ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка и осушка воздуха в кислородных установках Теплообменные аппараты из "Производство кислорода" Практически средний расход энергии на сжижение воздуха с учетом потерь составляет 1,4—1,5 квт-ч1кг, что превышает расход энергии в процессе Клода — Гейландта. [c.55] По мере увеличения размеров установки, в связи с увеличением к. п. д. машин и снижением удельных потерь, процесс сжижения при низком давлении приближается по энергетическим показателям к процессу Клода — Гейландта [16]. [c.55] Создана эффективная холодильная машина фирмы Филипс, основанная на оригинальном газовом цикле [17], [1]. Описание этих процессов выходит из рамки настоящей книги. [c.55] Процессы сжижения воздуха составляют неотъемлемую часть низкотемпературной ректификации воздуха, посредством которой из него извлекают кислород, азот, аргон и другие газы. Выбор того или другого процесса сжижения определяется в каждом случае технико-экономическими соображениями, связанными с установкой в целом. Поэтому для установок различных типов в зависимости от условий находят применение все перечисленные способы сжижения, от процесса Линде до процесса Капицы. В крупных кислородных установках применяется главным образом процесс Капицы. [c.55] В процессах разделения воздуха путем ректификации участвуют его постоянные части, так как переменные части почти полностью удаляются в предыдущих стадиях процесса. Содержание в воздухе гелия, неона и криптона настолько незначительно, что они не оказывают существенного влияния на ход процесса разделения. Поэтому воздух, подвергаемый ректификации, с достаточной точностью можно принять за смесь азота ( 78,1% по объему), кислорода ( 21,0%) и аргона (- 0,9%). В сжиженном виде эти газы полностью взаимно растворимы во всех соотношениях. [c.55] В зависимости от условий ректификации аргон либо частично отводят для получения в виде самостоятельного продукта, либо выводят из аппаратов с кислородом и азотом. Во втором случае воздух рассматривают как смесь кислорода и азотаучитывая влияние аргона при расчете ректификационной колонны. [c.55] Разделение воздуха на кислород и агот посредством ректификации основано на использовании свойств смеси кислород-азот, обусловленных разницей в температурах кипения компонентов смеси. [c.56] Рассмотрим кратко процесс конденсации и испарения двойных (бинарных) смесей, составные части которых взаимно раст-вори.мы во всех соотношениях. [c.56] В отличие от простого вещестза, температура кипения которого при данном давлении постоянна, температура кипения смеси при данном давлении зависит от ее состава. Чем больше в смеси вещества с низкой температурой кипения, тем ниже температ)ра кипения смеси. Такая же закономерность существует и для конденсации. Второй особенностью, наблюдаемой при испарении и конденсации бинарных смесей, является то, что пар, находящийся в равновесии с жидкостью (равновесный пар), всегда содержит больше вещества с более низкой температурой кипения (легко кипящего), чем жидкость. [c.56] ЖИДКОСТИ (точка 2 ). Пар, с той же температурой Гг, что и жидкость, отличается от нее по составу, так как он содержит большее количество легкокипящего вещества А (точка 2 ). Аналогично будет проходить процесс кипрния для жидкости любого другого состава, например в точках 8 и 4. Соединив точки Б— 2 — 3 — 4 — А, получим так называемую линию кипения, соединив точки В—2 —3 —4 —А — линию конденсации. Площадь, заключенную между линиями кипения и конденсации, называют областью влажного пара. [c.57] Расстояние по горизонтали между линиями конденсации и кипения уменьшается по мере приближения к ординатам Хд =1 (Хд =0) и Хд = 1 (Хд =0). Это показывает, что максимальная разница в составах жидкости и равновесного пара характерна для области средних концентраций. Когда же в растворе значительно преобладает какое-нибудь одно вещество А или В, разница в составах уменьшается, пока, наконец, для чистых веществ составы жидкости и пара не сравняются. [c.57] Процесс конденсации бинарной смеси происходит по тем же закономерностям, но в обратном порядке. При полном испарении (или конденсации) смеси состав полученного пара (или жидкости) тот же, что и исходной смеси. [c.58] Можно осуществлять испарение или конденсацию так, чтобы получаемые продукты непрерывно отводились из сосуда, где они образуются. Такой процесс называется фракционированным испарением или конденсацией. В процессах фракционированного испарения или конденсации воздуха можно получить два продукта, один из которых будет обогащен тяжелокипящим, а другой легкокипящим веществом. Недостаток этого способа заключается в том, что разделение получается неполным и получить достаточно чистые продукты невозможно. [c.58] При фракционированном испарении жидкого воздуха, если, например, испарить 40% жидкости и собрать полученные пары, среднее содержание кислорода в них составит 7%, в то время как оставшиеся 60% жидкости будут содержать 30% О2. Потери кислорода с паром составят 15% от общего количества. Если собрать пары, отводимые при испарении 80% жидкости, то среднее содержание кислорода в них составит 11,1%, что вызовет потерю с паром почти 27% кислорода. Но содержание кислорода в оставшейся жидкости будет выше оно составит 60%. Если испарить 90% жидкости, то содержание кислорода в оставшейся части достигнет 81%, но в отведенных парах будет уже в среднем 50% кислорода и потеря его составит 52%. Аналогичные соотношения наблюдаются и при фракционированной конденсации воздуха. Таким образом, при фракционированном разделении воздуха можно получить лишь обогащение его кислородом (или азотом), причем потери кислорода (или азота) быстро увеличиваются при возрастании его концентрации в продукте. Поэтому на промышленных установках разделение воздуха осуществляется более совершенным методом — ректификацией. [c.58] Прежде чем перейти к анализу этого процесса, рассмотрим некоторые особенности кипения и конденсации бинарных смесей, которые необходимо учитывать при изучении ректификации. [c.59] Влияние давления на равновесные составы смесей. Температуры кипения смесей, так же, как и температуры кипения чистых веществ, повышаются с увеличением давления. [c.59] Наиболее удобно и наглядно разница в составах жидкости и пара может быть представлена на диаграмме л —у. Такая диаграмма для смеси кислород-азот показана на рис. 1-20. [c.60] Так как в парах всегда больше легкокипящего вещества (в данном случае азота), то для всех концентраций и давлений значение у всегда больше, чем Вследствие этого все равновесные кривые расположены над диагональю у=х. Чем выше давление и чем, следовательно, меньше разница между составами жидкости и пара, тем ближе кривая равновесия расположена к диагонали . [c.60] Теплота испарения и конденсации бинарной смеси. При испарении и конденсации бинарных смесей, так же как и чистых веществ, должно затрачиваться (или отводиться) определенное количество тепла — теплота парообразования. [c.61] Вернуться к основной статье