+

RU2118769C1 - Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method - Google Patents

Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2118769C1
RU2118769C1 RU96114290/06A RU96114290A RU2118769C1 RU 2118769 C1 RU2118769 C1 RU 2118769C1 RU 96114290/06 A RU96114290/06 A RU 96114290/06A RU 96114290 A RU96114290 A RU 96114290A RU 2118769 C1 RU2118769 C1 RU 2118769C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
vortex
separation unit
vortex tube
air separation
Prior art date
Application number
RU96114290/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96114290A (en
Inventor
Герман Николаевич Ерченко
Original Assignee
Герман Николаевич Ерченко
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 Герман Николаевич Ерченко filed Critical Герман Николаевич Ерченко
Priority to RU96114290/06A priority Critical patent/RU2118769C1/en
Publication of RU96114290A publication Critical patent/RU96114290A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2118769C1 publication Critical patent/RU2118769C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cyclones (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: production of commercial gaseous and liquid oxygen and other gases; oxygen stations of metallurgical, chemical and engineering plants. SUBSTANCE: method consists in cleaning the air from dust and mechanical impurities, compression of air in compressor stages, cleaning the compressed air from carbon dioxide, drying and cleaning it from hydrocarbons, liquefaction and rectification of air for separation and accumulation of separated gases; at least part of air before separation in above-mentioned plant is subjected to preliminary separation in one vortex device for separation of media at heterogeneous field of densities and at different molecular mass of components ensuring increased content of oxygen, for example at air-separating plant inlet. Vortex device of combined air-separating unit includes flow swirler; second flow swirler is mounted on inlet section of vortex pipe at some distance from flow swirler. One outlet of vortex device is brought in communication with inlet of air-separating plant. EFFECT: reduced power requirements at improved quality of air separation; enhanced operational efficiency of air-separating plant. 18 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к способам разделения воздуха в воздухоразделяющих установках глубокого охлаждения для получения технологического, технического, медицинского кислорода, чистого азота и редких газов и может быть использовано на заводах для производства товарного газообразного и жидкого кислорода и других газов, на кислородных станциях металлургических, химических и машиностроительных предприятий. The invention relates to methods for the separation of air in deep-seated air separation plants for the production of technological, technical, medical oxygen, pure nitrogen and rare gases and can be used in factories for the production of marketable gaseous and liquid oxygen and other gases, at oxygen stations of metallurgical, chemical and mechanical engineering enterprises.

Наиболее близким из известных способов разделения воздуха путем глубокого охлаждения является способ разделения воздуха в воздухоразделяющей установке глубокого охлаждения, включающей масляный фильтр, по крайней мере четыре ступени компрессора, четыре масловлагоотделителя и три холодильника, блок очистки от двуокиси углерода, концевой холодильник, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов и теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, включающий очистку воздуха от пыли и механических примесей, сжатие воздуха в ступенях компрессора, очистку сжатого воздуха от углекислого газа, его осушку и очистку от углеводородов, сжижение и ректификацию воздуха для разделения по крайней мере на кислород, азот, извлечение редких газов и накопление разделенных газов [1]. The closest known methods of air separation by deep cooling is a method of air separation in a deep-air separation plant comprising an oil filter, at least four compressor stages, four oil and water separators and three refrigerators, a carbon dioxide purification unit, an end cooler, a water separator, and a drying unit , air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with equipment for accumulating separated gases and heat exchange An ennixing fluid located in the casing of the air separation unit, including air purification from dust and mechanical impurities, air compression in the compressor steps, carbon dioxide purification of compressed air, its dehydration and purification from hydrocarbons, air liquefaction and rectification to separate at least oxygen, nitrogen, the extraction of rare gases and the accumulation of separated gases [1].

Недостатком такого способа разделения воздуха в воздухоразделяющей установке глубокого охлаждения является большой расход электроэнергии на обеспечение ее работы. The disadvantage of this method of air separation in an air-separating deep-cooling installation is the high energy consumption for ensuring its operation.

Цель изобретения - повышение эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the air-separating installation of deep cooling.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения в комбинированной установке, содержащей воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, включающую масляный фильтр, по крайней мере четыре ступени компрессора, четыре масловлагоотделителя и три холодильника, по меньшей мере, блок очистки от двуокиси углерода, концевой холодильник, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов и теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, включающий очистку воздуха от пыли и механических примесей, сжатие воздуха в ступенях компрессора, очистку сжатого воздуха от углекислого газа, его осушку и очистку от углеводородов, сжижение и ректификацию воздуха для разделения по крайней мере на кислород, азот, извлечение редких газов и накопление разделенных газов, по меньшей мере часть воздуха до разделения в вышеуказанной воздухоразделяющей установке подвергается предварительному его разделению по меньшей мере в одном вихревом устройстве для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, обеспечивающему повышенное содержание, например, кислорода на входе в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, один из выходов которого сообщен с входом в вышеуказанную воздухоразделяющую установку, а комбинированная установка содержит по меньшей мере одно вихревое устройство, включающее завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, внутри вихревой трубы на расстоянии от завихрителя потока, размещенного на ее входном участке, установлен второй завихритель потока, обеспечивающий дозакрутку последнего, и каждый из отводов разделенных сред за вихревой трубой снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством, а в известной комбинированной установке для повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения, содержащей воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, включающую последовательно соединенные масляный фильтр, по крайней мере первую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, вторую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, блок очистки от двуокиси углерода, третью ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, четвертую ступень компрессора, концевой холодильник, масловлагоотделитель и по меньшей мере теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов, она содержит по меньшей мере одно вихревое устройство, включающее завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно последней с возможностью отвода центрального потока вышеуказанной среды по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, внутри вихревой трубы на расстоянии от завихрителя потока, размещенного на ее входном участке, установлен второй завихритель потока, обеспечивающий дозакрутку последнего и каждый из отводов разделенных сред за вихревой трубой снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством, при этом один из выходов вихревого устройства сообщен с входом в вышеуказанную воздухоразделяющую установку. This goal is achieved by the fact that in the known method of increasing the efficiency of an air separation deep cooling unit in a combined installation comprising an air separation deep cooling installation including an oil filter, at least four compressor stages, four oil dehumidifiers and three refrigerators, at least a cleaning unit for carbon dioxide, end cooler, dehumidifier, drying unit, air separation unit with at least high and low pressure columns and labor pipelines with equipment for the accumulation of separated gases and a heat exchanger-liquefier located in the casing of the air separation unit, including cleaning the air from dust and mechanical impurities, compressing the air in the compressor steps, purifying the compressed air from carbon dioxide, drying and cleaning it from hydrocarbons, liquefying and rectification of air for separation at least into oxygen, nitrogen, extraction of rare gases and accumulation of separated gases, at least part of the air before separation in the above air separation unit It is subjected to preliminary separation in at least one vortex device for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of components, which provides a high content, for example, of oxygen at the inlet to the air-separation deep cooling unit, one of the outlets of which is connected to the entrance to the above air separation unit, and the combined installation contains at least one vortex device, including a flow swirl mounted on the inlet section of the vortex tube, a peripheral channel with an annular inlet section for discharging the peripheral flow and the output of the central flow of the divided media located on the opposite side of the inlet section of the vortex tube, the peripheral channel at its initial section for removing the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube and the outer the surface of the pipe section located inside the outlet section of the vortex tube coaxially with the latter, and the central flow of the above medium is diverted extend through at least one channel, in the latter case, in the latter case, the above pipe section located inside the outlet section of the vortex tube, inside the vortex tube at a distance from the flow swirl located at its inlet section, a second flow swirl is installed that provides additional twisting the latter, and each of the taps of the separated media behind the vortex tube is equipped with at least one regulating locking device, and in a known combined installation to increase efficiency and operation of a deep-separable air separation unit comprising a deep-seated air separation unit including a series-connected oil filter, at least a first compressor stage, a refrigerator, an oil separator, a second compressor stage, a refrigerator, an oil separator, a carbon dioxide purification unit, a third compressor stage, a refrigerator, oil dehumidifier, fourth stage compressor, end cooler, oil dehumidifier and at least liquefaction heat exchanger l, located in the casing of the air separation unit, a water separator, a drying unit, an air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with equipment for accumulating separated gases, it contains at least one vortex device including a flow swirl mounted on the input section of the vortex tube, a peripheral channel with an annular input section for the removal of the peripheral stream and the output of the Central stream of divided media located from the opposite input section a vortex tube of the side, wherein the peripheral channel at its initial portion for withdrawing the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube and the outer surface of the pipe portion located inside the outlet portion of the vortex tube coaxially last with the possibility of diverting the central flow of the above medium through at least one channel which in its initial section in the latter case is the aforementioned pipe section located inside the outlet section of the vortex pipe, inside of the vapors tube at a distance from the flow swirl placed at its inlet section, a second flow swirl is installed, which ensures additional swirling of the latter and each of the taps of the separated media behind the vortex tube is equipped with at least one regulating locking device, and one of the outputs of the vortex device is connected to the input to the above air separation unit.

Сопоставительный анализ заявляемых технических решений с аналогами и прототипом позволяет сделать вывод о наличии новых отличительных признаков, следовательно, заявляемые технические решения соответствуют критерию "новизна". A comparative analysis of the claimed technical solutions with analogues and prototype allows us to conclude that there are new distinctive features, therefore, the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty."

