CS196456B1

CS196456B1 - Method for transporting liquid oxygen and apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: CS196456B1
Application number: CS138778A
Authority: CS
Inventors: Jiri Sykora
Original assignee: Jiri Sykora
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1978-03-06
Publication date: 1980-03-31

Abstract

Vynález se týká způsobu přepravy kapalného kyslíku na vyšší výškovou úroveň a zaříze- A < λ \ \ ní na dělení vzduchu metodou nízkých teplot k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method of transporting liquid oxygen to a higher altitude and to a device for separating air by the low-temperature method for carrying out this method.

Description

Vynález se týká způsobu přepravy kapalného kyslíku na vyšší výškovou úroveň a zaříze- A < _λ \ \ ní na dělení vzduchu metodou nízkých teplot k provádění tohoto způsobu.This invention relates to transport liquid oxygen to a higher height level and zaříze- A _<λ \ \ the air separation by low-temperature for carrying out this method.

Při výrobě kapalného kyslíku nízkoteplotním dělením vzduchu se poměrně často vyskytuje požadavek dodávat kapalný kyslík o tlaku vyšším než je v hlavním kondenzátoru, tj. o tlaku vyšším než je 0,15 MPa. Je tomu tak z důvodu, aby bylo možné kapalný kyslík ze zařízení na dělení vzduchu přepravovat do zááobních nádob, které mohou mít dosti značnou výšku. Podle dosavadních způaobů přepravy kapalného kyslíku je kapalný kyslík čerpán mechanickými odstředivými čerpadly. V případě velkých přepravovaných množství a menších přepravních výšek jsou používána čerpadla odstředivá, v případě velké přepravní výšky a menších množství čerpadla pístová. Čerpadla na kapalný kyslík jsou poměrně investičně nákladná a z hlediska provozu složitá. V případě poruchy čerpadel hrozí nebezpečí exploze.In the production of liquid oxygen by low-temperature air separation, there is quite often a demand to supply liquid oxygen at a pressure higher than that of the main condenser, i.e. a pressure higher than 0.15 MPa. This is so that the liquid oxygen from the air separation device can be transported to container containers, which can be quite considerable in height. According to prior art methods of liquid oxygen transport, liquid oxygen is pumped by mechanical centrifugal pumps. Centrifugal pumps are used in the case of large conveying volumes and smaller conveying heights. Liquid oxygen pumps are relatively costly and complex to operate. There is a risk of explosion if the pumps fail.

Tyto nevýhody jsou odstraněny způsobem přepravy kapalného kyslíku na Vyšší výškovou » — _w úroveň, který se vyznačuje tím, žé přeprava kapaliny je uskutečňována pomocí snížení měrné hmotnosti kapaliny ve vzestupné větvi potrubí smícháním kapaliny ve éměšoYacím zařízení, například injektoru s plynem obdobného složení o vyšší teplotě a tlaku.These disadvantages are eliminated by the transport liquid oxygen at higher altitude »- _w level, which is characterized in that the transportation of the liquid is carried out by reducing the density of the liquid in the ascending pipe branch mixing liquid in éměšoYacím device, such as the injector with a gas similar to the composition of a higher temperature and pressure.

Zařízení na dělení vzduchu k provádění tohoto způsobu sestává především z rektifikač** nich kolon, výměníků tepla, nádob, potrubí a armatur a je charakterizováno tím, že do po196 456The air separation device for carrying out this method consists essentially of rectifier columns, heat exchangers, vessels, pipes and fittings and is characterized by the fact that until

196 4S8 trubí odvodu kapalného kyelíku v kondenzátorů je zařazeno směSovací zařízení, kterým může být například injektor, který je na vstupní straně propojen potrubím se zdrojem plynu obdobného složení o vyěěí teplotě a tlaku a na výstupní straně potrubím ae zásobníkem kapalného kyelíku.196 4S8 Liquid hydrogen cyanide condensers in condensers is a mixing device, which may be, for example, an injector, which is connected on the inlet side with a gas source of similar composition of higher temperature and pressure and on the outlet side with a liquid hydrogen storage tank.

