Способ разделения воздуха Советский патент 1981 года по МПК F25J3/00 

Изобретение относится к химическо промьшшенности, в частности к разделению воздуха, а именно к очистке во духа от примесей с помощью ащсорвенто в. Известен способ разделения воздух согласно которому воздух перед разделением очищается в одном из адсорберов на адсорбентах, при этом доохлаждение адсорбента после регенерации перед включением на самостоятель ную работу осуществляется параллельной работой с ранее работавшим адсор бентом 1 . Недостатками этого способа являются унос тепла при доохлаждении адсорбента в блок разделения и кокшенсация его низкотемпературным холодом сложность управления установкой. Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий очистку воздуха на адсорбентах, с последующей регенерацией адсорбента нагревом и последующего его охлаждения регенерирующим газом. В этом способе воздух, подаваемый на разделение, очищается от примесей на адсорбентах, с последующей регенерацией адсорбента. Регенерация адсорбента включает стгщии десорбции и последующее охлаждение отбросным газом из блока разделения. Охлаждение адсорбента заканчивается при температуре охлаждающего газа после адсорбента, примерно равной температуре окружгиощей среды. Затем адсорбер наполняют воздухом до рабочего давления с целью его доохлаждения, при зтом за счет эффекта сжатия газа температура адсорбента повышается. тепло, оставшееся после охлаждения адсорбента регенерирующим газом, и тепло, образовавшееся за счет эффекта сжатия, выносится потоком очищаемого воздуха в блок разделения, нарушая при этом режим работы последнего. Для уменьшения последствий нарушения режима работы блока оба адсорбера включаются на параллельную работу, при этом потоки распределяют так, чтобы температура на входе в блок не повьвиалась выше исходной рабочей более чем на 3-4С. После доохлаждения адсорбента весь поток направляют через отрегенерированный адсорбер С23. Недостатками этого способа являются дополнкз-ельиый расход низкотем пературного холода на компенсацию тепла, вносимого в блок разделения, нарушение режима работы блока, сложность управления. Цель изобретения - повышение эффективности процесса разделения воздуха. Поставленная цель достигается тем что перед подачей воздуха на очистку производят дополнительное охлаждени адсорбентов до температуры, ниже тем пературы очищаемого воздуха на 5-10° регенерирующим газом, температуру ко торого снижают путем теплообмена с газами, выходящими из воздухораздели тельной установки. Кроме того температуру регенерирующего газа снижают путем применени внешнего источника холода. На чертеже изображена установка, реализующая предлагаемый способ. Установка содержит блок 1 разделе ния воздуха, адсорберы 2 и 3, теплооьменнре устройство 4 на потоке охлаждающего газа, поток 5 воздуха на очистку, регенерирующий газ б,хладагент 7. Воздух перед поступлением в блок 1 разделения очищается от примесей на адсорбентах в адсорбере 2, адсорбент в адсорбере 3 регенерируют. Пос ле десорбции примесей путем.нагрева адсорбента регенерирующим газом, например, до 350°С, производят охлаждение адсорбента до , т.е. на 5-10° ниже температуры очищаемого воздуха, регенерирующим газом, охлаж денным в теплообменном устройстве 4 путем теплообмена, например, с продукционным кислородом (азотом)i выходящим из блока разделения, или используют холод от сторонней холоди ной фреоновой машины. Например, при производительности установки разделения воздуха 2200 , по перерабатываемому воздуху, работающей по давлением 34 кгс/см, необходимо за счет переохлаждения вынести из блока очистки 125000 кал. При внесении этого тепла в блок разделения возду ха это привело бы к недополучению300 кг жидкости в течение 3-х часов и соответственно снизило бы производительность установки. Для исключе ния этогоязвления используется поток кислорода или азота с расходом , и температурой , выходящего из блока разделения возду- ха, или холод холодильной машины производительностью бОООО ккал/ч в течение 2-х часов. При покрытии этих потерь за счет низкотемпературного холода тратится энергии в 4 раза больше, чем при использовании холода холодильной фреоновой машины. Охлаждение адсорбента, производят ниже температуры ис- ходного очищаемого воздуха на чтобы после выполнения адсорбера очищаемым воздухои температура воздуха не изменилась. После этого производят переключение адсорберов/ поток очищаемого воздуха подают на адсорбцию в адсорбер 3, а в адсорбер 2 регенерирующий на десорбцию примесей. Реализация предлагаемого способа разделения воздуха позволяет по сравнению с известными способами устранить тепловую пробку и за счет стабилизации режима работы установки увеличить ее производительность на 5-7%, а также приводит к упрощению управления блоком разделения. Формула изобретения 1.Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий очистку воздуха на адсорбентах с последующими регенерацией адсорбента путем нагрева и его охлаждением регенерирующим газом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, перед подачей воздуха на очистку производят дополнительное охлаждение адсорбентов до температуры, ниже температуры очищаемого воздуха на 5-10 регенерирукяцим газом, который охлаждают путем теплообмена с газами, выходящими из установки разделения. 2,Способ по п. 1, отличающийся тем, что регенерирующий газ дополнительно охлаждают путем применения внешнего источника холода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кислород. Справочник под ред. Д.Л.Глизманенко, М., 1973, т. П, с. 164. 2.Криогенное оборудование. Каталог, М., 1976, ч. II, с. 65.