CS261114B1 - Zařízení k výrobě tlakového dusíku - Google Patents

Description

Předmět vynálezu se týká zařízení k výrobě tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní rektifikací vzduchu.

Známá zařízení k výrobě tlakového dusíku sestávají především z kompresoru vzduchu, který je propojen přes adsorpční čisticí stanici s vlastním nízkoteplotním blokem. V tom jsou umístěny protiproudé výměníky tepla, rektifikační kolona s kondenzátorem a expanzní turbína, v které expanduje odpadní plyn z kondenzátoru. Expanzní turbína bývá brzděna generátorem elektrického proudu, nebo případně dmýchadlem. Nevýhoda tohoto zařízení je v tom, že expanzní turbína brzděná generátorem elektrického proudu vyžaduje složitou převodovku a vyrábí elektrickou energii s poměrně nízkou účinností. Nepříliš efektivní je i zapojení expanzní turbíny brzděné dmýchadlem k regeneraci adsorpční čisticí stanice· Výše uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k výrobě tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní regtifikací podle vynálezu, sestávající z hlavního kompresoru, jehož výtlak je propojen přes adsorpční čisticí stanici s nízkoteplotním blokem s protiproudými výměníky tepla, rektifikační kolonou s kondensátorem a s expanzní turbínou na odpadní plyn, které je charakterizováno tím, že na cestě proudu vzduchu z kompresoru do adsorpční čisticí stanice je zapojen brzdicí kompresor přímo spojený s expanzní turbínou.

Hlavní výhodou zařízení podle vynálezu je to, že umožňuje jednoduchým způsobem přímo využít práci odebíranou v expanzní turbíně k dodatečné kompresi vzduchu určeného k dělení. Zapojení brzdicího kompresoru mezi vzduchový kompresor a adsorpční čisticí stanicí umožňuje snížit di- menze adsorbérů, neboť adsorpce probíhá ze vyššího tlaku. Expanzní turbína, která tvoří s brzdicím kompresorem jediné soustrojí na společném hřídeli je investičně lacinější než turbína brzděná generátorem.

Na přiloženém obrázku je příkladné zjednodušené technologické schéma zařízení podle vynálezu. Jde o zařízení na výrobu tlakového· čistého dusíku. Vzduch je nasáván z atmosféry sacím potrubím 2 na sání hlavního kompresoru 1. Hlavní kompresor 1 je propojen přes chladič 3 a první odlučovač 4 s brzdicím kompresorem 5. Brzdicí kompresor 5 je na společné hřídeli 16 s expanzní turbínou 6. Výstup brzdicího kompresoru 5 je propojen přes teplý výměník 8, výparnik 9 chladicí jednotky a druhý odlučovač 10 s adsorpční čisticí stanicí s dvěma adsorbéry 11, 12. Adsorpční čisticí stanice je pak propojena s nízkoteplotními blokem, ve kterém jsou hlavní výměníky 13, rektifikační kolona 14 s’ kondenzátorem 15 a expanzní turbína 6. Expanzní turbína je zapojena na toku odpadního plynu z kondenzátoru 15. Výstup z expanzní turbíny 6 je propojen přes výměníky 13, 8 s atmosférou potrubím 19 odpadního plynu. Z potrubí 19 je provedena odbočka přes ohřívač 20 do sušicí stanice, která slouží pro regeneraci adsorbérů 11, 12. Produkovaný tlakový dusík vystupuje potrubím 17 tlakového dusíku. Kapalný dusík vystupuje potrubím 18 kapalného dusíku. Je tedy patrné, že brzdicí kompresor 5 je zapojen na proudu vzduchu ze vzduchového kompresoru 1 do adsorpční čisticí stanice. Podle konkrétních provozních podmínek může být výměník 8 vypuštěn.

Zařízeni podle vynálezu se uplatní v případě, kdy je zapotřebí vyrábět dusík o tlaku větším než 0,5 MPa·

Claims (1)

1. Předmět vynálezu se týká zařízení k výrobě tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní rektifikací vzduchu.

