Способ получения аргона и технологи-ческого и технического кислорода

Способ получения аргона и технологи-ческого и технического кислорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистическик

Республик (iii 832273 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 22.12.75 (21) 2302101/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл.

F25 J 3/04

Государственный комнтет

Опубликовано 23.05.81. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.81 (53) УДК 621.59 (088.8) по делам нзобретеннй н открытий

В. П. Беляков, В. Ф. Густов, Х. Я. Степ, М. Б. Столпер, Аг1В "г1СП " Г (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРГОНА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

И ТЕХНИЧЕСКОГО КИСЛОРОДА

Изобретение относится к области разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации и может быть использовано при совместном производстве менее чистого (технологического) и более чистого (технического) кислорода и аргона.

В ряде отраслей техники в пределах одной системы кислородоснабжения применяют как газообразный технологический, так и газообразный технический кислород, например на металлургических заводах первый из этих продуктов используют для обогащения доменного дутья, а второй для конверторной выплавки стали.

При этом зачастую выработка технологического и технического кислорода осуществляется раздельно на различных установках, размещенных в пределах одной и той же кислородной станции (1).

Наиболее бЛизким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения кислорода различной чистоты (технического и технологического), а также аргона на отдельных воздухоразделительных установках низкого давления, включающий разделение воздуха в колоннах предварительной и окончательной ректификации. При этом получаемая в колонне предварительной ректификации азотная флегма используется для орошения колонны окончательной ректификации (2) .

Однако в воздухоразделительных установках низкого давления эффективность разделения зависит от величины холодопотерь, покрываемых путем использования

> резервов процесса ректификации, т. е. за счет сокращения количества азотной флегмы.

1о Известно также, что при прочих равных условиях (производительность, тип схемы, холодопотери) эти резервы тем больше, чем ниже чистота производимого кислорода.

Для установки технологического кислорода

15 резервы процесса ректификации при величинах детандерного потока, меньших

0,24 мз/мз перерабатываемого воздуха, практически не могут быть исчерпаны путем увеличения выхода продукционного газообразного кислорода. В установках технического зо кислорода резервы процесса ректификации оказываются исчерпанными уже при холодопотерях, соответствующих величине детандерного потока бо.чее 0,03 мз/м перерабатываекого воздуха.

832273

Таким образом, и установки технологического кислорода, и установки технического кислорода работают недостаточно эффективно: в первых (даже при достаточно высоких холодопотерях) не используются резервы холодопрочзводительности, в установках технического кислорода эти резервы оказываются недостаточными для полного извлечения кислорода и аргона из воздуха.

Целью изобретения является увеличение суммарной выработки кислорода и аргона.

Поставленная цель достигается за счет использования в установке технического кислорода резервов процесса гектификации, имеющихся в установке технологического кислорода, путем отбора части азотной флагмы из колонны предварительной ректификацпи установки TcxH0логического кислорода и подачи ее для дополнительпогс орошения в колонну окончательной ректификации установки, производящей технический кислород и аргон.

Такая передача флегмы может осуществляться как непосредственно, так и через хра н и IH;)òк д» жидкость может вводиться в установку технического кислорода в режиме, соответствующем графику потребления газообразного технического кис25 лорода. В результате при сохранении flpBKтически неизменным количества производимого технологического кислорода возрастает выработка технического кислорода и аргона.

1)а чертеже представлена схем- установ- зг ки для реализации предложенного способа.

Технологический кислород с концентрацией 95% Ор получается путем низкотемпературной ректифиакции воздуха в установке 1 технологического кислорода. Получение технического кислорода и аргона осуществляется в установке 2 технического кислорода.

В установке технологического кислорода перерабатываемый воздух поступает в колонну 3 предварительной ректификации после сжатия до давления 0,56 МПа, охлаждения до 100 К и очистки от вымерзающих примесей. В этой колонне получается

0,34 мз/мз. азотной флегмы (здесь и далее все количества указаны в относительных величинах — в долях от количества перера", . гь,ваемого воздуха) . Часть азотной флегмы в количестве 0,12 мз/м отбирается из установки технологического кислорода и направляется в установку технического кислорода непосредственно или через хранилище 4 жидкого азота. Остальная азотная флегма поступает для орошения в верхнюю

$Q часть колонны 5 окончательной ректификации, работающей под давлением 0,135 МПа.

