(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА . - - .1 Изобретение относитс к разделению атмосферного вoздyka методом адсорб ции на две фракции, азотообогащенную и кислородообогащенную, и может быть применено в процессах и производствах которые используют или азотообогащенную фракцию или, что предпочтительнее , обе фракции в качестве источника газовых сред при изготовлении полупро водниковых приборов, литье деталей из ьюталлов и пластмасс, созданкш взрыво пожаробезопасных защитных атмосфер эксппуатацйи авиационных и морских устройств. Известен способ получени кондаошонной азотообогащенной фракции в основу которого положен адиабатический процесс переменного давлени . Адсорбци азота происходит при возрастаиии давлени , десорбци - при поиижеиии давлени в процессе. С целью повышекй частоты азотообогащеиной фракции предусмотреИа стади продувки адсорбейта газом tn Наиболее близким к изобретению вл етс способ, согласно которому разделение воздуха провод т в двух параллельных ветв х адсорберов, работающих в попеременных циклах адсорбции-десорбции . На стадии адсорбции, осу цествл емой при околоатмосферном давлении в адсорбер, заполиенный цеолитом, подают воздух, предварительно осушенЧ ный и очищенный от двуокиси углерода в независимой установке. В результате преимущественной сорбции азота газова фаза обогащаетс кислородом. Ее вывод т из адсорбера, усредн ют по концентрации в газгольдере и используют в качестве продуктовой кисло одробогащеиной 4Факции. На стадии десорб ции, осуществл емой при вакуумировании , из адсорбера вывод т ранее адсорбированный азот, усредн ют в газгольдере по концентрации и и.спользуют в качестве продуктовой азотообогащенной 4факции. С целью повышени чистоты продуктовых фракций перед стадией адсорбции в адсорбере поднимают давление пугем заполиени его частью газа продуктовой кислородообогаценной фракции, а перед стадией десрр бции адсорбер продувают частью газа продухтовой аэотообогацеиной фракции. Со- гласио данному способу в качестве продуктов получают 97,7% азот и обогащенный по кислороду воздух 2. Недостаток известного способа заключаетс в том, что он может быть осуществлен только при работе установки адсорбционного разделени на сухом воздухе, так как использование ,влажного воздуха понижает емкость ед .сорбента по раздел емом компонентам, далее в том, что в св зи с постепенным приближением системы к стационарному состо нию из-за ввода части продуктовых фракций дл продувки и запол нени адсорбера,данный метод вл етс высокоинерционным. Цель изобретени - использование в качестве раздел емой смеси неосушенного и неочищенного воздуха и повышение интенсивности процесса. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу разделени атмэсферного воздуха на азотобогаценную и кислородобогащенную фракцииадсорбцией в адсорберах с неподвижньм слоем адсорбента при посто нной температуре включающий заполнение адсорбентов газом j продувку газом адсорбента с последующей десорбцией азотобогащенной фракции при понижении давлени , в качестве газа дл заполнени адсорберов и продувки адсорбента используют газ переменного состава с посто нно возра тающей концентрацией азота, предварительно полученный в независимой группе адсорберов при понижении в ней дав лени . Техническим средством воплощени обнаруженного эффекта, который заключаетс в возможности получений кондиционной азотообогащенной фракции; при продувке адсорбера газом переменного состава с постепенно увеличиванщимс содержанием азота, вл етс система, состо ща , по меньшей мере, из двух групп адсорберов с соответствук (им ти пом адсорбента, из которых одна проду цирует азото- и кислородообогащеиную фракции (далее названа продуцирующей группой), а друга предназначена.дл получени продувочного газа переменной концентрации (далее названа проду вочной группой) . Продувочный газ переменного состава полученный при постепенном понижении давлеии в продувочной группе, ввод т в продуцирующую группу с последу щим выводом из нее кислородообогащенной фракции, часть которой нспользуют в качестве кислородного продуктового газа и некондиционной азотообогащенной фракции. После завершени продувки в продуцирующей группе понижают давление и вывод т кондиционную азотообогащенную фракцию, используеную в качестве продуктового газа. На чертеже приведена схема установки разделени воздуха периодического дейстцн . Установка содержит трубопровод I подачи воздуха к компрессору, компрессор 2-исходной газовой смеси, трубопровод 3 подачи воздуха к адсорберу электро (пневмо/- магнитные клапаны 4, 10, 13, 14, 18, 21, 23 и 24, коллектор 5 продувочного адсорбера, продувочный адсорбер 6, продуцирующий адсорбер 7, вакуум-насос 8 азотообогаВ (енной фракции, ннжний коллектор 9 продуцирующего