Hlavní výhoda způeobu přepravy kapalného kyelíku na vyěěí výškovou úroveň podle vynálezu tkví především v tom, že umožňuje jednoduchým způsobem získávat ze zařízení na dělení vzduchu kapalný kyslík o vyšším tlaku. Bez mechanických čerpadel je tak možné získávat ze zařízeni na dělení vzduchu kapalný kyslík o tlaku na úrovni základu až C,3 MPa v závislosti na celkové výšce zařízení. Spotřeba plynného kyslíku pro přepravu kppalného kyelíku je přitom velmi malá a dosahuje podle parametrů plynného kyelíku max. 3 % přepravovaného množství. Přeprava kapalného kyslíku se uskutečňuje pouze na úkor plynného kyslíku, který je komprimován mimo dělicí zařízení. U zařízení na dělení vzduchu k provádění způeobu podle vynálezu dochází především k snížení investičních nákladů, protože odpadají nákladná mechanická čerpadla a dále dochází ke zvýšení provozní spolehlivosti.The main advantage of the method of transporting a liquid oxygen to a higher altitude level according to the invention is that it makes it possible in a simple manner to obtain liquid oxygen of higher pressure from the air separator. Thus, without mechanical pumps, it is possible to extract liquid oxygen from the air separation device at a pressure level of up to 1.3 MPa depending on the overall height of the device. The consumption of oxygen gas for the transport of the caustic gas is very low and amounts to max. 3% of the transported quantity according to the parameters of the gaseous oxygen. The transport of liquid oxygen takes place only at the expense of gaseous oxygen, which is compressed outside the separator. In the air separation device according to the invention, the investment costs are reduced in particular because expensive mechanical pumps are eliminated and the operational reliability is increased.

Příkladné řešení přeptavy kapalného kyelíku na vyšší výškovou úroveň v zařízení na dělení vzduchu je schématicky zobrazeno na obrázku, kde je zjednodušené technologické schéma rektifikační části zařízení na dělení vzduchu.An exemplary solution for the addition of liquid cyanide to a higher altitude level in an air separation device is schematically shown in the figure, where a simplified flow diagram of the rectification section of the air separation device is simplified.

Hlavní zobrazené aparáty jsou tlaková kolona £ , nízkotlaká kolona 1, hlavní kondenzátor 2, zásobník £ kapalného kyslíku a injektor 17. Vzduch k dělení vstupuje blízko mezi sytosti potrubím 19 do dolní kolony J, kde je za tlaku přibližně 0,6 MPa dělen na bohatou kapalinu, která odchází z tlakové kolony £ potrubím 18 a na kapalný dueík, který z tlakové kolony J odchází potrubím 20. Reflux je zajišťován funkcí kondenzátorů 2, kam je přiváděn plynný dusík potrubím 21 a zkondenzovaný dusík odchází zpět do tlakové kolony J potrubím 22. V horní koloně 1 dochází ke konečnému rozděleni vzduchu a meziproduktů děleni tlákové kolony J na produkovaný kyslík, který odchází z nízkotlaké kolony 1 potrubím 10 a odpadní dusík, který odchází potrubím 2· Jako nástřiky do nízkotlaké kolony 1 jepu přiváděny jednak meziprodukty dělení z tlakové kolony 4» ^to Jest bohatá'kapalina potrubím 2 ® Kapalný dusík potrubím 8, a dále vzduch z expananí turbiny potrubím 25. Vařákem nízkotlaké kolony 1 je kondenzátor 2, kam potrubím 11 je veden kapalný kyslík, a páry plynného kyslíku a potom ee vrací zpět do kolony 1 potrubím 12 a 24. V hlavním kondensátoru 2 vře kapalný kyslík o tlaku přibližně 0,15 MPa. Kapalný kyslík o tomto tlaku je odebírán potrubím 23 a je veden ke spodní části dělicího zařízení £. Kryt dělicího zařízení je zobrazen čárkovaně, kde je do potrubí 23 vřazen injektor 17. Injektor 17 je na vetupu propojen potrubím 16 ee zdrojem plynného kyslíku o tlaku 2 MPa. Výstupem je propojen ee zásobníkem £ kapalného kyelíku. V injektoru 17 plynný kyslík přisává injekčním účinkem kapalný kyslík z hlavního kondenzátorů 2 potrubím 2j. Vzniká parokepalinná směs, která má meněí měrnou hmotnost než je tomu v potrubí 23 a vlivem toho Je parokapalinná amča přepravována potrubím 14 do zásobníku £, který se nachází na vyšší výškové úrovni pod střechou dělicího zařízení £. V zásobníku £ dochází k odloučení plynného kyslíku, který se vrací potrubím 13 a 24 do nízkotlaké kolony 1. Kapalný kyslík se shromaž198 458The main apparatuses depicted are a pressure column 6, a low pressure column 1, a main condenser 2, a liquid oxygen reservoir 6, and an injector 17. The separating air enters near the saturation through line 19 to the lower column J where it is divided into a rich The reflux is provided by condensers 2 where nitrogen gas is supplied via line 21 and the condensed nitrogen is returned to the pressure column via line 22. In the upper column 1, the air and intermediate products are finally separated by separating the pressure column J into the produced oxygen leaving the low pressure column 1 via line 10 and the waste nitrogen leaving via line 2. 4 »Is ^it bohatá'kapalina line 2 ® liquid nitrogen conduit The turbine of the low-pressure column 1 is a condenser 2, where liquid oxygen is led through line 11, and vapor of oxygen gas and then returned to column 1 through lines 12 and 24. In the main condenser 2 boils liquid oxygen at a pressure of about 0.15 MPa. Liquid oxygen at this pressure is taken through line 23 and is led to the lower part of the separating device. The cover of the separating device is shown in dashed lines where an injector 17 is inserted into line 23. The outlet is connected to the liquid hydrogen storage tank 6. In the injector 17, the oxygen gas injects the liquid oxygen from the main condensers 2 through the injection conduit 2j. A parocepaline mixture is formed which has a lower specific gravity than that in the conduit 23 and as a result the condensation fluid is transported via the conduit 14 to a container 8, which is located at a higher level under the roof of the separating device. Oxygen gas is separated in the reservoir and returns via lines 13 and 24 to the low pressure column 1. Liquid oxygen is collected.

