Установка разделения воздуха низкотемпературной ректификацией

Установка разделения воздуха низкотемпературной ректификацией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(II) 480893

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическими

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 11.12.72 (21) 1854883/23-26 с присоединением заявки № (51) М. Кл. F 25j 3 04

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 621.59(088.8) Опубликовано 15.08.75. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 20.10.75 и открытий (72) Авторы изобретения

Л. П. Ронжин и Ю. В. Светлов (7l) Заявитель (54) УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ РЕКТИФИКАЦИЕЙ

Изобретение относится к разделению воздуха методом низкотемпературной ректификации и может быть использовано в установках пониженного давления, работающих с реверсивными теплообменными устройствами.

Известен способ разделения воздуха в установках низкого давления с использованием для охлаждения и очистки воздуха реверсивных теплообменных устройств. В качестве последних используют в настоящее время регенераторы или пластинчато-ребристые теплообменники, В них воздух охлаждают от температуры окружающей среды до состояния, близкого к насыщению, при давлении, необходимом для сжижения и последующего разделения, и одновременно очищают от влаги и двуокиси углерода. В идеальном случае примеси, осаждаемые при прохождении прямо;о потока, должны полностью выноситься с насадки обратными потоками.

Если разделение воздуха происходит при обычных условиях, то есть при давлении

5 — 6 ата, то незабиваемость реверсивных теплообменных устройств примесями всегда может быть обеспечена известными способами.

В последнее время с целью существенного улучшения энергетических показателей воздухоразделительных установок предлагается ряд технологических схем, предусматривающих гораздо более низкое рабочее давление, в частности 3,5 ата и ниже.

Государственный комитет () 132 Приоритет

При таком низком давлении прямого потока воздуха выморажнвание двуокиси углерода

СОз на насадке аппарата происходит при более низкой температуре и, следовательno, в сечениях более близких к холодному концу аппарата. Поэтому вынос СО из теплообменника обратным потоком затрудняется, а прп длительной эксплуатации установки постегк ино происходит забивание живого сечения ре

10 версивных аппаратов, вследствие нсполногь выноса примесей из них обратными потокамп.

Это является одной пз основных причин, по которым не может быть обеспечена длптель ная и непрерывная эксплуатация установок ио15 ниженного давления. Вместе с этим, эксплуатационные показатели установки по мере з:i бивания реверсивных теплообменников ухудшаются.

По этой причине воздухоразделительную ус20 тановку периодически останавливают, прс. кращают технологический процесс и производят полный отогрев. Отогрев занимает значительный период времени, 150--200 ч, что нарушает бесперебойное снабжение потребите25:iH продуктами разделения и снижает количество выпускаемой продукции завода.

Целью изобретения является обеспечеш|е длительной непрерывной работы установки, работающей прн давлении 35 ата и ниже. С

30 этой целью установку снабжают дополнительным теплообменным устройством, парал480893 лельно соединенным с системой переключающихся теплообменпых устройств. Холодные

)o))цы переключа)опц)хся теплообмепных устройств соединены через газодувку и дополнительный подогреватель с линией отбросного азота блока разделения, с линией выхода холодного потока из детандера и с посторонним источником холодного и чистого газа, В результате применения предлагаемого изобретения необходимость остановки блока разделения на отогрев вследствие забивания реверсивных теплообменных устройств, т. е. полный отогрев блока разделения, исключается. При прочих равных условиях это сокращает срок окупаемости установки, увеличивает абсолютное количество продуктов, вырабатываемых агрегатом в течение полного срока ее службы, обеспечивает длительную и бесперебойную выдачу продуктов и существенно увеличивает эффективность основного производства — потребителя продуктов разделения, Указанные факторы приобретают особенно важное значение в случае использования крупных воздухоразделительных агрегатов.

На чертеже показана принципиальная технологическая схема предложенной воздухоразделительной установки, Воздух, сжатый в компрессоре 1, направляют в реверсивные теплообменные аппараты

2 и 3, где основную его часть охлаждают до температуры, близкой к состоянию насыщения, при давлении, необходимом для разделения воздуха, и одновременно очищают от влаги и двуокиси углерода, Часть прямого воздуха, практически свободного от влаги, выводят из средней части реверсивных теплообменных устройств, очищают от двуокиси углерода в переключающихся адсорберах 4 и направляют на расширение в турбодетандер 5.

Основной технологический поток холодного и очищенного в теплообменных аппаратах 2 и 3 воздуха вводят в нижнюю часть колонны высокого давления 6, а расширенный в турбодетандере 5 воздух вводят в газообразном состоянии в среднюю часть колонны низкого давления 7.

