SU242190A1 - Способ разделения воздуха - Google Patents

Description

Предлагаемый способ низкотемпературного разделени  воздуха может быть использован в установках дл  получени  азота и кислорода с адсорбционной очисткой воздуха от высококип щих примесей.

Известны способы разделени  воздуха низкотемпературной ректификацией с очисткой воздуха от влаги, углекислоты и углеводородов в цеолитовых блоках очистки.

В этих способах оптимальна  температура воздуха, поступающего на очистку, составл ет 5-8°С.

Воздух перед очисткой охлаждаетс  в предварительном теплообменнике до 5-8°С потоками , полученными в результате разделени  воздуха. Дл  регенерации (десорбции и охлаждени ) адсорбента используютс  отбросна  аргонна  фракци  или аргонна  фракци  в смеси с частью продукционного азота, прошедшие предварительный теплообменник.

Однако поток газа, необходимый дл  охлаждени  адсорбера, составл ет 30-40% от количества перерабатываемого воздуха.

В существующих в насто щее врем  воздухоразделительных установках одновременное получение кислорода и азота осуществл етс  при отборе отбросной фракции в количестве 10-20% от количества перерабатываемого воздуха. Таким образом, дл  охлаждени  адсорбера необходимо либо увеличить количество отбираемой фракции, либо добавить к фракции некоторое количество продукционного азота, что в обоих случа х снижает выход продуктов разделени .

Кроме того, при охлаждении адсорбера газом (азотом или аргонной фракцией), прошедшим предварительный теплообменник и имеюидим температуру на 5-10°С ниже температуры среды (20-30°С), в конце периода о.хлаждени  температура адсорбера практически оказываетс  не ниже 40°С. Дальнейшее охлаждение адсорбера до номинальной рабочей температуры 8-10°С ведут, пропуска  через него часть охлажденного воздуха с одновременной очисткой последнего.

Параллельна  работа на двух адсорберах, из которых один имеет рабочую температуру, а другой охлаждаетс  до рабочей температуры , подогрева  часть воздуха, ведет, во-первых , к колебани м температуры воздуха перед основными теплообменниками и, следовательно , теплового режима блока разделени  в целом , во-вторых, адсорбци  осуществл етс  при более высокой температуре адсорбента,

что нежелательно.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  уменьшение расхода регенерирующего газа при охлаждении адсорберов блоков очистки и устранение необходимости в дополнительном

зоздуха, т. е. увеличение производительности и стабилизации теплового режима блока разделени .

Способ отличаетс  от известных тем, что поток газа, используемый дл  охлаждени  регенерированного адсорбционного блока, отбирают перед предварительным теплообменником, т. е. при температуре более низкой, чем температура воздуха, идущего на очистку.

Отбор газа на регенерацию при пониженной температуре позвол ет устранить одновременно указанные недостатки известных способов низкотемпературного разделени  воздуха:

а)количество газа, необходимое . дл  охлаждени  адсорбера до рабочей температуры, уменьшаетс , что дает возможность обойтись при регенерации адсорбера только отбросной аргонной фракцией и избежать потерь азота;

б)пониженна  температура охлаждающего обратного газа позвол ет охладить регенерируемый адсорбер до его рабочей температуры (5-8°С), пока параллельный адсорбер раб:;тает в режиме адсорбции.

На чертеже представлена схема установки дл  осуществлени  данного способа.

Установка состоит из предварительного теплообменника // влагоотделител  2, блока адсорбционной очистки 3, основных теплообменников 4 и 5, насоса жидкого кислорода 6, разделительного аппарата 7, детандера 8.

Установка работает следующим образом.

Сжатый воздух охлаждаетс  азотом и сжатым кислородом до температуры 5-8°С в предварительном теплообменнике 1, из него выдел етс  капельна  злага во влагоотделителе 2. Затем воздух очищаетс  от влаги, углекислоты и углеводородов в одном из адсорберов блока очистки 3, охлаждаетс  азотом, кислородом и аргонпой фракцией в основных теплообменниках 4 к 5. Часть воздуха при температуре пор дка -100°С расшир етс  в детандере 8, остальной воздух после теплообменников расшир етс  в дроссельном вентиле . Дроссельный и детандерный потоки после

расширени  смешиваютс  и поступают в разделительный аппарат 7, где воздух раздел етс  на кислород, азот и аргонную фракцию.

Кислород с помощью насоса 6 прокачиваетс  в теплообменник 4 и далее в предварительный теплообменник 1, где газифицируетс  и нагреваетс  до температуры, близкой к температуре поступающего воздуха. Азот подогреваетс  за счет теплообмена с воздухом

в теплообменниках 5 и 1. Фракци  в количестве около 20% от перерабатываемого воздуха подогреваетс  в теплообменнике 4 до температуры от -10 до 5°С и поступает на нагрев или охлаждение регенерируемого адсорбера блока очистки 3.

Осуществление указанного способа охлаждени  адсорберов блока очистки позвол ет дл  азотно-кислородных установок (в случае отсутстви  циркул ционной системы охлаждени  с газодувкой и использовани  дл  охлаждени  части продукционного азота) исключить расход продукционного азота и стабилизировать работу установки, так как при этом исключаетс  вли ние нереключени  адсорберов блока очистки на работу разделительного анпарата.

Предмет изобретени 

Способ разделени  воздуха путем его охлаждени  в предварительном теплообменнике, адсорбционной очистки от влаги, углекислоты и углеводородов, дальнейшего охлаждени  в основных теплообменниках и последующей

низкотемпературиой ректификации с использованием обратных потоков дл  охлаждени  пр мого потока, а также дл  регенерации и о.клаждени  адсорбционных блоков, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  расхода

охлаждающего газа и стабилизации работы блока разделени , поток газа, используемый дл  охлаждени  регенерированного адсорбционного блока, отбирают перед предварительным теплообменником. S c fnMOf f epy Bosdynua fto/ npech- X )-1bO-J YX 5 co/ia ffucaopo