Способ получения обогащенного кисло-РОдОМ ВОздуХА Советский патент 1981 года по МПК F25J3/04 

Изобретение относится к разделени воздуха и может быть использовано в металлургической, энергетической и др. отраслях промышленности, где при меняется обогащенный кислородом возИзвестен способ получения обогащенного кислородом воздуха низкотемпературным методом,включающий сжатие в компрессоре, охлаждение в теплообменнике, сжижение в противоточном дефлегматоре и расширение в турбодетандере. сжатый в компрессоре воздух охлаж дают и очищают от примесей в реверси ных пластинчато-ребристых теплообмен никах, а затем подвергают разделению в противоточном дефлегматоре на кубо вую жидкость и поток газообразного азота. Кубовую жидкость испаряют в межтрубном пространстве дефлегматоре при более низком, чем в трубах давлении, а компенсацию холоднопотерь осуществляют расширением газообразного азота в трубодетандере ij. Недостатком этого способа является малая концентрация кислорода в обогащенном воздухе - не более 40%. Наиболее близким к пpeдлaгaeмo y изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, согласнокоторому полученную в дефлегматоре кубовую жидкость разделяют в ректификационной колонне до нужной большей концентрации кислорода в воздухе. Орошение колонны осуществляют жидким азотом, который получают при предварительном разделении воздуха и конденсируют в конденсаторе за счет испарения жидкого воздуха, обогащенного кислородом 2, Недостаток известного способа заключается в том, что полученный в дефлегматоре обогащенный кислородом воздух до 40% нужно еще разделять в ректификационной колонне до получения большей концентрации кислорода. Для работы колонны необходимо получение азотной флегмы путем конденсации газообразного азота за счет испарения продукта при повышенном давлении. Кроме того, разделение в адиабатической колонне протекает при значительных затратах энергии от необратимости процессов тепло-, массообмена. Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат на получение воздуха, обогащенного кислородом.

Поставленная цель достигается тем что кубовую жидкость в процессе испарения в межтрубном пространстве дефлегматора разделяют на воздух, обогащенный азотом, вновь сжимают, охлаждают и разделяют в межтрубном пространстве дополнительного дефлегматора.

На чертеже изображена схема установки для получения обогащенного кислородом воздуха.

Установка включает компрессоры 1 и 2, реверсивный теплообменник 3, дефлегматорвл 4 и 5, переохладитель 6, теплообменники 7 и 8, турбодетгндер 9 и адсорбер 10 двуокиси углерода.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Воздух сжимают в турбокомпрессоре 1 и подают в реверсивный теплообменник 3 и адсорбер 10, где освобождают его от влаги и двуокиси углерода. Далее сжатый воздух разделяют в противоточном дефлематоре 4 на кубовую жидкость концентрацией кислорода (40-42%) и газообразный азот. Кубовую жидкость после переохлаждения в переохладителе 6 дросселируют в верхнюю часть межтрубного пространства дефлегматора 4, где ее испаряют. При этом из нижней части межтрубного пространства дефлегматора 4 отбирают

„ обогащенный до необходимой концентрации воздух (например 60% по кислороду) , а вверху - газообразный поток воздуха, обогащенного азотом, кото- рый повторно сжимают в компрессоре 2 охлаждают в теплообменниках 7 и 8 и разделяют в дополнительном дефлегматоре 5 также на кубовую жидкость и газообразный азот. Кубовую жидкость из дефлегматора 5 после переохлаждения также дросселируют в верхнюю часть межтрубного пространства дефлегматора 5, где ее испаряют. Из нижней части межтрубного пространства дефлегматора 5 отбирают обогащенный кислородом воздух, который соединяют с потоком обогащенного воздуха из дефлегматора 4 и через реверсивные

теплообменники 3 выводят из установки в качестве продукта.

Полученный в дефлегматорах 4 и 5 газообразный азот после подогрева в теплообменнике 7 и нижней части реверсивного теплообменника 3 расщиряют в Турбодетандере 9, после чего подогревают в теплообменнике 8, переохладителе б и выводят из установки через реверсивный теплообменник 3 присоединив к нему после переохладителя 6 поток газообразного азота из верхней части межтрубного пространства дефлегматора 5.

Удельный расход знергии на получение обогащенного кислорода воздуха по предлагаемому способу по расчетам ниже на 17-19%, чем в известных способах.

Формула изобретения

Способ получения обогащенного кислородом воздуха путем сжатия, охлаждния, дросселирования и предварительного разделения исходного воздуха в дефлегматоре с получением кубовой жидкости, обогащенной кислородом, и газообразного азота, а тг1кже последующего испарения кубовой жидкости в межтрубном пространстве дефлегматора, отличающийся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат на получение воздуха, обогащенного кислородом, кубовую жидкость в процессе испарения в межтрубном пространстве дефлегматора разделяют на воздух, обогащенный кислородом, и воздух, обогащенный, азотом при этом воздух, обогащенный азотом, вновь сжимают, охлаждают и разделянэт в межтрубном пространстве дополнительного дефлегматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3257814, кл. 62-29, 1966.

2.Патент США № 3298184, кл. 62-13, 1966.

Л / /