SU739316A1 - Способ разделени воздуха - Google Patents

Способ разделени воздуха Download PDF

Info

Publication number
SU739316A1
SU739316A1 SU772521812A SU2521812A SU739316A1 SU 739316 A1 SU739316 A1 SU 739316A1 SU 772521812 A SU772521812 A SU 772521812A SU 2521812 A SU2521812 A SU 2521812A SU 739316 A1 SU739316 A1 SU 739316A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
air
temperature
pressure
separation
nitrogen
Prior art date
Application number
SU772521812A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Петрович Беляков
Георгий Борисович Наринский
Вильгельм Феликсович Густов
Хаим Яковлевич Степ
Николай Иванович Костромин
Аркадий Львович Винокурский
Original Assignee
Предприятие П/Я А-3605
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 Предприятие П/Я А-3605 filed Critical Предприятие П/Я А-3605
Priority to SU772521812A priority Critical patent/SU739316A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU739316A1 publication Critical patent/SU739316A1/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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
    • F25J3/0406—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04103—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression using solely hydrostatic liquid head
    • 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
    • F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • F25J3/04212—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product and simultaneously condensing vapor from a column serving as reflux within the or another 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
    • F25J3/04248—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
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low 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
    • F25J3/04248—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
    • F25J3/04309—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 nitrogen
    • 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
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/50—One fluid being oxygen

