SU1629709A1 - Способ разделени азотоводородной смеси - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике и позвол ет повысить чистоту получаемых продуктов. Охлажденную до 78-83 К сжатую смесь II2-Na раздел ют в сепараторе (С) 3 на обогащенную азотом жидкость и обогащенный водородом газ, который охлаждают в конденсаторе (К) 10 за счет кипени  жидкого азота под вакуумом. При этом из смеси конденсируетс  почти весь азот, а газ (водород) окончательно очищаетс  в низкотемпературных адсорберах 12 и через теплообменник 2 направл етс  потребителю. Жидкость из К 10 и С 3 объедин етс  в один поток, дросселируетс  в дросселе 5, подогреваетс  в теплообменнике 1, частично испар етс , при этом испар етс  растворенный в ней водород и направл етс  в дополнительный С 4, откуда жидкость (азот) после испарени  в теплообменнике 1 направл етс  потоком V потребителю, а газова  фракци  в качестве отдувочного газа потоком TII выводитс  из установки . 1 ил. с S

Description

Изобретение относится к криоген- ! ной технике, а конкретнее к низкотемпературному разделению смесей азот-водород с получением в качестве продуктов газообразных азота и водорода.

Цель изобретения - повышение частоты получаемых продуктов.

На чертеже представлена схема установки для реализации предлагаемого способа разделения смеси.

Установка содержит теплообменники 1 и 2, сепаратор 3, дополнительный сепаратор 4, дроссели 5 и 6, азотный турбокомпрессор 7, теплообменник 8, трубодетандер 9, конденсатор 10, вакуум-насос 11 и низкотемпературные адсорберы 12.

Способ осуществляют следующим образом.

Смесь I, содержащую 75% Hg и 25% Ng, под давлением 2,5-3,0 МПа охлаждают в теплообменниках 1 и 2 до .температуры 78-83 К. При охлаждении смеси до этих температур она частично конденсируется и жидкую фазу отделяют в сепараторе 3. Обогащенную водородом газовую фазу подают на дальнейшее охлаждение в конденсатор 10, где температура смеси понижается до 65 К, При этом происходит почти полная конденсация азота, оставшегося в смеси, и из конденсатора 10 отводят газовый поток, состоящий в основном из водорода с незначительным содержанием Ng· Окончательную стадию очистки этого потока от азота производят в низкотемпературных адсорберах 12, которые криостатируют с помощью потока IV жидкого азота. Поток II продукционного Н₂ с содержанием Hg не ниже 99%, выходящий из блока низкотемпературных адсорберов 12, подают в теплообменник 2, в котором охлаждают часть потока I исходной смеси и по выходу из этого аппарата направляют потребителю под давлением близким к давлению исходной смеси.

Потоки жидкой фракции отводят из аппаратов 3 и 10, соединяют и подают на дроссель 5, с помощью которого давление потока снижается до 1,0 МПа. При этом давлении поток подогревают и частично испаряют в нижней части теплообменника 1. Полученную парожидкостную смесь при Т = 90 К направляют в дополнительный сепаратор 4. Понижение давления этого пото ку до 1,0 МПа с последующим его подогревом до 90 К позволяет значительную часть водорода, растворившегося в жидких фракциях, которые отводят из аппаратов 3 и 10, перевести в газовую фазу и обогатить жидкую фазу, отводимую из сепаратора 4, азотом до требуемой концентрации. Жидкая фаза, отводимая из сепаратора 4, является потоком V продукционного Ng, который затем испаряют, подогревают в теплообменнике 1 и подают потребителю при Р i 1,0 МПа. Отводимую из сепаратора 4 в незначительном количестве газовую фазу III (водород сдувки) подогревают в теплообменнике 1 и подают на факел или топливные нужды.

Необходимая холодопроизводительность обеспечивается за счет дроссель-эффекта продукционного Ng с 2,5-3,0 МПа до 1,0 МПа и азотного циркуляционного цикла низкого давления . Циркуляционный поток N^ сжимают . в компрессоре 7 до 0,6 МПа, охлаждают в теплообменнике 8, из нижней зоны которого большую часть охлажденного Ng отводят, на турбодетандер 9. Расширенный в турбодетандере до Р—0,13 МПа поток азота в состоянии насыщенного пара подают в теплообменник 8, где подогревают, охлаждая прямой поток Ng, и подают на всасывание в турбокомпрессор 7. Меньшую часть циркуляционного Ng после отвода из теплообменника 8 детандерного потока дополнительно охлаждают в нижней зоне теплообменника 8 и через дроссель 6 подают в межтрубное пространство конденсатора 10. Здесь азот кипит под вакуумом, и образовавшиеся пары, проходящие через теплообменник 8,откачивают вакуум-насосом 11, линия выхода из которого связана со всасывающей линией турбокомпрессора

7. Потоки исходной смеси охлаждают в теплообменниках 1 и 2 до 78-83 К и подают в сепаратор 3, что позволяет значительно снизить количество холода, требуемого для охлаждения исходной смеси в конденсаторе 10, и в связи с этим уменьшить расход азота, подаваемого в межтрубное пространство аппарата 10, что приводит к снижению энергозатрат на вакуум-насос 11.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ разделения азотоводородной смеси с получением продукционных га-^! зообразных азота и водорода путем охлаждения смеси с частичной конден- > с.ацией, разделения в сепараторе на жидкость и газ и отвода последних в качестве продуктов после теплообмена с исходной смесью, отличающ и й с я тем, что, с целью повышения чистоты получаемых продуктов, выходящий из сепаратора газ дополнительно охлаждают за счет холода внешнего цикла охлаждения с получени-: ем дополнительной жидкости и газо образного водорода, причем последний очищают низкотемпературной адсорбцией, а дополнительную жидкость 5 соединяют с жидкостью, выходящей из сепаратора, дросселируют, подогрева ют с частичным испарением и разделяют в дополнительном сепараторе, из которого образовавшийся жидкий азот 10 после теплообмена с исходной смесью отводят в качестве продукта, а газообразную фракцию отводят в качестве отбросного потока.