   Známá zařízení k výrobě tlakového dusíku sestávají především z kompresoru vzduchu, který je propojen přes adsorpční čisticí stanici s vlastním nízkoteplotním blokem. V tom jsou umístěny protiproudé výměníky tepla, rektifikační kolona s kondenzátorem a expanzní turbína, v které expanduje odpadní plyn z kondenzátoru. Expanzní turbína bývá brzděna generátorem elektrického proudu, nebo případně dmýchadlem. Nevýhoda tohoto zařízení je v tom, že expanzní turbína brzděná generátorem elektrického proudu vyžaduje složitou převodovku a vyrábí elektrickou energii s poměrně nízkou účinností. Nepříliš efektivní je i zapojení expanzní turbíny brzděné dmýchadlem k regeneraci adsorpční čisticí stanice·

   Výše uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k výrobě tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní regtifikací podle vynálezu, sestávající z hlavního kompresoru, jehož výtlak je propojen přes adsorpční čisticí stanici s nízkoteplotním blokem s protiproudými výměníky tepla, rektifikační kolonou s kondenzátorem a s expanzní turbínou na odpadní plyn, které je charakterizováno tím, že na cestě proudu vzduchu z kompresoru do adsorpční čisticí stanice je zapojen brzdicí kompresor přímo spojený s expanzní turbínou.

   Hlavní výhodou zařízení podle vynálezu je to, že umožňuje jednoduchým způsobem přímo využít práci odebíranou v expanzní turbíně k dodatečné kompresi vzduchu určeného k dělení. Zapojení brzdicího kompresoru mezi vzduchový kompresor a adsorpční čisticí stanicí umožňuje snížit dimenze adsorbérů, neboť adsorpce probíhá ze vyššího tlaku. Expanzní turbína, která tvoří s brzdicím kompresorem jediné soustrojí na společném hřídeli je investičně lacinější než turbína brzděná generátorem.

   Na přiloženém obrázku je příkladné zjednodušené technologické schéma zařízení podle vynálezu. Jde o zařízení na výrobu tlakového· čistého dusíku. Vzduch je nasáván z atmosféry sacím potrubím 2 na sání hlavního kompresoru 1. Hlavní kompresor 1 je propojen přes chladič 3 a první odlučovač 4 s brzdicím kompresorem 5. Brzdicí kompresor 5 je na společné hřídeli 16 s expanzní turbínou 6. Výstup brzdicího kompresoru 5 je propojen přes teplý výměník 8, výparník 9 chladicí jednotky a druhý odlučovač 10 s adsorpční čisticí stanicí s dvěma adsorbéry 11, 12. Adsorpční čisticí stanice je pak propojena s nízkoteplotními blokem, ve kterém jsou hlavní výměníky 13, rektifikační kolona 14 s’ kondenzátorem 15 a expanzní turbína 6. Expanzní turbína je zapojena na toku odpadního plynu z kondenzátoru 15. Výstup z expanzní turbíny 6 je propojen přes výměníky 13, 8 s atmosférou potrubím 19 odpadního plynu. Z potrubí 19 je provedena odbočka přes ohřívač 20 do sušicí stanice, která slouží pro regeneraci adsorbérů 11, 12. Produkovaný tlakový dusík vystupuje potrubím 17 tlakového dusíku. Kapalný dusík vystupuje potrubím 18 kapalného dusíku. Je tedy patrné, že brzdicí kompresor 5 je zapojen na proudu vzduchu ze vzduchového kompresoru 1 do adsorpční čisticí stanice. Podle konkrétních provozních podmínek může být výměník 8 vypuštěn.

   Zařízení podle vynálezu se uplatní v případě, kdy je zapotřebí vyrábět dusík o tlaku větším než 0,5 MPa· pRedmét

   Zařízení k výrobě tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní rektifikací, sestávající z hlavního kompresoru, jehož výtlak je propojen přes adsorpční čisticí stanici s nízkoteplotním blokem s protiproudými výměníky tepla, rektifikační kolonou

   VYNÁLEZU s kondenzátorem a s expanzní turbínou na odpadním plynu, vyznačující se tím, že na cestě proudu vzduchu z hlavního kompresoru (1) do adsorpční čisticí stanice (11, 12) je zapojen brzdicí kompresor (5) přímo spojený s expanzní turbínou (6).

   1 list výkresů