CS267631B1

CS267631B1 - Rectifying column

Info

Publication number: CS267631B1
Application number: CS878700A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Csc Sykora; Vaclav Ing Csc Chrz
Original assignee: Sykora Jiri; Chrz Vaclav
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS870087A1

Abstract

Rektifikační kolona k dělení vzdu- , ohu za nízkýoh teplot, která sestává z tlakového plážtě a vložky s rektifikačními patry s obvodovým tokem, jejímž prinoipem Je to, že uvnitř duěe vložky je uspořádán odlučovač plynné a kapalné fáze přiváděného vzduchu tak, že prostor odloučené kapalné fáze v odlučovači jo propojen přes hydraulioký uzávěr s prostorem nad nástřikovým rektifikačnim patrem. Prostor plynné fáze v odlučovači jo přitom propojen s prostorem pod nástřikovým nebo nižším rektifil^ačním patrem.Rectification column for air separation low temperature, which consists of from a pressure beach and pads with rectification floor with the perimeter flow of which prinoipem It is inside the inner tube of the liner a gaseous and liquid separator is provided the supply air phase so that the separated liquid phase space in the separator yeah connected through the hydraulics closure with space above spray rectification floor. Gas phase space in the separator joining the space under spray or lower rectification floor.

Description

Předmět vynálezu se týká rektifikační kolony k dělení vzduchu rektifikaci za nízkých teplot.The present invention relates to a rectification column for separating air by low temperature rectification.

V zařízeních na nízkoteplotní dělení vzduchu je komprimovaný vzduch, ochlazený pod teplotu sytosti, dělen rektifikaci v rektifikaěníoh kolonách. Dosavadní tlakové rektifikační kolony sestávají z tlakového pláště, který bývá dimensován na přetlak 0,6 MPa a z vložky s rektifikačními patry. Často jsou používána sítová rektifikační patra s obvodovým tokem kapaliny. Dle stávajícího konstrukčního řešení tlakových rektifikačníoh kolon bývají veškerá přívodní potrubí ochlazeného a zkondenzovaného tlakového vzduohu rozmístěna do prostoru pod rektifikační vložkou, kde spodní klenuté dno tlakového pláště vytváří sborník kapaliny stékající z rektifikačních pater. Do tohoto prostoru bývá zaústěno i potrubí seškrceného ochlazeného vzduchu, který je směsí kapalné a plynné fáze. Toto konstrukční řešení má však vážné nevýhody. V prostoru pod rektifikační vložkou dochází totiž k odloučení kapalné fáze od fáze plynné a dochází tak ke snižování refluxního poměru na spodních rektifikačních patrech tlakové kolony. V důsledku toho je nutná instalace většího počtu pater v koloně.In low-temperature air separation plants, the compressed air, cooled below the saturation temperature, is divided by rectification in rectification columns. The existing pressure rectification columns consist of a pressure jacket, which is usually dimensioned for an overpressure of 0.6 MPa, and of an insert with rectification trays. Sieve rectification trays with a circumferential fluid flow are often used. According to the current design of pressure rectification columns, all supply pipes of cooled and condensed pressure air are placed in the space under the rectification insert, where the lower arched bottom of the pressure jacket forms a collection of liquids flowing from the rectification trays. The pipe of throttled cooled air, which is a mixture of liquid and gaseous phase, also opens into this space. However, this design solution has serious disadvantages. In the space below the rectification insert, the liquid phase is separated from the gaseous phase and thus the reflux ratio at the lower rectification stages of the pressure column is reduced. As a result, it is necessary to install a larger number of trays in the column.

Tyto nevýhody odstraňuje rektifikační kolona k dělení vzduchu za nízkých teplot sestávající z tlakového pláště a vložky s rektifikačními patry s obvodovým tokem podle vynálezu, který je charakterizován tím, že uvnitř duše vložky je uspořádán odlučovač plynné a kapalné fáze přiváděného vzduchu tak, že prostor odloučené kapalné fáze v odlučovači je propojen přes hydraulický uzávěr s prostorem nad nástřikovým rektifikačním patrem. Prostor plynné fáze v odlučovači je přitom propojen s prostorem pod nástřikovým nebo nižším rektifikačním patrem.These disadvantages are eliminated by a rectification column for separating air at low temperatures consisting of a pressure jacket and an insert with a circumferential flow rectifying tray according to the invention, characterized in that a gas and liquid phase separator is arranged inside the insert air so that the separated liquid space phase in the separator is connected via a hydraulic seal to the space above the injection rectification tray. The gas phase space in the separator is connected to the space below the injection or lower rectification tray.

Hlavní výhoda rektifikační kolony podle vynálezu tkví v tom, že jednoduchým konstrukčním uspořádáním umožňuje dosáhnout snížení počtu rektifikačních pater potřebných pro dosažení dané výtěžnosti produktů a tím i snížení materiálové náročnosti.The main advantage of the rectification column according to the invention is that, by its simple construction, it is possible to achieve a reduction in the number of rectification trays required to achieve a given product yield and thus a reduction in material consumption.

