417959

417959 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СОВЬЮ 1 бМтских Социалисткцеских РеслубликЗависимый от патентаЗаявлено 20.Х.970 (Лте 484894 23-26) Кл, Г 25 3/04 Приоритет 20.Х.1969,83730/69 Опубликовано 28.1.974. Бюллет Япони оаударстаеннаи камитетСааата Министров СССРоа делам иаааретенийи отиратий ьУДК 6 88,8) а опубли:ган 1 описания 1 Л 1. 1974 Авторызобретент 11 ностранцы Ицуро Мацумото и(Япония) 11 ност 1)анна 5 фирма Кобе Стил Лтдецуо Изум а Тоям итель ОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОЗДУХА С ПОЛУЧЕНИЕИ ЖИДКОГО АЗОТА С целью увеличения эффективности процесса неочшцешый газ, полученный из сжиженного воздуха после конденсатора-испарителя, разделяют на две первоначальных части, одну из этих первоначальных частей разделяют на две дополнитеаьные части, используют одну из этих дополнительных частей для охлаждения сжатого воздуха, пропуская через реверсивный теплообменнпк, смешивают с оставшейся дополнительной частью газа, эту смесь расширяют для получения охлаждения, объединяют с оставшейся первоначальной частью газа, и эту смесь используют для сжижения воздуха, пропуская через устройство сжиженпя воздуха, и затем - для охлаждения сжатого воздуха, пропуская через реверсивный теплообменник. Перед разделением одной из первоначальных частей неочищенного газа на две дополнительные части указанную первоначальную часть используют для сжижения воздуха, пропуская через устройство для сжижения воздуха. Осущ ков, мо ну рабо теле. К лучшим объемн чаемогоИзобретение относится к технике глубокого охлаждения и касается разделения воздуха с получением газообразного и жидкого азота,Известен способ получения газообразного азота и сжиженного азота при давлении, пре вышающем атмосферное, с использованием колонны однократной ректификации, который включает сжижение выходящего из верхней части колонны газообразного азота посредством теплообмена с неочищенным газом, 10 подаваемым из нижней части колонны. При этом для обеспечения процесса теплообмена используют конденсатор-испаритель. Большую часть указанного потока неочищенных газов после его прохода через воздушный 1 Б ожижитель разделяют на две части, одну из которых направляют в реверсивный теплообменник в виде нагревательного газа с последующим соединением и смешением ее с остальной частью указанных разделенных га зов, После этого смесь подают в турбодетандер для получения холода в количестве, необходимом для введения в действие установки.Бходящий из турбодетандера неочищенный газ пониженно температуры смешивают с 2 остальной частью газа, который отделяетс; по выходе из указанного конденсатора-нспарителя, Эту с.;есь газов через воздушный ожнжитель и реверсивный теплообменник подают на выход установки. 30 ствляя указанное разветвление пото- но установить опмальную величиего давления в конденсаторе-испариоме того, можно отрегулировать наиобразом турбодетандер в отношении й скорости потока и количества полу- холода.3На чертеже дана схема технологической установки, обеспечивающей получение газообразного или сжиженного азота по предлагаемому способу.Согласно схеме воздух из атмосферы поступает во всасывающую трубу 1, а затем в компрессор 2, где его сжимают (в том случае, когда нужно получить только газ, давление в компрессоре доводят до 6 - 7 кг/слР, а при производстве сжиженного азота одновременно с обычным азотом давление в компрессоре составляет 8 - 9 кг(слР) до нужного давления, и дальше направляют по трубе 3, через зоны 4 и 5 соответственно повышеццой и пониженной температуры реверсивного теплообмецника, При прохождении по указанному пути воздух проходит через стадию теплообмена со встречцым потоком газа и затем через стадию охлаждения до точки, близкой к точке сжикения, После этого воздух, пройдя обратный клапан 6 и адсорбирующее устройство 7, попадает в нижнюю часть ректификационцой колонны 8. В адсорбере 7 происходит очистка воздуха от содержащихся в цсм загрязняющих примесей, таких как СО, углеводород и т. п. В колонне 8 процесс ректификации происходит обычным путем. В результате воздух разделяется ца две части, а именно: ца сжиженцый воздух, содержащий большое количество кислорода и выходящий из нижней части колонны, и ца высокой чистоты азот, который выходит из верхней части колонны, С колонной 8 соединен воздушный ожижитель 9, В ожижителе 9 воздух, поступающий по трубе 10, за счет теплообмена с текущим навстречу газом сжижается, Сжижепный газ возвращают в нижнюю часть колонны 8 по трубе 11.Богатый кислородом скиженный воздух накапливается в нижней части колонны и затем по трубе 12 поступает на газожидкостный фильтр 13, где происходит адсорбция и удаление остаточных загрязнений (СО углеводорода и др.). Затем при прохождении сжиженного газа через клапан 14 регулировки объемной скорости потока его давление понижают до 3 - 4 кг/слР, и газ наконец поступает в наружный цилиндр 15 конденсатораиспарителя. Поступивший в конденсатор-испаритель сжиженцый газ проходит стадию теплообмеца с азотом высокой чистоты, поданным во внутренний цилиндр 16 конденсатора-испарителя с верхней части колонны 8 по трубе 17. При этом азот высокой чистоты конденсируется, и его подают по трубе 18 обратно в верхнюю часть колонны 8. Одновременно сжиженцый воздух испаряется, и его удаляют по трубе 19 в виде неочищенного газа. Большая часть идущего по трубе 19 неочищенного газа поступает в трубу 20 и по цей в воздушный ожижитель 9, После трубы 21 неочищенный газ делят на две части, одна из которых идет на регулирующий клапан 22 и дальше по трубе 23 и в виде нагревательного газа 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4поступает в цизкотемпературцую зону 5 реверсивного теплообмеццика, обеспечивая конденсацию и удаление углекислого газа, содержащегося в исходном воздухе из атмосферы. При этом неочищенный газ сам нагревается, выходит по трубе 24 и затем через регулирующий клапан 25 поступает в турбодетацдер 26.Остальная часть неочищенного газа идет через регулирующий клапан 27, соединяется с нагретым газом и, пройдя регулирующий клапан 25, поступает в турбодетандер 26. Поступивший в турбодетапдер 26 пеочищеншяй газ расширяют примерно до атмосферного давления, прц этом производимая им термодинамическая наружная работа создает значительный перепад температуры неочищенного газа, что обеспечивает получение холода в количестве, которое требуется для технологического процесса при работе установки, Неочищенный газ течет по трубам 28 и 29, вновь поступает ца воздушный ожижитель 9 и дальше через трубу 30 и обратный клапан 6 идет в зоны 4 и 5 реверсивного теплообменцика, где происходит теплообмен с подаваемым из атмосферы воздухом, в результате чего температура газа поникается до комнатной, и он удаляется из установки по трубе 31.Остальную часть вышедшего из конденсатора-испарителя неочищенного газа направляют через регулирующий клапан 32 обходной линии трубопровода и затем соединяют с неочищенным газом, выходящим из турбодетацдера. Клапан 32 взаимодействует с регулирующими клапанами 22 и 27 и выполняет функции регулятора различных факторов, например, регулирует рабочее давление в конденсаторе-испарителе, а также объемную скорость потока и количество получаемого холода в турбодетапдере. Иными словами, регулируя клапан 32, можно получить требуемую объемную скорость потока неочищенного газа по трубе 20 в направлении турбодетандера. Кроме того, посредством взаимодействия регулирующего клапана 22, установленцого ца нагретой части трубопровода, с регулирующим клапаном 27, установленным в линии трубопровода, по которому неочищен. ный газ идет непосредственно на турбодетандер 26, можно контролировать как объемную скорость потока неочищенного газа по каналу нагрева этого газа, так и объемную скорость