Способ низкотемпературной подготовки газа к разделению

Способ низкотемпературной подготовки газа к разделению

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к криогенной технике и связано со способами охлаждения и очистки воздуха в регенераторах или в реверсивных пластинчато-ребристых теплообменниках криогенной установки, предназначенной для разделения воздуха, и позволяет повысить эффективность путем обеспечения очистки регенераторов или пластинчатых теплообменников при значениях отношений физических объемов прямого и обратного потоков, проходящих через регенераторы или реверсивные пластинчато-ребристые теплообменники, близких к единице или меньших единицы. При использовании способа незабиваемость регенераторов , работающих по трехпериодной схеме, со змеевиками, встроенными в насадку для подогрева петлевого потока или реверсивных пластинчато-ребристых теплообменников , в которых петлевой поток подогревается в переключающихся каналах аппарата, в отношении Н20 и С02 обеспечивается подачей в регенераторы или пластинчато-ребристые теплообменники ьоздуха, не насыщенного парами Н20, и направлением в различные по высоте аппарата сечения подогретого петлевого потока после периода теплого дутья, который осуществляет переброс отложений НаО и С02 на вышележащие участки насадки. Вследствие этого в период холодного дутья обратный поток насыщается примесями в сечениях, где его температура выше температуры воздуха, проходящего через эти сеченич в период теплого дутья. 1 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, SU ÄÄ 1682736A1 (51)5 F 25 J 3/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, -.:;,„„- ..:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3975105/26 (22) 14.11.85 (46) 07,10.91, Бюл. ¹ 37 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) С. С. Будневич и Л. А. Акулов (53) 621.593(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 779764, кл. F 25 J 3/04, 1975. (54) СПОСОБ НИЗКОТЕЧПЕРАТУРНОЙ

ПОДГОТОВКИ ГАЗА К РАЗДЕЛЕНИЮ (57) Изобретение относится к криогенной технике и связано со способами охлаждения и очистки воздуха в регенераторах или в реверсивных пластинчато-ребристых теплообменниках криогенной установки, предназначенной для разделения воздуха, и позволяет повысить эффективность путем обеспечения очистки регенераторов или пластинчатых теплообменников при значениях отношений физических обьемов прямого и обратного потоков, проходящих через регенераторы или реверсивные пла-.

Изобретение относится к криогенной технике и связано со способами охлаждения и очистки воздуха в регенераторах или в реверсивн ых пластинчато-ребристых теплообмен ни ках криогенной установки, предназначенной для разделения воздуха, Цель изобретения — повышение эффективности путем обеспечения очистки регенераторов или реверсивных пластинчато-ребристых теплообменников ат примесей при отношениях физических объемов обратного и прямого потоков, близких единице или меньше ее.

Обеспечение незабиваемасти регенераторов или реверсивных пластинчато-ребристинчато-ребристые теплообменники, близких к единице или меньших единицы. При использовании способа неэабиваемость регенераторов, работающих по трехпериодной схеме, со змеевиками, встроенными в насадку для подогрева петлевого потока или реверсивных пластинчата-ребристых теплообменников, в которых петлевой поток подогревается в переключающихся каналах аппарата, в отношении Н20 и СО2 обеспечивается подачей в регенераторы или пластинчато-ребристые Teïnîîáìåííèêè воздуха, не насыщенного парами Н2О, и направлением в различные по высоте аппарата сечения подогретого петлевого потока после периода. теплого дутья, который осуществляет переброс отложений Н20 и СО2 на вышележащие участки насадки. Вследст\ вие этого в период холодного дутья обратный поток насыщается примесями в сечениях, где его температура выше температуры воздуха, проходящего через эти сечения в период теплого дутья, 1 ил, стых теплоабменников в отношении водяных паров и CQz зависит ат отношения физических объемов обратного и прямого потоков. В связи с тем, что использование регенераторов тождественно использованию реверсивн ых пластинчато-ребристых теплаобменников, рассмотрение физической сущности процесса дано и рименительно к регенераторам.

На чертеже изображена принципиальная схема воздухоразделительной установки, реализующей предлагаемый способ.

Установка содержит воздушный турбокомп рессор 1, рекуперативн ый теплообменник 2, водяной холодильник 3, 1682736

10 влагоотделитель 4, регенераторы 5-7 со встроенными змеевиками 8, линии 9 и 10 для подачи в регенераторы петлевого потока, линию 11 для подачи обратного потока, линию 12 для подачи воздуха в регенераторы непосредственно после турбокомпрессора, линию 13 для выдачи чистого продукта через дополнительные змеевики 14 регенераторов и блок.15 разделения.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздух после сжатия в турбокомпрессоре 1 с температурой около 400 К охлаждается в теплообменнике 2 до температуры " 360 К и далее в водяном холодильнике 3 да температуры, близкой к температуре окружающей среды.

Выпавшая при охлаждении сжатого воздуха капельная влага отделяется во влагоотделителе 4. Затем сжатый воздух подогревается в теплообменнике 2 до температуры 340 — 360 К и направляется в регенератор. После подогрева в теплообменнике 2 воздух становится ненасыщенным Н20 с относительной. влажностью менее 10 Д, Работа регенераторов 5 — 7, имеющих встроенные змеевики, осуществляется в три периода.

В первый период в регенератор 5 подается сжатый нагретый до 340-350 К воздух.

