172623. lajstromszámú szabadalom • Eljárás levegőnek és komponenseinek cseppfolyósítására
7 172623 8 Az előnyösen 20—30 kp/cm2 túlnyomásúra sűrített levegő a sűrítés III. fokozata, a 2 hőcserélőben végrehajtott megfelelő közbenső hűtés és leválasztás után a 3 vezetéken keresztül egy, például két átkapcsolható 4 és 5 adszorpciós készülékből álló szárító- és tisztítóegységbe jut. Itt a gáz a vízgőztől, C02-től és szénhidrogénektől a lehető legnagyobb mértékben megszabadul, ezután a gázt a 6 vezetéken át az 1 dugattyús kompresszor IV. fokozatába vezetjük és ott a maximális üzemi nyomásúra sűrítjük. A közbenső fokozatban végzett adszorpció alkalmazása révén az adszorpciós nyomás lényegesen a maximális üzemi nyomás alatt marad, és a valamivel csekélyebb adszorpciós kapacitás ellenére fontos előnyök jelentkeznek, mivel az adszorpciós kapacitás növekedése fokozódó nyomás mellett semmiféle körülmények között nem vezet a szerkezeti- és energiaráfordítás növekedéséhez. Csak a közbenső fokozatú, egy minden fokozatban szárazon futó 1 dugattyús kompresszorral kapcsolatos adszorpció, illetve egy további szárazon futó dugattyús kompresszor alkalmazása eredményeként érvényesülnek annak előnyei, mivel a gáz szárításának és tisztításának végrehajtása után az újabb szennyeződés lehetősége ki van zárva, és a gáz az előző műveletek során sem kerülhetett olajjal vagy más folyékony kenőanyaggal érintkezésbe, így ilyen anyagoktól mentesen vezethető a cseppfolyósító- és/vagy rektifikálóberendezésbe. A 7 vezetéken keresztül lép a levegő a hőcserélőrendszerbe, és annak 8 és 9 ellenáramú hőcserélőiben, a visszaáramló maradékgázzal ellenáramban olyan hőmérsékletre van előhűtve, hogy a 10 expanziós gépben optimális feltételek alakulnak ki a munkavégző expanzió során. All hőcserélőben a 12 hűtőkészülékből idegen hideget vezetünk a feldolgozandó levegőhöz, úgyhogy ez utóbbi a 11 hőcserélőt -10 C° és —35 C° közötti hőmérsékleten hagyja el. Az idegen hideget más, adott esetben rendelkezésre álló hidegforrásból is bevezethetjük. A feldolgozandó levegő egy részáramának munkavégző expanziója egy szárazon futó 10 expanziós gépben megy végbe. A másik részáramot a 13 hőcserélőben tovább hűtjük, a 14 szelepben fojtásos expanzió után cseppfolyósítjuk és az expanziós gép levegőáramához keveijük. A 10 expanziós gép többfokozatúra lehet kiképezve, mimellett például az első fokozatot egy dugattyús expanziós gép, a második fokozatot pedig egy expanziós turbina alkothatja, hogy a munkavégző expanzió és a 15 alsó oszlop nyomása között ne jelentkezzék nagyobb különbség, mint amekkorát az áramlási veszteségek okoznának. A részben cseppfolyósított gáz a 16 vezetéken keresztül a 15 alsó oszlopba lép és itt előzetesen felbomlik. Az alsó oszlopot elhagyó két gázáramot egy esetlegesen a 17 vezetéken keresztül eltávolítandó folyékony N2 -frakció nyerése érdekében a 18 vezetéken és 19 szelepen, illetve a 20 vezetéken és 21 szelepen át vezetve további rektifikálásnak vetjük alá, és a 23 felső oszlop 22 hőcserélőjébe továbbítjuk. Itt előnyösen folyékony 02-vé és gáznemű N2-vé, illetve N2-ben gazdag maradék frakcióvá bontjuk szét. A folyékony 02 a 24 vezetéken át távolítható el, és a lehetséges maximális mennyiségű végtermékként áll rendelkezésre, illetve más folyékony termékből hidegt3rtalom szempontjából ezzel ekvivalens mennyiségű anyag nyerhető. A hidegszükséglet tökéletes fedezése érdekében egy maradékgáz-frakciót, amelyet rendszerint a 23 felső oszlop fejrészéből a 25 vezetéken át szívunk el, a 22 hőcserélőben való megfelelő túlhevítése után munkavégzést eredményező módon a 26 expanziós turbinában expandáltatunk. Az eljárás az előzőekben említett, a 26 turbinában bekövetkező munkavégző expanzió nélkül is foganatosítható, mimellett a munkavégző expanzió-nyomás végértéke a 10 expanziós gépben alacsonyabb, mint a fentiekben leirt eljárás esetén. Ellentétben a mellékelt üzemeltetési vázlat szerinti megoldással, az eljárás egyoszlopos berendezésben is alkalmazható, amelyet lepárló- vagy erősítőoszlopként célszerű kialakítani. Valamennyi, az eljárás során alkalmazott expanziós turbina tökéletesen kenőanyagmentesen üzemel. Ez mind az expanziós térre, mind a csapágyazásra vonatkozik. A rotor előnyösen gázágyazású, annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb mértékű önszigetelést lehessen biztosítani, csak jelentéktelen, kívülről az expanziós részbe jutó hőmennyiséggel, ami a legnagyobb expanziós hatásfok elérését alacsony hőmérsékletek mellett teszi lehetővé, ezenkívül kifelé minden résveszteséget kiküszöböl. A 26 expanziós turbinát elhagyó gáznemű maradékgáz-frakciót egészben vagy részben a 13, 9 és 8 ellenáramú hőcserélőkben felmelegedése után a 27 vezetéken keresztül a szárazon futó dugattyús kompresszor 2 hőcserélőjéhez vezetjük, itt felhevítjük és egy utánkapcsolt, közvetlenül a 10 expanziós géppel összekapcsolt 28 fékkompresszorban, amely az expanziós turbina fékaggregátjaként dolgozik, sűrítjük. A sűrítés eredményeként a regenerálógáz tovább melegszik és a felmelegedés mértéke rendszerint az adszorbeáló berendezés 4 és 5 adszorpciós készülékekben levő adszorpciós szer szükséges aktivizálási hőmérsékletének felel meg. A fékkompresszor ilyen közvetlen kapcsolása a 10 és/vagy 26 turbinával is létrehozható. Amennyiben különleges esetekben nagyobb aktivizálási hőmérsékletre lenne szükség, ezt a 29 járulékos fűtőszerkezet révén csekély energiaráfordítással tudjuk biztosítani. Lehetőség van arra is, hogy a regenerálógázként használt maradékgáz-áramot közvetlenül a 8 hőcserélőből való kilépése után egy expanziós turbinával közvetlenül összekötött kompresszor révén továbbítsuk annak érdekében, hogy csak ezt követően történjék a szárazon futó dugattyús kompresszorban a további felmelegítése. A feltöltött adszorbeáló készüléken aktivizáláskor a feldolgozandó levegő eredeti áramlási irányával szemben felmelegített regenerálógáz áramlik keresztül. A váltakozva bekapcsolható 4 és 5 adszorbeáló készülékek belső szigeteléssel vannak ellátva annak érdekében, hogy túlságosan nagy hőmérsékleti grádiens a szilárd ágyazati kereszt-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