В известных науке и технике решениях нами не обнаружены совокупности отличительных признаков заявляемых решений, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих достичь указанный в цели изобретения результат, следовательно, решения соответствуют критерию изобретения "существенные отличия". In the known solutions to science and technology, we have not found the totality of the distinguishing features of the claimed solutions exhibiting similar properties and allowing to achieve the result indicated in the purpose of the invention, therefore, the solutions meet the criteria of the invention "significant differences".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена комбинированная воздухоразделяющая установка глубокого охлаждения; на фиг. 2 - комбинированная воздухоразделяющая установка; на фиг. 3 - комбинированная воздухоразделяющая установка; на фиг.4 - комбинированная воздухоразделяющая установка; на фиг. 5- комбинированная воздухоразделяющая установка; на фиг. 6 - комбинированная воздухоразделяющая установка; на фиг. 7 - комбинированная воздухоразделяющая установка; на фиг. 8 - характерное изменение окружной скорости потока w по радиусу

Figure 00000002
в выходном сечении лопаточного завихрителя потока; на фиг. 9 - характерное изменение окружной скорости потока w по радиусу
Figure 00000003
в выходном сечении лопаточного завихрителя потока; на фиг. 10 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 11 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 12 - вихревое устройство.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 presents a combined air-separation unit for deep cooling; in FIG. 2 - combined air separation unit; in FIG. 3 - combined air separation unit; figure 4 - combined air separation unit; in FIG. 5- combined air separation unit; in FIG. 6 - combined air separation unit; in FIG. 7 - combined air separation unit; in FIG. 8 - a characteristic change in the peripheral flow velocity w along the radius
Figure 00000002
in the outlet section of the scapular flow swirler; in FIG. 9 - a characteristic change in the peripheral flow velocity w along the radius
Figure 00000003
in the outlet section of the scapular flow swirler; in FIG. 10 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 11 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 12 - vortex device.

В способе повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения в комбинированной установке (фиг. 1), содержащей воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1, включающую масляный фильтр, по крайней мере четыре ступени компрессора, четыре масловлагоотделителя и три холодильника, по меньшей мере блок очистки от двуокиси углерода, концевой холодильник, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов и теплообменник- ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, включающем очистку воздуха от пыли и механических примесей, сжатие воздуха в ступенях компрессора, очистку сжатого воздуха от углекислого газа, его осушку и очистку от углеводородов, сжижение и ректификацию воздуха для разделения по крайней мере на кислород, азот, извлечение редких газов и накопление разделенных газов, по меньшей мере часть воздуха до разделения в вышеуказанной воздухоразделяющей установке 1 подвергается предварительному его разделению, по меньшей мере в одном вихревом устройстве 2 для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, обеспечивающему повышенное содержание, например, кислорода на входе в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1, один из выходов 3 которого сообщен с входом в вышеуказанную воздухоразделяющую установку 1, а комбинированная установка содержит по меньшей мере одно вихревое устройство 2, включающее завихритель потока 4, установленный на входном участке 5 вихревой трубы 6, периферийный канал 7 с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход 8 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны, причем периферийный канал 7 на своем начальном участке 9 для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка трубы 10, расположенного внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6 соосно последней 6, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы 10, расположенный внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6, внутри вихревой трубы 6 на расстоянии l от завихрителя потока 4, размещенного на ее входном участке 5, установлен второй завихритель потока 12, обеспечивающий дозакрутку последнего, и каждый из отводов 13, 14 разделенных сред за вихревой трубой 6 снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством 15, 16. In a method of increasing the efficiency of a deep-air separation air separation unit in a combined installation (Fig. 1) comprising a deep-cooling air separation unit 1, comprising an oil filter, at least four compressor stages, four oil separators and three refrigerators, at least a carbon dioxide purification unit , trailer refrigerator, dehumidifier, drying unit, air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with storage equipment separated gases and a heat exchanger-fluidizer located in the casing of the air separation unit, including air purification from dust and mechanical impurities, air compression in the compressor steps, carbon dioxide purification of compressed air, its drying and cleaning of hydrocarbons, liquefaction and rectification of air for separation at least oxygen, nitrogen, the extraction of rare gases and the accumulation of separated gases, at least part of the air before separation in the above air separation unit 1 is subjected to preliminary at its separation, in at least one vortex device 2 for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of components, providing a high content of, for example, oxygen at the inlet to the air-separation deep cooling unit 1, one of the outputs 3 of which is connected to the input into the aforementioned air separation unit 1, and the combined installation comprises at least one vortex device 2, including a flow swirl 4, mounted on the inlet section 5 of the vortex tube 6, per a peripheral channel 7 with an annular inlet section for discharging the peripheral flow and an output 8 of the central flow of separated media located on the opposite side of the input section 5 of the vortex tube 6, the peripheral channel 7 at its initial section 9 for removing the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube 6 and the outer surface of the pipe section 10 located inside the outlet section 11 of the vortex tube 6 coaxially with the last 6, and the central stream of the above medium is discharged at least through one channel, which in its initial section in the latter case serves as the above pipe section 10, located inside the outlet section 11 of the vortex tube 6, inside the vortex tube 6 at a distance l from the swirl flow 4 located at its inlet section 5, a second swirler is installed flow 12, providing additional winding of the latter, and each of the taps 13, 14 of the separated media behind the vortex tube 6 is equipped with at least one regulating locking device 15, 16.

В комбинированной установке для повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения (фиг. 1), содержащей воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1, включающую последовательно соединенные масляный фильтр, по крайней мере первую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, вторую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, блок очистки от двуокиси углерода, третью ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, четвертую ступень компрессора, концевой холодильник, масловлагоотделитель и по меньшей мере теплообменник- ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов, она содержит по меньшей мере одно вихревое устройство 2, включающее завихритель потока 4, установленный на входном участке 5 вихревой трубы 6, периферийный канал 7 с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход 8 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны, причем периферийный канал 7 на своем начальном участке 9 для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка трубы 10, расположенного внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6 соосно последней 6 с возможностью отвода центрального потока вышеуказанной среды по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы 10, расположенный внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6, внутри вихревой трубы 6 на расстоянии l от завихрителя потока 4, размещенного на ее входном участке 5, установлен второй завихритель потока 12, обеспечивающий дозакрутку последнего, и каждый из отводов 13, 14 разделенных сред за вихревой трубой 6 снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством 15, 16, при этом один из выходов 3 вихревого устройства 2 сообщен с входом в вышеуказанную воздухоразделяющую установку 1. In a combined installation for increasing the efficiency of a deep-air separation air separation unit (Fig. 1), comprising a deep-air separation air separation unit 1, including a series-connected oil filter, at least a first compressor stage, a refrigerator, an oil separator, a second compressor stage, a refrigerator, an oil separator, a unit carbon dioxide purification, the third stage of the compressor, a refrigerator, an oil and water separator, the fourth stage of a compressor, an end refrigerator, an oil separator and at least a heat exchanger fluidizer located in the casing of the air separation unit, a moisture separator, a drying unit, an air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with equipment for storing separated gases, it contains at least one vortex device 2, including a flow swirl 4 mounted on the inlet section 5 of the vortex tube 6, a peripheral channel 7 with an annular inlet section for the removal of the peripheral flow and the output 8 of the central flow and divided media, located on the opposite side of the inlet section 5 of the vortex tube 6, the peripheral channel 7 at its initial section 9 for removing the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube 6 and the outer surface of the pipe section 10 located inside the outlet section 11 of the vortex tube 6 coaxially with the last 6 with the possibility of diverting the central flow of the above medium through at least one channel, which in the latter case serves as the above a pipe section 10 located inside the output section 11 of the vortex tube 6, inside the vortex tube 6 at a distance l from the swirl flow 4, located at its inlet section 5, a second swirl flow 12 is installed, providing additional twisting of the latter, and each of the taps 13, 14 separated the media behind the vortex tube 6 is equipped with at least one regulating locking device 15, 16, while one of the outputs 3 of the vortex device 2 is in communication with the entrance to the above air separation unit 1.