Landscapes

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

Description

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к разделению воздуха методом низкотемпературной ректификации и может быть использовано при крупнотоннажном производстве Газообразного кислорода или обогащенного кислородом воз-5 духа для нужд металлургической или химической промышленности в тех случаях, когда продукт необходимо подавать потребителю под давлением до 3 ата.
Известны способы получения сжатого кислорода или обогащенного кислородом воздуха с использованием, как правило, либо компримирования газообразного продукта, поступающего из воздухораэдепительной установки под давлением, близ- ,s ким к атмосферному, либо нагнетанием с помощью насоса и последующей газификацией жидкого кислорода или обогащенной кислородом жидкости непосредственно в воздухораэдёлительнОй установке Μ . ”
Недостатком известных способов является необходимость использования специального машинного оборудования - ки2 слрродных компрессоров или насосов жидкого кислорода.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разделения воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий сжатие воздуха, предварительное его разделение с выделением газообразной азотной фракции, окончательное разделение с получением жидкой кислородной фракции, гидростатическое сжатие и испарение этой фракции, а также детандерное расширение перерабатываемого воздуха с получением энергии [2].
Однако способ характеризуется недостатрчнрй энергетическрй эффективнрстью, так как для обеспечения теплообмена между воздухом и кипящей под повышенным давлением кислородной фракцией давление начального сжатия всего перерабатываемого воздуха приходится устанавливать выше в колонне предварительного разделения. Кроме того, эффективность процесса разделения в целом в этом слу3 чаё снижается из-за того, что часть перерабатываемого воздуха конденсируется за счет испарения продукта, вследствие чего ухудшается питание ректификационных колонн флегмой. !
Цепь изобретения - снижение энерго'затрат.
Поставленная цепь достигается тем,что испарение гидростатически сжатой кислородной фракции осуществляют путем теп. пооб'мена с азотной фракцией, которую непосредственно после выделения сжимают до давления, превышающего давление ежа- 15 тия воздуха на 1—3 кгс/смЯ а также тем, что дпя сжатия азотной фракции используют энергию ее детандерного расширения и тем, что детандерное расширение осуществляют на двух температурных уровнях с охлаждением потока газа, расширенного на верхнем температурном уровне, путем теплообмена с потоком газа, направляемым для расширения на нижнем температурном уровне, а именно азотной фракцией.
<20
На чертеже приведена схема воздухоразделительной установки.
Весь поток перерабатываемого воздуха (В) .сжимается в основном компрессоре 1 до давления 6,0 кгс/см2, Примерно равного давлению, необходимому для осуществления разделительного процесса. После сжатия поток воздуха; при температуре 300 К поступает в jfaen 2 теплообмена и очистки, где охлаждается до 100 К и очищается от вымерзающих примесей в процессе теплообмена с нагревающими до 298 К газообразными продуктами разделения - кислородом (К) и азотом (А). По· ток воздуха вводится в нижнюю ректификационную колонну 3( колонну предварительного разделения), работающую при давлении 5,5 кгс/см2, близком к давлению сжатия воздуха в основном компрес. соре. Получаемые в этой колонне продукты - азотная флегма и кубовая жидкость дросселируются в верхнюю ректификационную колонну 4 (колонну окончательного разделения), где поддерживается давление 1,4 кгс/см2, близкое к атмосферному. Конденсатор нижней колонны 5 служит испарителем верхней колонны. Нижний продукт колонны окончательного разделения жидкая кислородная фракция - под гидростатическим напором
Тж (KrS^444° Λς> * Krc ι
739316 4 где - удельный вес жидкости, Уровни жидкости в аппаратах 4 и 6, подается отсюда в продукционный испаритель 6; В испарителе под соответствующим этому напору давлением S 4,4 +-0^2,¾ (кгс/см^, где “ давление в испарителе, Рк давление в колонне 4, - происходит испарение жидкости за счет , теплообмена с потоком получаемого, в нижней колонне дополнительно сжатого газообразного азота, который при этом охлаждается и конденсируется. Сконденсировавшийся в продукционном испарителе жидкий азот вводится в колонну предварительного разделения.
Часть воздуха около 10%, поступающего в колонну предварительного разделения, после подогрева в узле теплообмена до 175 К расширяется от 5,6 ата до 1,3 ата в детандере 7 с отдачей ’внешней’работы, после чего вводится в колонну окончательного разделения.
Испарившаяся йод повышенным давлением 2,3 кгс/см*2 в продукционном испарителе 6 кислородная фракция выводится из установки через узел теплообмена потребителям. Дополнительное сжатие с 5,5 до 8,2 кгс/см2 части газообразного азота, используемой для испарения жидкого кислорода или обогащенной кислородом жидкости, осуществляется при. низкой температуре (95 К). Детандерное расширение проводится на двух температурных уровнях 175 К и 120 К с подогревом от 95 К до 120 К в теплообменнике 8 газа,- поступающего при этой' температуре и давлении 5,5 кгс/см^ и дополнительный низкотемпературный детандер 9, за счет теплообмена с охлаждающимся при этом со 125 К до 100 К. потоком газа, расширенного’ на верхнем температурном уровне в детандере 7. ’ Часть, примерно половина, энергии детандерного расширения может использоваться для привода дополнительного компрес„ сора 10, в котором осуществляется до- t полнительное сжатие от 5,5 до 8,2 кгс/см части газоборазного азота (26% от количества перерабатываемого воздуха) один из двух детандеров (в приведенном примере - низкотемпературный) по существу не производит холода, а служит трубопроводом дополнительного компрес- . сора. Подобное построение хоподопроизво30 при получении технического кислорода по предлагаемому способу, суммарный расход энергии уменьшается на 5-6% по сравнению с известными способами.

Claims (2)

