Способ получения жидких и газообразных компонентов воздуха

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 100976 (21) 2402574/2326 с присоединением заявки Мо Кз Р 25,7 3/04 Государственный комитет СССР но делаю изобретений и открытий(71) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВОЗДУХАИзобретение относится к неорганической химии и может применяться, например в установках разделения воздуха, предназначенных для получения больших количеств 1. жидкого кислорода и азота. Известен способ получения жидкихи газообразных компонентов воздухаметодом низкотемпературной ректификации, включающий предварительное иокончательное разделение воздуха сиспользованием холодильного цикла сдополнительным потоком, при этом прямсй поток основного холодильного цикла компримируют и разделяют его надва потока, первый иэ которых детан"дируют и возвращают в виде обратногопфтока на компримирование, второй поток.охлаждают обратным потоком и за.тем дросселируют и направляют на ректификацию, а дополнительный потокрасщиряют и направляют на смешениес обратным потоком холодильного цикла 11,Недостатком этого способа является то, что температура прямого цирку.ляционного потока перед его детандированием является довольно высокой,что не экономично. 1Цель изобретения - повышение экономичности процесса. Поставленная цель достигается тем, что первый и/или второй потоки холодильного цикла охлаждают дополнительным потоком, Кроме того,в качестве рабочего агента дополнительного потока используют преимущественночасть разделяемого воздуха.На фиг.1 представлены примеры применения предлагаемого способа; на фиг.2 - процесс теплообмена в теплообменниках циркуляционной части установки в Т 15 диаграмме. Установка, иллюстрирующая реализацию способасодержит основной турбо-, компрессор 1, узел 2 очистки, регене раторы 3 и 4, нижнюю ректификационнуюколонну 5, верхнюю ректификационную колонну 6, конденсатор-испаритель 7, дожимающий компрессор 8, являющийся тормозам детандера 9, водяной холо дильник 10, циркуляционный турбокомпрессор 11, теплообменники циркуляционного цикла 12-15, теплообменник 16 обратного циркуляционного потока; двухступенчатыйтурбодетандер 17, 30 дроссельный вентиль 18.Установка, иллюстрирующая реализацию способа, работает следующим образом.Перерабатываемый воздух сжимают в воздушном компрессоре 1 до давления 6-6,5 кгс/см, охлаждают, очищают от влаги, углекислоты и других растворимых примесей в теплой и холодной зонах узла регенерации (регенераторы 3 и 4) и подают в нижнюю ректиикационную колонну 5. Часть гаЭообраэного продукта предварительного разделе ц ния или воздух подогревают в холодной зоне регенератора 4 и делят на два потока. Один - несбалансированный теплый поток - нагревают в теплой зоне теплообмена регенераторов 3 и расширяют в турбодетандере 9. Другой поток - несбалансированный холодный поток - перед расширением объединяют с первым потоком, а перед смешениемхолодный поток нагревают в теплообменнике 16 прямыми циркуляционными пото-ками.Газообразный продукт предварительного разделения, сжатый в циркуляционном компрессоре 11 до давления 30-40 кгс/см 1, разделяют на два потока. 25 Один поток (дроссельный поток) дожи- мают в компрессоре 8 , являющимся тормозом детандера 9, и последовательно охлаждают в водяном холодильнике 10, теплообменниках 12-15 и дросселируют в верхнюю колонну 6 узла ректифнкации. Второй поток охлаждают в теплообменниках 12, 13 и 14, расширяют последовательно в двухступенча- . том детандере 17 и в свою очередь разделяют на два потока. Основную часть потока подогревают в теплообменнике 15, смешивают с потоком из детандера 9 и подогревают в теплообменнике 14. После теплообменника 14 большую часть обратного потока направляют 40 в теплообменник 12. Меньшую часть направляют в теплообменник 16 и затем подают в верхнюю часть теплообменника 12. Из теплообменника 12 обратный поток направляют на всасывание в цир куляционный компрессор 11. Газообразный азот, выходящий иэ узла ректификации, нагревают в регенераторах 4и 3 и выводят из установки. Жидкиепродукты: кислород, азот и аргон выводят из узла ректификации,На фиг,2 представлены диаграммаразностей температур в теплообменниках циркуляционного цикла 12-15 всоответствии со схемой на фиг.1, Дожатие дроссельного потока до болеевысокого давления, чем давление потока, поступающего на детандер, позволяет уменьшить разность температур между прямым. и обратным потоками в теплообменнике 15 и за счет этого снизить потери от необратимостипри теплообмене,Применение предлагаемого способапозволяет снизить расход энергии,примерно до 0,8 квт.ч на килограммжидкого кислорода (без учета газообразного азота как продукта).Формула изобретенияСпособ получения жидких и газообразных компонентов воздуха методомнизкотемпературной ректификации,вклю"чающий предварительное и окончательное разделение воздуха с использованием холодильного цикла с дополнительным потоком, при этом прямой поток холодильного цикла компримируют,разделяют на два потока, первый иэкоторых детандируют и возвращают ввиде обратного потока на компримирование, второй поток охлаждают обратным потоком и дросселируют, а дополнительный поток расширяют и направляют на смешение с обратным потоком холодильного цикла, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения экономичности процесса,первый и/или второй. потоки охлажда"ют дополнительным потоком, в качестве которого используют преимущественно часть разделяемого воздуха,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент франции 9 1420082,кл, Р 25 У , 1966.