При этом на каждом участке трубопровода 17, индивидуальном для соответствующей вихревой трубы 6 и общим по меньшей мере на две вихревые трубы 6, соединяющего отвод 13 разделенной среды каждой последней 6 с входом в воздухоразделяющую установку 1, может быть установлено регулирующее запорное устройство 15,18 (фиг .2); отвод 13 разделенной среды каждой вихревой трубы 6, сообщаемый с воздухоразделящей установкой 1, может быть соединен трубопроводом 19 с промежуточной емкостью 20, а последняя 20 соединена трубопроводом 21 с входом в воздухоразделяющую установку 1, при этом на каждом из вышеуказанных трубопроводов 19, 21 устанавливается регулирующее запорное устройство 15, 22, 23 (фиг. 3); каждая вихревая труба 6 своим входом может быть соединена трубопроводом 24 с выходом по меньшей мере одного и того же масляного фильтра 25 воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения 1, а одним из идентичных для вихревых труб 6 отводом 13 разделенных сред вышеуказанная труба 6 соединяется трубопроводом 26 с входом в компрессор 27 воздухоразделяющей установки 1 (фиг. 4); промежуточная емкость 20 может быть сообщена трубопроводом 28 с атмосферой (фиг. 3); на трубопроводе 28, сообщающем промежуточную емкость 20 с атмосферой, может быть установлено регулирующее запорное устройство 29 (фиг. 3); вход каждого вихревого устройства 2 может быть сообщен трубопроводом с нагнетающим устройством 30, обеспечивающим подачу воздуха в вышеуказанные устройства 2 (фиг. 5); на входе в каждое вихревое устройство 2 может быть установлено индивидуальное нагнетающее устройство 30 (фиг. 5); на входе в группу параллельно соединенных вихревых устройств 2 может быть установлено одно нагнетающее устройство 31 (фиг. 6); на каждом трубопроводе 32, соединяющем нагнетающее устройство 30, 31 с входом в вихревую трубу 6 соответствующего вихревого устройства 2, может быть установлено регулирующее запорное устройство 33 (фиг. 5, 6); на входе в трубопровод 28, сообщающий промежуточную емкость 20 с атмосферой, перед регулирующим запорным устройством 29 в направлении движения потока воздуха может быть установлено нагнетающее устройство 34 (фиг. 3); каждый из идентичных отводов 14 разделенных сред каждой вихревой трубы 6, не сообщенных с воздухоразделяющей установкой 1, может быть соединен трубопроводом 35 по меньшей мере с одним и тем же из соответствующей группы идентичных вышеуказанных отводов 14 отсасывающим устройством 36 (фиг. 2); на каждом входном участке 37 трубопровода 35 соответствующего отсасывающего устройства 36, сообщающего соответствующие идентичные отводы вихревых труб 6 с вышеуказанным отсасывающим устройством 36, может быть установлено регулирующее запорное устройство 38 (фиг. 2); каждый из идентичных отводов 14 разделенных сред каждой вихревой трубы 6, не сообщенных с воздухоразделяющей установкой 1, может быть соединен трубопроводом 39 с соответствующей идентичным отводам 14 герметичной емкостью 40, а последняя соединена трубопроводом 41 со своим отсасывающим устройством 42, при этом на трубопроводе 39, соединяющем отвод 14 разделенной среды из соответствующей вихревой трубы 6, между последней 6 и соответствующей идентичным отводам 14 герметичной емкостью 40 устанавливается регулирующее запорное устройство 43 (фиг. 7); на каждом трубопроводе 41, соединяющем соответствующую идентичным отводам 14 герметичную емкость 40 со своим со своим отсасывающим устройством 42, может быть установлено регулирующее запорное устройство 44 (фиг. 7); на всасывающем трубопроводе 45 воздуха непосредственно из атмосферы воздухоразделяющей установки 1 может быть установлено регулирующее запорное устройство 46 (фиг. 1 - 7); на входном участке 47 всасывающего трубопровода компрессора воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения 1 за местом входа воздуха, поступающего в первый из вихревых устройств 2, в направлении движения потока, может быть установлено устройство для смешения сред (фиг. 4). Moreover, on each section of the pipeline 17, individual for the corresponding vortex tube 6 and common to at least two vortex tubes 6, connecting the outlet 13 of the separated medium of each last 6 with the entrance to the air separation unit 1, an adjusting locking device 15.18 can be installed ( Fig. 2); the outlet 13 of the divided medium of each vortex tube 6, in communication with the air separation unit 1, can be connected by a pipe 19 to an intermediate tank 20, and the last 20 is connected by a pipe 21 to the entrance to the air separation unit 1, while a regulating valve is installed on each of the above pipelines 19, 21 locking device 15, 22, 23 (Fig. 3); each vortex tube 6 with its inlet can be connected by a pipe 24 to the outlet of at least one of the same oil filter 25 of the air-cooling deep-cooling unit 1, and one of the pipes identical to the vortex pipes 6 by the outlet 13 of the separated media is connected by a pipe 26 to the entrance to the the compressor 27 of the air separation unit 1 (Fig. 4); the intermediate tank 20 may be in communication with the pipeline 28 with the atmosphere (Fig. 3); on the pipeline 28, communicating the intermediate tank 20 with the atmosphere, can be installed regulating locking device 29 (Fig. 3); the inlet of each vortex device 2 can be connected by a pipeline with a discharge device 30, which provides air supply to the above devices 2 (Fig. 5); at the entrance to each vortex device 2, an individual pumping device 30 can be installed (Fig. 5); at the entrance to the group of vortex devices 2 connected in parallel, one injection device 31 can be installed (Fig. 6); on each pipe 32 connecting the discharge device 30, 31 to the entrance to the vortex tube 6 of the corresponding vortex device 2, an adjusting locking device 33 can be installed (Fig. 5, 6); at the entrance to the pipeline 28, which communicates the intermediate tank 20 with the atmosphere, in front of the regulating shut-off device 29 in the direction of movement of the air flow, a charging device 34 can be installed (Fig. 3); each of the identical taps 14 of the divided media of each vortex tube 6, not communicated with the air separation unit 1, can be connected by a pipe 35 to at least one of the corresponding group of identical taps 14 above with a suction device 36 (Fig. 2); at each inlet section 37 of the pipeline 35 of the corresponding suction device 36 communicating the corresponding identical taps of the vortex tubes 6 with the above suction device 36, an adjusting locking device 38 can be installed (Fig. 2); each of the identical taps 14 of the divided media of each vortex tube 6, not communicated with the air separation unit 1, can be connected by a pipe 39 to the corresponding identical taps 14 of a sealed container 40, and the latter is connected by a pipe 41 with its own suction device 42, while on the pipe 39, connecting the outlet 14 of the divided medium from the corresponding vortex tube 6, between the last 6 and the corresponding identical taps 14 of the sealed container 40 is installed regulating locking device 43 (Fig. 7); on each pipe 41 connecting a sealed container 40 corresponding to identical taps 14 to its own with its own suction device 42, an adjusting locking device 44 can be installed (Fig. 7); on the suction pipe 45 of air directly from the atmosphere of the air separation unit 1 can be installed regulating locking device 46 (Fig. 1 - 7); at the inlet section 47 of the suction pipe of the compressor of the air-separation unit of deep cooling 1 behind the inlet of the air entering the first of the vortex devices 2, in the direction of flow, a device for mixing media can be installed (Fig. 4).

Способ повышения эффективной работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения в комбинированной установке (фиг. 1), содержащей воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1, включающую масляный фильтр, по крайней мере четыре ступени компрессора, четыре масловлагоотделителя и три холодильника, по меньшей мере блок очистки от двуокиси углерода, концевой холодильник, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов и теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, включающий очистку воздуха от пыли и механических примесей, сжатие воздуха в ступенях компрессора, очистку сжатого воздуха от углекислого газа, его осушку и очистку от углеводородов, сжижение и ректификацию воздуха для разделения по крайней мере на кислород, азот, извлечение редких газов и накопление разделенных газов, осуществляется тем, что по меньшей мере часть воздуха до разделения в вышеуказанной воздухоразделяющей установке 1 подвергается предварительному его разделению по меньшей мере в одном вихревом устройстве 2 для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, обеспечивающему повышенное содержание, например, кислорода на входе в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1, один из выходов 3 которого сообщен с входом в вышеуказанную воздухоразделяющую установку 1. A method of increasing the effective operation of a deep-air separation plant in a combined installation (Fig. 1) comprising a deep-cooling air separation plant 1, including an oil filter, at least four compressor stages, four oil separators and three refrigerators, at least a carbon dioxide purification unit, trailer refrigerator, dehumidifier, drying unit, air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with storage equipment separated gases and a heat exchanger-liquefier located in the casing of the air separation unit, including air purification from dust and mechanical impurities, air compression in the compressor steps, carbon dioxide purification of compressed air, its drying and purification from hydrocarbons, air liquefaction and rectification for separation by at least oxygen, nitrogen, the extraction of rare gases and the accumulation of separated gases is carried out by the fact that at least part of the air before separation in the above air separation unit 1 exposes I preliminary separation of it in at least one vortex device 2 for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of the components, providing a high content of, for example, oxygen at the inlet to the air-separation deep cooling unit 1, one of the outputs 3 of which is connected to the input to the above air separation unit 1.

Для достижения вышеуказанного комбинированная установка содержит, по меньшей мере, одно вихревое устройство 2, включающее завихритель потока 4, установленный на входном участке 5 вихревой трубы 6, периферийный канал 7 с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход 8 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны (фиг. 1). Периферийный канал 7 на своем начальном участке 9 для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка трубы 10, расположенного внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6 соосно последней. Центральный поток вышеуказанной среды отводится, по меньшей мере, через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы 10, расположенный внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6. To achieve the above, the combined installation comprises at least one vortex device 2, including a flow swirl 4, installed at the inlet section 5 of the vortex tube 6, a peripheral channel 7 with an annular inlet section for the removal of the peripheral stream, and an output 8 of the central flow of separated media located from the opposite inlet section 5 of the vortex tube 6 side (Fig. 1). The peripheral channel 7 at its initial section 9 for the removal of the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube 6 and the outer surface of the pipe portion 10 located inside the outlet section 11 of the vortex tube 6 coaxially with the latter. The Central stream of the above medium is diverted through at least one channel, which in its initial section in the latter case is the above pipe section 10 located inside the outlet section 11 of the vortex pipe 6.

Для обеспечения дозакрутки потока среды внутри вихревой трубы 6 на расстоянии l от завихрителя потока 4, размещенного на ее входном участке 5, устанавливается второй завихритель потока 12, за которым при необходимости могут аналогичным образом устанавливаться последующие завихрители потока, что определяется требуемым процентным содержанием кислорода в разделенном потоке воздуха, поступающим на вход в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1. Каждый из отводов 13, 14 разделенных сред за вихревой трубой 6 снабжается, по меньшей мере, одним регулирующим запорным устройством 15,16. To ensure additional swirling of the medium flow inside the vortex tube 6 at a distance l from the swirl flow 4 located at its inlet section 5, a second swirl flow 12 is installed, after which, if necessary, subsequent swirl flow can be similarly installed, which is determined by the required percentage of oxygen in the divided the air flow entering the inlet of the air-separation deep cooling unit 1. Each of the outlets 13, 14 of the separated media behind the vortex tube 6 is supplied with at least e, one regulating locking device 15,16.

Разделение воздуха внутри вихревой трубы 6 вихревого устройства 2 происходит следующим образом. В вихревую трубу 6 устройства 2 подается воздух, который в завихрителе потока 4 приобретает вращательное движение, перемещаясь при этом одновременно в осевом направлении вихревого устройства 2 в сторону отводов 13,14 разделенных сред через центральный 10 и периферийный 7 каналы, расположенных с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны (фиг. 1). Благодаря наличию вращательного движения потока воздуха в вихревой трубе 6 при его перемещении к выходному концу последней в нем происходит процесс вихревого разделения компонентов, входящих в состав воздуха и различающихся между собой по молекулярной массе. The separation of air inside the vortex tube 6 of the vortex device 2 is as follows. Air is supplied to the vortex tube 6 of device 2, which acquires rotational motion in the flow swirl 4, while simultaneously moving in the axial direction of the vortex device 2 towards the taps 13,14 of the separated media through the central 10 and peripheral 7 channels located from the opposite input section 5 vortex tube 6 side (Fig. 1). Due to the presence of the rotational movement of the air flow in the vortex tube 6 when it moves to the outlet end of the latter, the process of vortex separation of the components that make up the air and differ in molecular weight occurs in it.

