Способ получения аргона и технологи-чЕСКОгО и ТЕХНичЕСКОгО КиСлОРОдА Советский патент 1981 года по МПК F25J3/04 

1

Изобретение относится к области разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации и может быть использовано при совместном производстве менее чистого (технологического) и более чистого (технического) кислорода и аргона.

В ряде отраслей техники в пределах одной системы кислородоснабжения применяют как газообразный технологический, так и газообразный технический кислород, например на металлургических заводах первый из этих продуктов используют для обогащения доменного дутья, а второй - для конверторной вьшлавки стали.

При этом зачастую выработка технологического и технического кислорода осуществляется раздельно на различных установках, размещенных в пределах одной и той же кислрро;1ной станции 1.

Наиболее бл изким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кислорода различной чистоты (технического и технологического), а также аргона на отдельных воздухоразделительных установках низкого давления, включающий разделение воздуха в колоннах предварительной

и окончательной ректификации. При этом получаемая в колонне предварительной ректификации азотная флегма используется для орощения колонны окончательной ректификации 2.

Однако в воздухоразделительных установках низкого давления эффективность разделения зависит от величины .чолодопотерь, покрываемых путем использования резервов процесса ректификации, т. е. за счет сокращения количества азотной флегмы.

Известно также, что при прочих равных условиях (производительность, тип схемы, холодопотери) эти резервы тем больще, чем ниже чистота производимого кислорода. Для установки технологического кислорода резервы процесса ректификации при величинах детандерного потока, меньщих 0,24 перерабатываемого воздуха, практически не могут быть исчерпаны путем увеличения выхода продукционного газообразного кислорода. В установках технического

0 кислорода резервы процесса ректификации оказываются исчерпанными уже при холодопотерях, соответствующих величине детандерного потока более 0,03 перерабатывае.кого аоздуха. Таким образом, и установки технологического кислорода, и установки технического кислорода работают недостаточно эффективно: в первых (даже при достаточно высоких холодопотерях) не используются резервы холодопроизводительности, в установках технического кислорода эти резервы оказываются недостаточными для полного извлечения кислорода и аргона из воздуха. Целью изобретения является увеличение суммарной выработки кислорода и аргона. Поставленная цель достигается за счет использования в установке технического кислорода резервов процесса ректификации, имеющихся в установке технологического кислорода, путем отбора части азотной флагмы из колонны предварительной ректифиKai;HH, установки технологического кислорода и подачи се для дополнительного орошения в колонну окончательной ректификации установки, производящей технический кислород и аргон Такая передача флегмы может осуществляться как непосредственно, так и через хранилище. отку;1,а жидкость может вводиться в установку технического кислорода в режиме, соответствующе.м графику потребления газообразного технического кислорода. В результате при сохранении практически неиз.менны.м количества производи.мого технологического кислорода возрастает выработка технического кислорода и apiOHa. bja чертеже представлена схема установки для реализации предложенного способа. Технологический кислород с концентрацией 95% О 2 получается нуте.м низкотемпературной ректифиакции воздуха в установке 1 технологического кислорода. Получение технического кислорода и аргона осуществляется в установке 2 технического кислорода. В установке технологического кислорода перерабатываемый воздух поступает в колонну 3 предварительной ректификации после сжатия до давления 0,56 МПа, охлаждения до 100°К и очистки от вымерзающих примесей. В этой колонне получается 0,34 м /м-. азотной флегмы (здесь и далее все ко.пшества указаны в относительных величинах - в долях от количества перерабатываемого воздуха). Часть азотной флегмы в количестве 0,12 отбирается из установки технологического кислорода и направляется в установку технического кислорода непосредственно или через хранилище 4 жидкого азота. Остальная азотная флегма поступает для орошения в верхнюю часть колонны 5 окончательной ректификации, работаюпдей под давлением 0,135 МПа. В среднюю часть этой колонны 5 вводится кубовая жидкость, отводимая из колонны 3 нредварительной ректификации, а также детандерный поток воздуха в количестве 0,24 , расширенный в детандере 6 от 0,56 МПа до 0,135 МПа. В колонне 5 окончательной ректификации получается продукционный технологический кислород в количестве 0,2175 , а также отбросной азот в количестве 0,7825 . В колонну 7 предварительной ректификации установки технического кислорода перерабатываемый воздух подается под давлением 0,59 М Па после очистки от вымерзающих примесей и охлаждения до 101°К. Часть воздуха 0,08 расширяется в детандере 8 до давления 0,14 МПа и вводится в работающую под этим давлением колонну 9 окончательной ректификации. Орощение этой колонны осуществляется как азотной флегмой., отводимой из колонны 7 (0,40 ), так и дополнительно потоком азотной флегмы, поступающим из колонны 3 предварительной ректификации установки технологического кислорода. Сырой аргон в количестве 0,0053 получается в колонне 10, сырого аргона. Через конденсатор этой колонны в среднюю часть колонны 9 поступает кубовая жидкость из колонны 7. Из колонны 9 отводится продукционный технический кислород. В количестве 0,206 и отбросной азот в количестве 0,794 . Для воздухоразделительных установок низкого давления, предназначенных для получения технологического кислорода, при достаточно большой .мощности (более 350 тыс. ) величина детандерного потока, обеспечивающая покрытие холодопотерь от теплопритоков через изоляцию и от недорекуперации холода газообразных продуктов разделения в теплообменной аппаратуре, составляет 0,10 . При отборе около 0,012 азотной флегмы и при неиз ленном количестве перерабатываемого воздуха детандерный поток возрастает до 0,24 м-/мЗ. Выход кислорода в этом случае уменьшается с 0,2205 мз/мз до 0,2175 , т. е. на 1,4% при практически неизменных энергозатратах. Для воздухораспределительных установок низкого давления, предназначенных для получения газообразного технического кислорода и аргона, детандерный поток при нулевом отборе жидкого кислорода составляет 0,16 в случае получения аргона в виде газа (по результатам испытания установки КАр-30) и 0,20 при получении жидкого аргона. Если в соответствии с предлагаемым изобретением отбираемую из. установки технологического кислорода азотную флегму направить в колонну окончательной ректификации установки технического кислорода аналогичной мощности, то детандерный поток в последней уменьшается с 0,20 ..м до 0,08 . При этом без изменения энергозатрат выход кислорода возрастает с 0,188 .м до 0,206 мз/м.