Установка разделения воздуха с узлом двукратной ректификации и узлами очистки аргона от кислорода и азота, с насадочными ректификационными колоннами

Изобретение относится к установкам разделения воздуха с извлечением аргона. Установка содержит нижнюю и верхнюю колонны двукратной ректификации с патрубками, узел очистки аргона от кислорода, узел очистки аргона от азота, дефлегматор с патрубками и емкость жидкого аргона, при этом узел очистки аргона от кислорода представляет собой колонну сырого аргона, узел очистки аргона от азота предназначен также для доочистки аргона от кислорода и представляет собой колонну чистого аргона, дефлегматор встроен в верхней части колонны чистого аргона, патрубок выхода газообразного сырого аргона колонны сырого аргона сообщен с патрубком ввода газообразного сырого аргона колонны чистого аргона, патрубок выхода жидкого сырого аргона колонны чистого аргона сообщен с патрубком ввода жидкого сырого аргона колонны сырого аргона, патрубок выхода кубовой жидкости нижней колонны двукратной ректификации сообщен с патрубком ввода кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубком ввода кубовой жидкости колонны сырого аргона, патрубок выхода пара кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубок выхода пара кубовой жидкости колонны сырого аргона сообщены с патрубком ввода пара кубовой жидкости верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубок выхода кубовой жидкости колонны сырого аргона сообщены с патрубком ввода кубовой жидкости верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода отдува дефлегматора сообщен с патрубком ввода отдува верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода жидкого аргона коллектора нижней периферийной контактной части колонны чистого аргона сообщен с патрубком ввода жидкого аргона емкости жидкого аргона, патрубок выхода паров аргона емкости жидкого аргона сообщен с патрубком ввода паров аргона коллектора нижней периферийной контактной части колонны чистого аргона. Изобретение позволяет обеспечить заданную чистоту аргона путем повышения эффективности разделения газов при использовании обычной насадки, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предложение относится к установкам разделения воздуха, в частности может быть использовано для разделения воздуха с извлечением аргона.

Известна установка разделения воздуха, содержащая нижнюю и верхнюю колонны двукратной ректификации с патрубками, узел очистки аргона от кислорода, узел очистки аргона от азота. (См. Головко Г.Л. Установка для производства инертных газов, Ленинград: Машиностроение, 1974 г., с.243).

Недостатком известной установки является то, что нижняя и верхняя колонны двукратной ректификации с колоннами сырого и чистого аргона выполнены тарельчатыми колоннами, которые имеют большие габариты, что приводит к большим габаритам в высоту самой установки.

Кроме того, разделительная способность тарельчатой колонны сырого аргона не обеспечивает очистку аргона от кислорода до его содержания менее 0,0005% О₂, что приводит к вводу дополнительного оборудования очистки аргона от кислорода (цеолитовый блок очистки аргона), что, в свою очередь, приводит к потерям аргона, к дополнительным капитальным затратам и энергозатратам. Наиболее близкой к предложенной является установка разделения воздуха, содержащая нижнюю и верхнюю колонны двукратной ректификации с патрубками, узел очистки аргона от кислорода, узел очистки аргона от азота, дефлегматор с патрубками и емкость жидкого аргона (см. RU 2137994, F 25 J 3/4, опубл. 20.09.1999).

Недостатком данной установки является то, что в ней используются дорогостоящие магнитные насадки и отсутствуют практические данные по эффективности разделения газов на данной установке, а при использовании на этой установке обычной насадки она не обладает необходимой разделительной способностью.

Технический результат от использования данного предложения заключается в обеспечении заданной чистоты аргона путем повышения эффективности разделения газов при использовании обычной насадки.