  1. Изобретение относитс  к криогенной техшпсе, а именно к разделению воздуха методом низкотемпературной ректификаци И может быть использовано при крупнотоннажном производстве т азообрааного ки спорода ипи обогащеннотхэ кислородом воз духа дл  нужд металлургической или химической промышленности в тех сиуча х, когда продукт необходимо подавать потре бителю под давлением до 3 ата. .Известны способы получени  сжатого кислорода или обогащенного кислородом воздуха с использованием, как правило, либо компримировани  газообразного продукта , поступающего из воздухоразделительной установки под давлением, близким k атмосферному, либо нагнетанием с помощью насоса и последующей газификацией жидкого кислорода или обогащенной кислородом жидкости непосредственно в воздухораздёлительной установке . Недостатком известных способов  вл етс  необходимость использовани  специального машинного оборудовани  - к слородных компрессоров или насосов жидкого кислорода. Наиболее б}1изким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ разделени  воздуха методом низкотемпературной ректификации , включающий сжатие воздуха, предварительное его разделение с выделением газообразной азотной фракции, окончательное разделение с получением жидкой кислородной фракции, гидростатическое сжатие и испарение этой фракции, а также детандерное расширение перерабатываемого воздуха с получением энергии 2. Однако способ характеризуетс  недостаточной энергетической эффективностью, так как дл  обеспечени  теплообмена между воздухом и кип щей под повышенным давлением кислородной фракцией давление начального сжати  всего перерабатываемого воздуха приходитс  з станавливать выше в колонне предварительного разделени . Кроме того, эффоктивность процесса разделени  в целом п том случае снижаетс  из-за того,что часть пере-рабатываемотмэ воздуха кондегюируетса за счет испарени  продукта, вспедстрие тего ухудшаетс  питание ректификационных колонн флегмой. Цепь изобретени  - снижение энергозатрат . Поставленна  цепь достигаетс  тем,что испарение гидростатически сжатой кислородной фракции осуществл ют путем теп-пообмена с азотной фракцией, которую непбсредственно после выделени  сжимают до давлени , превышающего давление Сжатин воздуха на кгс/см-, а также тем что дл  сжати  азотной фракции используют энергию ее дётандерного ра:шйрени  и тем, что детандерное расширение осуществл ют на двух температурных уровн х с охлаждением потока газа, расширенного на верхнем температурном уровне, теп пообмена с потоком газа, направл емым дпа расширени  на нижнем температурном уровне, а именно азотной фракцией. На чертеже приведена схема воздух %. раздепнтельной установки. Весь поток перерабатываемого воздуха (В),сжимаетс  в основном компрессоре 1 до давлени  6,0 кгс/см, йримерно равного давлению, необходимому дИ  осуществлени  разделительного процесса. После сжати  поток воздуха; прн температуре ЗОО К поступает в эел 2 теплообмена и очистки, где охлаждаетс  до 100 К и очищаетс  от вымерзаюших примесей в процессе теплообмена с нагревающими до И98 К газообразными продуктами разделени  - кислородом (К) и азотом (А). По ток воздуха вводитс  в нижйюю ректификацнонвую колонну 3{ колонну предварительного разделени ), работающую при давлении 5,5 кгс/см2, близком к давлению сжати  воздуха в основном компрес , соре. Получаемые Ё этой колонне продукты - азотна  флегма и кубова  жйдкостьдросо елируютс  в ректификационную колонну 4 (колонну окончательного разд елени ), где поддерживаетс  давленив 1,4 КГС/СМ2, близкое к атмосферному Конденсатор нижней колонны служит испарителем верхней колонны. Нижний про iiyKT колонны окончательного разделени  жидка  кислородна  фракци  - под гидростатическим напором Ттн ( ЧО 8-- 0,9 (кгс lcN.1 где 7 - удельный вес ншдкости, h-nho- уровни  шдкости в аппаратах 4 и 6, подаетс  отсюда в продукционный испаритель 6; В испарителе пад соответствующш 4 этому напору давлением :%-V(VV S -1,,5, (кгсICAA), где - давление в испарителе, Р -. давление в колонне 4, происходит испареше жидкости за счет теплообмена с потоком получаемого в нижней колонне дополнительно сжатого газообразного азота, который при этом охлаждаетс  и конденсируетс . Сконденсировавшийс  в продукционном испарителе жидкий азот вводитс  в колонну предварительного разделени . Часть воздуха около 10%, поступающего в колонну предварительного разделени , после подогрева в узле теплообмена до 175 К расшир етс  от 5,6 ата до 1,3 ата в детандере 7 с отдачей внещнейработы, после чего вводитс  в колонну окончательного разделени . Испаривша с  йод повышенным давлением 2,3 ктхз/см в продукционном испарителе 6 кислородна  фракци  выводитс  из установки через узел теплообмена потребител м. Дополнительное сжатие с 5,5 до 8,2 кгс/см части газообразного азота, используемой дл  испарени  жидкого кислорода или обогаценной кислородом жидкости, осуществл етс  .