SU1143944A1 - Установка разделени воздуха высокого давлени - Google Patents

Установка разделени воздуха высокого давлени Download PDF

Info

Publication number
SU1143944A1
SU1143944A1 SU833602274A SU3602274A SU1143944A1 SU 1143944 A1 SU1143944 A1 SU 1143944A1 SU 833602274 A SU833602274 A SU 833602274A SU 3602274 A SU3602274 A SU 3602274A SU 1143944 A1 SU1143944 A1 SU 1143944A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
heat exchanger
flow line
main heat
vortex tube
turboexpander
Prior art date
Application number
SU833602274A
Other languages
English (en)
Inventor
Вера Ивановна Епифанова
Александр Дмитриевич Суслов
Валентина Юрьевна Шадрина
Николай Васильевич Самусенков
Илья Владимирович Горенштейн
Юрий Александрович Павленко
Original Assignee
МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by МВТУ им.Н.Э.Баумана filed Critical МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority to SU833602274A priority Critical patent/SU1143944A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1143944A1 publication Critical patent/SU1143944A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04278—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using external refrigeration units, e.g. closed mechanical or regenerative refrigeration units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/10—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using combined expansion and separation, e.g. in a vortex tube, "Ranque tube" or a "cyclonic fluid separator", i.e. combination of an isentropic nozzle and a cyclonic separator; Centrifugal separation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/10—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

1. УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержаща  линию пр мого потока, включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждени , холодильную машину, ос/2 новной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и уменьшени  степени расширени  воздуха в турбодетандере, ока дополнительно содержит вихревую трубу, вход которой соединен с выходом холодильной машины, патрубок холодного потока - с входом в турбодетандер, а патрубок гор чего потока - с входом в основной теплообменник . 2. Установка по п. 1, отличающа с  тем, что вихрева  труба снабжена охлаждающей рубашкой, включенной в линию обратного потока между основным теплообменником и теплообменником предварительного охлаждени . NU СО со 4; 1риг-Г

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике, а именно к воздухоразделительным установкам, и может быть применено при создании установок малой производительности дл  получени  жидких и газообразных продуктов разделени .
Известна установка разделени  воздуха высокого давлени , содержаща  линию пр мого потока; включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждени , холодильную машину, основной теплообменник , турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока 1.
Недостатками известкой установки  вл ютс  низкие эффективность и надежность вследствие применени  турбодетандеров высокого давлени  с большой степенью расширени  газа.
Цель изобретени  - повышение надежности и уменьшение степени расширени  воздуха в турбодетандере.
Цель достигаетс  тем, что установка разделени  воздуха высокого давлени , содержаща  линию пр мого потока, включаюшую компрессор, теплообменник предварительного охлаждени , холодильную машину, основной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока, дополнительно содержит вихревую трубу, вход которой соединен с выходом холодильной машины, патрубок холодного потока - с входом в турбодетандер, а патрубок гор чего потока с входом в основной теплообменник.
Вихрева  труба снабжена охлаждающей рубащкой, включенной в линию обратного потока между основным теплообменником и теплообменником предварительного охлаждени .
На фиг. 1 представлена схема установки разделени  воздуха высокого давлени  с адиабатной вихревой трубой высокого давлени ; на фиг. ,2 - установка с охлаждаемой вихревой трубой.
Установка содержит линию 1 пр мого потока, компрессор 2, теплообменники 3 и 4 предварительного охлаждени , холодильную машину 5, блок 6 очистки, основной теплообменник 7, турбодетандер 8, дроссель 9, ректификационный аппарат 10, адиабатную вихревую трубу 11, линию 12 обратного потока и охлаждаемую вихревую трубу 13 с охлаждающей рубащкой 14.
Установка работает следующим образом .
Атмосферный воздух поступает в линию 1 пр мого потока, сжимаетс  в компрессоре 2 до высокого давлени  (18-20 МПа), очищаетс  в блоке 6 очистки и охлаждаетс  в теплообменниках 3 и 4 предварительного охлаждени  воздухом обратного потока и в холодильной машине 5. Далее поток воздуха высокого давлени  расшир етс  до среднего давлени  в адиабатной вихревой трубе И, после чего холодна  часть потока расщир етс  в турбодетандере 8 со среднего давлени  до давлени  входа потока в ректификационный аппарат 10. Гор чий поток после вихревой трубы 11 охлаждаетс  в основном теплообменнике 7 воздухом, проход щим по линии 12 обратного потока, расшир етс  в дросселе 9 и смешиваетс  с потоком после , турбодетандера 8 перед входом в ректификационный аппарат 10.
Работа установки по схеме, изображенной на фиг. 2, отличаетс  тем, что только часть потока воздуха высокого давлени  расщир етс  до среднего давлени  в охлаждаемой вихревой трубе 13 и подаетс  в турбодетандер 8. Друга  часть потока высокого давлени  охлаждаетс  в основном теплообменнике 7, расшир етс  в дросселе 9 и смешиваетс  с детандерным потоком. После смещени  общий поток воздуха направл етс  в ректификационный аппарат 10. Вихрева  труба 13 охлаждаетс  в рубашке 14 частью потока воздуха, направл емого по линии 12 после основного теплообменника 7.
Так как в турбодетандере среднего дав лени  дол  газодинамических потерь энергии ниже, чем в турбодетандере высокого давлени , то уменьшение срабатываемого теплоперепада газа в турбодетандере предлагаемой установки компенсируетс  увеличением его изоэнтропного КПД (плюс 0 небольшим расходом холодопроизводительности холодильной машины). Наличие вихревой трубы позвол ет использовать другую часть холодопроизводительности холодильной машины дл  компенсации по5 терь холода на более низком температурном уровне.
Экономическа  эффективность изобретени  заключаетс  в снижении удельных затрат энергии на производство 1 кг жидкого продукта и в повышении надежности 0 установки вследствие замены турбодетандера высокого давлени  турбодетандером среднего давлени .

