ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Одиаа-иие ахеим промыш Лениных установок длЯ из "Производство кислорода" Схема процесса. Аппарат для двойной ректификации, схема которого дана а рис. 37, состоит из двух ректификационных колонн нижней А и верхней —- Б. Нижняя колонна предназначается для предварительного разделения воздуха на обогащенную кислородом смесь и почти чистый азот, который будучи сжиженным, служит флегмой для орошения верхней колонны. В верхней колонне заканчивается разделение воздуха на почти чистые кислород и азот. Нижняя колонна ра(ботаеТ при давлении 6—7 ата и часто называется колонной высокого давления, а верхняя колонна, работающая под давлением 1,4—1,6 ата, называется колонной низкого давления. [c.85] Около П0Л01ВИНЫ всего количества сжижающегося в трубках конденсатора азота стекает обратно и орошает нижнюю колонну другая его половина собирается в карманах 7, откуда через азотный дроссельный вентиль 8 подается на верхнюю тарелку верхней колонны Б для орошения последней. Примерно на /з высоты верх-не й колонны через кислородный дроссельный вентиль 9 подается из испарителя 3 жидкая кислородно-азотная смесь. В результате процесса ректификации, происходящего в верхней колош1е, в нижней ее части собирается между трубками конденсатора жидкий кисло род чистоты 99—99,8 /о1. Этот кислород испаряется за счет конденсации азота в трубках конденсатора и часть его по трубке 10 отводится через теплообменник в газгольдер как продукт, а остальная часть поднимается вверх по колонне, участвуя в процессе ректификации. В верхней части колонны Б собирается газообразный азот чистоты 96—98 /о, который по трубе II через теплообменник отводится из аппарата и выбрасывается в атмосферу. Проходя через теплообменник, азот и кислород отдают свой холод поступающему а ректификацию сжатому воздуху. Количество отводимого из конденсатора в качестве готового продукта кислорода составляет примерно 1/5— /в часть от всего количества паров, образующихся в конденсаторе. [c.87] Из приведенного описания действия аппарата двойной ректификации видно, что имеющийся в нем конденсатор выполняет в отношении нижней колонны функции конденсатора, а для верхней колонны — функции испарителя. Поэтому его часто называют конденсатор-испаритель. [c.87] Наименьшая работа, необходимая для двойной ректификации. Если величина температурного напора в конденсаторе-испарителе будет равна нулю, то никакого теплообмена между жидким кислородом и газбобразным азотом в конденсаторе происходить не будет. В этом случае температура кипения жидкого кислорода будет равна температуре сжижения газообразного азота, заполняющего внутреннее пространство трубок конденсатора. Если принять, что давление в верхней колонне наименьшее и равно атмосферному, то для повышения температуры конденсации находящегося в трубках азота до температуры кипения кислорода при атмосферном давлении необходимо давление аэота повысить до 3,6 ата. Это давление будет являться тем наименьшим, теоретически необходимым давлением в нижней колонне, которое требуется для процесса двойной ректификации. [c.87] Как мы уже указывали выше, давление в нижней колонне приходится держать около 5—бога. Это естественно связано с дополнительным расходом энергии на ректификацию воздуха. Действительный же расход энергии в ректификационных аппаратах обуславливается не величиной давления в нижней колонне, а теми 1Ю-терями холода, которые имеются в аппарате и которые слагаются из потерь на недогрев (недокуперацию) в теплообменниках и потерь в окружающую среду через изоляцию аппарата. Для покрытия этих потерь давление поступающего в разделительный аппарат воздуха должно быть значительно выше того, которое имеется в нижней колонне. Это давление определяется холодильным циклом, принятым в данной установке. Например, для установок системы Лин де с о д овратным расширением давление поступающего в аппарат воздуха равно около 50—60 ата. Поэтому действительный расхо д энергии на 1 л перерабатываемого воздуха в установках для его разделения будет