CS263790B1 - Zapojonfpro pfedchtaronftlakovéhovzduchu ptad nfzkotaplotnim zaHzonhn - Google Patents

Abstract

Zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu je určeno pro nízkoteplotní zařízení se vzduchovým chladicím cyklem. Předchlazení tlakového vzduchu umožňuje ekonomické odstraňování vlhkosti a oxidu uhličitého z tlakového vzduchu. Podstatou tohoto zapojení je propojeni výstupu expandovaného vzduchu z expansní turbíny se sáním vzduchového kompresoru přes výparný chladič vody a dále, že výstup ochalzené vody z výparného chladiče vody je připojen na chladič tlakového vzduchu.

Description

Vynález se týká zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu před nízkoteplotním zařízením, kde se pro výrobu chladu používá expanse tlakového vzduchu a ze kterého se odstraňuje vlhkost a případně i oxid uhličitý, aby se zabránilo vypadávání vlhkosti a oxidu uhličitého ve formě ledu ve výměnících tepla nízkoteplotního zařízení a v expansním stroji.

U dosavadních zařízení a zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu před jeho adsorpčním čištěním a nízkoteplotním dělením se používá nejčastěji jednostupňové kompresorové chladicí zařízení. Používané chladivo je čpavek nebo freony. Tlakový vzduch se před adsorpčním čištěním tímto chladicím zařízením ochlazuje na teplotu blízkou 0 °C. Do základního vzduchového chladicího okruhu, který se skládá především ze vzduchového kompresoru, výměníků tepla a z expansního stroje, je tak navíc zařazeno další chladicí zařízení sestávající z výparníku, chladicího kompresoru a kondensátoru. Toto zařízení pracuje na jiném principu a s jiným chladivém než základní okruh. Zařízení je proto složité a investičně i provozně poměrně náročné.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu před nízkoteplotním zařízením, jehož podstatou je, že výsutp expandovaného vzduchu z expansní turbíny je propojen přes výparný chladič vody se sáním vzduchového kompresoru a výstup ochlazené vody z výparného chladiče je připojen na chladič tlakového vzduchu.

Hlavní výhoda zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu podle vynálezu je v tom, že v chladicím okruhu nízkoteplotního zařízení je použito pouze jedno chladivo - vzduch.

Tím dojde k podstatnému zjednodušení chladicího ckylu. Dosahuje se toho tím, že k předchlazení tlakového vzduchu se využívá chladicího účinku expandovaného vzduchu, který má téměř nulovou nebo nízkou relativní vlhkost. Odpařením části ochlazované vody do proudu expandovaného vzduchu odjde k ochlazení vody. Touto vodou se potom chaldí tlakový vzduch před jeho čištěním od vlhkosti a oxidu uhličitého.

Příkladné zapojení předchlazení tlakového vzduchu podle vynálezu je zřejmé z přiloženého obrázku. Je na něm zobrazeno zjednodušené schéma nízkoteplotního zařízení se vzduchovým chladicím cyklem, které je určené pro výrobu plynného a kapalného kyslíku.

Nízkoteplotní zařízení pro děleni vzduchu sestává především ze vzduchového kompresoru 2, dochlazovače 2< chladiče 2 vzduchu, adsorpčního bloku 4_, výparného chladiče 5, vícemédiového výměníku 6, expansní turbíny 8 a z rektifikačnlho bloku 2· Výtlak 14 vzduchového kompresoru 2 Í^e připojen vzduchovým potrubím 18 přes dochlazovač 2, chladič 2 vzduchu, adsorpčnl blok 2 ^a vícemédiový výměník 2 jednak na vstup do expansní turbíny £ a jednak na rektifikačnl blok 2*

