Способ разделения воздуха

ОЛИСАНИЕ 353 ПЬИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Респтблик-26) 1970 ( 14 Заявлено 14,1 Чс присоединениПриоритет заявк Комитет по делам изобретений и открыт при Совете Министре СССР,Х.19 ата опублико ния опис Авторыизобретен Костромин П. Ронжин, В. Д дько и Заявител сит, ййа д ИЯ ВОЗД ОСОБ РАЗ ЕЛ Изобретение относится к технике низких температур, к способу разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации на кислород и другие компоненты с применением холодильного цикла низкого давления,Известен способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, с использованием колонны двойной ректификации, включающий расширение части газа в детандере.При получении кислорода чистоты выше 96 - 97% процесс разделения воздуха затрудняется тем, что в нижней части ректификационной колонны низкого давления происходит накопление аргона, в результате чего процесс разделения в этой части идет практически между кислородом и аргоном, имеющими малую разность температур кипения и, соответственно, малую разницу в летучести.Для отделения кислорода от аргона в нижней части колонны низкого давления необходим такой паровой поток, который обеспечил бы переход в пар всего избыточного аргона,Так, например, при получении кислорода чистоты 99,5% флегмовое отношение (отношение потока жидкости к потоку пара) в нижней части колонны низкого давления должно быть при бесконечном числе тарелок не более 1,5, а при практически допустимом числе тарелок не более 1,43, На воздухоразделительных установках низкого давления потери холода в окружающую среду и потери в результате выдачи части продуктов под давлением определяют расход воздуха на производство холода (детандерный поток) обычно таким, который не позволяет подвести к испарителю кислорода достаточного количества тепла за счет конденсации воздуха, не расширяемого в турбодетандере. Это приводит к тому, что необходимое флегмовое отношение достигают за счет уменьшения отбора продукционного кислорода.При этом достигается неполное извлечение кислорода, соответственно, ухудшаются энергетические показатели установки разделения воздуха низкого давления при получении кислорода чистоты более 96 - 97% и получают аргон с низким коэффициентом его извлечения,Цель изобретения - интенсификация процесса разделения и снижение расхода энергии при получении кислорода чистоты выше 96 - 97% и аргона (в случае его получения) путем увеличения потока пара в нижней части ректификационной колонны на участке разделения кислорода и аргона.Для этого к испарителю кислорода кроме тепла конденсации воздуха подводят часть тепла перегрева детандерного потока после его расширения (под теплом перегрева подразумевается количество тепла, которое можетотдать детапдерпый поток после его расшире:ия при охлаждении до температуры конденсации). Это тепло и современных установках разделе;ия Воздуха, работающих с долей дета дсрного потока порядка б - 15 Оо от перерабатывасмого воздуха, получается в результате работы детапдера па наиболее Высоком те,псрат рис у ровие, допскаемом тепловым балансом устаиовки, и может достигать существсппой Всличпиы,При у Вслпчении ко.ИчестВ 2 п 2 ра В иге.егеЙ част: колопны повышается эффективпость процесса раздслспея что ПОЗВОяет при пОлуепее кислорода повышенной концентрации увелшшть его выход, либо увеличить копцепграцио получаемого кислорода без сцижеппя Выхода, либо использовать возникший резерв ректификацпп для Выдачи части продуктов под давлением. В копечпом итоге во всех случаях эпергет;ческие показателистаповки раздслсия воздуха улучшаются.11 а фиг. 1 показана возможная схема узла ректЕ 1 пеаци установки разделения воздуха с перегре, ом паров кислорода за счет охлаждецйя дстапдсрпого потока; па фиг. 2 - схема узла рсктификачии установки с испарением доголе ельного количества кислорода за счет охлаждешя детандерпого потока,Воздух при давлении порядка 5 - б ата подаот в колонну высокого давления 1 (с, фиг, 1), в которой он подвергается предварительному разделению. Из колонны высокого давления кубовая жидкость поступает в середину колонны низкого давления 2 через переохладитель кубовой жидкости 3 и дроссельный вентиль е. Лзотную флегму, образующуюся в кондесаторе-испарителе б за счет кипения жидкого кислорода, поступающего из колонны низкого давления, направляют частично на орошение колоппы высокого давления и частично на орошение колонны низкого давления че 1)ез переохладитель азотной флегмы 6 и дроссельь:. Вептиль г. Псреохлаждечие ку бовой жидкости и азотпой флегмы производят за счет подогрева отходящего азота, жидкий кислород из колонны низкого давления посту пает в копдепсатор-испаритель, где его испаряОт и ч 2 сзчпо папраВляОт В подогреВатель 8, отбирая ссгальпуо часть в качестве продукционного кислорода. Г 1 ерегретые в подогревателе пазы кислорода направляют в ко лопну низкого давления, где они вызывают испарение допол;штельпого количества жидкости и увеличепие парового потока, поднимающегося по колопне.Перегрев паров кислорода в подогревателе 15 8 осуществляют за счет охлаждения детандерного истока. Благодаря этому обеспечивается перераспределеше подводимого к колонне тепла, Вследсгвие чего количество пара в нижней части колонны увелишвается, При этом 20 достигается повышение эффективности процесса разделения воздуха и улучшение энергетических показателей установки.Тот же эфрект можно получить за счет испарения дополнительного количества кислоро да в испарителс 9 при охлаждении в нем деандерпого потока, как это показано на фиг. 2. Г 1 редмст изобретения30 Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, с использованием колонны двойной ректификации, включающий расширение части газа в детандере до температуры, превышающей температуру ки пения кислорода при давлении в нижней частиректификационной колонны, от,гичаюигийся тем, что, с целью увеличения количества пара в нижчей части ректификационной колонны, часть кислорода, отводимого из нижней части 40 ректификационной колонны, перегревают засчет теплообмена с расширенным в детандере газом и пары возвращают в колонну.