Claims (2)

1. УСТАНОВКА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащая линию прямого потока, включающую компрессор, теплообменник предварительного охлаждения, холодильную машину, ос новной теплообменник, турбодетандер, дроссель и ректификационный аппарат, и линию обратного потока, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения степени расширения воздуха в турбодетандере, она дополнительно содержит вихревую трубу, вход которой соединен с выходом холодильной машины, патрубок холодного потока — с входом в турбодетандер, а патрубок горячего потока — с входом в основной теплообменник.
2. Установка по π. 1, отличающаяся тем, что вихревая труба снабжена охлаждающей рубашкой, включенной в линию обратного потока между основным теплообменником и теплообменником предварительного охлаждения.
SU833602274A 1983-06-09 1983-06-09 Установка разделени воздуха высокого давлени SU1143944A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833602274A SU1143944A1 (ru) 1983-06-09 1983-06-09 Установка разделени воздуха высокого давлени

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833602274A SU1143944A1 (ru) 1983-06-09 1983-06-09 Установка разделени воздуха высокого давлени

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1143944A1 true SU1143944A1 (ru) 1985-03-07

Family

ID=21067338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833602274A SU1143944A1 (ru) 1983-06-09 1983-06-09 Установка разделени воздуха высокого давлени

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1143944A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2726896A1 (fr) * 1994-11-10 1996-05-15 Air Liquide Installation et procede de separation des composants de l'air par distillation cryogenique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Усюкин И. П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. Ч I. М., Пищева промышленность, 1976, с. 57, рис. 39. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2726896A1 (fr) * 1994-11-10 1996-05-15 Air Liquide Installation et procede de separation des composants de l'air par distillation cryogenique

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5036672A (en) Process and apparatus for air fractionation by rectification
US2522787A (en) Method of and apparatus for liquefying gases
US5524442A (en) Cooling system employing a primary, high pressure closed refrigeration loop and a secondary refrigeration loop
AU637141B2 (en) Process for refrigerating, corresponding refrigerating cycle and their application to the distillation of air
CA2063928C (en) Process for low-temperature air fractionation
US3083544A (en) Rectification of gases
KR19980086658A (ko) 극저온 액체를 생성시키는 시스템
CA2263382A1 (en) Mixed gas refrigeration method
US3285028A (en) Refrigeration method
EP0244205B1 (en) Gas liquefaction method
EP0134698A1 (en) Refrigeration method and apparatus
JP2001526376A (ja) 液化プロセスおよび装置
US2737784A (en) Apparatus for obtaining liquid oxygen
SU1143944A1 (ru) Установка разделени воздуха высокого давлени
CN85109265A (zh) 从原料气中分离产品气体的方法及其装置
US2552560A (en) Process of producing oxygen
RU2137067C1 (ru) Установка ожижения природного газа
US4606744A (en) Method and apparatus for liquefying a low-boiling gas
US2411711A (en) Method and apparatus for separating and liquefying gases
SU1143943A1 (ru) Установка разделени воздуха высокого давлени
US3129080A (en) Equipment for supplying both air compressed to high pressure and liquid oxygen
RU2202078C2 (ru) Способ ожижения природного газа
USRE23463E (en) Process of producing oxygen
GB1001938A (en) Process for the production of liquid hydrogen
RU2247908C1 (ru) Способ производства сжиженного природного газа