Колонна двукратной ректификации воздуха

Рис.18.1. Схема колонны двукратной ректификации воздуха:

I – нижняя колонна; II – конденсатор–испаритель; III – верхняя колонна; IV–VI – дроссельные вентили; VII – компрессор; VIII – теплообменник; А – азот; К – кислород

Для одновременного получения азота и кислорода из воздуха применяются колонны двукратной ректификации (рис.18.1). Аппарат состоит из двух колонн и конденсатора – испарителя. Процесс разделения в нижней колонне протекает при давлении примерно 0,56 МПа, а в верхней – 0,13 МПа.

Испарение кислорода происходит при давлении 0,13 МПа за счёт тепла конденсации паров азота в нижней колонне. При такой схеме в конденсаторе – испарителе создаётся достаточный температурный напор, составляющий обычно
2÷3 °С.

Нижняя колонна выполняется как без змеевика, так и со змеевиком в кубе.

Воздух высокого давления дросселируется в куб нижней колонны. За счёт процесса ректификации в верхней части нижней колонны получается чистый азот, а в кубе колонны – обогащённая кислородом (30÷40 % О₂) жидкость. Пары азота сжижаются в конденсаторе. Часть жидкого азота течёт вниз, навстречу поднимающемуся пару, и постепенно обогащается кислородом; другая часть собирается в азотных карманах. Жидкость из куба через дроссельный вентиль V подаётся в верхнюю часть верхней колонны, а жидкий азот из карманов – в среднюю часть верхней колонны через дроссельный вентиль IV. Чистый кислород отводится из верхней колонны снизу в виде газа или жидкости, а газообразный азот – сверху.

Получение больших количеств газообразного и азота требует снижения их стоимости и в первую очередь снижения энергозатрат. Расход энергии для получения 1 м³ газообразного кислорода составляет примерно 0,45÷0,55 кВтч. Степень чистоты получаемых продуктов примерно составляет: азот – 99,9 %, кислород – 99,4÷99,5 %.

Дата добавления: 2015-07-25