Установка для разделения воздуха

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.09.75 (21)2177321/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опублнковано15.08.78.Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описанияо .о .та. (51) М. Кл.

25 Т 3/04

25 В 43/00

Государстееииый комитет

Совета Иииистроа СССР оо делам изебретеиий и открытий (53) УДК621.573 (088.8) (72) Автор изобретения

А. М. Сошинский

Московский институт народного хозяйства им. Г. В. Плеханова (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Изобретение относится к низкотемпературной технике разделения трудноконденсируемых ra.þâ и касается установок для разделения воздуха, работающих с гелиевыми холодильно-газовыми машинами.

Известна установка для разделения воздуха с получением азота, включающая конденсатор газов воды, вымораживатель, воздухоразделительную колонну, адсорбер, конденсатор азота и холодильно-газовую машину (1).

В этой установке очистка воздуха от водяных газов в рабочий период во время получения продукта выполняется в низкотемпературном конденсаторе паров воды. Окончательно воздух освобождается от остатков паров воды и от двуокиси углерода в вымораживателе воздухоразделительной колонны.

Недостатком известной установки разделения воздуха является малая продолжительность работы установки до отогрева.

Практически она колеблется от 5 до

15 сут в зависимости от температуры и влажности атмосферного воздуха и от размеров очистных аппаратов установки. Малая производительность работы установки вызвана тем, что удаление влаги из воздуха осуществляется в конденсаторе паров воды только за счет холода сбросного кислорода, количество которого составляет около 15% от количества входящего влажного теплого воздуха, поэтому температура атмосферного воздуха понижается только на 7 — 12 и, если он ненасыщен, влага вообще не конденсируется.

Известна также установка для разделения воздуха, которая, кроме перечисленных выше аппаратов и устройств, включает компрессор, работающий на отходящем из ко10 лонны азоте, и требует дополнительного холодильного цикла для образования жидкой флегмы для работы колонны (2).

Недостатком этого устройства является сжатие в компрессоре азота и возврат сжатого теплого азота в теплообменник. Кроме того, в конденсатор паров воды поступают пары только одного компонента, что для хорошего охлаждения воздуха оказывается недостаточным, Целью изобретения является увеличение продолжительности безостановочной работы установки и получение на ней как жидкого, так и газообразного азота.

Поставленная цель достигается тем. что установка для разделения воздуха, вклю25 чающая последовательно сосдиненныс конЪ

0 Il И C ¹T3 Е (11) 519761

И ЗО ВРЕТЕ Н И Я

619 61

1О

25

40

Формула изобретения

55 о0 денсазор паров воды, t . „мораживатель с внутренним теплообменни, м, воздухоразделительную колонну с испарителем, адсорбер, конденсатор азота и холодильно-газовую машину, снабжена кольцевым газопроводом с регулирующим вентилем для подвода и отвода хладоагента, соединяющим конденсатор паров воды и испаритель воздухораздели.тельной колонны.

На фиг. 1 представлена схема работы воздухоразделительиой установки с использованием в качестве дополнительного хладоагента газообразного азота; на фиг. 2 †- пример исполь вания очищенного воздуха в качестве дополнительного хладоагента; на фиг. 3 показана схема работы воздухоразделительной установки, аналогичной фиг. 2, но очищенный воздух отбирается после адсороера.

Боздухоразделительная установка состоит из нагнетающего устройства I, конденсатора паров воды 2, вымораживателя 3 с внутренним теплообменником 4, воздухоразделительной колонны 5 с испарителем 6, адсорбера 7, конденсатора азота 8, холодильно-газовой машины 9, емкости 10, кольцевого газопровода 1 с вентилем 12 и вытяжного устройства 13. Испаритель воздухоразделительной колонны имеет теплообменник 14 и змеевик 15.

Установка работает следующим образом.

