Способ разделения воздуха

3 73931 чае снижается из-за того,что часть перерабатываемого воздуха конденсируется за счет испарения продукта, вследствие чего ухудшается питание ректификационных колонн Флегмой. 6 фгде- удельный вес жидкости,и - уровни жидкости в аппаратах4 и 6,подаетс отсюда в продукционный испаритель 6; В испаритепе под соответствующим этому напору давлением.= -М=1 Ф+сф 2,Ь (кгс ем ) Цепь изобретения - снижение энерго-зат рате ВПоставпенная пель достигается тем,чтоо испарение гидростатически сжатой кислородной фракции осуществляют путем теппообмена с азотной фракцией, которую не.пЖредственно поспе выделения сжимают до давпейия, превышающего давление сжатия воздуха. на 1-3 кгс/см, а также тем,Ячто дпя сжатия азотной фракции используют энергщо ее детандерного расширения и тем, что детандерное расширение ссуществцяют на двух температурных уровнях с охлаждением потока газа, расширенного на верхнем температурном уровне, путем теппообмена с потоком газа, направпяемым дпя расширения на нижнем температурном уровне, а именно азотной фракцией. где Р,- давление в испаритепе,Р - давление в колонне 4,. происходит испарение жидкости за счет, тепйообмена с потоком получаемого. внижней колонне дополнительно сжатогогазообразного азота, который при этомохлаждается и конденсируется. Сконденсировавшийся в продукционном испарителе жидкий азот вводится в колоннупредварительного разделения,Часть воздуха окопо 10%, поступающего в копонну предварительного раздепения, после подогрева в узле теппообмена до 175 К расширяется от 5,батадо 1,3 ата в детандере 7 с отдачейвнешней работы, поспе чего вводится вколонну окончательного разделения.Испарившаяся под повышенным давлением 2,3 кт"с/см в продукционном испаритепе 6 киспородная фракция выводитсяиз установки через узел теппообменапотребителям. Допопнитепьное сжатиес 5,5 до 8,2 кгс/см" части газообразного азота, используемой дпя испаренияжидкого киспорода ипи обогащенной кислородом жидкости, осуществпяется,при.низкой температуре (95 К). Детандерное расширение проводится на двух температурных уровнях 175 К и 120 К с подогревом от 95 К до 120 К в теппообменнике 8 газа, поступающего при этойтемпературе и давлении 5,5 кгс/см 2 идопопнитепьный низкотемпературный двтандер 9, за счет теппообмена с охлаждающимся при этом со 125 К до 100 К.потоком газа, расширенного на верхнем.температурном уровне в детандере 7. "Часть, примерно половина, энергии детандерного расширения может использоваться дпя привода допопнитепьного компрессора 10, в котором осуществпяется доцопнительное сжатие от 5,5 до 8,2 кгс/смчасти газоборазного азота (26% от количества перерабатываемого воздуха)- один из двух детандеров (в приведенномпримере - низкотемпературный) по существу не производит хопода, а служиттрубопроводом дополнительного компрес- .сора, Подобное построение хоподопроизво(Ь-Ъ )=МФО 10Ь=О 9 кгс(сьР) На чертеже приведена схема воздухо-.раздепитепьной установки.Весь поток перерабатываемого воздуха (В) сжимается в основном компрессо- зО ре 1 до давления 6,0 кгс/см, йримерно равного давлению, необходимому дпя осуществпения разделительного процесса, По.спе сжатия поток воздуха; прн температуре 300 К поступает в узел 2 теппообме на.и очистки, где охлаждается до 100 К и очищается от вымерзающих примесей в процессе теплообмена с нагревающими до 298 К газообразными продуктами разделения - кислородом (К) и азотом (А). По 40 ток воздуха вводится в нижнюю ректификационную копонну 3( колонну предваритепьного разделения). работающую при давпении 5,5 кгс/см 2, близком к давлению сжатия воздуха в основном компрес. соре. Получаемые в этой колонне продухты - азотная фпегма и кубовая жидкостьдросцепируются в. верхнюю ректификационную колонну 4 (копонну окончательного разделения), где поддерживается давление 1,4 кгс/см 2, близкое к атмосферному. Конденсатор нижней колонны 5 служит испаритепем верхней колонны. Нижний продукт копонны окончательного разделения -.жидкая кислородная фракция - под гидро статическим напоромИсточники информ ации,принятые во внимание при;экспертизе.1. Разделению воздуха методом глубоког о охлаждения, "Машиностроение",М., 1964, т. Х, с. 197-198.2, Патент Англии М 1425450,кп, Р 4 Р, 1972. 5 7393 дящей системы оказывается возможным на крупных воздухоразделительных установках, вырабатывающих газоподобные продукты разделения, и имеющих такие низкие холодопотери для покрытия к торых достаточно холодопроизводительности одного (в данном случае - высокотемпературного) детандера, При этом для повышения энергетической эффективности установки на нижнем температурном уров не (120 К) расширяется газ (азот) с температурой. конденсации,79 К при давлении 1,35 кгс/см меньшей, чем температура конденсации газа (воздуха), расширяемого на верхнем температурном И уровне 84 К при давлейии 164 кгс/см Количествоазота, конденсируемого в продукционном испарителе определено из энергетического баланса этого аппарата. Предельное давление сжатия продукционного кислорода ограничивается резервами холодобаланса установки. Для привода хо- лодного азотного компрессора может быть использована только половина энерГии детандерного расширения, поэтому максимал ь ное давление сжатия азота в этом компрессоре равно 8,2 кгс/см, Температурайконденсации при этом давлении равна 100,4 К. При разности температур 1,8 К температура кипения кислорода не может 30 превышать 98,6 К, что соответствует давлению кипения 2,3 ата.Азот поступает для сжатия в дополнительный компрессор с температурой, близкой к температуре конденсации при рабо- м чем давлении нижней колонны 95 К, а выходит из компрессора с температурой 110 К.При расширении в низкотемпературном детандере азот охлаждается до 81 К. Ко 40 личество низкотемпературного детандерного потока равно 10% от количества пере-рабатываемого воздуха.Использование предлагаемого способа разделения воздуха обеспечивает по сравю нению с известными способами более высокую энергетическую эффективность за счет уменьшения энергозатрач на сжатие воздуха; а также за счет более высокой эффективности разделения. Так, например,50Ф 16. 6при получении технического кислорода по предлагаемому способу суммарный расход энергии уменьшается на 5-6% по сравнению с известными способами. формула изобретения 1, Способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий сжатие, воздуха, предварительное его разделение с выделением газообразной азотной фракции, окончательное разделение с получением жидкой кислородной фракции, гидростатическое сжатие и испарение этой фракции, а также детандернов расширение перерабатываемого воздуха, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрат энергии, испарение гидростатически .сжатой фракции осуществляют пугем теплообмена с азотной фрак цией, которую непосредственно после выделения сжимают до давления, превышающего давление сжатия воздуха на 1- 3 кгс/см . 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что для сжатия азотной фракции используют энергию детандерного расширения.3. Способ попп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что детанцериое расширение осуществляют на двух температурных уровнях с охлаждением потока, расширенного на верхнем температурном уровне, путем теплообмена с потоком газа, направляемым для расширения на нижнем температурном уровне.4. Способ по и. 3, о т,л и ч а ющ и й с я тем, что на нижнем температурном уровне расширяют азотйую фракцйю.739316 Чириков ева Корректор С. тавитель долуженк 113 Филиал ППП ф од, ул. Проектная г. Редактор М. Н Заказ 3022/6 ЦТираж 878 ПодписиИПИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытий8, Москва, ЖРаушская иаб;, д; 4/8