Способ разделения воздуха

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Своа Соввтокит Сопиалиотичвскиз РвсптблиаК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельства17 д, 1 аявлецо 22.Ю 1,1969 ( 1350085/23-26)присоединением заявкиМПК Г 251 1/00 ДК 621 593(08 ПриоритетОпубликовано 28,Х.1970. Бюллетень30 Дата опубликования описания 15.Х 11.1970 Комитат по аслам изобретений и открытий при Сосете Министров СССР, П. Ронжии и А, Н, Гандеров Заявител СПОСОБ РА ДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХ Изобретение относится к технике глубокого охлаждения и касается разделения воздуха цизкотемпературцой ректификацией с получением продуктов разделения в жидком виде.Известен способ разделения воздуха с получением продуктов разделения в жидком виде, включающий сжатие воздуха до низкого давления, охлаждение и очистку его. В этом способе только часть воздуха участвует в разделении, в то время кяк другая часть сдержит лишь для производства холода. Это объясняется тем, что при получении продуктов разделения в жидком виде потери холода с отводимой жидкостью превышают илц равны сумме потерь холода от недопскуперации и тепло- притоков из окружающей среды, вследствие чего возможное количество продукта определяется мощностью холодильного цикла. я не располагаемым количество и воздуха, Таким образом, чем совершеннее (при прочих равных условиях) холодильный цикл, тем большую часть сжимаемого воздуха можно направить на разделение и увеличить коэффициент извлечения продукта,Целью изобретения является увеличение выхода жидкого продукта и сокращение энергетических затрат на разделение. Это достигается за счет того, что охлаждение и очистку воздуха осуществляют в две стадии, причем на первой стадии воздух имсет давление, превышающее необходимое для разделения, и охлаждается до температуры, при которой содержание влаги в воздухе настолько мало, что на практике без описаний ее наличием мож цо ппенебречь, В этом состоянии весь потоквоздуха направляют на расширение, после которого температх ра воздуха не должна оыть настолько низкой, чтооы возникла возможность выпадения двуокиси глерода.0 Расширенцый возах направляют ня вторло сталию охлаждения ц очистки, где его охлаждают до температ.ры, близкой к температуре насыщения при давлении разделения.Кроме того, часть воздуха после первой ста дии охлаждения и очистки ппопускают в обратном направлении через реверсивныестройства ц после подогрева за счет теплообмеа с прямым потоком объединяют с оставшимся потоком воздх хя, иг, щпм ца расширение.0 Чтобы несколько лтепьцить ограничения,связанные с поддержанием опрслелепной температуры после первой стадии охлаждения и очистки и после расширения, воздух после первой стадии охлаждения и очистки направ ляют, на адсорбццоцную очистку.Ня черте;ке изображена пппппцпиальцяясхема воздухоразделцтсльцой х стяповкц для реализации предлагаемого способа.Воздухоразделцтельцяя хтяцовка вклочя ст компрессор 1, реверсцвнгяе устройства 23для охлаждсния и очистки на первой стадии, турбодетандер 3 для расширспгя всего потока воздуха, реверсивиые устройства 4 для охлаждения и очистки воздуха иа второй стадии, турбодетандср 5 для последующего расширения части воздуха на более низком температурном уровне, подогреватель б обратного потока, охладитель 7 кубовой жидкости нижней колонны, охладитель 8 азотной флегмы, аппарат 9 двукратной ректификации с конденсатором 10, вентили 11 - 15 и адсорбционный блок очистки 1 б.Воздух сжимают в компрессоре 1 до низкого давления, но все же более высокого, чем давления разделения, и пропускают через реверсивные устройства 2 первой ступени, Температуру прямого потока на выходе из первой ступени поддерживают настолько низкой, что достигают практически полной очистки воздуха от влаги.Часть охлажденного воздуха через специальные каналы пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства 2, затем смешивают с оставшейся частью воздушного потока и весь прямой поток направляют на расширение в турбодетандер 3, на выходе из которого давление несколько превышает давление разделения, а температура выше той, при которой возникает опасность выпадения двуокиси углерода, После расширения в турбодетандере 3 прямой поток направляют на окончатсльное охлаждение и очистку в реверсивные устройства 4 второй ступени. Часть воздуха после охлаждения пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства 4 по специальным каналам. Затем эту часть воздуха смешивают с частью холодного и очищенного воздуха и направляют на окончательное расширение в турбодетандер 5 до давления, близкого к атмосферному.Нерасширенную часть холодного и очищенного воздуха направляют на разделение в аппарат 9 двукратной ректификации, причем основное количество этого воздуха вводят в куб нижней колонны в газообразном состоянии, а меньшую часть потока предварительно сжижают в подогреватель б обратного потока и подают в нижнюю колонну, но уже выше куба колонны. Обогащенную кислородом жидкость из куба нижней колонны направляют на охлаждение обратным потоком в охладитель 7 кубовой жидкости и затем дросселируют вентилем 12 в среднюю часть верхней колонны,2823571 азообразиый азот, подиимспощийся из никисй колонны, окижают в коидеисаторс 10 и чсиапо используют в качсствс флегмы для пикис колонии, и чгстиио игправляют иа5 гхлакдеиис обрггигч потоком в охладитсль 8азотной флегмы и затем дросселируют вентилем 11 в верхнюю часть колонны. Продукционный жидкий кислород выводят непосредственно из конденсатора 10, Холодный газого образный азот выводят из верхней колонныаппарата 9 двукратной ректификации и смешивают с потоком расширенного воздуха после турбодетаидера 5, Смешанный поток подогревают в теплообмспниках 8, 7 и б и затем г 5 пропускают через ревсрсивные устройства 4и 2. Этот обратный поток выносит примеси, выпавшие в рсверсивных устройствах при прохождении прямого потока.Для распирения диапазона температур, в 2 О котором возможна работа туроодетандера 3,воздух после первой стадии охлаждения и очистки в ревсрсивных устройствах 2 направляют в один из двух попеременно работающих адсорберов для дополнительной очистки от влаги и двуокиси углерода.Предмет изобретениязо 1. Способ разделения воздуха низкотемпературной ректификацией, включающий сжатие воздуха до низкого давления и охлаждение и очистку его в реверсивных устройствах, отличаюиийся тем, что, с целью сокращения энерч 5 гетических затрат на разделение, охлаждениеи очистку воздуха производят в две стадии, причем на первой стадии воздух охлаждают до температуры, обеспечивающей практически полную очистку от влаги, и расширяют до дав пения, большего, чем давление разделения, азатем на второй стадии расширенный воздух охлаждают до температуры, близкой к температуре насыщения при давлении разделения.2, Способ по п. 1, отличающайся тем, чточасть воздуха после охлаждения на первой стадии пропускают в обратном направлении через реверсивные устройства, после чего объединяют с оставшимся потоком, идущим на расширение.50 3. Способ по пп. 1, 2, отличаюшиггся тем,что весь поток воздуха после охлаждения на первой стадии направляют на адсорбционную очистку.длХросфой еда Составитель Г. Бахтюкова Техред Т. П. Курилко Корректор О. С. Зайц знецо едактор ипография, пр, Сапунова Заказ 3549/7 Тираж 480ПЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете МинистрМосква, Ж-З 5, Раушская паб. д, 4/5 пнспоеСССР