установка для разделения газов с насадочным многоканальным узлом двукратной ректификации и ректификационная колонна для нее

Формула изобретения

1. Установка для разделения газов методом двукратной ректификации, содержащая нижнюю колонну, конденсатор и верхнюю колонну, отличающийся тем, что контактные части нижней и верхней колонн выполнены из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонны имеют соответственно распределительные тарелки, расположенные над каждой контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, а в кубе нижней колонны размещен распределитель газового потока для подачи газа в каждую трубку контактной части нижней колонны.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.

3. Ректификационная колонна для разделения газов, содержащая контактную часть и размещенный над ней конденсатор, отличающаяся тем, что контактная часть выполнена из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонна снабжена распределительной тарелкой, расположенной над контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, и распределителем газового потока, размещенным в кубе колонны для подачи газа в каждую трубку контактной части.

4. Колонна по п.3, отличающаяся тем, что распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установкам разделения газов, в частности, может быть использовано для разделения воздуха с извлечением жидких и газообразных продуктов: кислорода, азота повышенной чистоты.

Известна установка разделения воздуха, содержащая нижнюю и верхнюю колонны узла двукратной ректификации и конденсатор, все контактные части колонн заполнены магнитной насадкой (RU 2137994, опуб. 20.09.1999).

Недостатком известной установки является высокая стоимость магнитной насадки и низкая эффективность разделения газа с ее помощью.

Техническим результатом от использования данного изобретения является снижение стоимости установки и повышение качества продуктов разделения воздуха.

Технический результат достигается тем, что в установке для разделения газов методом двукратной ректификации, содержащей нижнюю колонну, конденсатор и верхнюю колонну, контактные части нижней и верхней колонн выполнены из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонны имеют соответственно распределительные тарелки, расположенные над каждой контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, а в кубе нижней колонны размещен распределитель газового потока для подачи газа в каждую трубку контактной части нижней колонны.

Причем каждая распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.

Технический результат достигается также тем, что в ректификационной колонне для разделения газов, содержащей контактную часть и размещенный над ней конденсатор, контактная часть выполнена из параллельно расположенных трубок, заполненных насыпной насадкой, а колонна снабжена распределительной тарелкой, расположенной над контактной частью для подачи жидкости в каждую ее трубку, и распределителем газового потока, размещенным в кубе колонны для подачи газа в каждую трубку контактной части.

Причем распределительная тарелка содержит распределительные устройства по числу трубок соответствующей контактной части, каждое из распределительных устройств включает трубку с двумя или более перпендикулярными ей патрубками, верхний из которых является переливным патрубком, а другой или остальные имеют калиброванные отверстия для подачи жидкости.

Ректификационная колонна с верхним конденсатором, т.е. без верхней колонны, является частью установки для разделения газов и может также использоваться как чисто азотная установка или установка с ректификационными колоннами для очистки аргона от кислорода и азота.

Минимальная высота единицы переноса высокоэффективной насадки снижает высоту колонн.

Минимальное сопротивление на насадке снижает энергозатраты.

На фиг.1 изображен насадочный многоканальный узел двукратной ректификации, который содержит: нижнюю колонну 3, конденсатор 14, верхнюю колонну 8; контактные части 3, 6 и 9 нижней и верхней колонн состоят из параллельно расположенных трубок; трубки контактных частей заполнены насыпной высокоэффективной, например спирально-призматической насадкой. Распределительные тарелки 4, 7, 10 над контактной частью в сечениях подачи жидкости, с которых обеспечивается подача жидкости в каждую трубку контактной части, имеется распределитель газового потока 16 в кубе нижней колонны 3; патрубки входа и выхода потоков: 1 - патрубок входа воздуха, 2 - патрубок входа дроссельного потока, 5 - патрубок выхода жидкого кислорода, 11 - патрубок выхода отбросного азота, 12 - патрубок входа азотной флегмы, 13 - патрубок входа кубовой жидкости, 15 - патрубок выхода азотной флегмы и жидкого азота, 17 - патрубок выхода кубовой жидкости.

На фиг.2 изображена насадочная многоканальная ректификационная колонна 8.

На фиг.3 изображена распределительная тарелка 4, которая состоит из распределительных устройств 22 в количестве, равном количеству контактных частей (рабочих каналов). Распределительное устройство содержит трубку 18 с двумя или несколькими перпендикулярными патрубками 19, 20 отбора жидкости, которые монтируются в обечайку 21 того же диаметра, что и рабочий канал. Один или несколько патрубков 19 имеют калиброванные отверстия, а последний патрубок 20 с полным сечением, который является переливом.

Воздух и дроссельный поток подают соответственно через патрубки 1 и 2 в нижнюю колонну 3. Воздух барботирует через распределитель газового потока 16 и подается на контактную часть 3 нижней колонны. Из нижней колонны через патрубки 15 и 17 выводят соответственно азотную флегму (жидкий азот) и кубовую жидкость, которые подают в верхнюю колонну 8 соответственно через патрубки 12 и 13. Из верхней колонны 8 жидкий кислород выходит через патрубок 6, а отбросной азот через патрубок 11. В конденсаторе 14 со стороны конденсации конденсируется газообразный азот, а со стороны кипения испаряется жидкий кислород. Благодаря свойствам высокоэффективной насадки в контактных частях из параллельно расположенных трубок 3, 6, 9 и распределительным тарелкам 4, 7, 10 над контактными частями в сечениях подачи жидкости, с которых обеспечивается подача жидкости в каждую трубку контактной части, достигается получение повышенной чистоты продуктов разделения воздуха, минимальная высота узла двукратной ректификации, а минимальное сопротивление данной насадки обеспечивает снижение энергозатрат.