Современная промышленность потребляет для свонх нужд в большом количестве технологический кислород.
Для обеспечения этих потребностей от кислородного- машиностроения требуются мощные кислородные установки. При проектироваиии крупных кислфодных установок подлежат решению две основные задачи: 1) организация теплообмена нри больших количествах передаваемого тепла; 2) очистка больших количеств воздуха от углекислоты и влаги.
Обе эти задачи быть решены при использовании регенераторов, которые должны не только очищать воздух, но и быть незамерзаемыми. Для этого они должны работать в соответствующих условиях.
Для незамерзаемости регенераторов необходимо выдерживать определенные разностн температур по и в особенности на холодном конце регенераторов.
В круппых кислородных установках незамерзаемость регенераторов достигается тем, что большая часть воздуха высокого давления после разделения направляется в регенераторы, увеличивая обратный поток. Это увеличение обратного потока в регенераторах снижает разность температур на холодном конце и приводит к пезамерзаемости аинаратов.
За последнее время появились большие установки одного нпзкого (Убата) давления. При наличии воздуха одного низкого давления и отсутствии химической очистки хотя бы части этого воздуха задача непрерывной работы регенераторов (как с точки зрения незамерзаемости их, так и со стороны нолной очистки поступающего в установку воздуха) требует особого решения вопроса о теплообмепе в регенераторном узле.,
В схемах с одним низким давлением часть воздуха, расширяемая в детандере, вводится в верхнюю колонну. Так как по балансу холода
№ 85065- 2 -
желательно иметь максимальное количество детандерного воздуха, то целесообразна установка двух иереохдадителей. Применение двух переохладителей оиределяет теплообмен в регенераторах.
Для:- Нолиой очистки воздуха от иримесей желательно пропзводить охлан ер gjQ, ,Б регенераторах до состояния, близкого к насыщению. Последнее обстоятельство нриводнт к неббходимостн охлаждеиня воздуха нрямого иотока иутем нодогрева части этого же воздуха, направляемой на детандер, т. е. к так называемому несбалансированному иотоку (петле).
Решение этого воироса известно нутом ирименения тетиюобменпиков особой конструкции, т. е. регенераторов-рекунераторов. В этих аииаратах можно ироизводить одновременный тенлообмен между воздухом нрямого иотока, обратным потоком и детаидсрным воздухом, подогревай последний за счет добавочного охлаждения воздуха нрямого потока. Азотный и воздушный ходы в этих тенлообменниках переключаются.
Регенераторы-рекуператоры дают юзможность просто осуществить требуемый теплообмен. Одна7-ео они очень сложны, изготовлены из чистого алюминия, дороги в изготовлении и имеют новышепное сопротивление вследствие большой но)ерхностп, размеры которой диктуются теплопередачей но ребру.
В газовых и жидкостных турбокислородпых установках низкого давления вонрос очистки воздуха решен иначе. Там углекислота не иьшосптся нолностью обратпыдг потоком газа, а С1.аплтп ается в определснных агшаратах, откуда удаляется периодпческнмп отогревами. Последнее нежелательно в особепности для газовой установки.
Предлагаемая установка обеспечивает незамерзаемость обычных регенераторов с металлической насадкой и нозволяет нрОизводнть охлаждение воздуха прямого потока за счет введепня добавочного дутья части этого воздуха прямого нотОка, идущего па детандер или в колонну.
С целью создания непрерывностн нроходянщх через регеператоры потоков, включая и добавочное дутье, установка должна состоять из трех регенераторов нлн из нх числа, кратного трем.
На чертеже изображена схема устаиовки для получеппя кислорода по методу глубокого охлаждения.
Установка включает ректификацнонную колонну 1 н нять регенераторов, нз которых регенераторы 2, 3 ц 4 являются азотными рогенераторамн, а регеператоры 5 п 6-кпслородпыми. Прпмепеппе регопораторов 2, 3 н 4 в устаповке в количестве не менее трех имеет целью создание непрерывпостп: проходящпх через них потоков, LiK:noiia;r н добавочное дутье.
Тенлообмен в регенераторах 2, 3 п 4 нроисходит в следуюн ей иоследовательности.
Обратный ноток азота проходит по трубопроводу 7 через автоматический клапан 8 регенератора (2, 3 и 4 поочередно) п охлаждает насадку последнего. Идущий за азотом по трубс1;проводу 18 через клапаны 19 приизднтелыгого депст1 ия поток детапдсриого воздуха (или части холодного воздуха высокого давлепня), в направленнп от холодного конца 9 Jv теплому концу 10 добавочно охлаждает пасадку, а сам нагревается и далее по трубопроводу 20 н 21 идет в KOMoiniy.
После детаидерного воздуха через регенератор по трубопроводам 11 н 12 пропускается воздух прямого потока, который охлаждается за счет хойода азота и детандерного воздуха, аккумулированного насадкой, II выходит носле теплообмена с насадкой в состоянии, близком к насыщению.
Таким образом, подогрев детандерного воздуха производится в азотных регенераторах введением в цикл работы регенераторов добавочного дутья.
Загрязнения детандерного воздуха ири нрохождении его через регенератор не нроиеходит, так как он пропускается после азота, который перед этим очищает насадку. Однако в моменты расстройства нормального режима работы регенераторов и увеличения температурной разности на холодном конце какого-либо из регенераторов, возможно некоторое загрязнение части детандерного воздуха, подогреваемого в регенераторах 2, 3 и 4. Поэтому, несмотря на маленькую расчетную разность температур на холодном копце азотпых регенераторов -- 3°, которая с запасом гарантирует вынос углекислоты н влаги, целесообразно избегать возможности поступления загрязненного воздуха в турбодетандер 13. С этой целью подогреваемая в регеперя торах 2, 3 и 4 часть воздуха высокого давления не направляется в турбодетандер 13, а иодается но трубопрово ду 12 и 14 в нижнюю колонну вместе с остальным воздухом иосле регенераторов 2, 3 и 4, причем нредварительно охлаждается за счет нодогрева детандерного вйздуха в нодогревателе 15. В турбодетандер 13 нанравляется воздух из сборника нижней колонны по трубопроводу 16, где весь воздух, идущий па регенераторов, подвергается барботажу через кубовую жидкость и, таким образом, очип1,ается от примесей. В последнем случае турбодетандер 13 будет работать в совершенно снокойных условиях и со стороны чистоты поступающего на него воздуха и со стороны колебаний давленпя, ибо нижняя колонна будет являться ресивером.
Для осуществления иериодического дутья подогреваемого в регенераторах воздуха необходима устано вка принудительных клапанов на его потоке.
Потери воздуха при переключении остаются нрежними. Разность темнератур на холодном конце 9 регенераторов регулнруется с помощью специального теплообменника 17-подогревателя азота.
Предмет изобретения
1.Способ обеснечения незамерзаемости установок для получения кислорода в газообразном или жидком виде, работающих по методу глубокого охлаждения, с установлением разности температур по всей высоте насадки регеиераторов в пределах, обеспечивающих полиый унос отложений, отличающийся тем, что в обычный цикл работы каждого регенератора вводится добавочное дутье потоком части охлажденного воздуха, идущего на детандер или в колонну, который, иагреваясь, дополнительно охланедает насадку и прямой поток.
2.Установка для осуществления способа но н. 1, о т л п ч а ю щ а яс я применением регенераторов в колнчестве не менее трех нли кратном трем, с целью создания ненрерывности нроходяп1;нх через них потоков, включая и добавочное дутье.
« 3 -NO 85065
