ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы, требующие применения глубокого холода из "Техника высоких давлений в химии" Промышленные установки глубокого охлаждения широко распространены в отечественной промышленности. Кислород, если не считать электролиза воды, почти исключительно получается этим методом. Азот и большая часть водорода для заводов синтеза аммиака получаются глубоким охлаждением. Этим же путем извлекают из воздуха аргон, неон, ксенон, криптон и из природных газов — гелий. [c.35] Газы сжижаются только при температуре не выше критической и давлениях, соответствующих этим температурам. [c.35] Приведем основные данные для некоторых постоянных газов (газов с низкой критической температурой). [c.36] Воздух. Кислород Азот. . Водород Г елий. [c.36] Идеальный газ при расширении без совершения внешней работы сохраняет температуру постоянной, однако реальные газы отклоняются от этой закономерности, чем и пользуются для целей глубокого охлаждения. При обычных температурах и не очень высоких давлениях газы, за исключением водорода и гелия, охлаждаются при дросселировании (положительный эффект Джоуля-Томсона). [c.36] При повышении температуры (или давления) вначале достигается точка инверсии, когда газы не меняют температуры при дросселировании, а затем эффект Джоуля-Томсона становится отрицательным, т. е. газы при расширении нагреваются. Газы при нормальном давлении имеют следующие точки инверсии воздух - -ЗбО°, водород —80,5°, гелий — 258°, следовательно, водород и гелий не могут быть ожижены дросселированием без значительного предварительного охлаждения за счет других газов. [c.36] На установках, работающих с использованием внешней работы газа, применяют сравнительно невысокие давления. Работа, затраченная компрессором на сжатие газа, при этом частично возвращается двигателем, кроме-того достигается значительно большее понижение температуры, чем при простом дросселировании так при адиабатическом расширении с давления 40 ата до 1 йг , воздух с начальной температурой 15° охлаждается до —172°, вместо - -7° под влиянием дросселирования. Расширение газа осуществляется поршневыми машинами (детандерами), смазываемыми петролейным эфиром, или более совершенными детандерами турбинного типа, работающими без смазки. [c.37] Установки, работающие по комбинированному методу, применяют обычно давление 150—200 ат, при этом часть сжатого газа расширяется в детандере, а часть дросселируется. Преимущество этих установок — их экономичность. [c.37] Рассмотрим схему комбинированной установки для получения жидкого и газообразного кислорода (рис. 8). [c.37] Установка имеет следующие основные элементы компрессор высокого давления, декарбонизатор, осушительную батарею, детандер, разделительный аппарат, оборудование для хранения жидкого и газообразного кислорода. [c.37] Компрессор засасывает воздух через воздушный фильтр 1 с кольцевой насадкой, смазанной висциновым маслом. Очищенный от механических примесей воздух сжимается компрессором, имеющим после каждой ступени холодильник с водяным охлаждением и масловодоотделитель. После второй ступени воздух, сжатый до 12—15 ат, поступает в декарбонизатор 4, заполненный раствором едкого натра до середины соединительной трубы, имеющей кольцевую насадку, и очищается от углекислоты. Далее воздух сжимается в П1 и IV ступенях и поступает в осушительную батарею 6, где влага поглощается кусковым едким натром. [c.37] Очистка воздуха от углекислоты и влаги необходима на всех установках глубокого охлаждения, так как вода и углекислота будут замерзать в теплообменнике разделительного аппарата, нарушая тем самым его нормальную работу. [c.37] При пусковом периоде, когда необходимо охладить разделительный аппарат и накопить в его испарителе и конденсаторе жидкость, воздух сжимается компрессором до давления 200— 220 ат. Когда же процесс установится, то для нормального режима достаточно давление 55—60 ат. [c.39] Когда надо получить большую часть кислорода в жидком виде, потери холода увеличиваются за счет холода, отводимого из аппарата вместе с жидким кислородом. Эта дополнительная потеря требует сжатия компрессором воздуха до давления 200—220 ат. Кроме того, при работе на жидкий кислород около 50% воздуха из осушительной батареи поступает в детандер 17, где, расширяясь до 6 ат, воздух охлаждается до —130°, при этом работа передается от детандера к компрессору при помощи ременной передачи. Затем эта часть воздуха проходит через фильтр в детандерную ветвь теплообменника 8 и, охладившись дополнительно в теплообменнике, поступает непосредственно в испаритель нижней колонны. [c.39] Полученный жидкий кислород сливают из межтрубной части конденсатора в стационарный танк 19, из которого по мере надобности развозят в транспортных танках к местам потребления. [c.39] При работе установки на жидкий кислород около 20% кислорода получают в газообразном состоянии. [c.39] Вернуться к основной статье