значительно превышать вышеуказанную теоретическую величину. Данные о действительном расходе энергии приведены ниже при описании схем промышленных установок. [c.88] В зависимости от величины аппарата общие потери холода в нем (на недогрев в теплообменниках и в окружающую среду) ооставляю1т от 2 до 5 кал на 1 м перерабатываемого воздуха. Для разделительных аппаратов, получающих жидкий кислотод, потери холода увеличиваются на величину количества холода, отводимого из аппарата с жидким продуктом. Для компенсации этой потери должно быть на такую же величину увеличено и количество холода, подаваемого в аппарат с поступающим воздухом. Если допустить отсутствие потерь холода во время установившегося процесса разделения воздуха в аппарате, то совершенно не нужно иметь дополнительного холода. Весь процесс разделения воздуха этом случае и образование необходимого количества жидкости происходит за счет полного использования холода, один раз накопленного в аппарате. [c.88] В качестве I римера определим затрату энергии в установке, перерабатывающей 600 ж воздуха в час и получающей необходимый холод путем применения холодильного цикла Линде с простым дгосселированием сжатого воз-дуга. Общие потери холода примем 3,5 кал/м воздуха. [c.88] Материальный баланс. Поступающий в разделительный аппарат атмосферный воздух, содержащий по объему 20,9% кислорода и 79,1 /о азота, уходит из него уже в виде кислорода, чистотой 99—99,5% и азота, чистотой 96—98%. Количества поступающих в аппарат кислорода и азота равно количеству этих газов, отходящих из аппарата. [c.89] Зная чистоту получаемых из аппарата кислорода и азота,, можно по материальному балансу подсчитать количество кислорода, получаемого из 1 поступившего в разделительный аппарат воздуха, или определить количество воздуха, необходимое для получения 1 кислорода данной чистоты. [c.89] С увеличением чистоты азота уменьшаются потери кислорода с отходящим азотом и производительность аппарата па кислороду увеличивается. [c.89] Поэтому при регулировке работы кислородного аппарата всегда стремятся достичь наибольшей чистоты отходящего азота с целью увеличения количества получаемого из аппарата кислорода. [c.90] В табл. 16 приведены выходы кислорода из 1 воздуха, а в табл. 17 — расход воздуха на 1 м кислорода, подсчитанные для различной чистоты отходящих продуктов. [c.90] Существующие аппараты для получения кислорода имеют в верхней колонне обычно 48 тарелок. Жидкость из испарителя подается на 32-ю тарелку (считая сниЗ у) и содержит около 1,5 / аргона По мере стекания жидкости вниз содержание аргона в ней увеличивается и между 17-й и 25-й тарелками содержание аргона будет наибольшим, достигая величины 9,5— 11 /о (объемных). В парах, находящихся над этими тарелками, содержание аргона на 2—3 /о больше, чем в жидкости. Следовательно, в аппаратах с вышеуказанным числом тарелок отвод грязной фракции следует производить между 17-й и 25-й тарелками, так как в этой части колонны находятся пары, наиболее богатые аргоном. Однако при этом приходится отводить пары, содержащие значительное количество кислорода, которого будет в них тем больше, чем ниже расположена тарелка, с которой отводится грязная фракция. [c.91] Аргон применяется в электропромышленности для заполнения ламп накаливания, поэтому на некоторых кислородных аппаратах поставлено и одновременное получение технического аргона. Для этого разделительные аппараты снабжаются дополнительной ректификационной колонной, на середину которой из промежутка между 15-й и 25-й тарелками верхней колонны отводится жидкая смесь кислорода, аргона и азота для дополнительной ректификации. В результате получается газообраз1ная смесь, содержащая 45—50 /о кислорода, 45 —50 /с аргона и около 5 /о азота, из которой кислород удаляют путем сжигания в ней водорода в отдельной очистительной установке и получают газ, содержащий 83—90 /о аргона, 10—17 /о азота и не более 0,2 /о кислорода э Л т продукт используется в электропромышленности под названием технического аргона . [c.92] Вернуться к основной статье