Suje v zásobníku a je ze zařízení 2 odebírán nad úrovní základu 6 potrubím 15. Přitom tlak kapalného kyslíku na výstupu ze zařízení £ v potrubí 15» je dán součtem tlaku plynného kyslíku v zásobníku 1 a tlaku hydrostatického sloupce kapalného kyslíku mezi zásobníkem a výstupem potrubí 1&. V konkrétním případě při výěkové úrovni zásobníku £ na kótě 20 m může být přetlak kapalného kyslíku na výstupu 0,2 MPa. Směšovacím zařízením, ve kterém dochází ke změně měrné hmotnosti kapaliny ve vzestupné větvi potrubí 14. může být kromě injektoru 17 i jiné uspořádání, které by zabezpečovalo dostatečné promíchání plynné i kapalné fáze. Mezi kondenzátorem 2 a výstupním potrubím 15 kapalného kyslíku ze zařízení % je zařazeno směšovací zařízeni, kterým může být například injektor 17.The pressure of the liquid oxygen at the outlet of the device 6 in the conduit 15 is given by the sum of the pressure of the oxygen gas in the reservoir 1 and the pressure of the hydrostatic column of liquid oxygen between the reservoir and the outlet of the conduit. . In a particular case, at the height level of the container 6 at a 20 m elevation, the liquid oxygen overpressure at the outlet may be 0.2 MPa. The mixing device in which the specific gravity of the liquid in the ascending branch of the conduit 14 is varied may be, in addition to the injector 17, another arrangement which ensures sufficient mixing of the gaseous and liquid phases. A mixing device is provided between the condenser 2 and the liquid oxygen outlet line 15 of the device.

Aplikace způsobu přepravy kapalného kyslíku np vyšší výškovou úroveň podle vynálezu umožňuje produkovat ze zařízení na dělení vzduchu kapalný kyslík o zvýšeném přetlaku 0,2 MPa. Tento tlak je ve většině případů dostatečný k tomu, aby byl kapalný kyslík přepravován do požadovaných zásobníků. K tomu je potřebný pouze vnější zdroj plynného kyslíku o vyšší teplotě a tlaku.The application of the method of transporting liquid oxygen np to a higher altitude level according to the invention makes it possible to produce from the air separation device liquid oxygen with an increased overpressure of 0.2 MPa. In most cases, this pressure is sufficient to transport the liquid oxygen to the desired containers. This requires only an external source of oxygen gas at a higher temperature and pressure.

Claims

THE FIELD OF THE INVENTION

Method for transporting liquid oxygen to a higher altitude level, characterized in that the transport of liquid DC is carried out by reducing the specific gravity of the liquid in the ascending branch of the pipeline by mixing the liquid with a gas of similar composition at higher temperature and pressure.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising, in particular, rectification columns, heat exchangers, vessels and fittings, characterized in that a mixing device, for example an injector (17), is included in the liquid oxygen discharge line (23). ), which is connected on the inlet side via a line (16) with a gas source of similar composition of higher temperature and pressure and on the outlet side via a line (14) with a reservoir (4) of liquid oxygen.