Способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха Советский патент 1980 года по МПК F25J3/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВОЗДУХА

Изобретение относится к неорганической химии и может применяться, например в установках разделения воздуха, предназначенных для получения больишх количеств - жидкого кислорода и азота.

Известен способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий предварительное и окончательное разделение воздуха с использованием холодильного цикла с дополнительным потоком, при этом прямой поток основного холодильного цикла компримируют и разделяют его на дв потока, первый из которых детандируют и возвращают в виде обратного потока на компримирование, второй поток . охлаждают обратным потоком и затем дросселируют и направляют на ректификацию, а дополнительный поток расширяют и направляют на Ъмешение с обратным потоком холодильного цикла И

Недостатком этого способа является то, что температура прямого циркуляционного потока перед его детандированием является довольно васокок, что не экономично.

Цель изобретения - повышение экономичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что первый и/или второй потоки холодильного цикла охлаждают дополнительным потоком. Кроме того,в качестве рабочего агента дополнительного потока используют преимущественно часть разделяемого воздуха.На фиг.1 представлены примеры применения предлагаемого способа; на фиг.2 - процесс теплообмена в теплообменниках циркуляционной части установки в Т- О 15 диаграмме.

Установка, иллюстрирующая реализацию способаСодержит основной турбог компрессор 1, узел 2 очистки, регенераторы 3 и 4, нижнюю ректификационную колонну 5, верхнюю ректификационную колонну 6, конденсатор-испаритель 7, дожимающий компрессор 6, являющийся тормозом детандера 9, водяной хрло25 дильник 10, циркуляционный турбокомпрессор 11, теплообменники циркуляционного цикла 12-15, теплообменник 16 обратного циркуляционного потока; двухступенчатый -турбодетандер 17,

30 дроссельный вентиль 18. Установка, иллюстрирующая реализацию способа, работает следующим образом. Перерабатываемый воздух сжимают в воздушном компрессоре 1 до давления 6-6,5 кгс/см, охлаждают, очищают от влаги, углекислоты и других растворимых примесей в теплой и холодной зонах узла регенерации (регенераторы 3 и 4) и подают в нижнюю ректификационную колонну 5. Часть гаЭообразкого продукта предварительного разделения или воздух подогревают в холодной зоне регенератора 4 и делят на два потока. Один - несбалансированный теплый поток - нагревают в теплой зоне теплообмена регенераторов 3 и расширяют в турбодетандере 9. Другой поток - несбалансированный холодный поток - перед расширением объединяют с первьам потоком, а перед смешением холодный поток нагревают в теплообмен нике 16 прямьйми циркуляционными потоками. Газообразный продукт предварительного разделения, сжатый в циркуляцион ном компрессоре 11 до давления 30-40 кгс/см, разделяют на два потока. Один поток (дроссельный поток) дожимают в компрессоре 8 , являющимся тормозом детандера 9, и последователь но охлаяддают в водяном холодильнике 10, теплообменниках 12-15 и дросселируют в верхнюю колонну 6 узла ректификации. Второй поток охлаждают в теплообменниках 12, 13 и 14, расширяют последовательно в двухступенчатом детандере 17 и в свою очередь разделяют на два потока. Основную часть потока подогревают в теплообмен нике 15, смешивают с потоком из детандера 9 и подогревают в теплообменнике 14. После теплообменника 14 боль шую часть обратного потока направляю в теплообменник 12. Меньшую часть направляют в теплообменник 16 и-затем подают в верхнюю часть теплообменника 12 Из теплообменника 12 обратный поток направляют на всасывание в циркуляционный компрессор 11. Газообразный азот, выходящий из узла ректификации, нагревают в регенераторах 4 и 3 и выводят из установки. Жидкие продукты: кислород, азот и аргон выводят из узла ректификации. На фиг.2 представлены диаграмма разностей температур в теплообменниках циркуляционного цикла 12-15 в соответствии со схемой на фиг.1. Дожатие дроссельного потока до более высокого давления, чем давление потока, поступающего на детандер, позволяет уменьшить разность температур между прямым, и обратным потоками в теплообменнике 15 и за счет этого снизить потери от необратимости при теплообмене. Применение предлагаемого способа позволяет снизить расход энергии, примерно до 0,8 квт.ч на килограмм жидкого кислорода (без учета газообразного азота как продукта). Формула изобретения Способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха методом низкотемпературной ректификации,включающий предварительное и окончательное разделение воздуха с использованием холодильного цикла с дополнительным потоком, при этом прямой по-, ток холодильного цикла компримируют, разделяют на два потока, первый из которых детандируют и возвращают в виде обратного потока на компримирование, второй поток охлаждают обратным потоком и дросселируют, а дополнительный поток, расширяют и направляют на смешение с обратным потоком холодильного цикла, отличающийся тем, что, с целью повьлшения экономичности процесса, первый и/или второй.потоки охлаждают дополнительньим потоком, в качеС:Тве которого используют преимущественно часть разделяемого воздуха. Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1420082, кл. F 25 J , 1966.