Установка разделения воздуха низкотемпературной ректификацией

О П И С А Н И Е 111) 480893ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическими Республик(32) ПриоритетОпубликовано 15.08.75. Бюллетень30Дата опубликования описания 20.10.75 1) М. Кл. Г 251 3/04 сударствениыи комитет Совета Министр по делам изоб) ) Заявитель 54) УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХ ИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ РЕКТИФИКАЦИЕ Изобретение относится к разделению воздуха методом низкотемпературной ректификации и может быть использовано в установках пониженного давления, работающих с реверсивными теплообменными устройствами.Известен способ разделения воздуха в установках низкого давления с использованием для охлаждения и очистки воздуха реверсивных теплообменных устройств. В качестве последних используют в настоящее время регенераторы или пластинчато-ребристые теплообменники, В них воздух охлаждают от температуры окружающей среды до состояния, близкого к насыщению, при давлении, необходимом для сжижения и последующего разделения, и одновременно очищают от влаги и двуокиси углерода. В идеальном случае примеси, осаждаемые при прохождении прямо;о потока, должны полностью выноситься с насадки обратными потоками,Если разделение воздуха происходит при обычных условиях, то есть при давлении 5 - 6 ата, то незабиваемость реверсивных теплообменных устройств примесями всегда может быть обеспечена известными способами,В последнее время с целью существенного улучшения энергетических показателей воздухоразделительных установок предлагается ряд технологических схем, предусматривающих гораздо более низкое рабочее давление, в част. ности 3,5 ата и ниже. При таком низком давлении прямого поток воздуха вымораживание двуокиси углерода СО 2 на насадке аппарата происходит при более низкой температуре и, следовательно, в сечениях более близких к холодному концу аппарата, Поэтому вынос СОг из теплообмен. ника обратным потоком затрудняется, а прп длительной эксплуатации установки постегк и- но происходит забивание живого сечения рс версивных аппаратов, вследствие нсполногь выноса примесей из них обратными потокми Это является одной пз основных причин, по которым не может быть обеспечена длптель ная и непрерывная эксплуатация установок ио. ниженного давления, Вместе с этим, эксплу. тационные показатели установки по мере з бивания реверсивных теплообменников ухуд. шаются,По этой причине воздухоразделительную установку периодически останавливают, прс кращают технологический процесс и производят полный отогрев. Отогрев занимает значительный период времени, 150200 ч, что нарушает бесперебойное снабжение потребителя продуктами разделения и снижает количество выпускаемой продукции завода.Целью изобретения является обеспечеше длительной непрерывной работы установки, работающей прп давлении 3,5 ата и ниже. С этой целью установку снабжают дополнительным теплообменным устройством, паралдельно соединенным с системой переключающихся теплообменпых устройств. Холодные ьои переключаоппхся теплообменных устройств соединены через газодувку и дополнительный подогреватель с линией отбросного азота блока разделения, с линией выхода холодного потока из детандера и с посторонним источником холодного и чистого газа,В результате применения предлагаемого изобретения необходимость остановки блока разделения на отогрев вследствие забивания реверсивных теплообменных устройств, т. е. полный отогрев блока разделения, исключается, При прочих равных условиях это сокращает срок окупаемости установки, увеличивает абсолютное количество продуктов, вырабатываемых агрегатом в течение полного срока ее службы, обеспечивает длительную и бесперебойную выдачу продуктов и существенно увеличивает эффективность основного произ. водства - потребителя продуктов разделения, Указанные факторы приобретают особенно важное значение в случае использования крупных возлухоразделительных агрегатов.На чертеже показана принципиальная технологическая схема предложенной воздухоразделительной установки,Воздух, сжатый в компрессоре 1, направляют в реверсивные теплообменные аппараты 2 и 3, где основную его часть охлаждают до температуры, близкой к состоянию насыщения, при лавлении, необходимом для разделения воздуха, и одновременно очищают от влаги и двуокиси углерода, Часть прямого воздуха, практически свободного от влаги, выводят из средней части реверсивных теплообменных устройств, очищают от двуокиси углерода в переключающихся адсорберах 4 и направляют на расширение в турбодетандер 5. Основной технологический поток холодного и очищенного в теплообменных аппаратах 2 и 3 воздуха вводят в нижнюю часть колонны высокого давления 6, а расширенный в турбодетандере 5 воздух вводят в газообразном состоянии в среднюю часть колонны низкого давления 