Процесс разделения воздуха на составляющие компоненты в вихревом устройстве 2 осуществляется в соответствии с законом, открытым автором в 1994 году, который гласит: "В свободно вращающемся вихревом потоке среды (газа, жидкости, их смесей, диспергированной, двухфазной, пылегазовой и другой сред) с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов в процессе затухания вращательного движения потока за сечением по его длине, в котором максимальное значение окружной скорости достигает критического значения, обеспечивающего еще вращение наиболее тяжелых частиц среды в периферийной зоне потока, возникает процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми в направлении к оси вращения потока, продолжающийся до сечения, в котором среда во вращающемся потоке располагается кольцевыми слоями в порядке возрастания ее плотности в каждом последующем из них в направлении к оси вращения вихревого потока. The process of separation of air into constituent components in a vortex device 2 is carried out in accordance with a law discovered by the author in 1994, which states: "In a freely rotating vortex flow of a medium (gas, liquid, their mixtures, dispersed, two-phase, dust-gas and other media) with an inhomogeneous field of densities and with different molecular weights of the components in the process of attenuation of the rotational motion of the flow past the cross section along its length, in which the maximum value of the peripheral speed reaches a critical value, ensuring its rotation is still the heaviest particles of the medium in the peripheral zone of the flow, there is a process of continuous replacement of less heavy particles of the heavy by the heavy in the direction of the axis of rotation of the flow, continuing to the cross section in which the medium in the rotating flow is arranged in circular layers in order of increasing density in each of the following them in the direction of the axis of rotation of the vortex flow.

При максимальном значении окружной скорости, большем критического значения, процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми протекает в обратном вышеуказанному направлении, т.е. в направлении к периферии потока". At a maximum value of the peripheral velocity greater than the critical value, the process of continuous replacement of less heavy particles of the medium by heavy ones proceeds in the opposite direction, i.e. towards the periphery of the stream. "

Таким образом, в основу способа разделения воздуха на составляющие компоненты положено ранее неизвестное явление. Thus, a previously unknown phenomenon is the basis of the method for separating air into constituent components.

Максимальное значение окружной скорости закрученного потока воздуха в выходном сечении 1-1 (фиг. 1) завихрителя потока 4 может не превышать критического значения Wкр, при котором еще обеспечивается вращение наиболее тяжелых ( наибольшей плотности или наибольшей молекулярной массы) частиц среды в периферийной зоне потока, а также может превышать вышеуказанное критическое значение окружной скорости Wкр. В зависимости от вышеуказанного максимального значения окружной скорости вихревого потока на выходе из завихрителя потока 4 процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми (большей плотности или молекулярной массы) при затухании вращательного движения потока происходит в направлении к оси вращения потока или в направлении от вышеуказанной оси, т.е. к периферии потока. В последнем случае процесс продолжается до тех пор, пока максимальное значение окружной скорости Wмакс в каком-то сечении потока не достигнет его критического значения Wкр, при котором еще обеспечивается вращение наиболее тяжелых (наибольшей плотности или наибольшей молекулярной массы) частиц среды в периферийной зоне 48 потока (фиг. 8, 9).The maximum value of the peripheral velocity of the swirling air flow in the outlet section 1-1 (Fig. 1) of the flow swirl 4 can not exceed the critical value W cr , which still ensures the rotation of the heaviest (highest density or highest molecular weight) particles of the medium in the peripheral zone of the flow , and may also exceed the above critical value of the peripheral speed W cr . Depending on the above-mentioned maximum value of the peripheral velocity of the vortex flow at the outlet of the flow swirl 4, the process of continuous replacement of less heavy particles of the medium by heavy ones (of higher density or molecular weight) during attenuation of the rotational movement of the flow occurs in the direction to the axis of rotation of the stream or in the direction from the above axis, those. to the periphery of the stream. In the latter case, the process continues until the maximum value of the peripheral velocity W max in some section of the flow reaches its critical value W cr , at which the rotation of the heaviest (highest density or highest molecular weight) particles of the medium in the peripheral zone 48 stream (Fig. 8, 9).

При дальнейшем снижении максимального значения окружной скорости Wмакс (Wмакс<Wкр) в сечениях потока в направлении его движения направление замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми изменяется на противоположное, т.е. вышеуказанное замещение происходит в направлении к оси вращения потока.With a further decrease in the maximum value of the peripheral velocity W max (W max <W cr ) in the flow cross sections in the direction of its movement, the direction of substitution of less heavy particles of the medium by heavy ones changes to the opposite, i.e. the above substitution occurs towards the axis of rotation of the flow.

Поэтому в последнем случае при установке только одного завихрителя потока 4 на входном участке 5 вихревой трубы 6 вихревого устройства 2 максимальная эффективность разделения компонентов воздуха (сред) достигается в случае, когда максимальное значение окружной скорости Wмакс вращающегося потока снижается до его критического значения Wкр в сечении 2-2 на входе в участок трубы 10, расположенный внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6 соосно последней (фиг. 1).Therefore, in the latter case, when installing only one flow swirl 4 at the inlet section 5 of the vortex tube 6 of the vortex device 2, the maximum separation efficiency of the air components (media) is achieved when the maximum value of the peripheral speed W max of the rotating flow decreases to its critical value W cr section 2-2 at the entrance to the pipe section 10, located inside the output section 11 of the vortex tube 6 coaxially last (Fig. 1).

В случае выхода потока воздуха из выходного сечения 1-1 завихрителя потока 4 с максимальным значением окружной скорости Wмакс, не превышающим его критического значения Wкр, максимальная эффективность разделения воздуха на компоненты достигается в случае, когда полное затухание вращательного движения потока воздуха происходит в вышеуказанном сечении 2-2 вихревой трубы 6.In the case of the exit of the air flow from the outlet section 1-1 of the flow swirl 4 with a maximum value of the peripheral speed W max not exceeding its critical value W cr , the maximum efficiency of separation of air into components is achieved when the complete attenuation of the rotational movement of the air flow occurs in the above section 2-2 of the vortex tube 6.

Перемещение тяжелых частиц 49 воздуха ближе к оси вращения потока в случае, когда максимальное значение окружной скорости Wмакс последнего в выходном сечении 1-1 завихрителя потока 4 (фиг. 1) не превышает его критического значения Wкр(Wмакс≤Wкр), происходит по спиралеобразной траектории с уменьшением радиуса их вращения (фиг. 10). При этом при переходе на меньший радиус вращения тяжелые частицы 49, обладающие большей окружной скоростью, увеличивают угловую скорость вращения менее тяжелых частиц воздуха на указанном радиусе, отдавая часть кинетической энергии другим частицам, менее тяжелым. Самые легкие частицы, молекулы водорода (и гелия) 50, вращаясь в потоке и одновременно перемещаясь в осевом направлении вихревой трубы 6, удаляются от оси вращения, с увеличением радиуса их вращения, по спиралеобразной траектории (фиг. 10).The movement of heavy air particles 49 closer to the axis of rotation of the stream in the case when the maximum value of the peripheral speed W max of the latter in the output section 1-1 of the swirl of the stream 4 (Fig. 1) does not exceed its critical value W cr (W max ≤W cr ), occurs along a spiral trajectory with a decrease in the radius of their rotation (Fig. 10). In this case, when switching to a smaller rotation radius, heavy particles 49 having a higher peripheral speed increase the angular velocity of rotation of less heavy air particles at a specified radius, giving part of the kinetic energy to other less heavy particles. The lightest particles, hydrogen (and helium) molecules 50, rotating in a stream and simultaneously moving in the axial direction of the vortex tube 6, are removed from the axis of rotation, with an increase in the radius of their rotation, along a spiral-shaped trajectory (Fig. 10).

Движение частиц средней тяжести (азота) 51, т.е. значение плотности (молекулярной массы) которых находится в промежутке между значениями плотностей вышеуказанных частиц 49 и 50, происходит по более сложной траектории. Эти частицы 51, совершая вращательное движение в потоке воздуха и перемещаясь в осевом направлении вихревой трубы 6, одновременно совершают и свои собственные спиралеобразные круговые вращения с уменьшающимся радиусом собственного вращения в направлении движения потока и при этом смещаясь в направлении к оси вращения потока воздуха или к его периферии, что определяется значениями их плотностей (молекулярных масс), процентным содержанием в потоке воздуха и местом их расположения в радиальном направлении в последнем, при этом они в потоке находятся во взвешенном состоянии, т.е. вращаются внутри потока. Объясняется вышеизложенное следующим. За счет полученной дополнительно кинетической энергии от тяжелых частиц 49 средней тяжести частицы 51 воздуха переходят на увеличенный радиус их вращения в потоке, но движение их в указанном направлении ограничивается приобретенной энергией, которой оказывается недостаточно для дальнейшего перемещения их по спиралеобразной траектории к внутренней поверхности вихревой трубы 6, и вследствие быстрого затухания вращательного движения потока указанные частицы 51 начинают собственное круговое вращение в вихревом потоке в направлении к оси вращения потока, так как процесс приобретения дополнительной кинетической энергии и т. д. , что описано выше, продолжается до тех пор, пока в процессе их собственного спиралеобразного вращения радиус спирали окажется равным нулю, что соответствует полному окончанию процесса разделения частиц воздуха (газа и др. ) в определенном сечении потока по длине вихревой трубы 6, когда частицы располагаются кольцевыми слоями в порядке возрастания их плотности в каждом последующем слое в направлении к оси вращения вихревого потока (фиг. 1, 10). На фиг. 1,10 траектория средней тяжести частицы 51 показана условно, так как частица 51, перемещаясь в потоке по своей траектории, одновременно совершает движение вместе с вращающимся потоком. Траекторию указанной частицы можно представить как бы в выделенном и только вращающемся вместе с потоком газа элементе объема последнего, в котором сама частица 51 совершает свои собственные вращательные движения и при этом перемещается в осевом направлении вихревой трубы 6. The movement of particles of moderate severity (nitrogen) 51, i.e. the density value (molecular weight) of which lies between the densities of the above particles 49 and 50, occurs along a more complex path. These particles 51, performing a rotational movement in the air stream and moving in the axial direction of the vortex tube 6, simultaneously make their own spiral-shaped circular rotations with a decreasing radius of their own rotation in the direction of flow and while shifting towards the axis of rotation of the air flow or periphery, which is determined by the values of their densities (molecular masses), the percentage in the air stream and their location in the radial direction in the latter, while they are in the stream are in suspension, i.e. rotate inside the stream. The foregoing is explained as follows. Due to the additional kinetic energy received from the medium-heavy heavy particles 49, the air particles 51 transfer to an increased radius of their rotation in the flow, but their movement in this direction is limited by the acquired energy, which is not enough for their further movement along a spiral path to the inner surface of the vortex tube 6 , and due to the rapid attenuation of the rotational motion of the flow, these particles 51 begin their own circular rotation in the vortex flow towards the axis flow rotation, since the process of acquiring additional kinetic energy, etc., as described above, continues until, in the process of their own spiral-like rotation, the radius of the spiral turns out to be zero, which corresponds to the complete end of the process of separation of air particles (gas, etc. .) in a certain flow section along the length of the vortex tube 6, when the particles are arranged in annular layers in the order of increasing density in each subsequent layer in the direction of the axis of rotation of the vortex flow (Fig. 1, 10). In FIG. 1.10, the medium-gravity trajectory of the particle 51 is shown conditionally, since the particle 51, moving in a stream along its path, simultaneously makes a movement together with a rotating stream. The trajectory of this particle can be imagined as if it were a volume element of the latter isolated and only rotating with the gas flow, in which the particle 51 makes its own rotational movements and at the same time moves in the axial direction of the vortex tube 6.

