СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЧИСТОГО КИСЛОРОДА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЧИСТОГО КИСЛОРОДА


RU (11) 2117887 (13) C1

(51) 6 F25J3/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96115769/06 
(22) Дата подачи заявки: 1996.07.30 
(45) Опубликовано: 1998.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 947595A, 1982. SU 1106A1, 1996. US 4780118, A, 1986. EP, 0343421 A1, 1989. 
(71) Заявитель(и): Закрытое акционерное общество "Лентехгаз" 
(72) Автор(ы): Будневич С.С.; Кузнецов П.Д.; Шурубцов В.Н.; Савченко Ю.А.; Ручкин А.В.; Акулов Л.А. 
(73) Патентообладатель(и): Будневич Семен Самойлович; Кузнецов Петр Дмитриевич; Шурубцов Вениамин Николаевич 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЧИСТОГО КИСЛОРОДА 

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к технике получения кислорода методом низкотемпературной ректификации. Технический жидкий кислород, содержащий высоко- и низкокипящие примеси, проходит двухступенчатую ректификационную очистку в первой колонне, где очищается от высококипящих примесей и части низкокипящих, отводимых из-под крышки конденсатора этой колонны, а затем во второй колонне от оставшихся низкокипящих примесей. Для обеспечения процесса очистки в узел ректификации подается циркуляционный поток газа, который сжимается в компрессоре, охлаждается в рекуперативном теплообменнике и дополнительно охлаждается в змеевике колонны, а затем дросселируется в межтрубное пространство конденсатора-испарителя второй колонны, откуда образовавшиеся пары поступают в рекуперативный теплообменник для охлаждения сжатого циркуляционного потока. Продукционный жидкий сверхчистый кислород отводится из испарителя колонны. Технический результат - повышение чистоты продукционного кислорода и уменьшение расхода циркуляционного потока газа. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к технике получения кислорода методом низкотемпературной ректификации.

Известен способ получения сверхчистого кислорода из жидкого технического кислорода методом двухступенчатой ректификационной очистки от легколетучих компонентов в первой ступени и от менее летучих компонентов - во второй ступени с получением пара и флегмы циркуляционным потоком кислорода. Однако в этом способе во второй ступени ректификации отводимый отбросной поток жидкости, даже если он находится в равновесии с поступающим на разделение в эту ступень паром, составляет значительную долю от поступающего на очистку в первую ступень жидкого технического кислорода, что приводит к потерям продукционного кислорода.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения сверхчистого кислорода путем низкотемпературной ректификации в двух колоннах, предназначенных для очистки жидкого кислорода от высококипящих и низкокипящих примесей, а для получения пара и флегмы используют два циркуляционных потока азота.

Недостаток такого способа - наличие двух газовых циркуляционных потоков, что в сильной степени усложняет установку и управление ее рабочим процессом, который становится экономически невыгодным.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - разработка способа получения сверхчистого кислорода из технического кислорода, позволяющего добиться повышенной чистоты продукционного кислорода и уменьшения расхода циркуляционного потока газа.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого способа, заключается в использовании дефлегмирующего действия конденсатора первой колонны, что делает возможным отделять низкокипящие примеси дважды в первой и второй колоннах.

Кроме того, технический результат, на получение которого направлен заявляемый способ, заключается в уменьшении количества сжатого циркуляционного потока газа за счет подачи потока сжатого циркуляционного потока газа только в испаритель первой колонны с последующим дросселированием охлажденного потока газа в межтрубное пространство конденсатора-испарителя второй колонны.

Технический результат, на получение которого направлен заявленный способ, заключается также в возможности осуществления процесса охлаждения сжатого циркуляционного потока газа в трубах прямотрубного испарителя первой колонны.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения сверхчистого кислорода из жидкого технического кислорода, содержащего примеси высоко- и низкокипящих компонентов, включающем двухступенчатую ректификационную очистку от высококипящих примесей в первой колонне (первая ступень ректификации) и последующую очистку от низкокипящих примесей во второй колонне (вторая ступень ректификации), расположенных одна над другой, согласно изобретению, в первой колонне одновременно с очисткой от высококипящих примесей производят частичную очистку от низкокипящих примесей, отводимых из-под крышки конденсатора первой колонны, а окончательная очистка от оставшихся низкокипящих примесей происходит во второй колонне. При этом весь поток сжатого циркуляционного газа подают в змеевиковый испаритель первой колонны, где при его охлаждении испаряют часть кислорода, создавая пар, участвующий в процессе ректификации первой колонны, а охлажденный газ из змеевика дросселируют в межтрубное пространство конденсатора-испарителя второй колонны для получения флегмы, участвующей в процессе ректификации второй колонны.

Достижению указанного технического результата способствует также то, что в заявляемом способе процесс дополнительного охлаждения сжатого циркуляционного потока газа при давлении ниже 0,7 МПа осуществляют в трубках конденсатора-испарителя, расположенного вместо змеевика в нижней части первой колонны.

Отделение части низкокипящих примесей в первой колонне, где жидкий кислород в основном очищается от высококипящих примесей, производится за счет использования дефлегмирующего действия конденсатора этой колонны, при котором основной объем паров, поступающих в конденсатор, конденсируется, а часть низкокипящих примесей, не растворившихся в жидкости, собирается под крышкой конденсатора, откуда постоянно отводится. Это приводит к уменьшению низкокипящих примесей в потоке кислорода, поступающем из первой колонны во вторую, где осуществляется окончательная очистка потока кислорода от низкокипящих примесей. Использование двухстадийной очистки жидкого кислорода от низкокипящих примесей как в первой, так и во второй колоннах позволяет добиться дополнительного повышения чистоты продукционного кислорода.

