Устройство для утилизации газов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМ 61) Дополнительное к авт, сви 22) Заявлено 0603.78 (21) с присоелинением заявки М(5 )М. Кл.С 21 С 5 136/22-02 тваударстаоеый камнт СССР дв делам нзааретеннй н етнрытвв(72) Авторы изобретен Поливалин и Б.Н. Щшневский Каба ударственный инстф еталлургических э по проектирован Украинский(71) Заявитель до ОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ГАЗ под давпарите-,лени Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано в сталеплавильных кислородно-конвертерных и доменных цехах,Известно устройство для получениякислорода и азота, в состав котороговходит компрессор для сжатия разделяемой смеси 11,Недостатком указанного устройстваявляется то, что при утилизации конвертерных газов установку необходимооборудовать компрессором производительностью 350000-ч 00000 и /ч. ПриЬчем компрессор должен эксплуатироваться с переменной нагрузкой, полностьюразгружаясь через каждые 10-12 мин изатем вновь нагружаясь на 5-8 мин домаксимальной производительности,чтозначительно уменьшает его КПД..Наиболее близкой к предлагаемомупо технической сущности является установка, служащая для осуществленияспособа выпуска кислорода из воздухоразделительных установок 21. Недостатками указанного устройства являются наличие компрессоров и невозможность обеспечения выдачи СО потребителю с .постоянным расходом.Цель изобретения - снижение затрат энергии на очистку и выравнивание расхода содержащейся в конвертерных газах окиси углерода, повышение надежности и снижение сложности устройства, а также уменьшение поступления окиси углерода в атмосферу.Указанная цель достигается тем, что установка снабжена испарителемконденсатором окиси углерода азота, который соединен трубопроводами с холодными концами регенераторов и с емкостями жидкого азота и жидкой СО и теплообменными аппаратами для нагревания продукционной СО, установленными между компрессором для сжатия азота и конденсатором-испарителем продукционной окиси углерода.Для выдачи окиси углеродаем между емкостью СО и ис4 жидкой окиси углерода соединена черезнасос 21 с полостью испарения испарителя 15 жидкой продукционной окиси углерода. Верхняя часть этой полости по газу соединена с подогревателями 22 и 23, предназначенными для нагрева продукционной окиси углерода. Эти подогреватели как и регенераторы 7, 8 и 9 взаимозаменяемы и периодически ,работают то на одном, то на другом ,потоке. Средняя часть подогревателейс 22 и 23 соединена с турбодетандерами ,13 и 16 через гаэофазовые адсорберы 24, аналогичные адсорберам 17.Теплый конец подогревателей 22 и 23 через переключающиеся клапаны соединены с коллектором 25 продукционной СО и с коллектором 26 дзота высокогодавления, который, в свою очередь,через клапаны 27 соединен с теплымиконцами регенераторов. Коллектор 26 азота соединен с нагнетательным патрубком компрессора 28. Устройство снабжено также емкостью29 для накапливания и хранения чистого жидкого азота, которая соединена через дроссельный вентиль 30 с полостью конденсации испарителя 15 продукционной окиси углерода. Испаритель 15 и конденсатор 11 для удаления из полостей конденсации инертных газов соединены с емкостью 12 грязного азота соответственно через вентили 31 и 32. Через клапаны 33 теплые концы регенераторов соединены с атмосферой. Кроме того, верхняя часть колонны 14 соединена с подогревателями чистого газообразного азота, изготовленными в виде змеевиков, встроенных в нагреватели 22 и 23. Ректификационная колонна 34 азота низкого давления соединена с выходным патрубком турбодетандера 16.П р и м е р. В начале продувки конвертера кислородом газы с малым содержанием окиси углерода поступают в охладитель 2, где дожигаются вследствие подсоса воздуха в зазор междугорловиной конвертера и охладителем.