7. Ректификационные колонны 6 и 7 вместе с конденсатором - испарителем 8 представляют собой обычный аппарат двукратной ректификации для низкотемпературного разделения воздуха, В аппарате 9 основной поток кубовой жидкости и азотную флегму охлаждают потоком газообразного азота, отбираемого из верхней части колонны низкого давления 7. Вентили 10 и 11 служат для дросселирования кубовой жидкости и азотной флегмы соответственно. Для сближения условий работы ки. слородных и азотных реверсивных теплообменных устройств 2 и 3 по разности температур на холодном конце отбираемый продук. ционный кислород подогревают в теплообменном аппарате 12 за счет переохлаждения части кубовой жидкости, которую после дроссе 655 10 5 40 Если захолаживание дополнительного теп. лообменника производят не от постороннего источника, то возможно осуществить охлаж. дение его ло рабочих температур, например, через линию с вентилем 19, когла охлаждение45 производят путем отбора части холодного потока воздуха после турбодетандера. Охлаждая дополнительный теплообменник, этот поток отводят в линию отбросного азота через вентиль 20,50 Теплообменник с повышенным сопротивлением, подлежащий отогреву, отключают от технологической схемы установки. Последующий затем отогрев этого аппарата производят газообразным азотом из сбросной линии, сжа 55 тым в специально предусмотренной газодувке 21 и нагретым в подогревателе 22. При отогреве дополнительного и кислородных тепло обменников сброс потока осуществляют через линию отходящего азота через специально60 предусмотренные линии с необходимой арма. турой, а при отогреве азотных теплообменни 20 25 30 35 лированпя в вептпл 13 подают ня ту же т;. релку колонны низкого д:в,ея 7, что и основО оОк ку (Ой жлкос.Принудптельныс и автоматические клапаны, необходимые для нормальной работы реверсивных теплообменных устройств, на схсме не показаны.Наиболее целесообразно количество азотных реверсивных теплообменников принимать таким, чтобы через азотные 3 и кислородные 2 аппараты проходили примерно одинаковые количества газа; тогда они могут быть одинаковыми и по размерам. В этом случае ставят дополнительно всего лишь один такой же теплообменный аппарат 14, который используют взамен как азотных, так и кислородных теплообменников. Дополнительный теплообменник 14 подсоединен линиями с соответствующей арматурой к линии воздуха после турбокомпрессора, линии отходящего продукционного кислорода и линии отходящего газообразного азота от каждой пары аппаратов, В результате такого подсоединения дополнительный теплообменник 14 может быть включен в работу взамен любого (как азотного, так и кислородного) реверсивного теплообменного устройства.Дроссельными заслонками 15 и 16 поддерживают количества потоков из середины реверсивных теплообменных устройств в необходимых пределах, Вентиль 17 служит для регулирования количества потока, отбираемого из середины дополнительного теплообменника в случае, когда он работает взамен одного из основных теплообменников, Для изменения количества детандерного потока служит дополнительная линия с вентилем 18. ков для сброса потока используют рабочие коммуникации. Газодувка 21 и подогреватель 22 потребляют энергию только во время отогрева какого-либо из теплообменников.Составитель Г, БахтюковаРедактор Т. Девятко Техред Т. Миронова Корректор А, Степанов Заказ 256/4Ц 1 И Изд.706 Тираж 69 1 Государственного комитета Совета Министро по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб д. 4/5исное Типография, пр. Сапунов 1, Установка разделения воздуха низкотемпературной ректификацией, содержащая си. стему переключающихся теплообменных устройств для охлаждения и очистки разделяемого воздуха, снабженных принудительными и автоматическими клапанами, детандер и блок разделения, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы установки при пониженном давлении порядка 3,5 кгс/см и ниже, установка снабжена дополнительным теплообменным устройством, параллельно сое. диненным с системой переключающихся теплообменных устройств.2, Установка по и, 1, отличающаяся тем, что, с целью осуществления отогрева одного из теплообменных устройств без прекращения выдачи продуктов разделения, холодные концы переключающихся теплообменных устройств соединены через газодувку и допол .нительный подогреватель с линией отбросно го азота блока разделения.3. Установка по пп.и 2, о т л и ч а ю щ а я.ся тем, что, с целью осуществления охлаж.дения одного из теплообменных устройств по.сле отогрева, холодные концы переключаю щихся теплообменных устройств соединены слинией выхода холодного потока из детан.дера,4, Установка, по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я.15 ся тем, что холодные концы переключающихся теплообменных устройств соединены с посторонним источником холодного и чистого газа.