Установка для разделения газовой смеси

Союз Советских Социалистических Рес 1 тублик247967 О П И С А Н И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЗависимое от авт. свидетельства Ло-. -М.Кл. Е 251 3/00 Заявлено 27,Х 1,1967 (Эй 1199792/23-26) с присоединением заявки ЛЪГосударственной комитет Совета Министров СССР оо делам изаоретеиий и открытийДата опубликования описания 22)Х.1974 Авторыизобретения Г. И. Воронин, 10. В. Чижиков, Ю. В, Антонов, В, Н. Кулагин,А. Д. Суслов и Ю, И. БогдановЗаявитель УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ Изобретение относится к области охлаждения и раздслси 51 я газов, например воздуха, на два потока, один из которых обогащен азотом, а второй кислородом.Извсстныс становк 1 для разделения воздуха, в которых в качестве разделительного устройства используются ректификационные колон)ны, громоздки, сложны в изготовлешш.11 х невозможно применить в условиях вибрации, наклонов и т. д.В предлагаемой установке разделительное устройство выполнено в виде двух вихревых труб, соединенных последователыю, что делает установку легкой, компактной и транспортабельной. Кроме того, для повышения степени извлечения кис,01 эода из воздэх 11 всасывающий патрубок вихревой трубы первой ступени подключен к холодному концу вихревой трубы второй ступени при получении газооб 1 эазного кисл 01)од 1 или к Г 11 зово 11 полости сборника жидкого кислорода нри получении жидкого кислорода, причем в последнем случае параллельно с первой вихревой трубой установлена третья вихревая труба.На фиг. 1 изображена описываемая установка для получения газообразного кислорода; на фиг, 2 - установка для получения кидкого кислорода.Установка для разделс 1 шя воздуха с получением газообразного кислорода состоит из компрессора 1, тсплооомсчИков 2, 1, .1, а, дстандера 6 и двух вихревых труб 7, ь.При получении жидкого кислорода в установк входит тстья вихрсв 115 Т 1)убэа 9 и соориик 10 ж 5 дкого кислорода.Воздух, сжатьш в компрессоре 1 ло 6 - 12ага, после водяного холодильника направляют в теплообменпик 2, где его охлаждают обратными потоками азота и кислорода до 180 К, Затем воздушный поток делят на две части, одну пз которых (около 20%) пропускают через дстандср 6 и подают на Охлаждение прямого потока, а друу 1 о пропускают последов- тельно через тсплообменнпкн,1, 1 где она ох лаждается Ло температуры 1 С 1 щени 5.Воздух в сссто 51 И 1 и 1 Сыщен: и;1 даОт и Ихевую т)эуоу /. Через улитк 1 11 ОТВОД 51 т смесь содержащую 50 - 70" кислород с данаеием 3 ата и температурой около 105- 110"К, 20 а через диафрагму 12 - смесь, содсржащую3 - 5 О 1) кислорода (газообразньн 1 дзот). Богатую кислородом смесь охлаждают и теплообкен 51 икс 6 и в виде жидкости полают в вихрсвчо тр 5 б 8, в которой происходит даль)5 ней шсс обо 1 гащс 1 ие смеоп кислородом.Смесь, содержащук) более 901 о кСлороза,отводят через улитку 15, пропускают через тсплооомсииики 4 и 2, Охлажда 51 тем са)1 ым прямой поток, н выдают потребителю (газо образш,ш кислород) . Смесь с содержанием:и,кив 9 Мл. тии. Кострогиского уириолсиии ивяительств. иолигра(Ьии и книжной торговли 3кислорода 30 - 40% отводят через диафрагму 14. Этот поток подсасывается через отверстие 15 в вихревую трубу 7, которая выполнена по прямоточпо-противоточной схеме и работает в режиме вакуум-насоса, что позволяет извлечь практически весь кислород из подсасываемой смеси и снизить рабочее давление в цикле с 15 - 25 до 6 - 10 атм, так как необходимая степень расширения в вихревой трубе 8 обеспечивается отсасыванием в вихревую трубу 7.При получении жидкого кислорода смесь, содержащую более 90% кислорода, отводят через улитку 18 вихревой трубы 8, охлаждают и частично конденсируют в теплообменпике 16 потоком, идущим через диафрагму 14, и затем дросселируют в сборник 10 жидкого кислорода, Жидкий кислород из сборника 10 отбирают к потребителю, а пар, равновесный с жидкостью, подсасывают через отверстие 15 в вихревую трубу 7, которая выполнена по прямоточно-противоточной схеме и работает в режиме вакуум-насоса, что позволяет извлечь из подсасываемого пара практически весь кислород. Поскольку количество пара мало, весь сжатый воздух подавать в вихревую трубу 7 нецелесообразно, поэтому параллельно трубе 7 установлена третья вихревая труба 9, Обедненную смесь, содержащую 3 - 5% кислорода, выводят через диафрагму 12, смешивают с обедненным потоком, выходящим через диафрагму 14, пропускают через теплообмен- ятзорфаюый ники 4, 8, охлаждая прямой поток газа, и выбрасывают (газообразный азот). Смесь, обогащенную иислородом (50 - 70% кислорода), из вихревой трубы 9 отводят через улитку 17, 5 смешивают с обогащенной смесью из вихревойтрубы 7 и далее подают в вихревую трубу 8, где происходит дальнейшее обогащение смеси кислородом.Описываемая установка позволяет довести 10 концентрацию кислорода в отходящем потокедо 90% и выдавать потребителю жидкий кислород концентрацией больше 92%,Предмет изобретения15 1, Установка для разделения газовой сме.сн, например воздуха, состоящая из компрессора, теплообменной аппаратуры, детандера,разделительного устройства и сборника жидкого кислорода, отличающаяся тем, что,20 с целью упрощения кострукции и уменьшениягабаритов, разделительное устройство выполнено в виде двух вихревых труб, соединенных последовательно,2, Установка по п. 1., отличающаяся тем,что, с целью повышения степени извлечениякислорода из воздуха, всасывающий патрубоквихревой трубы первой ступени подключенк холодному концу вихревой трубы второйступени или к газовой полости сборника жидкого кислорода, причем в последнем случаепараллельно с первой вихревой трубой установлена третья вихревая труба.