В среднюю часть этой колонны 5 вводится ьубовая жидкость, отводимая из колонны 3 предварительной ректификации, а также у детандерный поток воздуха в количестве

0,24 мз/мз, расширенный в детандере 6 от

0,56 МПа до 0,135 МПа.

В колонне 5 окончательной ректификации получается продукционный технологический кислород в количестве 0,21?5 мз/м, а также отбросной азот в количестве 0,7825 м /мз.

В колонну 7 предварительной ректификации установки технического кислорода перерабатываемый воздух подается под давлением 0,59 МПа после очистки от вымерзающих примесей и охлаждения до 101 К.

Часть воздуха 0,08 мз/м расширяется в детандере 8 до давления 0,14 МПа и вводится в работающую под этим давлением колонну 9 окончательной ректификации.

Орошение этой колонны осуществляется как азотной флегмой, отводимой из колонны 7 (О 40 м /м ), так и дополнительно потоком азотной флегмы, поступающим из колонны 3 предварительной ректификации уста новки технологического кислорода.

Сырой аргон в количестве 0,0053 мз/м получается в колонне 10, сырого аргона.

Через конденсатор этой колонны в среднюю часть колонны 9 поступает кубовая жидкость из колонны 7. Из колонны 9 отводится продукционный технический кислород. В количестве 0,206 мз/м и отбросной азот в количестве 0,794 м /м

Для воздухоразделительных установок низкого давления, предназначенных для получения технологического кислорода, при достаточно большой мощности (более

350 тыс. нмз/ч) величина детандерного потока, обеспечивающая покрытие холодопотерь от теплопритоков через изоляцию и от недорекуперации холода газообразных продуктов разделения в геплообменной аппаратуре, составляет 0,10 мз/мз. При отборе около 0,012 м /м азотной флегмы и при неизменном количестве перерабатываемого воздуха детандерный поток возрастает до

0,24 мз/м ".

Выход кислорода в этом случае уменьшае.гся с 0 2205 м з/м з до 0 2175 мз/мз т. е. на 1,4О/ц при практически неизменных энергозатратах.

Для воздухораспределительных установок низкого давления, предназначенных для получения газообразного технического кислорода и аргона, детандерный поток при нулевом отборе жидкого кислорода составляет 0,16 м /м в случае получения аргона в виде газа(по результатам испытания устаковки КАр-30) и 0,20 мз/мз при получении жидкого аргона.

Если в соответствии с предлагаемым изобретением отбираемую из установки технологического кислорода азотную флегму направить в колонну окончательной ректификации установки технического кислорода аналогичной мощности, то детандерный поток в последней уменьшается с 0,20 мз/мз о 0 08,з/мз

При этом без изменения энергозатрат выход кислорода возрастает с 0,188 м /м до 0,206 мз/мз

832273

Формула изобретения

Составитель К. Чириков

Редактор В. Данко Техред А. Бойкас Корректор Н. Бабинец

Заказ 3156/30 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, суммарное приращение выработки кислорода составляет в среднем

7,35о/о.

Кроме того, коэффициент извлечения аргона на установке технического кислорода возрастает при этом с 0,38 до 0,56, т. е. на 47о/о.

Способ получения аргона и технологического и технического кислорода на отдельных совместно работающих воздухоразделительн установках низкого давления, включающий получение азотной флегмы в колонне предварительной ректификации каждой установки и подачу ее на орошение в колонну окончательной ректификации каждой из этих установок, отличающийся тем, что, с целью увеличения суммарной выработки кислорода и аргона, отбирают часть азотной флегмы из колонны предварительной ректификации установки, производящей технологический кислород, и подают ее для дополнительного орошения в колонну окончательной ректификации установки, производящей технический кислород и аргон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кислород. Справочник. М., «Металлургия», 1973, с. 50.

2. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Технология и оборудование.

Под ред. В. И. Епифановой и Л. С. Аксельрода. Т. 1, М., «Машиностроение», 1973, с. 150.