RU2231723C2 - Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха - Google Patents

Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха Download PDF

Info

Publication number
RU2231723C2
RU2231723C2 RU2002120675/06A RU2002120675A RU2231723C2 RU 2231723 C2 RU2231723 C2 RU 2231723C2 RU 2002120675/06 A RU2002120675/06 A RU 2002120675/06A RU 2002120675 A RU2002120675 A RU 2002120675A RU 2231723 C2 RU2231723 C2 RU 2231723C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
argon
fraction
argon fraction
rectification
Prior art date
Application number
RU2002120675/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002120675A (ru
Inventor
Л.А. Акулов (RU)
Л.А. Акулов
С.В. Глобенко (RU)
С.В. Глобенко
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
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 Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Priority to RU2002120675/06A priority Critical patent/RU2231723C2/ru
Publication of RU2002120675A publication Critical patent/RU2002120675A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2231723C2 publication Critical patent/RU2231723C2/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
    • F25J3/04406—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 using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—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 using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of 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
    • 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04721—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column
    • F25J3/04727—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column using an auxiliary pure argon column for nitrogen rejection
    • 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
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/58—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being argon or crude argon
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen

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

При получении чистого аргона методом ректификации воздуха аргонную фракцию получают в колонне двухкратной ректификации. Далее аргонную фракцию ректифицируют во второй колонне с очисткой ее от кислорода и разделяют в третьей колонне для получения чистого аргона. Жидкую аргонную фракцию, отводимую из второй колонны, переохлаждают в переохладителе потоком газообразного азота, отводимого из третьей колонны, а затем с помощью жидкостного насоса подают в третью колонну. Использование изобретения позволит исключить необходимость дополнительного повышения давления в верхней колонне узла ректификации, повысить холодопроизводительность детандера. 1 ил.

