Главная страница

Способ полного разделения
И Линде, и Клод, работая над способами полного разделения воздуха на кислород и азот, шли довольно близкими путями. Идея состояла в том, чтобы проводить процесс разделения( в две стадии - сначала получать чистый азот и воздух, только обогащенный кислородом, а затем из него и чистый кислород, разница была только в том, что для первой стадии процесса Клод применил дефлегмацию, а Линде - ректификацию.

В дальнейшем практика показала, что вариант Линде оказался более удобным и надежным. Поэтому его ректификационная колонна для разделения воздуха ("колонна двойной ректификации") используется практически во всех воздухоразделительных установках. Лаже фирма "Лэр Ликид", организованная Клодом (и существующая до сих пор), перешла на использование такой колонны. Изобретенная и запатентованная в 1907 г., она, конечно, существенно усовершенствована за прошедшие годы, но основная идея, лежащая в основе ее работы, не изменилась до сих пор. Таким долголетием в эпоху НТР отличаются очень немногие технические устройства.

схема аппарата двойной ректификации Видно, что он состоит из двух ректификационных колонн, поставленных одна на другую и соединенных последовательно. В первой (нижней) происходит предварительное разделение воздуха В на азот А, получающийся в верхней ее части, и обогащенный кислородом воздух (36-38% 02), вбирающийся внизу, в испарителе. Для этого воздух, сжижающийся в змеевике, находящемся в испарителе, через дроссель подается в среднюю часть колонны. Пар идет наверх, в конденсор, а жидкость стекает в испаритель.

Оба продукта, получасе в нижней колонне, в жидком виде через дроссельные вентили подаются в верхнюю колонну, где и происходит их окончательное разделение. Мы видели, что для полного разделения двухкомпонентной смеси ректификацией необходимо, чтобы сверху в нее вливался жидкий низкокипящий компонент, а снизу поступи пар высококипящего компонента. Именно такая ситуация создается в верхней колонне аппарата Линде с двойное ректификацией.

Разделяемая смесь подается в середину верхней колонны Пар, двигаясь вверх, обогащается азотом, а жидкость, стекающая вниз, - кислородом. Готовые продукты разделения - технически чистые кислород и азот отводятся из колонны либо в газообразном, либо в жидком виде. В первом случае они подаются в регенеративный теплообменник, где нагреваются, охлаждая сжатый воздух, поступающий на разделение.
Красота идеи, положенной в основу колонны двойной ректификации, определяется тем, что как подогрев, обеспечивающий поток пара в верхней колонне, так и конденсация, создающая стекание вниз жидкости в ней, обеспечиваются без ввеи них подвода и отвода тепла. Колонна в этом отношении поставлена на "самообслуживание". Действительно, теплообменный аппарат, соединяющий нижнюю и верхнюю колонны, служит в первой из них конденсатором для азота, которые обеспечивает флегмой обе колонны, и во второй - испарителем, обеспечивая в ней поток пара. Поэтому он и называется "конденсатор-испаритель".

Для конденсации азота в нижней колонне при испарении кислорода в верхней его давление должно быть около 0,5 Mils чтобы температура его конденсации была 92-93 К, т.е. превышала температуру кипения кислорода в верхней колонн6 Интересно, что это давление в нижней колонне поддерживается само, автоматически. Действительно, если оно снизите" то конденсация прекратится и газообразный азот, вставший неожиженным, сразу автоматически поднимет давление Это классический пример отрицательной обратной связи обеспечивающей саморегулирование процесса; ее наличие характерно для лучших и наиболее "живучих" технических систем.
Реклама
Copyright © 2008