Колонна однократной ректификации для получения азота

Колонна однократной ректификации (для получения кислорода)

Это наиболее простое устройство для ректификации воздуха. Для лучшего понимания на рис. 4.5 вместе с колонной приведена схема сжижения воздуха по К. Линде, хотя можно применить любую другую схему.

Рис. 4.5. Схема колонны однократной ректификации для получения кислорода в блоке с воздухосжижительной установкой К. Линде

Работа установки в процессах:

1 – 2 – изотермическое сжатие атмосферного воздуха;

2 – 3 – охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике ТО встречными потоками азота (А), кислорода (К) воздуха (В);

3 – 4 – сжижение воздуха в змеевике испарителя. Здесь воздух является источником теплоты Q _и;

4 – 5 – дросселирование. Флегма при давлении Р» 0,1 МПа подается на верхнюю тарелку колонны.

В точке 6 отводятся пары азота, но не чистые, а равновесные кипящему воздуху при температуре Т ₅ (в точке 5). Поэтому они содержат примерно 10-12 % кислорода. Пары отводятся в ТО, где охлаждают встречный поток сжатого воздуха, идущего в змеевик испарителя для конденсации.

В испарителе колонны скапливается кислород (как более труднокипящая жидкость). Он может отводиться в жидком (в точке 7') или газообразном (в точке 7) виде.

В такой установке можно получить до 2/3 технически чистого кислорода от общего количества кислорода в воздухе, переработанного установкой. Около 1/3 теряется с азотом. Давление в колонне близко к атмосферному и не превышает 0,13 – 0,15 МПа.

Особенность этой колонны (см. рис. 4.6) – наличие конденсатора.

Рис. 4.6. Схема колонны однократной ректификации для получения азота

Сжатый и охлажденный в теплообменнике (ТО) воздух через дроссельный вентиль Др₁ подается в куб колонны, при этом происходит его сжижение и частичное испарение. Обогащенный азотом пар по колонне поднимается вверх навстречу стекающей флегме и, уже практически чистый азот, попадает в трубное пространство конденсатора. Здесь азот конденсируется за счет отвода теплоты кипящему обогащенному кислородом жидкому воздуху, который поступает из куба через дроссель Др₂ в межтрубное пространство конденсатора.

Флегма, образующаяся в конденсаторе, по существу чистый азот, стекая вниз по колонне, скапливается в карманах конденсатора и отводится как конечный продукт в жидком виде.

Чистые пары азота скапливаются под крышкой конденсатора. Отсюда они отводятся как конечный продукт – газообразный азот.

Обогащенный кислородом воздух из межтрубного пространства конденсатора используется для охлаждения сжатого воздуха в ТО.