CS261791B1 - Způsob výroby tlakového dusíku a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Podstata řešení spočívá v přímém využití energie expanzní turbíny pro brzdicí kompresor, který snižuje tlak na výstupu z turbíny.

Description

Vynález se týká způsobu výroby tlakového dusíku nízkoteplotní jednostupňovou rektifikací vzduchu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Podle dosavadních způsobů výroby tlakového dusíku je stlačený adsorpčně vyčištěný vzduch po protiproudém ochlazení dusíkem a odpadním plynem dělen jednostupňovou rektifikací. Ztráty chladu jsou kryty expanzí odpadního plynu v expanzní turbině z tlaku 400 kPa na tlak blízký tlaku atmosferickému. Odpadní plyn přitom obsahuje 30 až 40 % kyslíku. Práce získaná v expanzní turbině se u mnohých jednotek maří například v olejové brzdě. Bývá také využívána například pro pohon dmychadla pro regeneraci .'dsorpční stanice. U větších jednotek je využívána k výrobě elektrické energie v brzdicím generátoru.

Při výrobě větších množství tlakového dusíku je nevýhodné to, že se znovuzískání energie z expanzní turbiny děje s poměrně nízkou účinností. Soustrojí expanzní turbina a brzdicí generátor je složité a nákladné. Zařízení na výrobu tlakového dusíku známými způsoby je proto investičně nákladné.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem výroby tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní rektifikací stlačeného adsorpčně čištěného vzduchu s protiproudým ochlazováním vzduchu dusíkem a odpadním plynem, přičemž je potřebný chlad získáván expanzí odpadního plynu v expanzní turbině, podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že energie odebíraná v expanzní turbině se přímo využívá v brzdicím kompresoru k snížení tlaku odpadního plynu na výstupu z expanzní turbiny. Zařízení k prováděni způsobu výroby tlakového dusíku podle vynálezu sestává ze vzduchového kompresoru propojeného přes čisticí adsorpčnl stanici s nízkoteplotním blokem s výměníky tepla, rektifikačnl kolonou, kondenzátorem a expanzní turbinou na toku odpadního plynu, které je charakterizováno tím, že mezi výstupem odpadního plynu do atmosféry a expanzní turbinou je zapojen brzdicí kompresor přímo spojený s expanzní turbinou.

-Na přiloženém obrázku je zjednodušené technologické schéma způsobu výroby tlakového dusíku podle vynálezu. Základní kompresor 1. odebírá vzduch z atmosféry sacím potrubím 2. Stlačuje jej na tlak 800 kPa. Po ochlazení ve výparniku 3 chladicí jednotky na -2 °C je vzduch adsorpčně zbaven vody a kysličníku uhličitého v čisticí adsorpčnl stanici v levém adsorbéru 5,· Vzduch zbavený nečistot je veden do vlastního nízkoteplotního bloku. Nejprve se ochlazuje v hlavních výměnících 2 ^na teplotu blízkou teplotě zkapalnění. Pak je dělen v rektifikačnl koloně 7 jednostupňovou rektifikací. V hlavě kolony ]_ vzniká čistý dusík.

Z paty kolony 2 j® odebírána bohatá kapalina s obsahem 33 % kyslíku a vedena po seškrcení do kondensátoru 2· Zúe vře za tlaku 400 kPa a zajištuje tak reflux v koloně 2· Odpařená bohatá kapalina je odpadním plynem a po částečném ohřátí v hlavních výměnících 6_ expanduje z tlaku 370 kPa na tlak 90 kPa, tj, na tlak nižší než je tlak atmosferický. Po opětovném ohřátí ve výměnicích 6 až na teplotu blízkou teplotě vstupujícího vzduchu se odpadní plyn stlačuje v brzdicím kompresoru 10 přímým využitím práce, odebrané v expanzní turbině, na atmosferický tlak a vypouští se do atmosféry potrubím 12. Dochází tedy k nárůstu adiabatic kého spádu na expanzní turbině 9 neboť dochází k poklesu tlaku na jejím výstupu. V důsledku toho je větší výroba chladu a je možné vyrábět kromě plynného tlakového dusíku, který vystupuje potrubím 11, i kapalný dusík, vystupující potrubím 13. Zařízení k výrobě plynného tlakového dusíku je patrné z téhož obrázku. Mezi výstupem 12 odpadního plynu do atmosféry a expanzní turbinou 9 je zapojen brzdicí kompresor 10, přímo spojený s expanzní turbinou.

Část odpadního plynu je před výstupem do atmosféry nasávána dmychadlem 14 a dopravována přes ohřívač 15 do pravého adsorbéru za účelem regenerace jeho náplně.

Způsob výroby dusíku podle vynálezu nalezne uplatněni zejména v případech, kdy jsou požadována větší množství dusíku, neboť umožňuje vyrábět současně i část produktu v kapalném stavu. Zařízení k výrobě dusíku podle vynálezu má nižší měrné investiční náklady.

Claims (2)

1. Způsob výroby tlakového dusíku jednostupňovou nízkoteplotní rektífikacl stlačeného adsorpčně čištěného vzduchu s protiproudým ochlazováním vzduchu dusíkem a odpadním plynem, přičémž je potřebný chlad získáván expanzí odpadního plynu v expanzní turbině, vyznačující se tím, že energie odebíraná v expanzní turbině se přímo využívá v brzdicím kompresoru k snižováni tlaku odpadního plynu na výstupu z expanzní turbiny.·

2. Zařízení k provádění způsobu dle bodu 1, sestávající ze vzduchového kompresoru propojeného přes čisticí adsorpční stanici s nízkoteplotním blokem s výměníky tepla, rektifikačnl kolonou, kondenzátorem a expanzní turbinou na toku odpadního plynu, vyznačující se tím, že mezi výstupem (12) odpadního plynu do atmosféry a expanzní turbinou (9) je zapojen brzdicí kompresor (10), přímo spojený s expanzní turbinou (9).