Description

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в установках низкотемпературного разделения воздуха при получении из него кислорода, азота и аргона.
Известен способ извлечения аргона из воздуха [1], включающий в себя отбор аргонной фракции из верхней колонны узла двукратной ректификации и последующую очистку аргонной фракции от кислорода в трех последовательно установленных колоннах путем многократного чередования процессов ректификации и дефлегмации и получением чистого аргона при дальнейшим разделением смеси Ar-N2 в дополнительной ректификационной колонне.
Однако из-за большого числа ректификационных колонн технологическая схема такой установки получается достаточно сложной. Кроме того, в верхней колонне узла двукратной ректификации необходимо иметь повышенное давление, что при последовательном прохождении разделяемого потока через четыре колонны связано с необходимостью компенсации в них гидравлических потерь.
Этих недостатков в значительной степени лишен способ извлечения аргона, предлагаемый в воздухоразделительных установках, приведенных в [2].
Согласно способу извлечения аргона в этих установках аргонная фракция, извлекаемая из верхней колонны узла двукратной ректификации, поступает во вторую колонну, в которой в процессе ректификации аргонной фракции она практически полностью очищается от кислорода, а затем жидкая аргонно-азотная смесь разделяется в третьей ректификационной колонне, где продукционный аргон очищается от азота.
Однако недостатком этого способа является то, что в верхней колонне узла двукратной ректификации необходимо поддерживать повышенное давление, т.к. при последовательном прохождении разделяемого потока аргонной фракции через вторую и третью колонны приходится преодолевать значительное гидравлическое сопротивление. Это сопротивление несколько снижается, если вторая и третья колонны вместо ректификационных тарелок заполнены регулярной насадкой. Но даже в этом случае, ввиду значительной высоты этих колонн, их гидравлическое сопротивление остается значительным. Повышение давления в верхней колонне узла двукратной ректификации вызывает повышение давление в нижней колонне, что приведет к некоторому снижению холодопроизводительности детандера в данной установке, т.к. воздух в детандере будет расширяться до более высокого давления, соответствующего давлению в нижней колонне.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - разработать способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха, в котором по сравнению с прототипом давление разделяемого потока на входе в третью колонну, где производится разделение смеси Ar-N2, не будет зависеть от давления верхней колонны узла двукратной ректификации, т.к. его величина будет определятся давлением нагнетания жидкостного насоса, подающего этот поток в третью колонну.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого способа, заключается в исключении необходимости дополнительного повышения давления в верхней колонне узла ректификации, часть которого тратилась бы на преодоление гидравлического сопротивления третьей колонны для разделения смеси Ar-N2 и возможного снижения холодопроизводительности детандера за счет повышения давления за детандером.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения чистого аргона методом ректификации воздуха, включающем получение аргонной фракции в колонне двукратной ректификации последующей ректификации аргонной фракции во второй колонне с очисткой ее от кислорода и дальнейшее разделение в третье колонне с получением в ней чистого аргона, согласно изобретению жидкую аргонную фракцию, отводимую из второй колонны, переохлаждают в переохладителе потоком газообразного азота, отводимого из третьей колонны, а затем с помощью жидкостного насоса подают в третью колонну.
Подача жидкой аргонной фракции с помощью жидкостного насоса в третью колонну, где производится разделение смеси Ar-N2 и получение чистого аргона, позволяет давление в этой колонне поддерживать независимо от давления в верхней колонне (первая колонна) узла ректификации. Это исключает необходимость повышения давления в первой колонне для компенсации гидравлического сопротивления не только второй, но и третьей колонны. Исключение необходимости значительного повышения давления в верхней колонне не приводит к повышению давления в нижней колонне и необходимости такого же повышения давления за детандером в воздухоразделительной установке, что привело бы к снижению его холодопроизводительности и снижению устойчивости работы установки.
На чертеже представлена принципиальная схема узла ректификации с получением чистого аргона в воздухоразделительной установке. Узел ректификации содержит нижнюю и верхнюю колонны 1 и 3, а также конденсатор-испаритель 2 основной ректификационной колонны, аргонную колонну 4 с конденсатором-испарителем 5, переохладители 6 и 7, жидкостной насос 8, колонну очистки аргона от азота 9 со змеевиком 10 и конденсатором-испарителем 11 и дроссельные вентили 12, 13, 14, 15.
Узел ректификации воздухоразделительной установки, в которой реализуется предлагаемый способ, работает следующим образом. Разделяемый воздух после охлаждения в теплообменниках (на схеме не показаны) поступает в нижнюю колонну 1 колонны двукратной ректификации, где осуществляется предварительное разделение воздуха на кубовую жидкость и азотную флегму.
Потоки кубовой жидкости и азотной флегмы затем проходят через переохладитель 6 и первый из них дросселируется через дроссельный вентиль 12 в межтрубное пространство конденсатора-испарителя 5, а второй - через дроссельный вентиль 13 на верхнюю тарелку колонны 3.
Из колонны 3 в кубовую часть колонны 4 отводят поток аргонной фракции в виде газообразной смеси O2 - Ar-N2. Этот поток в колонне 4 практически полностью очищается от кислорода и жидкая фракция, отводимая из колонны 4, в своем составе состоит из аргона и азота с незначительным содержанием O2.
Поток кубовой жидкости, сдросселированный через вентиль 12 в межтрубное пространство конденсатора-испарителя 5, частично испаряется и парожидкостная смесь затем поступает в колонну 3. В эту же колонну из под крышки конденсатора-испарителя 5 отводится и небольшое количество смеси Ar-N2 в колонну 3.
Жидкая фракция в составе Ar-N2 из колонны 4 поступает в переохладитель 7, пройдя который, поступает в жидкостной насос 8, подающий ее в колонну 9.
В этой колонне происходит разделение смеси Ar-N2 с получением чистого жидкого аргона, который отводится из куба этой колонны.
Для обеспечения работы колонны 9, давление в которой определяется жидким потоком смеси Ar-N2 после насоса 8, из под крышки конденсатора колонны 1 отводится часть газообразного азота, который поступает в змеевик 10 колонны 9, а после конденсации в змеевике его дросселируют через вентиль 14 в межтрубное пространство конденсатора-испарителя 11. Этот поток затем смешивают с потоком азота, отводимого из под крышки конденсатора- испарителя, после дросселирования последнего, когда он проходит через дроссельный вентиль 15, и направляют в качестве обратного потока в переохладитель 7, по выходу из которого смешивают с основным потоком азота, выходящим из переохладителя 6.
Через переохладитель 6 проходит и поток продукционного жидкого кислорода, отводимого из конденсатора-испарителя 2, который после переохлаждения направляется потребителю.
Источники информации
1. А.с. СССР №1839224, MKИ 5 F 25 J 3/04, опубликовано 30.12.93.
2. Гарин В.А., Писарев Ю.Г. Воздухоразделительные установки нового поколения. Химическое и нефтяное машиностроение, 1996, №1, с.35-42.

