Способ разделения воздуха

,718674 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликован 1, Кл.е Г 253 3/04 сударственныи комите ДК 661,93И. В. Горенштейн и Б, Э, Кицис Научно-исследовательский институт технологии криогенного машиностроенияПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУ Изобретение относится к криогенной технике, а именно к способам разделения воздуха путем низкотемпературной ректификации.Известен способ разделения воздуха путем низкотемпературной ректификации свыводом из узла ректификации переохлажденного жидкого кислорода, включающийпредварительное разделение воздуха в нижней колонне аппарата двукратной ректификации на жидкий азот и обогащенный кислородом жидкий воздух, переохлаждениежидкого азота путем теплообмена с выводимым из верхней колонны газообразнымазотом, дросселирование жидкого азота и 15обогащенного воздуха, последующую подачу обогащенного воздуха в среднюю частьверхней колонны, а жидкого азота - в ееверхнюю часть, окончательное разделениевоздуха в верхней колонне с получением 20жидкого кислорода и газообразного азотаи переохлаждение жидкого кислорода путем теплообмена с газообразным азотом,выводимым из верхней колонны 1,Переохлаждение жидкого кислорода позволяет увеличить срок хранения и уменьшить потери последнего при выдаче егопотребителю в жидком виде, а при получении на установке сжатого газообразногокислорода обеспечивает нормальную работу насоса жидкого кислорода. Недостатками способа являются невысокий коэффициент извлечения кислорода, а такжс значительная металлоемкость и высокое гидравлическое сопротивление переохладитсля жидкого кислорода. Это вызывается тем, что на переохлаждение жидкого кислорода затрачивается часть холода газообразного азота из верхней колонны. В результате уменьшается переохлажденпе жидкого азота, поступающего в верхнюю часть верхней колонны, а следовательно, ухудшается процесс ректификации в верхней колонне, Кроме того, теплообмен между жидким кислородом и газообразным азотом недостаточно интенсивен из-за большого термического сопротивления теплообмену со стороны газообразного азота, что требует обеспечения значительной величины теплообменной поверхности переохладптеля.Известен аналогичный способ разделения воздуха, в котором переохлаждение жидкого кислорода осуществляют за счет испарения части жидкого азота, полученно. го в нижней колонне 2.Недостатком такого способа является невысокий коэффициент извлечения кислорода из-за снижения количества поступающего в верхнюю часть верхней колонны жидкого азота, что ухудшает процесс ректификации в верхней колонне,5 10 5 Известен также способ разделения воздуха, где ожижение газообразного кислорода осуществляют с помощью теплообмена его с жидким обогащенным воздухом после его дросселирования 3).Недостаток такого способа заключается в том, что для конденсации кислорода требуется значительная часть сдросселированной кубовой жидкости, что ведет к большому снижению степени извлечения кислорода, и поэтому неэффективно.Целью изобретения является увеличение выхода продукционного кислорода.Указанная цель достигается тем, что переохлаждение жидкого кислорода осуществляют при его теплообмене с жидким обогащенным воздухом после его дросселирования перед вводом в верхнюю колонну.Это устраняет необходимость в использовании для переохлаждения жидкого кислорода части жидкого азота, а следовательно, позволяет увеличить количество жидкого азота, подаваемого в верхнюю часть верхней колонны, что улучшает процесс ректификации в верхней колонне.На чертеже приведена схема узла ректификации, реализующего предлагаемый способ,Узел ректификации включает нижнюю колонну 1, конденсатор-испаритель 2, верхнюю колонну 3, переохладитель 4 жидкого азота, переохладитель 5 обогащенного воздуха, переохладитель б жидкого кислорода, дроссель 7 жидкого азота и дроссель 8 обогащенного воздуха,Способ осуществляется следующим образом,Воздух подают в нижнюю колонну 1 аппарата двукратной ректификации, где происходит его разделение на жидкий азот и обогащенный кислородом жидкий воздух. Жидкий азот переохлаждают газообразным азотом, выводимым из верхней колонны 3, в переохладителе 4, после чего дросселируют в дросселе 7 и вводят в верхнюю часть 20 25 30 35 40 45 колонны 3. Обогащенный воздух переохлаждают в переохладителе 5 газообразным азотом, нагретым в переохладителе 4, дросселируют в дросселе 8 и направляют в переохладитель 6 на теплообмен с жидким кислородом, отбираемым из конденсатораиспарителя 2. В результате теплообмена в персохладителе 6 происходит псрсохлаждение жидкого кислорода за счет частичного испарения обогащенного воздуха, Затем жидкий кислород выводят из узла рсктификации, а обогащенный воздух подают в среднюю часть верхней колонны 3. В верхней колонне происходит окончательное разделение воздуха на жидкий кислород и газообразный азот,Формула изобретенияСпособ разделения воздуха путем двукратной ректификации, включающий предварительное разделение воздуха в нижней колонне на жидкий азот и обогащенный кислородом воздух, переохлаждение жидкого воздуха при теплообмене его с газообразным азотом, отводимым из верхней колонны, дросселирование жидких азота и обогащенного воздуха в верхнюю колонну ц окончательное разделение воздуха в верхней колонне на газообразный азог и жидкий кислород с последующим его переохлаждением, отличающийся тем, что, с цслью увеличения выхода кислорода, пере- охлаждение его осуществляют путем тепло- обмена с дросселированным ооогащенным воздухом перед вводом в верхшою колонну.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Под ред. В. И. Епифановой н др, М 1973, т. 1, с. 200,2. Кислородное и криогенное машиностроение, М., ЦИНТИХимнсфтемаш, 1968, серия ХМ-б, вып. 1, с. 5.3. Бродянский В. М. и др, Производство кислорода, М 1970, с. 241 в 2, рис. 172,718674 Составитель Ю, ДьяконОВ Техред В. Серякова Корректор 3. Тарасова Редактор Г. Прусова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2916/17 Изд, Мо 160 Тираж 583 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5