при низкой температуре (95 К). Детандерное расширение проводитс  на двух температурных уровн х 175 К и 120 К с подогревом от 95 К до 120 К в теплообменнике 8 газа,- поступающего при этой температуре и давлении 5,5 кгс/см и дополнительный низкотемпературный детандер 9, за счет теплообмена с охлаждающимс  при этом со 125 К до 100 К. потоком газа, расширенного на верхнем температурном уровне в детандере 7. Часть, примерно половина, энергии дётандерного расширени  может использоватьс  дл  привода дополнительного компрессора 10, в котором осуществл етс  дополнительное сжатие от 5,5 до 8,2 кгс/см части газоборазного азота (26% от количества перерабатываемого воздуха) один из двух детандеров (в пртсаденном примере - шзкотемпаратурный) по существу не производит холода, а служит Трубопроводом дополнительного компрес- . сора. Подобное построение хоподопроизвод щёй системы оказываетс  возможным на крупных воздухоразделительных установках , вырабатывающих газоподобные продукты разделени , и имеющих такие в зкие холодопотери, дл  покрыти  ко торых достаточно холодопроизводителЬгности одного (в данном случае - высокотемпературного ) детандера. При этом дл  повышени  энергетической эффективности установки нанижнем температурном -уровне (120 К) расшир етс  газ (азот) с температурой конденсаций ,79 К при давлении 1,35 ктх;/см Меньшей, чем темперетура конденсации газа (воздуха), расшир емого на верхнем температурном уровне 84 К при да1злении 164 кгс/см . Количеств9 азота, конденсируемого в продукционном испарителе определено из, энергетического баланса этого аппарата. Предельное давление сжати  продукционного кислорода ограничиваетс  резервами холодобаланса установки. Дл  привода холодного азотного компрессора может быть использована только половина энергии детандерногорасширени ,поэтомумаксималь ное давление сжати  азота в этом компрессоре равно 8,2 кгс/см . Температура конденсации при этом дайлений равна 100,4 К. При разности температур 1,8 К температура кипени  кислорода не может превышать 98,6 К, что соответствует давлению кипени  2,3 ата.. Азот поступает дл  сжати  ё дополнительньгй компрессор с температурой, близкой к температуре конденсации при рабочем давлении нижней колонны 95 К, а вы ходит КЗ компрессора с температурой Но К. При расширении в низкотемпературном детандере азот охлаждаетс  до 81 К. Ко. личество низкотемпературного детандерного потока равно 10% от количества перерабатываемого воздуха. , Использование предлагаемого способа разделени  воздуха обеспечивает по срав-4 нению с известньтми способами более высокую энергетическую а4)фективность за счет уменьшени  энёргозат.рат на сжатие воздуха, а также за счет более высокой эффективности разделени . Так например, 5 при получении технического кислорода по предлагаемому способу, суммарный -расход энергии уменьшаетс  на 5-6% по сравнению с известными способами. Формула изобретени  I. Способ разделени  воздуха методом низкотемпературной ректификации, включающий сжатие,воздуха, предв ительное 9. разделение с выделением газообразной азотной фракции, окончательное разде ««® « получением жидкой кислородной фракции, гидростатическое сжатие и испарение этой фракции, а Также детандерное расширение перерабатываемого воздуха, отл ичающ ийс   тем, что, с це- лью снижени  Затрат энергии, испарение гидрос1гатйчес1ш .сжатой фракции осуществл ют путем теплообмена с азотной фракцией , которую непосредственно после выделени  сжимают до давлени , превышающего давление сжати  вбздуха на 1 кгс/см 2. Способ по  . I, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что дл  сжати  азотной фракции используют энергию детандерного расширени . 3. Способ по пп. 1 и2,отличаю щ и и с   тем, что детандериое расширение осуществл ют на двух температурных уровн х с охлаждением потока , расширенного на верхнем температурном уровне , путем теплообмена с потоком газа, направл емым дл  расширени  на нижнем температурном уровне.. 4. Способ по п. 3, о т ,л и ч а ю w и и с   тем, что на нижнем темпераурном уровне расш1ф ют азотную фракцию . ИсточнЬки информации. .прин тые во внимание при :экспертизе. 1. Разделение воздуха методом глу.окЫ-о охпам дени , Машиностроение, ., 1964, т. I, с. 197-198.
  2. 2. Патент Англии N 1425450, л. F 4 Р, 1972.
SU772521812A 1977-08-22 1977-08-22 Способ разделени воздуха SU739316A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772521812A SU739316A1 (ru) 1977-08-22 1977-08-22 Способ разделени воздуха