После охлаждения газы очищаются отпыли в газоочистке 3 и поступают через клапан 5, тягодутьевую установку6 на свечу. При этом клапаны 4 и 33закрыты. После окончания периода работы конвертера с дожиганием зазор,через который поступает воздух, герметизируется, закрываются клапаны 5и 33 и открываются клапаны 4 и 10.Через клапан 4 конвертерный газ пос 3 908836лем-конденсатором продукционной СОустановлен насос для сжатия жидкойСО, что позволяет исключить иэ схемыгромоздкий компрессор.Для получения особо чистого азотаустройство снабжено ректификационными колоннами, одна из которых установлена между испарителем-конденсатором продукцйонной СО и регенераторами продукционной СО, а другая - между регенераторами и емкостью жидкогоазота. С этой же целью регенераторыснабжены змеевиками для непрерывногоотбора чистого азота,На чертеже изображена электрическая схема устройства,Устройство состоит из установленного над конвертором 1 охладителя 2 газа, соединенного через газоочистку 3и клапаны 4 и 5 принудительного действия с тягодутьевой установкой 6 ис регенераторами 7, 8 и 9. Регенераторы взаимозаменяемы и работают навсех технологических потоках.Всасываоций трубопровод тягодутьевой установки 6 соединен через клапаны 10 принудительного действия 10 срегенераторами 7, 8 и 9 Холодный конец регенераторов соединен с конденсатором 11 окиси углерода, емкостью12 грязного жидкого азота и черезтрубодетандер 13 и ректификационнуюколонну 14 с испарителем 15 жидкойокиси углерода. Кроме этого, междуколлекторами холодного азота давлением 6 - 20 бар и 1 бар установлен35турбодетандер 16, который работаетна азоте, проходящем через регенераторы.Средняя часть регенераторов соеди 40нена с входными патрубками трубодетандеров 13 и 16 через газовый адсорбер 17, предназначенный для очисткиот СО 2 азота давлением 6 - 20 бар;Конденсатор 11 полостью испарения43соединен через регулирующий клапан18 с емкостью 12 грязного жидкого азота. Конденсатор снабжен также регулятором 19 уровня жидкого азота сблокированным с клапаном 18,Полость конденсации конденсаторов11 соединена с емкостью 20 жидкойокиси углерода, Для предотвращениязагрязнения поверхности теплообмейаконденсатор 11 снабжен в нижней частиотмывочными тарелками, на которыхпроизводится тонкая очистка газообразной окиси углерода от НО и СО идругих примесей. Буферная емкость 20флегма в колонне 14 обогащается кислородом и дросселируется из этой колонны в секцию испарения конденсатора колонны 34, где частично испаряется, а оставшийся жидкий азот из конденсатора колонны 34 направляется в регенераторы 7, 8 и 9В конце продувки конвертера газы с малым содержанием окиси углерода дожигаются. При этом клапаны 4 и 33 закрыты,а клапан 5 открыт.За несколько минут до начала новой продувки конвертера регенераторы переключаются и подготавливаются к следующему циклу.Для испарения жидкой СО в испарителе 15 и обеспечения самоочистки регенераторов от примесей, компенсации холодопотерь и получения СО в жидком виде из кислородной станции завода отбирается часть отбросного азота, сжимается компрессором 28 до 6-20 бар и поступает в коллектор 26.Предлагаемое устройство позволяет получить товарную окись углерода и равномерно выдавать ее потребителям в жидком и газообразном виде. Кроме того, устройство обеспечивает получение и выдачу потребителям особо чисто" го азота в газообразном и жидком виде. 5 9088 тупает в один иэ регенераторов 7, 8 и 9. Конвертерный газ проходит через регенератор 7, где охлаждается до температуры 80 - 85 К с одновременной тонкой очисткой от паров воды, двуокиси углерода и других примесей.Примеси вымораживаются или конденсируются на насадке. Иэ регенераторов окись углерода с небольшим содержанием азота поступает в конденсатор 11, в ниж ней части которого расположены отмывные тарелки. Иэ конденсатора 11 полученная жидкая окись углерода сливается в буферную емкость 20. Конденсация окиси углерода в конденсаторе 11 1 з производится за счет испарения жидкого азота в межтрубном пространстве.