В случае, когда максимальное значение окружной скорости Wмаксзакрученного потока воздуха в выходном сечении 1-1 завихрителя потока 4 больше его критического значения Wкр(Wмакс>Wкр), физическая картина процесса замещения менее тяжелых частиц 50 воздуха тяжелыми частицами 49 аналогична вышеописанному процессу, только процесс замещения происходит в противоположном направлении, а именно, в направлении к периферии потока, т.е. от оси его вращения (фиг. 11). При этом процесс заканчивается в сечении потока, в котором частицы газа во вращающемся потоке располагаются кольцевыми слоями в порядке возрастания их плотности (молекулярной массы) в каждом последующем слое в направлении к периферии потока. Процесс взаимного замещения частиц воздуха (газа и др.) в вихревом потоке, имеющих разную плотность (молекулярную массу), сопровождается затратой работы замещения, что подтверждается исследованиями.In the case when the maximum value of the peripheral speed W max of swirling air flow in the outlet section 1-1 of the swirl of stream 4 is greater than its critical value W cr (W max > W cr ), the physical picture of the process of replacing less heavy air particles 50 with heavy particles 49 is similar to the above process, only the substitution process occurs in the opposite direction, namely, towards the periphery of the stream, i.e. from the axis of its rotation (Fig. 11). In this case, the process ends in the cross section of the stream, in which the gas particles in the rotating stream are arranged in circular layers in order of increasing density (molecular weight) in each subsequent layer towards the periphery of the stream. The process of mutual replacement of air particles (gas, etc.) in a vortex flow having different densities (molecular weight) is accompanied by the cost of the replacement work, which is confirmed by studies.

В случае, когда максимальное значение окружной скорости Wмакс в выходном сечении 1-1 завихрителя потока 4 не превышает его критического значения Wкр(Wмакс≤Wкр), на работу вихревого устройства 2 при этом затрачивается меньшее количество энергии в сравнении со вторым случаем, расходуемой на подачу и закрутку потока разделяемого воздуха в вихревом устройстве.In the case when the maximum value of the peripheral speed W max in the output section 1-1 of the swirl of stream 4 does not exceed its critical value W cr (W max ≤W cr ), less energy is spent on the operation of the vortex device 2 in comparison with the second case spent on supplying and swirling the flow of shared air in the vortex device.

В связи с большими расходами обогащенного кислородом воздуха, подаваемого на вход в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, и малой разницей в значениях молекулярных масс азота и кислорода (≈15%)для обогащения воздуха кислородом целесообразно использование вихревых труб большого диаметра, что в свою очередь увеличивает путь замещаемых частиц во вращающемся потоке и соответственно поэтому требуется большая длина участка вихревой трубы, на котором происходит вышеуказанный процесс. Поэтому в связи с интенсивным процессом затухания вращательного движения потока необходима, по меньшей мере, его промежуточная дозакрутка таким образом, чтобы полное затухание вращательного движения потока происходило не ранее по движению потока входного сечения 3-3 последующего смежного предыдущему завихрителя потока 12 (фиг. 1). Due to the large consumption of oxygen-enriched air supplied to the inlet of the air-separation deep cooling unit, and the small difference in the molecular weights of nitrogen and oxygen (≈15%), it is advisable to use large diameter vortex tubes to enrich the air with oxygen, which in turn increases the path replaced particles in a rotating flow, and accordingly, therefore, a large length of the vortex tube portion on which the above process takes place is required. Therefore, in connection with the intensive process of attenuation of the rotational motion of the flow, at least its intermediate additional twisting is necessary so that the complete attenuation of the rotational motion of the flow occurs no earlier than the motion of the flow of the inlet section 3-3 of the subsequent adjacent swirl flow 12 (Fig. 1) .

Благодаря предварительному разделению воздуха обеспечивается повышенное содержание, например, кислорода на входе в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения. При этом подвергаться предварительному разделению может весь поток воздуха, забираемый из атмосферы, часть которого с повышенным содержанием кислорода поступает затем в воздухоразделяющую установку. Thanks to the preliminary separation of the air, an increased content, for example, of oxygen, is provided at the inlet to the air-separation deep-cooling unit. At the same time, the entire air stream taken from the atmosphere can be subjected to preliminary separation, part of which then enters the air separation unit with a high oxygen content.

В воздухе содержится 21% кислорода, 78,1% азота и ≈ 0,9% других газов. Так, увеличение процентного содержания кислорода на входе в воздухоразделяющую установку только до 25% позволяет за счет уменьшения работы сжатия компрессоров снизить энергозатраты на ее работу ≈ на 20%. Как известно, получение кислорода в воздухоразделяющей установке глубокого охлаждения является энергоемким процессом, поэтому экономический эффект при наличии предварительного разделения воздуха оказывается значительным. The air contains 21% oxygen, 78.1% nitrogen and ≈ 0.9% of other gases. Thus, an increase in the percentage of oxygen at the inlet to the air separation unit only up to 25% allows reducing energy consumption for its operation by about 20% by reducing the compressors work. It is known that the production of oxygen in an air-separating deep-cooling plant is an energy-intensive process, therefore, the economic effect in the presence of preliminary air separation is significant.

Комбинированная установка для повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения (фиг. 1), содержащая воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения 1, включающую последовательно соединенные масляный фильтр, по крайней мере первую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, вторую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, блок очистки от двуокиси углерода, третью ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, четвертую ступень компрессора, концевой холодильник, масловлагоотделитель и по меньшей мере теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов, содержит по меньшей мере одно вихревое устройство 2, включающее завихритель потока 4, установленный на входном участке 5 вихревой трубы 6, периферийный канал 7 с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход 8 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку 5 вихревой трубы 6 стороны. Combined installation to improve the efficiency of the air separation unit for deep cooling (Fig. 1), containing the air separation unit for deep cooling 1, including a series-connected oil filter, at least the first stage of the compressor, a refrigerator, an oil separator, a second stage of a compressor, a refrigerator, an oil separator, a cleaning unit from carbon dioxide, third stage of the compressor, refrigerator, oil and water separator, fourth stage of the compressor, end refrigerator, m a moisture separator and at least a heat exchanger-fluidizer located in the casing of the air separation unit, a moisture separator, a drying unit, an air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with equipment for storing separated gases, contains at least one vortex device 2 including a swirl flow 4 installed on the input section 5 of the vortex tube 6, the peripheral channel 7 with an annular inlet section for the removal of the peripheral stream and the output 8 of the Central stream times ELENITE media disposed opposite the inlet portion 5 of the vortex tube 6 side.

Периферийный канал 7 на своем начальном участке 9 для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы 6 и наружной поверхностью участка трубы 10, расположенного внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6 соосно последней 6 с возможностью отвода центрального потока вышеуказанной среды, по меньшей мере, через один канал. Указанным каналом на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы 10, расположенный внутри выходного участка 11 вихревой трубы 6. The peripheral channel 7 at its initial section 9 for the removal of the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube 6 and the outer surface of the pipe section 10 located inside the output section 11 of the vortex tube 6 coaxial to the last 6 with the possibility of removal of the Central stream of the above medium, at least through one channel. The specified channel in its initial section in the latter case is the above pipe section 10 located inside the outlet section 11 of the vortex tube 6.

Внутри вихревой трубы 6, как указывалось в способе повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки, на расстоянии l от завихрителя потока 4, размещенного на ее входном участке 5, устанавливается второй завихритель потока 12, обеспечивающий дозакрутку последнего и каждый из отводов 13,14 разделенных сред за вихревой трубой 6 снабжают, по меньшей мере, одним регулирующим запорным устройством 15, 16, при этом один из выходов 3 вихревого устройства 2 сообщают с входом в вышеуказанную воздухоразделяющую установку 1. Inside the vortex tube 6, as indicated in the method of increasing the efficiency of the air separation plant, at a distance l from the swirl flow 4 located at its inlet section 5, a second swirl flow 12 is installed, which provides additional twisting of the last and each of the taps 13,14 separated media behind the vortex pipe 6 is provided with at least one regulating locking device 15, 16, while one of the outputs 3 of the vortex device 2 communicate with the entrance to the above air separation unit 1.

В качестве воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения может быть использована любая из существующих в настоящее время установок, включая установки высокого, среднего и низкого давлений. As an air-separating deep cooling installation, any of the currently existing installations, including high, medium, and low pressure installations, can be used.

Вихревое устройство 2 для разделения сред может быть и иным. Так, в зависимости от производительности комбинированной воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения, рабочих параметров воздуха, достигаемого процентного увеличения содержания, например, кислорода в рабочем потоке вихревого устройства 2 последнее может иметь не только несколько завихрителй потока, но и один завихритель потока. Последнее возможно при малом увеличении процентного содержания кислорода в воздухе, поступающем на вход в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения. The vortex device 2 for separating media may be different. So, depending on the performance of the combined deep-dividing air separation unit, the operating parameters of the air, the percentage increase, for example, of oxygen, in the working stream of the vortex device 2 can be achieved, the latter can have not only several flow swirls, but also one flow swirl. The latter is possible with a small increase in the percentage of oxygen in the air entering the air separation unit of deep cooling.