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772521812A SU739316A1 (ru) 1977-08-22 1977-08-22 Способ разделени воздуха

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU739316A1 true SU739316A1 (ru) 1980-06-05

Family

ID=20723887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772521812A SU739316A1 (ru) 1977-08-22 1977-08-22 Способ разделени воздуха

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU739316A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5222365A (en) * 1992-02-24 1993-06-29 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing high pressure nitrogen product
EP0562893A1 (fr) † 1992-03-24 1993-09-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation de production d'azote sous haute pression et d'oxygène
RU2522132C2 (ru) * 2012-07-10 2014-07-10 Ооо "Зиф" Способ разделения воздуха
RU2641766C2 (ru) * 2012-11-02 2018-01-22 Линде Акциенгезелльшафт Способ низкотемпературного разделения воздуха в установке для разделения воздуха и установка для разделения воздуха

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5222365A (en) * 1992-02-24 1993-06-29 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing high pressure nitrogen product
EP0562893A1 (fr) † 1992-03-24 1993-09-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation de production d'azote sous haute pression et d'oxygène
EP0562893B2 (fr) † 1992-03-24 2000-12-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de production d'azote sous haute pression et d'oxygène
RU2522132C2 (ru) * 2012-07-10 2014-07-10 Ооо "Зиф" Способ разделения воздуха
RU2641766C2 (ru) * 2012-11-02 2018-01-22 Линде Акциенгезелльшафт Способ низкотемпературного разделения воздуха в установке для разделения воздуха и установка для разделения воздуха

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3083544A (en) Rectification of gases
US5845517A (en) Process and device for air separation by low-temperature rectification
US5251449A (en) Process and apparatus for air fractionation by rectification
CN101266095A (zh) 空气分离方法
CN1232165A (zh) 制备氧的有效方法
CN111406192B (zh) 通过与氮气膨胀机联动制动的膨胀机增压机来产生增压空气的深冷精馏方法与设备
JPH087019B2 (ja) 空気の高圧低温蒸留方法
JPH02500768A (ja) 極低温空気分離用の窒素の部分的膨張による冷凍
CN1057380C (zh) 低温空气分离方法和设备
CN1058468A (zh) 具有双进气侧冷凝器的低温空气分离***
CN101351680A (zh) 低温空气分离法
CN1191452C (zh) 一种用于进行低温精馏的方法及其装置
JP3063030B2 (ja) プロセス流れの圧縮のための廃棄物膨張の使用を伴う加圧空気分離方法
CN1233740A (zh) 制备氧的单膨胀器和冷压缩机法
US5839296A (en) High pressure, improved efficiency cryogenic rectification system for low purity oxygen production
JPH06257939A (ja) 空気の低温蒸留方法
US3070966A (en) Production of oxygen
SU739316A1 (ru) Способ разделени воздуха
CN101535755A (zh) 低温空气分离***
TW202108222A (zh) 空氣的低溫分離方法與設備
US5964104A (en) Method and device for obtaining nitrogen by low-temperature separation of air
CN1161583C (zh) 制备氧的多膨胀器法
US2553623A (en) Multistage refrigeration system
US1864585A (en) Art of rectifying mixed gases
US2711085A (en) Apparatus for pumping volatile liquids