Příkladné řešení rektifikační kolony podle vynálezu je patrné z obrázku, na kterém je zjednodušeně zakreslena tlaková rektifikační kolona zařízení na dělení vzduchu. Tlakový plášť rektifikační kolony sestává z válcového pláště J_, který je uzavřen dolním dnem 2 a horním dnem 2.» Do pláště _1_ je upevněna vložka 4, ve které jsou rozmístěna rektifikační patra s obvodovým tokem. Do kolony je zaústěn přívod 2 plynného vzduchu a přívod 8 parokapalinné směsi vzduchu. Z hlavy kolony odchází v plynném stavu dusík hrdlem 11 a kapalný dusík vytvářející zpětný tok se do kolony vrací potrubím 10 zpětného toku. Z paty kolony je odváděn dolní produkt rektifikace, kterým je bohatá kapalina, potrubím £ dolního produktu. V duši £ vložky 4 je vytvořen odlučovač 6 pomocí klenutých den 12, 13. Do odlučovače 6 Je propojen přívod parokapalinné směsi vzduchu. V odlučovači 6 pak dochází k rozdělení přiváděného vzduchu na fázi plynnou a fázi kapalnou. Prostor odloučené kapalné fáze v odlučovači £ je propojen přes hydraulický uzávěr 19 a otvory 15 pro kapalinu, vytvořenými v duši £, s prostorem 17 nad nástřikovým rektifikačním patrem 20, zatímco prostor odloučené plynné fáze Je propojen s prostorem 18 pod třetím rektifikačním patrem. Nástřikové rektifikační patro 20 Je čtvrté rektifikační patro ve vložce 4, přičemž první patro Je umístěno nejníže. Odloučená plynná fáze proudí z odlučovače 6 trubkou 14 a pak otvory 16 pro páru, které Jsou vytvořeny v duši pod třetí patro. Podle konkrétních podmínek rektifikace může být nástřikovým patrem patro nižší, nebo vyšší. Konstrukční řešení rektifikační kolony podle vynálezu umožňuje minimalizovat počet potřebných rektifikačních pater a tím i snížit spotřebu energie v důsledku nižšího hydraulického odporu celé kolony.An exemplary solution of the rectification column according to the invention can be seen in the figure, in which the pressure rectification column of the air separation device is shown in a simplified manner. The pressure jacket of the rectification column consists of a cylindrical jacket J, which is closed by a lower bottom 2 and an upper bottom 2. » An insert 4 is fixed in the casing 1, in which the rectifying trays with a circumferential flow are arranged. An inlet 2 of gaseous air and an inlet 8 of the vapor-liquid air mixture open into the column. Nitrogen leaves the column head in the gaseous state through the neck 11 and the liquid nitrogen creating the reflux flows back to the column via the reflux line 10. The lower product of the rectification, which is a rich liquid, is discharged from the bottom of the column via a line of the lower product. A separator 6 is formed in the core £ of the insert 4 by means of arched bottoms 12, 13. A supply of a vapor-liquid air mixture is connected to the separator 6. In the separator 6, the supply air is then divided into a gaseous phase and a liquid phase. The space of the separated liquid phase in the separator 6 is connected via a hydraulic cap 19 and liquid openings 15 formed in the tube 6 to a space 17 above the injection rectifying tray 20, while the space of the separated gas phase is connected to the space 18 below the third rectifying tray. Injection rectification tray 20 is the fourth rectification tray in the insert 4, the first tray being located at the lowest. The separated gas phase flows from the separator 6 through a pipe 14 and then steam openings 16, which are formed in the core below the third floor. Depending on the specific conditions of the rectification, the injection floor may be a lower floor or higher. The design of the rectification column according to the invention makes it possible to minimize the number of required rectification trays and thus to reduce the energy consumption due to the lower hydraulic resistance of the entire column.

Rektifikační kolona podle vynálezu nalezne uplatnění především v zařízení na výrobu kapalného kyslíku a dusíku, kde je do tlakové kolony přiváděna jedna část vzduchu ve stavu směsi parní a kapalné fáze a zbývající část vzduchu ve stavu syté nebo přehřáté páry.The rectification column according to the invention finds application mainly in a plant for the production of liquid oxygen and nitrogen, where one part of the air in the state of a mixture of vapor and liquid phase and the remaining part of the air in the state of saturated or superheated steam is fed to the pressure column.

Claims

A low-temperature split-up rectification column consisting of a pressure jacket and a circumferential flow-through rectifier tray, characterized in that a gas and liquid phase separator of the supply air is arranged inside the tube (5) of the insert (4) so that that the space of the separated liquid phase in the separator is connected via a hydraulic closure (19) to the space (17) above the injection rectifying tray (20).

2. A rectification column according to claim 1, characterized in that the gas phase space in the separator is connected to the space (18) below. by injection or lower rectification tray (21).