Атмосферный воздух (исходный поток газа) проходит с помощью нагнетающего устройства 1 (см. фиг. 1) через низкотемпературный конденсатор паров воды 2, где охлаждается до температуры близкой 0 С потоками кислорода и азота. Затем охлажденный влажный воздух направляется во внутренний теплообменник 4 вымораживателя 3 и далее в вымораживатель 3, в котором охлаждение воздуха происходит в результате испарения жидкого кислорода воздухоразделительной колонны 5. В вымораживателе 3 из воздуха удаляются остатки паров воды и двуокиси углерода. Доох.1аждение воздуха производится в теплообменнике 4 испарителя б воздухоразделительной колонны 5. Очищенный от паров воды и двуокиси углерода воздух проходит окончательную очистку от паров ацетилена в адсорбере 7. Чистый воздух направляется на верх колонны 5 на разделение.

Поток кислорода отбирается из верхней части испарителя б колонны 5 и из труб вымораживателя 3 после подогрева во внутреннем теилообменнике 4, направляется в конденсатор паров воды 2 и выбрасывается в атмосферу через вытяжное устройство 13.

Поток охлаждающего азота отбирается из верхней части воздухоразделительной колонны 5 и разделяется на два потока перед понижением давления. Первый поток проходит через вентиль 12, где происходит понижение его давления, и направляется в конденсатор 8 холодильно-газовой машины 9. Второй поток через кольцевой газопровод 11 направляется в конденсатор паров воды 2, подогреВВрТсН в нем и далее проходит змеевик !5 исиарителя 6 воздухоразде1ите1ьиой колонны 5, охлаждается, испаряя кислород, и соединяется с первым потоком за вентилем !2 у входа в конденсатор 8 холодильно-газовой машины 9.

Часть азота выводится из установки в виде газообразного продукта с помощью вытяжного устройства !3 (фиг. 1).

Жидкий азот из конденсатора 8 холодильно-газовой машины 9 проходит адсорбер 7 и как продукт разделения исходного потока газа сливается в емкость 10. Часть жидкого азота направляется с помощью парлифта на орошение верхней части воздухоразделительной колонны 5.

Нормальная работа воздухоразделительной колонны 5 обеспечивается путем испарения жидкого кислорода в испаритель б колонны 5 теплом от двух потоков: потока атмосферного воздуха, проходящего последовательно через конденсатор паров воды 2, внутренний теплообмениик 4 вымораживателя 3, вымораживатель 3 паров воды и СО и теплообменник 14 испарителя 6 колонны 5 и потока азота (или холодного воздуха), выходящего из конденсатора паров воды 2 по кольцевому газопроводу 11.

Воздух перед поступлением в середину воздухоразделительной колонны 5 охлаждается до состояния насыщения и очищается от примесей последовательно в пяти агрегатах: конденсаторе паров воды 2, внутреннем теилообменнике 4 вымораживателя 3, вымораживателе 3 паров воды и двуокиси углерода, теплообменнике 14 испарителя 6 и в адсорбере 7 ацетилена.

Преимущества предлагаемой установки по сравнению с существующими заключаются в том, что она дает возможность максимально охладить поток теплого влажного атмосферного воздуха в конденсаторе паров воды до температур, близких 0 С, удалить из него почти всю влагу в виде конденсата без вымораживания и тем существенно увеличить продолжительность безостановочной работы установки. Воздух после вымораживателя дополнительно охлаждается в теплообменнике испарителя колонны почти до состояния насьпцения.

Установка для разделения воздуха, включающая последовательно соединенные конденсатор паров воды, вымораживатель с внутренним теплообменником, воздухоразделительную колонну с испарителем, адсорбер, конденсатор азота и холодильно-газовую машину, отличающаяся тем, что, с целью увеличения продолжительности безостановочной работы установки и получения как жидкого, так и газообразного азота, она снабжена кольцевым газопроводом с регулирующим вентилем для подвода и отвода хладоагента, соединяющим конденсатор паров во619761

gus 2

Составитель В. Ивочкин

Техред О. Луговая Корректор П. Макаревич

Тираж 666 Подписное

Редактор T. Девятко

Заказ 4484/35

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ды и испаритель воздухоразделительной колонныы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Азотодобывающгя станция. Проспект

ВДНХ СССР, ЦИНТИхимнефтемаш, 1973.

2. Патент ФРГ № 1199294, кл. 17 g 2/01,. 20.04.64.