшаяся в конденсаторе 5, по трубопроводам б и 7 поступает на орошение в верхнюю ректификационную колонну 8.

Другая часть воздуха из средней части теплообменника поступает в трубопровод 9. Далее, в случае малой потребной холодопроизводительности для компенсации теплопритоков, эту часть воздуха разделяют по турбопроводам 10 и 11. По трубопроводу 10 воздух поступает в турбодетандер 12, где расширяется с отдачей внешней работы и охладившись, обеспечивает Компенсацию потерь при процессе разделения. По трубопроводу 11 оставшаяся часть воздуха поступает в кондешсатор 13, где охлаждается и компенсируется жидким кислородом, поступающим по трубопроводу 14 из верхней ректификационной колоннь 8. Испарившийся при этом кислород выходит по трубопроводу 15 и далее присоединяется к потоку продукционного кислорода, отводимого по трубопроводу 16. флегма воздуха, образовавшаяся в нижней полости конденсатора 13, отводится по трубопроводу 17 и далее по трубопроводам 18 и 19 поступает на

орошение 8 нижнюю и верхнюю колонны 4 и 8 соответственно.

Рассмотренный способ разделения воздуха позволяет увеличить выход кислорода при работе установки в газовом режиме или режиме с малым отбором жидкого продукта, или же соответственно снизить энергозатраты на получение продуктов разделения воздуха.

Формула изобретения

Способ разделения воздуха низкотемпературной ректификацией, включаюfS щий охлаждение потока воздуха при теплообмене с продуктами разделения, отбор несбалансированного потока воздуха при промежуточной температуре, его расширение с отдачей внешней

20 работы и последующую ректификацию

воздуха с получением жидкого кислорода и газообразных продуктов разделения, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат

2Л часть несбалансированного потока

воздуха конденсируют при теплообмене с жидким кислородом и подают на ректификацию.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

З 1. Каталог Криогенное оборудование, ч. II, Установка разделения воздуха, ЦИНТИХимнефтемаш, 1976, с. 17, 30, 34.

2. Каталог Криогенное оборудова35 ниа, ч, i I , -Установки разделения воздуха, ЦИНТИХимнефтемаш, 1976, с. 4.