|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Усредненный состав сухого атмосферного воздухаСодержание кислорода в продуктах разделения воздуха (без извлечения аогона
Коэффициент извлечения. Разделительную способность колонны иногда характеризуют коэффициентом извлечения компонента из смеси. Например, при получении кислорода из воздуха коэффициент извлечения О2
,
где К – количество получаемого продукта – кислорода; М – количество разделяемой смеси; – молярная доля О2 соответственно в разделяемой смеси и продукте. Для колонн двукратной ректификации β = 0,96–0,97. Получение инертных газов из воздуха. При разделении воздуха приходится учитывать наличие в нем инертных газов и в первую очередь аргона. Присутствие аргона делает невозможным одновременное получение из колонны чистых кислорода и азота: если весь аргон соберется в продукционном кислороде, то объемная доля О2 в продукте не будет превышать 95 %; если весь аргон перейдет в азот, то доля азота в продукте составит не более 98,7 %. В связи с этим для получения чистых продуктов аргонная фракция должна быть выведена из верхней колонны.
Таблица 5.1. Усредненный состав сухого атмосферного воздуха
Инертные газы, содержащиеся в воздухе, находят широкое применение, поэтому на крупных ВРУ в виде побочных продуктов разделения получают газовые смеси, обогащенные инертными газами, такими как, Хе, Кг, Аг, Ne и Не. Из них затем получают чистые инертные газы. Эти обогащенные смеси называют «первичным концентратом» или «сырым» газом. Например, на крупнейшей установке Кт-70 можно получить 0,26 м3/ч криптоно-ксенонового концентрата [в пересчете на 100 % (Кг + Хе)] и 3,82 м3/ч неоногелиевой смеси [в пересчете на 100 % (Ne + Не)]. На рис. 5.6 приведена упрощенная принципиальная схема узла ректификации с указанием мест отбора первичных продуктов разделения.
Неон и гелий (как компоненты с самой низкой температурой конденсации) ни в одном сечении колонны конденсироваться не могут (возможно небольшое растворение этих компонентов в жидком азоте) и накапливаются в паровой смеси в верхнем сечении конденсатора нижней колонны 2 при давлении около 0,56 МПа. Эта смесь Г, содержащая N2, Ne и Не, отводится в аппарат 5 (дефлегматор), где охлаждается жидким азотом D с температурой около 80 К. При этом часть азота из смеси Г конденсируется, а общее содержание Ne и Не в остаточном газе увеличивается до 50 %. Если неоногелиевая смесь не является продуктом разделения, то она будет накапливаться в конденсаторе и вызовет повышение давления в нижней колонне; эту газовую смесь необходимо периодически продувать в атмосферу для обеспечения нормального режима работы. Криптон и ксенон с наиболее высокой температурой конденсации накапливаются в кислороде (их содержание в кислороде примерно в 5 раз больше, чем в воздухе). Этот кислород из колонны 1 отводится в колонну 4 в виде жидкости П или пара (тогда колонну 4 выполняют двухсекционной). Из нижней части колонны 4 отводится в испаритель (на рисунке не показан) обогащенная жидкость, из которой получают первичный криптоновый концентрат, содержащий 0,1–0,2 % (Kr + Хе). Кислород из испарителя возвращается в колонну 4. Аргон накапливается в средней части колонны 1, так как его температура кипения лежит между температурами кипения О2 и N2. Свойства тройной системы О2–Ar–N2 таковы, что в результате процессов, происходящих в колонне 1, содержание Ar в смеси на некоторых тарелках значительно больше содержания его в воздухе. На рис. 5.8 приведен график изменения содержания Ar(у 2)на тарелках колонны 1; наибольшая молярная доля Ar – 17,35 %. При отборе аргонной фракции максимальное значение у2 обычно достигается на тарелках, расположенных ниже ввода кубовой жидкости. Из колонны 1 аргонная фракция Ф в паровой фазе отводится для концентрирования в аргонную колонну 3, из которой получается «сырой» аргон С (примерно 80–95 % Аг, 10–3 % N2, остальное кислород). Фракцию выводят из сечения, расположенного несколько ниже сечения с максимальным содержанием аргона в смеси. Это позволяет получить аргонную фракцию с меньшим содержанием азота и облегчить режим работы аргонной колонны. Флегма, необходимая для работы аргонной колонны, образуется из пара в конденсаторе аргонной колонны 3; теплота конденсации передается части кубовой жидкости R, кипящей в межтрубном пространстве конденсатора флегмы. Флегма стекает вниз навстречу пару и затем отводится в колонну.
Состав «сырого» аргона, распределение аргона по высоте верхней колонны, количество отбираемой фракции и степень извлечения Ar из воздуха существенно зависят от типа ВРУ и режима ее работы. Периодически действующие ректификационные колонны. Периодически действующие колонны в промышленности применяют реже, чем непрерывно работающие и преимущественно для малотоннажных производств и в лабораторных установках. Схема установки в простейшем варианте включает: куб с обогревом (в который загружается разделяемая смесь в жидкой фазе); ректификационную адиабатную колонну, установленную над кубом; конденсатор-дефлегматор с охлаждающим устройством для конденсации пара, поступающего из колонны. Часть образовавшегося конденсата направляется назад в колонну в качестве флегмы для обеспечения процесса ректификации, остальной конденсат является продуктом-дистиллятом. Ректификационная колонна может работать либо в режиме получения дистиллята постоянного состава, либо в режиме работы с постоянной флегмой. Первый процесс протекает при непрерывно изменяющемся флегмовом числе: наименьшим в начале процесса и наибольшим – в конце. По мере отгонки кубовой жидкости содержание низкокипящего компонента в ней уменьшается и требуется непрерывное и правильное регулирование питания колонны паром и флегмой, что затрудняет ведение процесса. Чаще используют второй режим работы колонны – в условиях постоянного флегмового числа. По мере протекания процесса содержание низкокипящего компонента в кубовой жидкости и соответственно в дистилляте уменьшается, в результате получают дистиллят среднего состава. Для повышения качества разделения и получения более чистых продуктов применяют так называемую фракционную периодическую ректификацию, т.е. последовательное во времени разделение полученных продуктов в повторных процессах. Расчет колонны периодического действия усложняется вследствие изменения во времени параметров всех элементов установки.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |