Способ разделения воздуха

ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ 242190 Союз Советских Социалистических Республик.т 1.И 3 П,ц ЯЛ .,И БМОТЕ 1: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свиде ельств л, 17 д, 2/03 Заявлено 20,7,1967 (Лй 149979/2присоединением заявк К Г 251 Приоритет Комитет по делан аобретеиий и открытий при Совете Мииистрое СССРДК 621,593(088.8 Опубликовано 25.17.1969. Бюллетень15Дата опубликования описания 17.1 Х.1969 Авторы зобретения Заявител ПОСОБ РАЗД ЕНИЯ ВОЗДУХ. М, Басин, И, В. Гореншгей Предлагаемый способ низкотемпературного разделения воздуха может быть использован в установках для получения азота и кислорода с адсорбционной очисткой воздуха от высоко кипящих примесей.Известны способы разделения воздуха низкотемпературной ректификацией с очисткой воздуха от влаги, углекислоты и углеводородов в цеолитовых блоках очистки.В этих способах оптимальная температура воздуха, поступающего на очистку, составляет 5 - 8 С.Воздух перед очисткой охлаждается в предварительном теплообменнике до 5 - 8 С потоками, полученными в результате разделения воздуха. Для регенерации (десорбции и охлаждения) адсорбента используются отбросная аргонная фракция или аргонная фракция в смеси с частью продукционного азота, прошедшие предварительный теплообменник,Однако поток газа, необходимьш для охлаждения адсорбера, составляет 30 - 40% от количества перерабатываемого воздуха.В существующих в настоящее время воздухоразделительных установках одновременное получение кислорода и азота осуществляется при отборе отбросной фракции в количестве 10 - 20% от количества перерабатываемого воздуха, Таким образом, для охлаждения адсорбера необходимо либо увеличить количеМ, Э. Лемберг и С, Г. Линецк ство отбираемой фракции, либо добавить кфракции некоторое количество продукционного азота, что в обоих случаях снижает выходпродуктов разделения,5 Кроме того, при охлаждении адсорбера газом (азотом или аргонной фракцией), прошедшим предварительньш теплообменник и имеющим температуру на 5 - ОС ниже температуры среды (20 - 30 С), в конце периода охлаж 10 дения температура адсорбера практическиоказывается не ниже 40 С, Дальнейшее охлаждение адсорбера до номинальной рабочейтемпературы 8 в С ведут, пропуская черезнего часть охлажденного воздуха с одновре 15 менной очисткой последнего.Параллельная работа на двух адсорберах,из которых один имеет рабочую температуру,а другой охлаждается до рабочей температуры, подогревая часть воздуха, ведет, во-пер 20 вых, к колебаниям температуры воздуха передосновными теплообменниками и, следовательно, теплового режима блока разделения в целом; во-вторых, адсорбция осуществляетсяпри более высокой температуре адсорбента,25 что нежелательно.Целью предлагаемого изобретения являетсяуменьшение расхода регенерирующего газапри охлаждении адсорберов блоков очистки иустранение необходимости в дополнительном30 охлаждении адсорберов потоком холодногозоздуха, т. е. увеличение производительности и стабилизации теплового режима блока разделения.Способ отличается от известных тем, что поток газа, используемый для охлаждения регенерированного адсорбционного блока, отбирают перед предварительным теплообменником, т. е, при температуре более низкой, чем температура воздуха, идущего на очистку.Отбор газа на регенерацию при пониженной температуре позволяет устранить одновременно указанные недостатки известных способов низкотемпературного разделения воздуха:а) количество газа, необходимое для охлаждения адсорбера до рабочей температуры, уменьшается, что дает возможность обойтись при регенерации адсорбера только отбросной аргонной фракцией и избежать потерь азота;б) пониженная температура охлаждающего обратного газа позволяет охладить регенерируемый адсорбер до его рабочей температуры (5 - 8 С), пока параллельный адсорбер рабов тает в режиме адсорбции.1-1 а чертеже представлена схема установки для осуществления данного способа.Установка состоит из предварительного теплообменника 1, влагоотделителя 2, блока адсорбционной очистки 3, основных теплообменников 4 и 5, насоса жидкого кислорода б, разделительного аппарата 7, детандера 8,Установка работает следующим образом.Сжатый воздух охлаждается азотом и сжатым кислородом до температуры 5 - 8 С в предварительном теплообменнике 1, из него выделяется капельная влага во влагоотделителе 2. Затем воздух очищается от влаги, углекислоты и углеводородов в одном из адсорберов блока очистки 3, охлаждается азотом, кислородом и аргоной фракцией в основных теплообменниках 4 и 5. Часть воздуха при температуре порядка в 1 С расширяется в детандере 8, остальной воздух после теплообменников расширяется в дроссельном вентиле. Дроссельный и детандерный потоки после расширения смешиваются и поступают в разделительный аппарат 7, где воздух разделяется на кислород, азот и аргонную фракцию.Кислород с помощью насоса 6 прокачивается в теплообменник 4 и далее в предварительный теплообменник 1, где газифицируется и нагревается до температуры, близкой к температуре поступающего воздуха. Азот подогревается за счет теплообмена с воздухом 10 в теплообменниках 5 и 1. Фракция в количестве около 20 от перерабатызаемого воздуха подогревается в теплообменнике 4 до температуры от - 10 до 5 С и поступает на нагрев или охлаждение регенерируемого адсорбе ра блока очистки 3.Осуществление указанного способа охлаждения адсорберов блока очистки позволяет для азотно-кислородных установок (в случае отсутствия циркуляционной системы охлаж дения с газодувкой и использования для охлаждения части продукционного азота) исключить расход продукционного азота и стабилизировать работу установки, так как при этом исключается влияние переключения ад сорберов блока очистки на работу разделительного аппарата,Предмет изобретенияЗ 0 Способ разделения воздуха путем его охлаждения в предварительном теплообменнике,адсорбционной очистки от влаги, углекислотыи углеводородов, дальнейшего охлаждения восновных теплообменниках и последующей35 низкотемпературной ректификации с использованием обратных потоков для охлажденияпрямого потока, а также для регенерации иохлаждения адсорбционных блоков, отличаюиийсл тем, что, с целью уменьшения расхода40 охлаждающего газа и стабилизации режимаработы блока разделения, поток газа, используемый для охлаждения регенерированногоадсорбционного блока, отбирают перед предварительным теплообменником,242190 фроисусм Р Составитель Ю. П. ПаткинТехред Т. П. Курилко Корректор А. Б, Родионова Редактор А. Петрова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2147/11 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д. 4