Кроме того, вихревое устройство 2 может быть выполнено по схеме фиг. 12, где отвод центрального потока разделенных сред из вихревой трубы 6 осуществляется через два канала 52, 53, входные участки которых располагаются в выходном участке 11 вихревой трубы 6, при этом, по крайней мере, каждый из вышеуказанных каналов 52, 53 для разделенных сред за вихревой трубой 6 снабжается регулирующим запорным устройством 54, 55 (фиг. 12). Использование вихревого устройства 2 такой конструкции позволяет кроме увеличения процентного содержания, например, кислорода в воздухе, производить, например, очистку последнего от углекислого газа CO2 и водяных паров H2O, имеющих молекулярную массу, значительно отличающуюся от молекулярных масс азота и кислорода.In addition, the vortex device 2 can be made according to the scheme of FIG. 12, where the central flow of the separated media from the vortex tube 6 is discharged through two channels 52, 53, the inlet sections of which are located in the output section 11 of the vortex tube 6, with at least each of the above channels 52, 53 for the divided media the vortex tube 6 is equipped with a regulating locking device 54, 55 (Fig. 12). The use of a vortex device 2 of this design allows, in addition to increasing the percentage, for example, oxygen in the air, to perform, for example, purification of the latter from carbon dioxide CO 2 and water vapor H 2 O having a molecular weight significantly different from the molecular weights of nitrogen and oxygen.

Выход воздуха с увеличенным процентным содержанием кислорода на фиг. 1 показан через центральный отвод 13, когда разделение воздуха внутри вихревой трубы 6 происходит при максимальном значении окружной скорости потока Wмакс в выходном сечении каждого завихрителя потока 4, 12, меньшем ее критического значения Wкр.The air outlet with an increased percentage of oxygen in FIG. 1 is shown through the central outlet 13 when air separation inside the vortex tube 6 occurs at a maximum value of the peripheral flow velocity W max in the output section of each flow swirl 4, 12 less than its critical value W cr .

В зависимости от производительности воздухоразделяющей установки и других факторов разделение воздуха может предварительно осуществляться в двух или более параллельно соединенных вихревых трубах 6 (фиг. 2), которые одним из идентичных для вихревых труб 6 отводом 13 разделенных сред соединяются с входом в воздухоразделяющую установку 1. При этом, по крайней мере, на каждом участке трубопровода 17, индивидуальном для соответствующей вихревой трубы 6 и общим по меньшей мере на две вихревые трубы 6, соединяющего отвод 13 разделенной среды каждой последней 6 с входом в воздухоразделяющую установку 1, может устанавливаться регулирующее запорное устройство 15,18 (фиг. 2), что позволяет производить необходимую регулировку с целью оптимизации режима работы вихревых устройств 2 и в целом комбинированной воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения. Depending on the performance of the air separation plant and other factors, air separation can be preliminarily carried out in two or more parallel connected vortex tubes 6 (Fig. 2), which are connected to the inlet of the air separation plant 1 by one of the identical vortex tubes 6 by the outlet 13 of the separated media. this, at least in each section of the pipeline 17, individual for the corresponding vortex tube 6 and common to at least two vortex tubes 6, connecting the outlet 13 of the divided medium of each 6 with the last one in vozduhorazdelyayuschuyu input unit 1 may be mounted regulating locking device 15,18 (FIG. 2) that allows the necessary adjustments to optimize mode 2 and the vortex devices generally combined vozduhorazdelyayuschey installation of deep cooling.

В общем случае вихревое устройство 2 или несколько устройств 2 могут быть включены в схему воздухоразделяющей установки 1 на любом целесообразном ее участке, т. е. они могут располагаться, по принципу включения в схему, после некоторых ее элементов. In the general case, the vortex device 2 or several devices 2 can be included in the circuit of the air separation unit 1 at any suitable site, i.e., they can be located, according to the principle of inclusion in the circuit, after some of its elements.

В ряде случаев целесообразной может быть установка между вихревыми устройствами 2 и воздухоразделяющей установкой 1 промежуточной емкости 20 (фиг. 3). В вышеуказанном случае отвод 13 разделенной среды каждой вихревой трубы 6, сообщаемый с воздухоразделяющей установкой 1, соединяется трубопроводом 19 с промежуточной емкостью 20, а последняя 20 соединяется трубопроводом 21 с входом в воздухоразделяющую установку 1, при этом на каждом из вышеуказанных трубопроводов 19, 21 устанавливается регулирующее запорное устройство 15, 22, 23. In some cases, it may be appropriate to install between the vortex devices 2 and the air separation unit 1 of the intermediate tank 20 (Fig. 3). In the above case, the outlet 13 of the divided medium of each vortex tube 6, in communication with the air separation unit 1, is connected by a pipe 19 to an intermediate tank 20, and the last 20 is connected by a pipe 21 to the entrance to the air separation unit 1, while each of the above pipelines 19, 21 is installed adjusting locking device 15, 22, 23.

В ряде случаев, что определяется монтажом и необходимостью очистки воздуха, каждая вихревая труба 6 своим входом может соединяться трубопроводом 24 с выходом по меньшей мере одного и того же масляного фильтра 25 воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения 1, а одним из идентичных для вихревых труб 6 отводом 13 разделенных сред вышеуказанная труба 6 соединяется трубопроводом 26 с входом в компрессор 27 воздухоразделяющей установки 1 (фиг. 4). In some cases, which is determined by the installation and the need for air purification, each vortex tube 6 can be connected by its inlet to a pipe 24 with the outlet of at least one of the same oil filter 25 of an air-separating deep cooling unit 1, and one of the identical ones for the vortex pipes 6 by an outlet 13 divided media, the above pipe 6 is connected by a pipe 26 to the inlet of the compressor 27 of the air separation unit 1 (Fig. 4).

С целью обеспечения входа воздуха непосредственно из атмосферы в промежуточную емкость 20 при частичном предварительном разделении воздуха, поступающего в воздухоразделяющую установку 1, промежуточная емкость 20 сообщается с атмосферой (фиг. 3). При этом на трубопроводе 28, сообщающем промежуточную емкость 20 с атмосферой, может устанавливаться регулирующее запорное устройство 29 (фиг. 3). In order to ensure the entry of air directly from the atmosphere into the intermediate tank 20 with a partial preliminary separation of the air entering the air separation unit 1, the intermediate tank 20 communicates with the atmosphere (Fig. 3). At the same time, on the pipeline 28 communicating the intermediate tank 20 with the atmosphere, a control shut-off device 29 can be installed (Fig. 3).

В зависимости от условий выхода разделенного воздуха из вихревой трубы 6 непосредственно в атмосферу, минуя воздухоразделяющую установку 1, подача воздуха в каждое вихревое устройство 2 может осуществляться с помощью нагнетающего устройства 30 (фиг. 5), что позволяет преодолеть сопротивление атмосферного воздуха, находящегося снаружи вихревой трубы 6, выходу вышеуказанного разделенного потока воздуха в атмосферу из вихревой трубы 6. Depending on the exit conditions of the separated air from the vortex tube 6 directly to the atmosphere, bypassing the air separation unit 1, the air supply to each vortex device 2 can be carried out using a blower 30 (Fig. 5), which allows overcoming the resistance of atmospheric air outside the vortex pipe 6, the exit of the above divided air flow into the atmosphere from the vortex tube 6.

При этом подача воздуха в соответствующее вихревое устройство 2 может осуществляться индивидуальным нагнетающим устройством 30, которое устанавливается в этом случае на входе в каждое вихревое устройство 2 (фиг. 5), а также подача воздуха в группу параллельно соединенных вихревых устройств 2 может осуществляться одним установленным на входе в вышеуказанную группу нагнетающим устройством 31 (фиг. 6). Выбор того или иного варианта подачи воздуха в вихревые устройства 2 определяется производительностью вихревых устройств, а также рядом других факторов. Для возможности регулирования давления воздуха на входе в вихревое устройство 2, а соответственно и обеспечения оптимального режима разделения воздуха внутри вихревой трубы 6 устройства 2 на каждом трубопроводе 32, соединяющем нагнетающее устройство 30, 31 с входом в вихревую трубу 6 соответствующего вихревого устройства 2, устанавливается регулирующее запорное устройство 33 (фиг. 5, 6). In this case, the air supply to the corresponding vortex device 2 can be carried out by an individual pumping device 30, which is installed in this case at the entrance to each vortex device 2 (Fig. 5), as well as the air supply to the group of parallel connected vortex devices 2 can be carried out by one installed on entering the aforementioned group by the injection device 31 (Fig. 6). The choice of one or another option for supplying air to the vortex devices 2 is determined by the performance of the vortex devices, as well as a number of other factors. In order to be able to control the air pressure at the inlet to the vortex device 2, and, accordingly, to ensure the optimal mode of air separation inside the vortex tube 6 of the device 2 on each pipeline 32 connecting the discharge device 30, 31 to the entrance to the vortex tube 6 of the corresponding vortex device 2, a regulatory locking device 33 (Fig. 5, 6).

В зависимости от давления воздуха в промежуточной емкости 20, в которую поступает воздух из вихревых труб 6, идущий затем на вход компрессора воздухоразделяющей установки 1, в ряде случаев целесообразной является установка нагнетающего устройства 34 на входе в трубопровод 28, сообщающий промежуточную емкость 20 с атмосферой, перед регулирующим запорным устройством 29 в направлении движения входящего в емкость потока воздуха (фиг. 3). Depending on the air pressure in the intermediate tank 20, into which air enters from the vortex tubes 6, which then goes to the compressor inlet of the air separation unit 1, in some cases it is advisable to install a discharge device 34 at the inlet to the pipe 28, which communicates the intermediate tank 20 with the atmosphere, in front of the regulating locking device 29 in the direction of movement of the air flow entering the tank (Fig. 3).

С целью повышения эффективности работы комбинированной воздухоразделяющей установки в целом за счет уменьшения расхода энергии на работу вихревых устройств 2 каждый из идентичных отводов 14 разделенных сред каждой вихревой трубы 6, не сообщенных с воздухоразделяющей установкой 1, соединяется трубопроводом 35 по меньшей мере с одним и тем же из соответствующей группы идентичных вышеуказанных отводов 14 отсасывающим устройством 36 (фиг. 2). При этом, для улучшения регулировочных качеств вихревых устройств 2 на каждом входном участке 37 трубопровода 35 соответствующего отсасывающего устройства 36, сообщающего соответствующие идентичные отводы вихревых труб 6 с вышеуказанным отсасывающим устройством 36, устанавливается регулирующее запорное устройство 38 (фиг. 2). In order to increase the efficiency of the combined air separation plant as a whole by reducing the energy consumption for the operation of the vortex devices 2, each of the identical taps 14 of the separated media of each vortex tube 6 not connected to the air separation unit 1 is connected by a pipe 35 to at least one from the corresponding group identical to the above taps 14 with a suction device 36 (Fig. 2). At the same time, in order to improve the adjusting qualities of the vortex devices 2, at each inlet section 37 of the pipeline 35 of the corresponding suction device 36 communicating the corresponding identical branches of the vortex tubes 6 with the above suction device 36, an adjusting locking device 38 is installed (Fig. 2).