Ректификационные колонны 6 и 7 вместе с конденсатором — испарителем 8 представляют собой обычный аппарат двукратной ректификации для низкотемпературного разделения воздуха, В аппарате 9 основной поток кубовой жидкости и азотную флегму охлаждают потоком газообразного азота, отбираемого из верхней части колонны низкого давления 7.

Вентили 10 и 11 служат для дросселирования кубовой жидкости и азотной флегмы соответственно. Для сближения условий работы кислородных и азотных реверсивных теплообменных устройств 2 и 3 по разности температур на холодном конце отбираемый продукционный кислород подогревают в теплообмеHном аппарате 12 за счет переохлаждения части кубовой жидкости, которую после дроссе5

40 Если захолаживание дополнительного теплообменника производят не от постороннего источника, то возможно осуществить охлаждение его до рабочих температур, например, через линию с вентилем 19, когда охлаждение

45 производят путем отбора части холодного потока воздуха после турбодетандера. Охлаждая дополнительный теплообменник, этот поток отводят в линию отбросного азота через вентиль 20.

50 Теплообменник с повышенным сопротивлением, подлежащий отогреву, отключают от технологической схемы установки. Последующий затем отогрев этого аппарата производят газообразным азотом из сбросной линии, сжа55 тым в специально предусмотренной газодувке 21 и нагретым в подогревателе 22. При отогреве дополнительного и кислородных тепло. обменников сброс потока осуществляют через линию отходящего азота через специально

60 предусмотренные линии с необходимой арматурой, а при отогреве азотных теплообменни65

35 лированпя в вептпл< 13 подают ня )y же тарелку колонны 11))экого длв.)енгя 7, что и o )I0)3)l01) 1)оток к) (>0)4ой ж!)дкост)1.

Принудптельныс и автоматические клапаны, необходимые для нормальной работы реверсивных теплообменных устройств, на схсме не показаны.

Наиболее целесообразно количество азотных реверсивных теплообменников принимать таким, чтобы через азотные 3 и кислородные

2 аппараты проходили примерно одинаковые количества газа; тогда они могут быть одинаковыми и по размерам. В этом случае ставят дополнительно всего лишь один такой же теплообменный аппарат 14, который используют взамен как азотных, так и кислородных теплообменников.

Дополнительный теплообменник 14 подсоединен линиями с соответствующей арматурой к линии воздуха после турбокомпрессора, линии отходящего продукционного кислорода и линии отходящего газообразного азота от каждой пары аппаратов, В результате такого подсоединения дополнительный теплообменник 14 может быть включен в работу взамен любого (как азотного, так и кислородного) реверсивного теплообменного устройства.

Дроссельными заслонками 15 и 16 поддерживают количества потоков из середины реверсивных теплообменных устройств в необходимых пределах, Вентиль 17 служит для регулирования количества потока, отбираемого из середины дополнительного теплообменника в случае, когда он работает взамен одного из основных теплообменников, Для изменения количества детандерного потока служит дополнительная линия с вентилем 18. ков для сброса потока используют рабочие коммуникации. Газодувка 21 и подогреватель

22 потребляют энергию только во время отогрева какого-либо из теплообменников.

480893

Предмет изобретения

Составитель Г. Бахтюкова

Редактор Т. Девятко Техред Т. Миронова Корректор А. Степанова

Заказ 256!!!4 Изд. № 1706 Тираж 619 Подписное!

1!1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

I, Установка разделения воздуха низкотемпературной ректификацией, содержащая систему переключающихся теплообменных устройств для охлаждения и очистки разделяемого воздуха, снабженных принудительными и автоматическими клапанами, детандер и блок разделения, отл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения работы установки при пониженном давлении порядка 3,5кгс/см и ниже, установка снабжена дополнительным теплообменным устройством, параллельно соединенным с системой переключающихся теплообменных устройств.

2. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью осуществления отогрева одного из теплообменных устройств без прекращения выдачи продуктов разделения, холодные концы переключающихся теплообменных устройств соединены через газодувку и допол. .нительный подогреватель с линией отбросно5 го азота блока разделения.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а яся тем, что, с целью осуществления охлаждения одного из теплообменных устройств после отогрева, холодные концы переключаю10 щихся теплообменных устройств соединены с линией выхода холодного потока из детандера.

4. Установка, по пп. 1 и 2, отличающая-!

5 с я тем, что холодные концы переключающихся теплообменных устройств соединены с посторонним источником холодного и чистого газа.