Claims (1)

  1. Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха, включающий получение аргонной фракции в колонне двукратной ректификации, последующую ректификацию аргонной фракции во второй колонне с очисткой ее от кислорода и дальнейшее разделение в третьей колонне с получением в ней чистого аргона, отличающийся тем, что жидкую аргонную фракцию, отводимую из второй колонны, переохлаждают в переохладителе потоком газообразного азота, отводимого из третьей колонны, а затем с помощью жидкостного насоса подают в третью колонну.
RU2002120675/06A 2002-07-29 2002-07-29 Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха RU2231723C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120675/06A RU2231723C2 (ru) 2002-07-29 2002-07-29 Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120675/06A RU2231723C2 (ru) 2002-07-29 2002-07-29 Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002120675A RU2002120675A (ru) 2004-02-10
RU2231723C2 true RU2231723C2 (ru) 2004-06-27

Family

ID=32845907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002120675/06A RU2231723C2 (ru) 2002-07-29 2002-07-29 Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2231723C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659698C2 (ru) * 2013-03-06 2018-07-03 Линде Акциенгезелльшафт Установка разделения воздуха, способ получения продукта, содержащего аргон, и способ изготовления установки разделения воздуха
RU2716949C2 (ru) * 2015-03-13 2020-03-17 Линде Акциенгезелльшафт Устройство для производства кислорода путем низкотемпературного разложения воздуха

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659698C2 (ru) * 2013-03-06 2018-07-03 Линде Акциенгезелльшафт Установка разделения воздуха, способ получения продукта, содержащего аргон, и способ изготовления установки разделения воздуха
RU2716949C2 (ru) * 2015-03-13 2020-03-17 Линде Акциенгезелльшафт Устройство для производства кислорода путем низкотемпературного разложения воздуха

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002120675A (ru) 2004-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7059152B2 (en) Nitrogen rejection method and apparatus
EP0633438B2 (en) Air separation
CN1050418C (zh) 空气分离
CN101925790A (zh) 用于低温分离空气的方法和设备
CN1091867C (zh) 空气分离
CN1121173A (zh) 空气分离
AU658515B2 (en) Air separation
CN1119609C (zh) 共同产氧的多塔氮发生器
US4715874A (en) Retrofittable argon recovery improvement to air separation
EP0770841B1 (en) Air separation
JP2776461B2 (ja) 超高純度酸素を製造する低温蒸留による空気分別方法
US4308043A (en) Production of oxygen by air separation
US5660059A (en) Air separation
AU706680B2 (en) Air separation
US5058387A (en) Process to ultrapurify liquid nitrogen imported as back-up for nitrogen generating plants
US8820115B2 (en) Oxygen production method and apparatus
RU2231723C2 (ru) Способ получения чистого аргона методом ректификации воздуха
CN1084870C (zh) 分离空气的方法和设备
AU715694B2 (en) Separation of gas mixtures
US3267684A (en) Method and apparatus for low-temperature separation of gases
EP0722074B1 (en) Air separation
JP7491716B2 (ja) 空気液化分離装置
JP2002147949A (ja) 空気液化分離方法及び装置
TW202311682A (zh) 低溫分離空氣的方法及空氣分離設備
JPS6257915B2 (ru)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060730