С целью достижения лучших эксплуатационных качеств установки каждый из идентичных отводов 14 разделенных сред каждой вихревой трубы 6, не сообщенных с воздухоразделяющей установкой 1, соединяется трубопроводом 39 с соответствующей идентичным отводам 14 герметичной емкостью 40, которая в свою очередь трубопроводом 41 соединяется со своим отсасывающим устройством 42, а на трубопроводе 39, соединяющем отвод 14 разделенной среды из соответствующей вихревой трубы 6, между последней 6 и соответствующей идентичным отводам 14 герметичной емкостью 40 устанавливается регулирующее запорное устройство 43 (фиг. 7). При этом также целесообразно устанавливать регулирующее запорное устройство 44 на каждом трубопроводе 41, соединяющем соответствующую идентичным отводам герметичную емкость 40 со своим отсасывающим устройством 42 (фиг. 7). In order to achieve the best operational performance of the installation, each of the identical taps 14 of the separated media of each vortex tube 6, not connected to the air separation unit 1, is connected by a pipe 39 to a corresponding identical taps 14 of a sealed container 40, which in turn is connected by a pipe 41 to its suction device 42 and on the pipeline 39 connecting the outlet 14 of the divided medium from the corresponding vortex tube 6, between the last 6 and the corresponding identical branches 14 with a sealed capacity of 40 lips the adjusting locking device 43 is pressed (Fig. 7). It is also advisable to install a regulating shut-off device 44 on each pipe 41 connecting a sealed container 40 corresponding to identical taps with its own suction device 42 (Fig. 7).

При частичном предварительном разделении воздуха в вихревом устройстве 2 регулирование количества воздуха, всасываемого компрессором воздухоразделяющей установки 1 непосредственно из атмосферы, осуществляется регулирующим запорным устройством 46, устанавливаемым на всасывающем трубопроводе 45 вышеуказанного компрессора (фиг. 1 - 7). With a partial preliminary separation of air in the vortex device 2, the amount of air absorbed by the compressor of the air separation unit 1 directly from the atmosphere is controlled by a control shut-off device 46 installed on the suction pipe 45 of the above compressor (Figs. 1-7).

При частичном разделении воздуха в вихревом устройстве 2 от всего потока, входящего в воздухоразделяющую установку 1, для исключения местных концентраций воздуха с повышенным содержанием кислорода внутри компрессора на входном участке всасывающего трубопровода 47 компрессора (фиг. 4) воздухоразделяющей установки 1 за местом входа воздуха, поступающего в первый из вихревых устройств 2, в направлении движения потока устанавливается устройство для смешения сред, а именно, для смешения обогащенного кислородом воздуха в вихревом устройстве 2 и воздуха, поступающего непосредственно из атмосферы в воздухоразделяющую установку 1 (фиг. 4). With partial separation of air in the vortex device 2 from the entire flow entering the air separation unit 1, to eliminate local concentrations of air with a high oxygen content inside the compressor at the inlet section of the compressor suction pipe 47 (Fig. 4) of the air separation unit 1 behind the air inlet in the first of the vortex devices 2, in the direction of flow, a device is installed for mixing the media, namely, for mixing oxygen-enriched air in the vortex device 2 air coming directly from the atmosphere vozduhorazdelyayuschuyu unit 1 (FIG. 4).

Таким образом, изобретение позволяет при использовании преимуществ разделения воздуха в отдельности в вихревом устройстве и в воздухоразделяющей установке глубокого охлаждения достичь новый результат значительного снижения энергозатрат при их совместном использовании в комбинированной воздухоразделяющей установке глубокого охлаждения, а именно, при высоком качестве разделения воздуха значительно снизить энергозатраты на воздухоразделение. Thus, the invention allows using the advantages of air separation separately in the vortex device and in the deep-cooling air separation unit to achieve a new result of a significant reduction in energy consumption when used together in a combined deep cooling air separation unit, namely, with a high quality of air separation, the energy consumption can be significantly reduced by air separation.

Изобретение может широко использоваться при создании новых и модернизации действующих воздухоразделяющих установок глубокого охлаждения на заводах для производства товарного газообразного и жидкого кислорода и других газов, на кислородных станциях металлургических, химических и машиностроительных предприятий. The invention can be widely used in the creation of new and modernization of existing deep-cooling air separation plants at factories for the production of marketable gaseous and liquid oxygen and other gases, at oxygen stations of metallurgical, chemical and engineering enterprises.

Claims (18)