Когда при его охлаждении температура снижается и до 300 К, он становится насыщенным парами Н20 и при дальнейшем охлаждении из сжатого воздуха выпадает на насадку вначале капельная влага, а затем лед. При последующем понижении температуры воздуха из него начинает выпадать твердая COz. Этот процесс идет вплоть до холодного конца регенератора, В этот же период в разные сечения по высоте регенератора 6 по линии 9 поступает подогретый в змеевиках 8 петлевой поток, который является частью обратного потока, отбираемого в змеевики по линии 10. Его температура на входе в регенератор 6 близка к температуре воздуха, поступающего в регенератор 5 после теплообменника 2.

Этот поток попадает в сечения с относительно низкой температурой в зоне выпадения Н20 и СО2. При этом петлевой поток имеет значительно более высокую температуру, чем температура насадки в соответствующих сечениях аппарата.

С насадки сублимируют в поток твердые

COz и Н20, а в тех сечениях, где находится капельная влага, происходит ее испарение в поток. Однако, так как доля петлевого потока мала, то отдавая теплоту насадке, он довольно быстро охлаждается. Сублимация

55 примесей заканчивается, когда поток становится насыщенным, При дальнейшем движении вверх по регенератору температура потока продолжает понижаться и из него на насадку происходит повторное выпадение примесей. Этот процесс идет до тех пор, пока температура потока не сравняется с температурой насадки. Таким образом происходит перебрасывание примесей с нижележащих на вышележащие участки регенератора. Далее температура петлевого потока повышается за счет подвода теплоты от насадки, он становится ненасыщенным примесью и с температурой, близкой начальной, выходит из регенератора.

В этот период работы регенератора интегрально-петлевой поток не отдает насадке и не воспринимает от нее теплоты, так как входит в регенерэтор и выходит из него при практически одинаковой температуре.

Таким образом, в конце этого периода в регенераторе 6 как COz, тэк и Н20 перемещаются петлевым потоком в зоны более высоких температур чем те, при которых они выпадают на насадку в период теплого дутья.

В этот период через регенератор 7 по линии 11 проходит основное количество обратного потока. Он встречается с примесями насадки регенерэторэ в сечениях, где его температура выше температуры воздуха, чем в сечениях, откуда переброшена примесь. Вследствие этого обратный поток при физическом объеме меньшем, чем физический объем прямого потока, способен вынести из регенератора все количество примесей, оставляемое на насадке прямым потоком. Наличие нэ теплом конце регенератора зоны, где воздух не насыщен HzQ, т. е. зоны, где Н2О из воздуха нэ насадку в период теплого дутья не выпадает, обеспечивает при данных условиях полный вынос обратным потоком всей влаги из регенератора.

Во время всех периодов работы регенераторов в змеевики 14 по линии 13 из блока

15 разделения поступает чистый продукт, который подогревается в змеевиках, охлаждая насадку регенераторов.

Подача воздуха в регенераторы может производиться беэ прохождения через аппараты 2-4. В этом случае сжатый в турбокомпрессоре 1 воздух при температуре около 400 К становится ненасыщенным парами HzO. В этом состоянии он по линии 12 поступает в регенератор 5, Направление движения ocTaflbHblx потоков и последовательность их прохождения через регенераторы такая же, как и в предыдущем случае.

1682736 не участвующих в выносе примесей, выпавших на насадке.

Составитель А.Никитин

Техред М.Моргентал

Корректор T.Êîëá

Редактор О.Головач

Заказ 3400 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Использование способа позволяет обеспечить незабиваемость регенераторов и реверсивных пластинчато-ребристых теплообменников в отношении СОг и Н О. при физическом объеме обратного потока, участвующего в выносе примесей, даже меньшем физического объема прямого потока.

Это повышает энергетическую эффективность воздухоразделительной установки, использующей регенераторы или реверсивные пластинчато-ребристые теплообменники, так как предлагаемый способ обеспечивает увеличение количества сублимируемых примесей (прежде всего Н2ф, что приводит к снижению холодопотерь в регенераторах или реверсивных пластинчато-ребристых теплообменниках и в целом в установке.

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить экономическую эффективность воздухораспределительных ,. установок низкого давления эа счет возможности увеличения доли чистых продуктов разделения воздуха, проходящего через встроенные в регенераторы змеевики или непереключающиеся каналы реверсивных пластинчато-ребристых теплообменников и

Ч Л 8

Формула изобретения

5 Способ низкотемпературной подготовки газа к разделе:;ию, включающий сжатие прямого потока газа, его охлаждение и очистку в регенераторах или реверсивных пластинчато-ребристых теплообменниках, 10 разделение газа, подогрев чистых продуктов разделения, обратного и петлевого потоков .в регенераторах или реверсивных пластинчато-ребристых теплообменниках, отличающийся тем, что, с целью

15 повышения эффек. ивности путем обеспечения очистки регенераторов или реверсивных пластинчато-ребристых теплообменников от примесей при отношениях физических объемов обратного и прямого потоков. близких

20 единице или меньше ее, газ перед подачей в регенераторы или реверсивные пластинчато-ребристые теплообменники подогревают в рекуперативном теплообменнике, а подогретый петлевой поток направляют па25 раллельно в различные по высоте сечения регенератора или пластинчатого теплообмен ника.