Способ разделения азотоводородной смеси

(53) 621.57 (088.8 1 этехн оло ескиинности и промышл И.Рылеев 56) Патен л. Р 25 Л РАЗДГЛЕНИЯ АЗОТОВО ОР(54) СПОСО) НОЙ СМЕСИ (57) Изобре ной технике тоту получденную до 7 ть чисхл ажпозволяет повыс емых продукгов. О-83 К сжатую смессепараторе (С) 3азотом жидкость и разделяют обогаценц обаг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ еликобритании 11 208602806, опублик. 1982. ение относится к криоге щенный водородом газ, который охлаждают в конденсаторе (К) 10 эа счет.кипения жидкого азота под вакуумом.11 ри этом из смеси конденсируется почти весь азот, а газ (водород) окончательно очигается в низкотемпературных адсорберах 12 и через теплообменник 2 направляется потребителю. Жидкость из К 10 и С 3 объединяется водин поток, дросселцруется в дросселе 5, подогревается в теплообменнике 1, частично испаряется, при этомиспаряется растворенный в ней водород и направляется в дополнительныйС 4, откуда жидкость (азот) послеиспарения в теплообменнике 1 направляется потоком Ч потребителю, а га- . Жзовая ираклия в качестве отдувочногогаза потоком 11 Е выводится из установки, 1 ил.15 Изобретение относится к криогенной технике, а конкретнее к низко -температурному разделению смесейазот-водород с получением в качестве 5продуктов газообразных азота и водорода,Цель изобретения - повышение частоты получаемых продуктов.На чертеже представлена схема 10установки для реализации предлагаемого способа разделения смеси.Установка содержит теплообменники 1 и 2, сепаратор 3, дополнительный сепаратор 4, дроссели 5 и 6,азотный турбокомпрессор 7, теплообменник 8, трубодетандер 9, конденсатор 10, вакуум-насос 11 и низкотемпературные адсорберы 12.Способ осуществляют следующим 20образом.Смесь 1, содержащую 757. Н и 257И, под давлением 2.5-3,0 МПа охлаждают в теплообменниках 1 и 2 до,температуры 78-83 К. При охлаждении 25смеси до этих температур она частично конденсируется и жидкую фазу отделяют в сепараторе 3. Обогащеннуюводородом газовую фазу подают надальнейшее охлаждение в конденсатор10 где температура смеси понижается до 65 К, При этом происходит почти полная конденсация азота, оставшегося в смеси, и из конденсатора 10отводят газовый поток, состоящий восновном иэ водорода с незначительнымсодержанием И , Окончательную стадиюочистки этого потока от азота производят в низкотемпературных адсорберах 12, которые криостатируют с помощью потока 17 жидкого азота. Поток11 продукционного Н с содержаниемН не ниже 992, выходящий из блоканизкотемпературных адсорберов 12,подают в теплообменник 2, в котором 45охлаждают часть потока 1 исходной.смеси и по выходу из этого аппаратанаправляют потребителю под давлениемблизким к давлению исходной смеси.Потоки жидкой фракции отводят иэаппаратов 3 и 10, соединяют и подаютна дроссель 5, с помошью которого давление потока снижается до 1,0 МПа.При этом давлении поток подогревают и частично испаряют в нижнейчасти теплообменника 1. Полученнуюпарожидкостную смесь при Т = 90 Кнаправляют в дополнительный сепаратор 4. Понижение давления этого потока до 1,0 МПа с последующим его подогревом до 90 К позволяет значительную часть водорода, растворившегося в жидких фракциях, которые отводят из аппаратов 3 и 10, перевести в газовую фазу и обогатить жидкую фазу, отводимую из сепаратора 4, азотом до требуемой концентрации. Жидкая фаза, отводимая из сепаратора 4, является потоком Ч продукционного М, который затем испаряют, подогревают в теплообменнике 1 и подают потребителю при Р " 1,0 МПа. Отводимую из сепаратора 4 в незначительном количестве газовую фазу 111 (водород сдувки) подогревают в теплообменнике 1 и подают на факел или топливные нужды.Необходимая холодопроизводительность обеспечивается за счет дроссель-эффекта продукционного Н с .".,5-3,0 МПа до 1,0 МПа и азотного циркуляционного цикла низкого давления. Циркуляционный поток М сжимают . в компрессоре 7 до 0,6 МПа, охлаждают в теплообменнике 8, из нижней зоны которого большую часть охлажденного М отводят. на турбодетандер 9. Расширенный в турбодетандере до Р - 0,13 МПа поток азота в состоянии насьшенного пара подают в теплообменник 8, где подогревают, охлаждая прямой поток Б , и подают на всасывание в турбокомпрессор 7. Меньшую часть циркуляционного И после отвода из теплообменника 8 детандерного потока дополнительно охлаждают в нижней зоне теплообменника 8 и через дроссель 6 подают в межтрубное пространство конденсатора 10. Здесь азот кипит под вакуумом, и образовавшиеся пары, проходящие через теплообменник 8,откачивают вакуум-насосом 11, линия выхода из которого связана со всасывающей линией турбокомпрессора 7. Потоки исходной смеси охлажцают в теплообменниках 1 и 2 до 78-83 К и подают в сепаратор 3, что позволяет значительно снизить количество холода, требуемого для охлаждения исходной смеси в конденсаторе 10, и в связи с этим уменьшить расход азота, подаваемого в межтрубное пространство аппарата 10, что приводит к снижению энергозатрат на вакуум-насос 11. Формула изобретения Способ разделения азотоводородной смеси с получением продукционных гаьЗаказ 429 Тираж 324 ПодписноеЗНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 зообраэных азота и водорода путем охлаждения смеси с частичной конден-, сацией, разделения в сепараторе на жидкость и гаэ и отвода последних в5 качестве продуктов после теплообмена с исходной смесью, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения чистоты получаемых продуктов, выходящий из сепаратора газ дополнительно охлаждают за счет холода внешнего цикла охлаждения с получением дополнительной жидкости и газо 09 6образного водорода, причем последний очищают ниэкотемпературной ад. сорбцией, а дополнительную жидкость соединяют с жидкостью, выходящей из сепаратора, дросселируют, подогревают с частичным испарением и разделяют в дополнительном сепараторе, из которсго образовавшийся жидкий азот после теплообмена с исходной смесью отводят в качестве продукта, а газообразную фракцию отводят в качестве отбросного потока.