Sání 10 vzduchového kompresoru 2 i^e propojeno sacím potrubím 12 s atmosférou a současně je připojeno cirkulačním potrubím 19 přes výparný chladič 2 ^a vícemédiový výměník 6 na výstup 9 expansní turbíny 2· Výparný chladič 2 í^e dále zapojen do cirkulačního vodního okruhu. Výstup 11 ochlazené vody z výparného chladiče je připojen na sání oběhového čerpadla 17 a jeho výtlak je připojen vodním cirkulačním potrubím 20 přes chladič 2 vzduchu s hlavou 21 výparného chladiče 2· Výstupy plynných produktů děleni - kyslíku a odpadního dusíku jsou připojeny kyslíkovým potrubím 15 a dusíkovým potrubím 16 na rektifikačnl blok 2 přes vícemédiový výměník 2· 0 rektifikačnlho bloku 2» který slouží rovněž pro výrobu kapalného kyslíku, je instalováno výstupní potrubí 13 kapalného kyslíku. Atmosférický vzduch společně s recyklovaným expandovaným vzduchem, který se přivádí z výparného chladiče 5, se nasává vzduchovým kompresorem 2 ^a stalčuje se na tlak 0,9 MPa. Tento vzduch se nejdříve ochlazuje v dochlazovači 2 chaldící vodou z vodního řádu na teplotu 35 až 45 °C a potom se dále chladí v chladiči 2 vzduchu vodou ochlazovanou ve výpraném chladiči 2· Ochlazený vzduch o teplotě 8 °C se vede do adsorpčního bloku 2> kde se zbavuje vodní páry a oxidu uhličitého. Takto upravený vzduch vstupuje do vícemédiového výměníku 2» kde se ochlazuje plynnými produkty dělení - kyslíkem a dusíkem a současně expandovaným vzduchem. Ve střední části výměníku 2 tepla se větší část vzduchu odtahuje na expansní turbínu a menší část se dále ochalzuje, přičemž část vzduchu zkapalní, načež se vede do rektifikačnlho bloku T_, kde se ochlazuje, přičemž část vzduchu zkapalní, načež se vede do rektifikačniho bloku T_, kde se rozdělí na kapalný kyslík, plynný kyslík a odpadní dusík. Plynný kyslík a odpadní dusík se odtahuje z rektifikačniho bloku kyslíkovým a dusíkovým potrubím 15, 16 a kapalný kyslík se odebírá výstupním potrubím 13 kapalného kyslíku. Tlakový vzduch v expansní turbíně expanduje za konání vnějSÍ práce z tlaku 0,8 MPa na 0,14 MPa a sníží se mu teplota na mínus 183 °C. Nízká teplota expandovaného vzduchu a plynných produktů dělení se využije ke zkapalněni části tlakového vzduchu v dolní části vícemédiového výměníku j6. Expandovaný vzduch společně s plynnými produkty, se ve vícemédiovém výměníku .6 ohřívá ke vstupní teplotě tlakového vzduchu, načež se vede přes výparný chladič 5 na sání vzduchového kompresoru ,1. Ve výparném chladiči J5 expandovaný vzduch ochlazuje chladicí vodu stékající po náplni a nastřikovanou do hlavy 21 výparného chladiče 5. Expandovaný vzduch se postupně nasycuje částí odpařené vody a přitom se ohřívá k teplotě vstupní vody na hodnotu cca 20 °C. Naopak voda se na úkor odpaření její části ochalzuje a shromažďuje se na dně výparného chladiče J5. ze dna výparného chladiče se dopravuje oběhovým čerpadlem 17 do chladiče 2 Vzduchu, kde chladí tlakový vzduch a oteplená se vede od výparného chladiče 5.

Zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu podle vynálezu najde uplatnění tam, kde pro krytí ztrát chladu nízkoteplotního zařízení se využívá expanse tlakového vzduchu. Je to především u zařízení určených pro výrobu kapalných produktů, kde poměr vzduchu vedeného k xpansi oproti vzduchu pro rektifikaci je vštší než 1.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNALEZU

1. Zapojení pro předchlazení tlakového vzduchu před nízkoteplotním zařízením sestávající ze vzduchového kompresoru, výměníků tepla, chladiče vzduchu, výparného chladiče, expansní turbíny a potrubí, vyznačené tím, že výstup (9) expandovaného vzduchu z expansní turbíny (8) je propojen přes výparný chladič (5) se sáním (10) vzduchového kompresoru (1).

V

2. Zapojení pro přechlazení tlakového vzduchu podle bodu 1, vyznačené tím, že výstup (11) ochlazené vody z výparného chladiče (5) je připojen na chladič (3) tlakového vzduchu.