Технический результат достигается тем, что в установке разделения воздуха, содержащей нижнюю и верхнюю колонны двукратной ректификации с патрубками, узел очистки аргона от кислорода, узел очистки аргона от азота, дефлегматор с патрубками и емкость жидкого аргона, узел очистки аргона от кислорода представляет собой колонну сырого аргона, узел очистки аргона от азота предназначен также для доочистки аргона от кислорода и представляет собой колонну чистого аргона, дефлегматор встроен в верхней части колонны чистого аргона; причем патрубок выхода газообразного сырого аргона колонны сырого аргона сообщен с патрубком ввода газообразного сырого аргона колонны чистого аргона, патрубок выхода жидкого сырого аргона колонны чистого аргона сообщен с патрубком ввода жидкого сырого аргона колонны сырого аргона, патрубок выхода кубовой жидкости нижней колонны двукратной ректификации сообщен с патрубком ввода кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубком ввода кубовой жидкости колонны сырого аргона, патрубок выхода пара кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубок выхода пара кубовой жидкости колонны сырого аргона сообщены с патрубком ввода пара кубовой жидкости верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубок выхода кубовой жидкости колонны сырого аргона сообщены с патрубком ввода кубовой жидкости верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода отдува дефлегматора сообщен с патрубком ввода отдува верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода жидкого аргона коллектора нижней периферийной контактной части колонны чистого аргона сообщен с патрубком ввода жидкого аргона емкости жидкого аргона, патрубок выхода паров аргона емкости жидкого аргона сообщен с патрубком ввода паров аргона коллектора нижней части периферийной контактной колонны чистого аргона.

Кроме того, установка может быть снабжена транспортным средством, установленным на линии, сообщающей патрубок выхода жидкого сырого аргона колонны чистого аргона с патрубком ввода жидкого сырого аргона колонны сырого аргона.

Причем нижняя и верхняя колонны двукратной ректификации колонна сырого аргона и колонна чистого аргона заполнены насадкой.

На фиг.1 изображена установка разделения воздуха с узлом двукратной ректификации и узлами очистки аргона от кислорода и азота.

На фиг.2 изображена установка разделения воздуха с узлом двукратной ректификации и узлами очистки аргона от кислорода и азота с использованием транспортного средства, которое обеспечивает подачу жидкого сырого аргона из колонны чистого аргона в колонну сырого аргона.

Установка содержит: нижнюю 20 и верхнюю 21 колонны двукратной ректификации; узел очистки аргона от кислорода, состоящий из колонны 22 сырого аргона, узел очистки аргона от азота и доочистки аргона от кислорода размещен в колонне 23 чистого аргона, дефлегматор 24 встроен вверху колонны 23 чистого аргона, а также транспортное средство 25 (см. фиг.2).

Нижняя 20 и верхняя 21 колонны двукратной ректификации, а также колонна 22 сырого аргона и колонна 23 чистого аргона заполнены насадкой. Патрубок 1 выхода газообразного сырого аргона САr^г колонны 22 сырого аргона сообщен с патрубком 2 ввода газообразного сырого аргона колонны 23 чистого аргона, патрубок 3 выхода жидкого сырого аргона САг^ж колонны 23 чистого аргона сообщен с патрубком 4 ввода жидкого сырого аргона колонны 22 сырого аргона (на потоке жидкого сырого аргона CAr^ж, см. фиг.2, устанавливается транспортное средство 25, которое обеспечивает подачу жидкого сырого аргона CAr^ж из колонны 23 чистого аргона в колонну 22 сырого аргона). Патрубок 5 выхода кубовой жидкости R нижней колонны 20 сообщен с патрубком 6 ввода кубовой жидкости колонны 22 чистого аргона и патрубком 7 ввода кубовой жидкости колонны 22 сырого аргона, патрубок 8 выхода паров кубовой жидкости ПR колонны 23 чистого аргона и патрубок 9 выхода паров кубовой жидкости ПR колонны 22 сырого аргона сообщены с патрубком 10 ввода паров кубовой жидкости ПR верхней колонны 21. Патрубок 11 выхода кубовой жидкости ПрR колонны 23 чистого аргона и патрубок 12 выхода кубовой жидкости ПрR колонны 22 сырого аргона сообщены с патрубком 13 ввода кубовой жидкости ПрR верхней колонны 21. Патрубок 14 выхода отдува Отд. дефлегматора 24 сообщен с патрубком 15 ввода отдува верхней колонны 21.