Образовавшийся в конденсаторе газообразный азот поступает в регенератор 8 обратным потоком, выносит с 20 насадки примеси СО и НО и охлажда" ет насадку до рабочих температур. Иэ регенератора 8 азот, загрязненный примесями СО и НО, через клапаны 10 и тягодутьевую установку 6 выбра з сывается в атмосферу через свечу.В конце продувки конвертерный газ вновь после начала дожигания выбрасывают в атмосферу через свечу.Для обеспечения незабиваемости з 0 регенераторов льдом пропускают отбросный азот прямого потока, сжатый компрессором до 6 - 20 бар.Для уменьшения разности температур на холодном конце регенераторов часть азота под давлением 6 - 20 баротбрасывается из середины регенераторов, очищается от двуокиси углерода в одном иэ двух попеременно-работающих газофазовых адсорберов 17, после 40 чего смешивается с основным потоком, прошедшим через весь регенератор, и направляется в турбодетандеры 16,где расширяется до давления 0,8- 1,0 бар с отбором внешней работы и направляется через регенератор 8 обратным потоком. йПри работе устройства, в режиме с получением больших количеств чистого азота, грязный азот расширяется в турбодетандерах 16 до давления 1,3- 1,6 бар и направляется для очистки от аргона и кислорода в отмывочную колонну 34, где гаэ доводится до концентрации 99,9994 и выше, после чего 40 - 704 этого газа конденсируют и5 частично в виде жидкости сливают в емкость 29 чистого азота, а большей частью используют для разделения в 36 6колонне 34. Азот иэ колонны 34 отбирается в змеевики нагревателей товарной окиси углерода и далее подаетсяпотребителям. Благодаря соединениювходных патрубков турбодетандеров 16с входными патрубками турбодетандеров 13, а через клапаны и с регенераторами 7, 8 и 9 и нагревателями 22 и23 имеется возможность перераспредепения азота под давлением 6-20 бар.В турбодетандер 13 поступает азот изнагревателей 22 и 23 и расширяется внем до давления, необходимого дляиспарения товарной окиси углерода. Сцелью увеличения количества вырабатываемого чистого азота грязный азотиз турбодетандеров 13 также направляется в колонну 14 для отмывки, гдеон очищается от оставшихся в нем при"месей. Чистый азот большей частью(50 - 70) конденсируется. в испарителе15 товарной окиси углерода.и возвращается в колонну 14 в виде флегмы,часть полученной жидкости сливаетсяв емкость 29 чистого азота, а гаэ отбирается на змеевики нагревателей 22и 23 и далее направляется потребителям.Ожидаемый экономический эффектсоставит 18,1 млн.руб. в год.формула изобретения1. Устройство для утилизации газов кислородно-конверторного производства, включающее компрессор для сжатия азота, регенераторы для охлаж о дения и очистки азота и конверторных газов, конденсатор-испаритель очищенной окиси углерода и емкости для хранения окиси углерода и азота в жидком виде, о т л и ч а ю щ е е с я 1 з тем, что, с целью снижения затрат энергии на очистку и выравнивание расхода окиси углерода, повыщения надежности, снижения стоимости и сложности устройства, между регенераторами для охлаждения и очистки окиси углерода и емкостями с жидким азотом и жидкой окисью углерода, установлен испаритель-конденсатор продукционной окиси углерода, соединенный с тепло обменными аппаратами продукционной окиси углерода, которыми снабжено устройство и которые установлены междукомпрессором для сжатия азота и испарителем-конденсатором продукционнойСО.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюполучения особо чистого азота, оноснабжено ректификационными колоннами,одна из которых установлена между испарителем продукционной окиси углерода и теплообменными аппаратами дляее нагревания, а другая - между регенераторами и емкостью жидкого азота.3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюполучения окиси углерода под давлением, между емкостью с окисью углеродаи испарителем продукционной окисиуглерода установлен насос.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРй 159550, кл. Г 25 у 1/00, 1964.2. Авторское свидетельство СССРЮ 777372, кл. Г 25 3 3/04, 1978.