Направление на дополнительное охлаждение после теплообменника всего потока сжатого циркуляционного газа в змеевике первой колонны с последующим его дросселированием в межтрубное пространство конденсатора-испарителя второй колонны позволяет использовать одно и то же количество циркуляционного потока в двух колоннах, что в итоге позволяет уменьшить расход этого потока в узле ректификации, а в тех случаях, когда давление циркуляционного потока газа ниже 0,7 МПа, вести процесс конденсации этого потока в первой колонне, используя вместо змеевика прямотрубный конденсатор-испаритель.

На чертеже приведена принципиальная схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Установка содержит связанные между собой первую 2 и вторую 8 ректификационные колонны с конденсаторами-испарителями 3 и 10 и змеевиковым испарителем 18, рекуперативный теплообменник 14, водяной холодильник 16, компрессор 15 и дроссельные вентили 7, 12, 22 и 20.

Жидкий технический кислород стандартной чистоты поступает по линии 1 в среднюю часть первой колонны 2 концентрирования с конденсатором 3, где происходит его очистка от высококипящих примесей, которые конденсируются в жидкости, кипящей в кубе колонны 2, и отводятся по линии 4 в жидком виде, а из-под крышки конденсатора 3 по линии 5 отводится небольшой поток пара, обогащенный за счет дефлегмирующего действия конденсатора 3 аргоном и другими низкокипящими примесями. Основной поток пара, очищенного от высококипящих примесей, конденсируется в трубках конденсатора 3, а образующаяся жидкость делится на два потока: одна часть в виде флегмы поступает на орошение тарелок, участвуя в процессе ректификации в колонне 2, а другая отбирается из карманов колонны по линии 6 и через дроссельный вентиль 7 подается в среднюю часть второй колонны 8, где подвергается окончательной очистке от низкокипящих примесей путем их отгонки при давлении 0,13-0,16 МПа. В результате процесса ректификации в колонне 8 получают продукционный жидкий кислород чистотой более 99,999% объемн. O2, который отводится из нижней колонны по линии 9, а поток пара, обогащенный низкокипящими примесями, отводят из-под крышки конденсатора 10 по линии 11.

Поток, отводимый по линии 11, затем смешивается с потоками, отводимыми по линиям 4 и 5, после их прохождения через дроссельные вентили соответственно 12 и 22. Образовавшийся после смешения поток 13 направляется в теплообменник 14.

Подвод и отвод теплоты для получения потоков пара и жидкости в колоннах 2 и 8 осуществляется циркуляционным потоком газа, например воздуха. Газ сжимается в компрессоре 15, охлаждается в водяном холодильнике 16, а затем в рекуперативном теплообменнике 14, по выходе из которого по линии 17 поступает в змеевик 18, расположенный в кубе колонны 2. При дополнительном охлаждении и конденсации потока газа в испарителе 18 отнимаемая от него теплота подводится к жидкости, находящейся в кубе колонны 2, которая кипит, а образующийся при этом пар участвует в процессе ректификации. Из испарителя 18 поток по линии 19 через дроссельный вентиль 20 подается в межтрубное пространство конденсатора 10, где кипит, отнимая теплоту от пара, конденсирующегося в трубном пространстве. Образовавшиеся пары по линии 21 отводятся в теплообменник 14, где совместно с потоком, поступающим по линии 13, участвуют в охлаждении сжатого циркуляционного потока. По выходе из теплообменника 14 циркуляционный поток, подогретый до температуры, близкой к температуре окружающей среды, подают на сжатие в компрессор 15.

Необходимая для ведения процесса холодопроизводительность обеспечивается (по балансу) за счет дроссель-эффекта отбросных и циркуляционного потоков.

Экономическая эффективность, получаемая в результате реализации изобретения, связана с уменьшением затрат энергии на потоки тепло- и хладоносителей, необходимых для осуществления ректификационного концентрирования технического кислорода и повышения чистоты продукционного кислорода. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения сверхчистого кислорода из жидкого технического кислорода, содержащего примеси высоко- и низкокипящих компонентов, включающий двухступенчатую ректификационную очистку от высококипящих примесей в первой колонне (первая ступень ректификации) и последующую очистку от низкокипящих примесей во второй колонне (вторая ступень ректификации), расположенных одна над другой, отличающийся тем, что в первой колонне одновременно с очисткой от высококипящих примесей производят частичную очистку от низкокипящих примесей, отводимых из-под крышки конденсатора первой колонны, а окончательная очистка от оставшихся низкокипящих примесей происходит во второй колонне, при этом весь поток сжатого циркуляционного газа подают в змеевиковый испаритель первой колонны, где при его охлаждении испаряют часть жидкого кислорода, создавая пар, участвующий в процессе ректификации первой колонны, а охлажденный газ из змеевика дросселируют в межтрубное пространство конденсатора-испарителя второй колонны для получения флегмы, участвующей в процессе ректификации второй колонны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс дополнительного охлаждения сжатого циркуляционного потока газа при давлениях ниже 0,7 МПа осуществляют в трубках конденсатора-испарителя, расположенного вместо змеевика в нижней части первой колонны.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+водород -молекулярный".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "водород" будут найдены слова "водорода", "водородный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("водород!").


Устройства и способы получения кислорода и водорода | Устройства и способы хранения водорода и кислорода | Устройства и способы получения и хранения биогаза


Рейтинг@Mail.ru