Способ разделения воздуха

1231343 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ВИИИПИ Заказ 2327/44 Тираж 482 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Изобретение относится к низкотемпературному разделению воздуха и может быть использовано в крупных воздухоразделительных установках низкого давления, предназначенных, преимущественно, для производства технологического кислорода.Целью изобретения является снижениеэнергозатрат на процесс разделения, расширение диапазона регулирования производительности и увеличение эффективности способа.Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации заключаетсяв следующем.Несконденсированную часть газообразного азота дрбсселируют, делят на два потока, подогревают их и смешивают с отходящим азотом.На чертеже изображена установка разделения воздуха, в которой реализован данный способ,Установка разделения воздуха включаеткомпрессор 1, соединенный трубопроводом сузлом теплообмена 2. Узел ректификациивключает колонну 3 предварительного разделения, колонну 4 окончательного разделения, конденсатор-испаритель 5, охладитель 6,теплообменник 7. Турбодетандер 8 установлен между узлом теплообмена 2 и теплообменником 7.Установка разделения воздуха работаетследующим образом.Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления 0,6 МПа и направляют на охлаждение и очистку от примесей в аппаратыузла теплообмена 2.Воздух, поступающий из узла теплообмена 2, делят на два потока, первый поток подают на разделение в колонну 3 предварительного разделения с получением газообразного азота и обогащенной кислородомжидкости, которую после дросселированиянаправляют в колонну 4 окончательного разделения, второй поток адиабатически расширяют в турбодетандере 8 и вводят в среднюю часть колонны 4 окончательного разделения, где производится разделение на технологический кислород и отходящий азот.Газообразный азот из колонны 3 предварительного разделения делят на две части, одну часть направляют в конденсатор-испаритель 5 и используют для флегмового питания колонны 3 и колонны 4. Вторую несконденсированную часть газообразного азота дросселируют, подогревают либо втеплообменнике 7 до 95 - 96 К за счет охлаждения адиабатически расширенного воздуха, либо в охладителе 6 за счет подогреваобогащенной кислородом жидкости и смешивают с отходящим азотом.Пример. Воздух сжимают в компрессоре 1 до давления 0,6 МПа и направляют на охлаждение и очистку от примесей в аппараты узла теплообмена 2 (например, регенераторы). Незабиваемость реге нераторов 2 обеспечивают отбором из их средней части несбалансированного петлевого потока. Охлажденный и очищенный в регенераторах воздух разделяют на две части: большую направляют на предварительное разделение в колонну 3, меньшую смешивают с петлевым потоком, образуя детандерный поток. После расширения в турбодетандере 8 детандерный поток вводят в среднюю часть колонны 4 окончательного разделения.В колонне 3 воздух разделяют на кубовую жидкость, содержащую практически весь кислород, и газообразный азот, который затем конденсируют в конденсаторе-испарителе 5 за счет испарения жидкого кислорода. Сконденсированный азот используют для орошения нижней 3 и верхней 4 колонн. Из верхней ректификационной колонны 4 отбирают продукты разделения; кислород, отбросной азот, жидкий азот, жидкий кислород.При переводе установки в газовый режим вследствие уменьшения потерь холода с жидкими продуктами уменьшают количество воздуха, расширяемого в турбодетандере 8 и вводимого в среднюю часть верх. ней колонны 4. Избыток воздуха в количестве (Дгя - Дг) В (где Дг с и Дгсоответственно доли детандерного потока в газо- жидкостном и газовом режимах, а В - количество перерабатываемого воздуха, м" /ч), вместе с остальным количеством охлаждаемого в регенераторах 2 воздуха подают на разделение в нижнюю колонну 3. Практически весь кислород отмывается в кубовую жидкость. Увеличенный поток газообразного азота разделяют на две части: основную часть приблизительно в том же количестве, что и в газожидкостном режиме, направляют в конденсатор-испаритель 5, а меньшую часть дросселируют и смешивают с азотом, отходящим из верхней колонны 4.После дросселирования потока его температура понижается с 95 до 86 К. Перед смешением с отходящим азотом дросселированный поток подогревают в теплообменнике 7 до 95 - 97 К за счет охлаждения расширенного в турбодетандере 8 потока газа перед его вводом в среднюю часть верхней колонны 4. Возможен подогрев сдросселированного потока также за счет охлаждения кубовой жидкости в охладителе 6 перед ее дросселированием в верхнюю колонну 4.Применение способа позволяет уменьшить энергозатраты, увеличить диапазон регулирования производительности, а также увеличить производительность установки, в которой способ реализован.