Патрубок 16 выхода жидкого аргона коллектора нижней части колонны 23 чистого аргона сообщен с патрубком 17 ввода жидкого аргона емкости 26 жидкого аргона, патрубок 18 выхода паров аргона емкости 26 жидкого аргона сообщен с патрубком 19 ввода паров аргона коллектора нижней части колонны 23 чистого аргона.

Поток воздуха В подают в нижнюю колонну 20 двукратной ректификации, а из верхней колонны 21 получают азот А, кислород К, газообразную аргонную фракцию Ф^г, которую подают в колонну 22 сырого аргона, где происходит очистка аргона от кислорода с 92,0-89,0% О₂ до 1,0-0,1% О₂, вывод газообразного сырого аргона CAr^г из колонны 22 сырого аргона и подача его в колонну 23 чистого аргона, вывод жидкой аргонной фракции Ф^ж из колонны 22 сырого аргона и подача ее в верхнюю колонну 21. В центральной части колонны 23 чистого аргона происходит доочистка аргона от кислорода до содержания кислорода менее 0,0005% O₂, в периферийной части колонны 23 чистого аргона происходит очистка аргона от азота до содержания азота менее 0,0005% N₂, после которой из коллектора нижней периферийной части колонны 23 чистого аргона сливают жидкий аргон в емкость 26 жидкого аргона, из колонны 23 чистого аргона выводят жидкий сырой аргон CAr^ж и подают его в колонну 22 сырого аргона (На потоке жидкого сырого аргона САr^ж, см. фиг.2, устанавливается транспортное средство 25, которое обеспечивает подачу жидкого сырого аргона САr^ж из колонны 23 чистого аргона в колонну 22 сырого аргона). Поток отдува Отд. выводится из дефлегматора 24 и утилизируется в верхней колонне 21. Пары аргона из емкости 26 жидкого аргона возвращаются в коллектор нижней части колонны 23 чистого аргона.

1. Установка разделения воздуха, содержащая нижнюю и верхнюю колонны двукратной ректификации с патрубками, узел очистки аргона от кислорода, узел очистки аргона от азота, дефлегматор с патрубками и емкость жидкого аргона, отличающаяся тем, что узел очистки аргона от кислорода представляет собой колонну сырого аргона, узел очистки аргона от азота предназначен также для доочистки аргона от кислорода и представляет собой колонну чистого аргона, дефлегматор встроен в верхней части колонны чистого аргона, причем патрубок выхода газообразного сырого аргона колонны сырого аргона сообщен с патрубком ввода газообразного сырого аргона колонны чистого аргона, патрубок выхода жидкого сырого аргона колонны чистого аргона сообщен с патрубком ввода жидкого сырого аргона колонны сырого аргона, патрубок выхода кубовой жидкости нижней колонны двукратной ректификации сообщен с патрубком ввода кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубком ввода кубовой жидкости колонны сырого аргона, патрубок выхода пара кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубок выхода пара кубовой жидкости колонны сырого аргона сообщены с патрубком ввода пара кубовой жидкости верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода кубовой жидкости колонны чистого аргона и патрубок выхода кубовой жидкости колонны сырого аргона сообщены с патрубком ввода кубовой жидкости верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода отдува дефлегматора сообщен с патрубком ввода отдува верхней колонны двукратной ректификации, патрубок выхода жидкого аргона коллектора нижней периферийной контактной части колонны чистого аргона сообщен с патрубком ввода жидкого аргона емкости жидкого аргона, патрубок выхода паров аргона емкости жидкого аргона сообщен с патрубком ввода паров аргона коллектора нижней периферийной контактной части колонны чистого аргона.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена транспортным средством, установленным на линии, сообщающей патрубок выхода жидкого сырого аргона колонны чистого аргона с патрубком ввода жидкого сырого аргона колонны сырого аргона.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя и верхняя колонны двукратной ректификации, колонна сырого аргона и колонна чистого аргона заполнены насадкой.