1. Способ повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения в комбинированной установке, содержащей воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, включающую масляный фильтр, по крайней мере четыре ступени компрессора, четыре масловлагоотделителя и три холодильника, по меньшей мере блок очистки от двуокиси углерода, концевой холодильник, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов и теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, включающий очистку воздуха от пыли и механических примесей, сжатие воздуха в ступенях компрессора, очистку сжатого воздуха от углекислого газа, его осушку и очистку от углеводородов, сжижение и ректификацию воздуха для разделения по крайней мере на кислород, азот, извлечение редких газов и накопление разделенных газов, отличающийся тем, что по меньшей мере часть воздуха до разделения в указанной воздухоразделяющей установке подвергается предварительному его разделению по меньшей мере в одном вихревом устройстве для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, обеспечивающему повышенное содержание, например, кислорода на входе в воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, один из выходов которого сообщен с входом в указанную воздухоразделяющую установку, а комбинированная установка содержит по меньшей мере одно вихревое устройство, включающее завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно с последней, а центральный поток указанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит указанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, внутри вихревой трубы на расстоянии от завихрителя потока, размещенного на ее входном участке, установлен второй завихритель потока, обеспечивающий дозакрутку последнего, и каждый из отводов разделенных сред за вихревой трубой снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством. 1. A method of increasing the efficiency of a deep-air separation air separation unit in a combined installation comprising a deep-air separation air separation unit comprising an oil filter, at least four compressor stages, four oil and water separators and three refrigerators, at least a carbon dioxide purification unit, an end cooler, a water separator , drying unit, air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with equipment for accumulating times gas and heat exchanger-liquefier located in the casing of the air separation unit, including air purification from dust and mechanical impurities, air compression in the compressor steps, carbon dioxide purification of compressed air, its drying and cleaning of hydrocarbons, liquefaction and rectification of air for separation by at least oxygen, nitrogen, the extraction of rare gases and the accumulation of separated gases, characterized in that at least part of the air before separation in the specified air separation unit is subjected to preliminary its separate separation in at least one vortex device for separating media with an inhomogeneous density field and with different molecular weights of the components, providing a high content of, for example, oxygen at the inlet to the air-separation deep cooling unit, one of the outlets of which is connected to the entrance to the specified air-separation unit and the combined installation contains at least one vortex device, including a flow swirl installed on the input section of the vortex tube, the periphery a channel with an annular inlet section for discharging a peripheral flow and an output of a central flow of separated media located on the side opposite to the inlet portion of the vortex tube, wherein the peripheral channel in its initial portion for removing the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube and the outer surface of the pipe section, located inside the outlet section of the vortex tube coaxially with the latter, and the Central stream of the specified medium is discharged through at least one channel, the second section of the pipe, located inside the outlet section of the vortex tube, is located at its initial section in the latter case, and inside the vortex pipe at a distance from the flow swirl located at its inlet section, a second flow swirl is installed, which ensures additional twisting of the latter, and each of the taps of the separated media behind the vortex tube is equipped with at least one regulatory locking device. 2. Комбинированная установка для повышения эффективности работы воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения, содержащая воздухоразделяющую установку глубокого охлаждения, включающую последовательно соединенные масляный фильтр, по крайней мере первую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, вторую ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, блок очистки от двуокиси углерода, третью ступень компрессора, холодильник, масловлагоотделитель, четвертую ступень компрессора, концевой холодильник, масловлагоотделитель, и по меньшей мере теплообменник-ожижитель, расположенный в кожухе блока разделения воздуха, влагоотделитель, блок осушки, блок разделения воздуха с по крайней мере колоннами высокого и низкого давлений и трубопроводами с оборудованием для накопления разделенных газов, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно вихревое устройство, включающее завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно с последней с возможностью отвода центрального потока указанной среды по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит указанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, внутри вихревой трубы на расстоянии от завихрителя потока, размещенного на ее входном участке, установлен второй завихритель потока, обеспечивающий дозакрутку последнего, и каждый из отводов разделенных сред за вихревой трубой снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством, при этом один из выходов вихревого устройства сообщен с входом в указанную воздухоразделяющую установку. 2. Combined installation for improving the efficiency of the air separation unit for deep cooling, comprising an air separation unit for deep cooling, including a series-connected oil filter, at least a first stage compressor, a refrigerator, an oil separator, a second stage compressor, a refrigerator, an oil separator, a carbon dioxide purification unit, third stage of the compressor, refrigerator, oil separator, fourth stage of the compressor, end cooler, oil the separator, and at least the heat exchanger fluidizer located in the casing of the air separation unit, a moisture separator, a drying unit, an air separation unit with at least high and low pressure columns and pipelines with equipment for storing separated gases, characterized in that it contains at least one vortex device, including a flow swirl installed at the inlet portion of the vortex tube, a peripheral channel with an annular inlet section for the removal of the peripheral flow, and an output centrally a flow of separated media located on the side opposite to the inlet portion of the vortex tube, wherein the peripheral channel at its initial portion for withdrawing the peripheral flow of the divided medium is formed by the inner surface of the vortex tube and the outer surface of the pipe portion located inside the outlet portion of the vortex tube coaxially with the latter the Central flow of the specified medium through at least one channel, which in its initial section in the latter case is the specified section t there are tubes, located inside the outlet section of the vortex tube, inside the vortex tube at a distance from the flow swirl located at its inlet section, a second flow swirl is installed, which provides additional twisting of the latter, and each of the taps of the separated media behind the vortex tube is equipped with at least one regulating locking device , while one of the outputs of the vortex device is communicated with the entrance to the specified air separation unit. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на каждом участке трубопровода, индивидуальном для соответствующей вихревой трубы и общим по меньшей мере на две вихревые трубы, соединяющего отвод разделенной среды каждой последней с входом в воздухоразделяющую установку, установлено регулирующее запорное устройство. 3. The installation according to claim 2, characterized in that on each section of the pipeline, individual for the corresponding vortex tube and common to at least two vortex tubes connecting the outlet of the divided medium of each of them to the entrance to the air separation unit, an adjusting locking device is installed. 4. Установка по пп.2 и 3, отличающаяся тем, что отвод разделенной среды каждой вихревой трубы, сообщаемый с воздухоразделяющей установкой, соединен трубопроводом с промежуточной емкостью, а последняя соединена трубопроводом с входом в воздухоразделяющую установку, при этом на каждом из указанных трубопроводов установлено регулирующее запорное устройство. 4. Installation according to claims 2 and 3, characterized in that the outlet of the divided medium of each vortex tube communicated with the air separation unit is connected by a pipe to an intermediate tank, and the latter is connected by a pipe to the entrance to the air separation unit, while each of these pipelines is installed regulating locking device. 5. Установка по пп.2 - 4, отличающаяся тем, что каждая вихревая труба своим входом соединена трубопроводом с выходом по меньшей мере одного и того же масляного фильтра воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения, а одним из идентичных для вихревых труб отводом разделенных сред указанная труба соединена трубопроводом с входом в компрессор воздухоразделяющей установки. 5. Installation according to claims 2 to 4, characterized in that each vortex tube is connected by its inlet to a pipe with the outlet of at least one of the same oil filters of a deep cooling air separation unit, and one of the pipes identical to the vortex tubes is tapped to separate media the pipeline with the entrance to the compressor of the air separation unit. 6. Установка по пп.2, 4 и 5, отличающаяся тем, что промежуточная емкость сообщена трубопроводом с атмосферой. 6. Installation according to claims 2, 4 and 5, characterized in that the intermediate tank is connected by a pipeline to the atmosphere. 7. Установка по пп.2 и 6, отличающаяся тем, что на трубопроводе, сообщающем промежуточную емкость с атмосферой, установлено регулирующее запорное устройство. 7. Installation according to claims 2 and 6, characterized in that on the pipeline communicating the intermediate tank with the atmosphere, an adjusting locking device is installed. 8. Установка по пп.2 - 7, отличающаяся тем, что вход каждого вихревого устройства сообщен трубопроводом с нагнетающим устройством, обеспечивающим подачу воздуха в указанные устройства. 8. Installation according to claims 2 to 7, characterized in that the input of each vortex device is communicated by a pipeline with a discharge device that provides air to these devices. 9. Установка по пп.2 и 8, отличающаяся тем, что на входе в каждое вихревое устройство установлено индивидуальное нагнетающее устройство. 9. Installation according to claims 2 and 8, characterized in that at the entrance to each vortex device an individual discharge device is installed. 10. Установка по пп.2 и 8, отличающаяся тем, что на входе в группу параллельно соединенных вихревых устройств установлено одно нагнетающее устройство. 10. Installation according to claims 2 and 8, characterized in that at the entrance to the group of vortex devices connected in parallel, one injection device is installed. 11. Установка по пп.2, 8 - 10, отличающаяся тем, что на каждом трубопроводе, соединяющем нагнетающее устройство с входом в вихревую трубу соответствующего вихревого устройства, установлено регулирующее запорное устройство. 11. Installation according to claims 2, 8 to 10, characterized in that on each pipeline connecting the discharge device to the entrance to the vortex tube of the corresponding vortex device, an adjusting locking device is installed. 12. Установка по пп. 2, 7 - 11, отличающаяся тем, что на входе в трубопровод, сообщающий промежуточную емкость с атмосферой, перед регулирующим запорным устройством в направлении движения потока воздуха установлено нагнетающее устройство. 12. Installation according to paragraphs. 2, 7 - 11, characterized in that at the entrance to the pipeline, communicating the intermediate tank with the atmosphere, in front of the regulating shut-off device in the direction of movement of the air flow, a blower is installed. 13. Установка по пп.2 - 12, отличающаяся тем, что каждый из идентичных отводов разделенных сред каждой вихревой трубы, не сообщенных с воздухоразделяющей установкой, соединен трубопроводом по меньшей мере с одним и тем же из соответствующей группы идентичных указанных отводов отсасывающим устройством. 13. Installation according to claims 2 to 12, characterized in that each of the identical taps of the separated media of each vortex tube not connected to the air separation unit is connected by a pipeline to at least one of the corresponding groups of identical indicated taps by a suction device. 14. Установка по пп.2 и 13, отличающаяся тем, что на каждом входном участке трубопровода соответствующего отсасывающего устройства, сообщающего соответствующие идентичные отводы вихревых труб с указанным отсасывающим устройством, установленно регулирующее запорное устройство. 14. Installation according to claims 2 and 13, characterized in that at each inlet section of the pipeline of the corresponding suction device, communicating the corresponding identical branches of the vortex tubes with the specified suction device, an adjusting locking device is installed. 15. Установка по пп.2 - 12, отличающаяся тем, что каждый из идентичных отводов разделенных сред каждой вихревой трубы, не сообщенных с воздухоразделяющей установкой, соединен трубопроводом с соответствующей идентичным отводам герметичной емкостью, а последняя соединена трубопроводом со своим отсасывающим устройством, при этом на трубопроводе, соединяющем отвод разделенной среды из соответствующей вихревой трубы, между последней и соответствующей идентичным отводам герметичной емкостью установлено регулирующее запорное устройство. 15. Installation according to claims 2 to 12, characterized in that each of the identical taps of the divided media of each vortex tube not connected to the air separation unit is connected by a pipeline to a corresponding sealed container identical to the taps, and the latter is connected by a pipe to its own suction device, on the pipeline connecting the outlet of the divided medium from the corresponding vortex tube, between the last and the corresponding seals identical to the taps, a regulating locking device is installed. 16. Установка по пп.2 и 15, отличающаяся тем, что на каждом трубопроводе, соединяющем соответствующую идентичным отводам герметичную емкость со своим отсасывающим устройством, установлено регулирующее запорное устройство. 16. Installation according to claims 2 and 15, characterized in that on each pipeline connecting a sealed container corresponding to identical taps with its own suction device, an adjusting locking device is installed. 17. Установка по пп.2 - 16, отличающаяся тем, что на всасывающем трубопроводе воздуха непосредственно из атмосферы воздухоразделяющей установки установлено регулирующее запорное устройство. 17. Installation according to claims 2 to 16, characterized in that on the air intake pipe directly from the atmosphere of the air separation unit, an adjusting locking device is installed. 18. Установка по пп. 2 - 17, отличающаяся тем, что на входном участке всасывающего трубопровода компрессора воздухоразделяющей установки глубокого охлаждения за местом входа воздуха, поступающего в первый из вихревых устройств, в направлении движения потока установлено устройство для смешения сред. 18. Installation according to paragraphs. 2 to 17, characterized in that at the inlet section of the suction pipe of the compressor of the air-separation deep-cooling installation behind the inlet of the air entering the first of the vortex devices, a device for mixing media is installed in the direction of flow.
RU96114290/06A 1996-07-18 1996-07-18 Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method RU2118769C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96114290/06A RU2118769C1 (en) 1996-07-18 1996-07-18 Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96114290/06A RU2118769C1 (en) 1996-07-18 1996-07-18 Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96114290A RU96114290A (en) 1997-05-27
RU2118769C1 true RU2118769C1 (en) 1998-09-10

Family

ID=20183296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96114290/06A RU2118769C1 (en) 1996-07-18 1996-07-18 Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2118769C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Глизманенко Д.Л. Получение кислорода. - М.: Химия, 1965, с.160 - 164. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU96114290A (en) 1997-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11918950B2 (en) Deep-condensation VOCs recovery system using air as refrigerant
US9168475B2 (en) Separator for a gas/liquid flow
CN100551490C (en) Modular pressure swing adsorption apparatus
US8790447B2 (en) Separation device for removing liquid from a mixture comprising a gas and liquid
CN100553742C (en) From natural gas stream, remove the method for contaminating gaseous components
US20110192190A1 (en) Process for removing gaseous contaminants from a feed gas stream comprising methane and gaseous contaminants
CN202376859U (en) Gas-liquid separator
CN109224756A (en) Skid-mounted system for recycling VOCs (volatile organic compounds) by using cryogenic condensation method
CN206965171U (en) Whirlwind is vortexed gas-liquid separator
US20020064465A1 (en) Ribbon drive pumping with centrifugal contaminant removal
WO2021224774A1 (en) Tubular filter and system for splitting a gas flow and extracting liquids from a gas flow
CN103386238A (en) Oil removing device for purifying gas
EP2463008A1 (en) A separator for separating a fluid flow of gas with a dispersed phase
RU2118769C1 (en) Method of enhancing efficiency of air separating deep cooling plant in combined unit and combined unit for realization of this method
CN207634269U (en) A kind of multistage gas compressors
CN112943212A (en) Miniature well head sleeve pipe gas dewatering device
CN111117713A (en) Recovery method of associated gas of offshore oil production platform
CN111675220A (en) CO is contained in tail gas generated in carbonate production2Extraction and refining system
RU2801681C1 (en) Method for separation of target fractions from natural gas (embodiments)
US20110192192A1 (en) Process for removing gaseous contaminants from a feed gas stream comprising methane and gaseous contaminants
CN220589421U (en) Instrument wind oil and liquid removing device
RU2116523C1 (en) Highly efficient method of industrial production of helium
RU2553922C2 (en) Complex drying and cleaning of associate oil gas by centrifugal separation and membrane filtration followed by vortex combustion
CN2610283Y (en) High-efficient oil gas separating component of refrigeration system
CN115646075A (en) A vertical cascade vortex tube dehydration and dehydrocarbon system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060719

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务，不要输入任何密码和下载