потока, идущего непосредственно на турбодетацдер. В предлагаемом способе контролируется также температура ца входе и выходе турбодетандера и количество получаемого холода. Следует отметить, что наличие трех клапанов 32, 22 и 27 обеспечивает контроль давления внутри наружного цилиндра 15 коцденсатора-испарителя и температуры неочищенного газа. Кроме того, с помощью указанных клапанов 32, 22 и 27 можно контролировать давление в колонне 8, так как давление чистого азота, подлежащего сжи 417959 6жецио посредством теплообмсца измепястся в зависимости от температуры цсочшцсшого газа внутри указанного наружного цилиндра 15.Полчеццый газообразцыЙ азот ВысокоЙ чистоты из верхией части колоццы 8 идет по трубе 33 в воздушный ожикитель 9 и затем по трубе 34 в зоны 5 и 4 реверсивцого теплообмеццика, где температура получеццого азота понижается до комцатпой и азот выходит по трубе 35 при давлении, которое несколько ниже давления подаваемого воздуха.Сжижеццый азот высокой чистоты отводят по трубе 36 в хранилище 37 и выводят по трубе 38 в качестве продукта.В том случае, когда по предлагдемому способу получают газообразцый азот, установка работает при давлении подаваемого возлуха порядка 6 - 7 кг/сл, когда жс предусматривается производство одцовремеццо газоооразного азота и скижеццого азота, используют регулирующие клапаны, которые осуществляют нужную регулировку и контроль, Прц этом объемная скорость потока в турболетацдсрс повышается (по сравцсцио с сс значением при производстве только газообразного азота) до требуемого зцачепия одновременно повышается давление со стороны неочищенного газа впутри конденсатора-испарителя, Кроме того, для обеспечсци 51 эффективной работы установки в своо очередь рабочее давление в колонне и давление подаваемого воздуха зцачительцо повышаются (порядка 8 - 9 кг/с,Р). Предмет изобретенияСпособ разделения воздуха с получением газообразного и жидкого азота, имеющего давление выше, чем атмосферпое давление, включающий очистку и охлаждецие сжатого вйзлухд прпблизптсльцо до токп сжижсцпя ИрОцусцд:СХ ЭтСГО ВОЗЛукд ЧЕРЕЗ рСВСрСИВ- цыс тсплообмсццики, разлслсцис воздуха в колоццс однократной ректифпкацип нд жил кп Воздух, обогащенный кислородом, и газообразный азот, сжижецие гдзообразцого воздуха в уст 1 ОЙстве ллч скижепия Воздуха и ВОЗВРЯТ СКИЖЕЦЦОГО ВОЗД ХЯ В КОЛОППУ, ВЫ- вол газообразного дзота из верхней части 10 колопи, сжижецие по крайней мере частиизвлеченного газообразцого азота в конденсаторе-испарпеле с поъОщьо сжи 1 еццОГО воздуха, выведенного из нижней части колонны, возврдщс Пс сжиженного азота в колон ну и Выво; чдсп сжиженного азотд из колоцг 1 ы в к 11 сс 1 Вс п 1 ОЛУктОВОГО жидкОГО азота, ОтлпчдОц,ПЙся тем, то с целью всличецш эффект:пшости процсссд, цсочпцеццый газ, полученный из сжпжснцого Возлухд, 20 после коилснсдторд-испаритсля разделяют надве псрвоцдчальных чдсп, олпу из этих первоначальных частей разделяют ца лвс лополгцтельцыс чдсп, используют одну из этих дополните:шных частей лля охлаждения сжд того воздуха, прспуская черсз рсверсштпыйеплообмснник смешивают, с оставшейся дополнительной частью газа, эту смесь рдсширяют для получецця охлакдсцп 1, обьедицяют с оставшейся первоначальной частшо газа, п 30 получсццуо смесь используют Лля сжижсниявоздуха, пропуская через устройство сжижения воздухд, и затем - для охлаждения сжатого воздуха, пропуская через тсплообмецник.35 2. Способ по и. 1, отлич аюпийс я тем,что перед разлслсццсм одной из псрвондчальцых частей неочищенного газа пд лве дополнительные части указанную первоцдчдльцую 1 ЯСТЬ ИСПОЛЬЗ ОГ ЛЛЯ СЖИЖЕЦИЯ ВОЗД ХД 40 пропускЯ 51 через устройстВО длч сжижеци 51воздуха.Составитель Г. Вахтюковадактор К. Вейсбейи Текред Г, Васильева Корректор Л. Царькова ПодписноеСР Заказ 164216ЦНИИП 11 ография, пр. Сапунова Изд.1312 сударствснного комитета Со ио делам изобретений и от Москва, ГК, Раушская на