адсорбера, трубопровод II вывода азотообогащенной фракции, трубопровод 12 подачи азотообогаще иной акций на потребление, трубопровод 15 вывода продувочного газа из адсорбера , регул тор 16 расхода, трубопровод 17 подачи продувочного газа, верхний коллектор 19 продуцирующего адсорбера , трубопровод 20 подачи кислородообогащенной фракции на потребление | трубопровод 22 вывода продувочного га за, вакуум-насос 25 продувочного газа , трубопровод 26 подачи продувочного газа к вакуум-насосу 25, трубопровод 27 подачи продувочного газа в ресивер , ресивер 28 переменного объема, компрессор 29 продувочного газа, трубопровод 30 подачи продувочного газа к компрессору, трубопровод 31 подачи продувочного газа от компрессора. . Рассмотрение работы схемы начинаетс с момента времени, соответствующего иачалу стадии продуцировани кондиционной азотообогащенной фракцйн в адсорбере 7 (предполага , что азотообогащен«а фракцн накоплена в нём ранее) и заполнени воздухом в адсорбере 6. Указанный момент времени соответствует открытию клапанов 4 и 10 при всех остальных закрытых Kifianaaav.. Подлежащий разделению воздух по трубопроводу 1 подают на сжатие в компрессор 2, Сжатую смесь по трубопроводу 3, через клапан 4, коллектор 5 направл ют в-адсорбер 6 заполненный соответствукщим адсорбента. Ввод воздуха в адсорбер 6 сопровождаетс поглощением азота, накоплением его на адсорбенте при одновременном обогащенин газовой фазы кислородом. Давление в адсорбере 6 постепенно повышают одновременно со стадией заполнени воздухом в адсорбере 6,а в адсорбере 7 осуществл ют продуцирование кондиционной азотообогащенной фракции. Дл этого азотообогащенную фракцию вакуум-насосом 8 через коллектор 9, клапан 10 и трубопровод II вывод т из ад сорбера 7 и по трубопроводу I2 направ л ют на потребление. В ходе отбора продуктового газа давление в адсорбере 7 уменьшаетс . При достижении определенного минимального давлени в адсо рбере 7 и максимального в адсорбере 6 клапаны А и 10 закрывают и осуществл ют стадии продуцировани пр дувочного газа и заполнени продувочным газом. Дл этого открывают клапаны 13 и 14. Начальные порции продувочного газа , обогащенные кислородом, при посте пенном понижении давлени в адсорбере 6, по трубопроводу 15, через клапан 13, регул тор 16, трубопровод 17, клапан 14 и коллектор 9 поступает в адсорбер 7. Дл нормального протекани процесса максимальное давление в адсорбере 6 должно быть выше максимального давлени в адсорбере 7. Ввод про дувочного газа в адсорбер 7 сопровбждаетс поглощением азота соответствую щим тином адсорбента и одновременным обогащением газовой фазы кислородом. При достижении определенного давлени в адсорбере 7 открывают клапан , 18 и осуществл ют стадию продуцировани кис лородообогащенной фракции, начальные порции которой значительно обогащены кислородом и используютс в качестве кислородного продуктового газа..проду вочный газ, поступающий из адсорбера 6,.вытесн ет из адсорбера 7 кислородообогащенную газовую фазу через коллектор 19, клапан 18 и трубопровод 20 на потребление. Спуст определённый промежуток времени , завис щий от величины средней концентрации кислородного продуктового газа, клапан 18 закрывают и открывают , клапан 21« Поступающий иэ адсорбера 6 продувочный газ перемеиного состава через коллектор 19, клапан 21, трубопровод 22 вытесн ет из адсорбера 7 газовую фазу, ковцеитраци кислорода в которой постепенно уменьшаетс . При достижении определенной концентрации кислородообогащенна фракци смен етс некондиционной азотообогащениой фракцией, т.е. в адсорбере 7 осуцествл ют стадию продуцировани некондиционной азотообогаценной фракции. При достижении в адсорбере 6 давлени , равного давлению в адсорбере 7, которое посто нно, закрывают клапаны 13 и 14 и открывают клапаны 23 и 24. Продувочный газ, обогащенный азотом, вакуум-насосом 25 по коллектору 5, через клапан 23, трубопровод 26, трубопровод 27 подают в ресивер 28. Из ресивера 28 продувочный газ компрессором 29 сжимают до определенного давлени и по трубопроводу 30, трубопроводу 31 , через клапан 24 и коллектор 9 нагнетают в адсорбер 7. Из адсорбера 7 через коллектор 19, клапан 21, трубопровод 22 вывод т некондиционную азотообогащенную фракцию, коицемтраци азота в которой постепенио увеличиваетс . При достижении минимального давлени в адсорбере 6 все ранее открцтые клапаны закрывают и открывают клапаны 4 и 10. Цикл повтор ют, череду стадии процесса. Характер изменени концентрации азота в продувочном газе переменного состава зависит от давлени адсорб- ции и десорбции, типа, завлажненности и степени продувки адсорбента в адсорберах независимой группы. Сведени о его составе дл цеолита 11аХ при различиых сочетани х указанных факторов приведены в таблице.
Продолжение таблицы