Устройства разделения воздуха

Разделение воздуха по его составной части, основными из которых являются кислород и азот, происходит в ректификационных колонках.

Схема установки однократной ректификации воздуха

В среднюю часть ректификационной колонны поступает разделяемое вещество в виде жидкости, пара или их смеси. В нижней части колонны, где перед началом работы разделяемая смесь находится в виде жидкости расположен трубчатый испаритель, За счет подвода теплоты в испарителе стекающая сверху по тарелкам жидкость испаряется, пары жидкости поднимаются вверх по колонне и попадают в конденсатор, где осуществляется отвод теплоты.

Образующаяся в конденсаторе жидкость стекает по тарелкам вниз, контактируя с восходящим потоком паров.

В испарителе вначале испаряется более легкокипящая жидкость (сжиженный азот), а жидкость остающаяся в испарителе насыщается более тяжелым кипящим комплектом (сжиженным кислородом), температура кипения при этом увеличивается и начинается испарение более тяжелокипящей жидкости. Из верхней части колонны может быть отобран газообразный или жидкий азот, из нижней- газообразный или жидкий кислород.

В такой колонне можно получить чистый кислород и азот, содержащий 7-10% О₂.

Для более глубокого разделения используют установки 2-х кратной ректификации.

Схема установки 2^х кратной ректификации

Установка состоит из двух колонн: верхней, работающей при Р_изб = 0,12-0,14 МПа, и нижней с Р_изб =0,5-0,6 МПа.

В средней части установки размещен конденсатор-испаритель, в его трубах конденсируется азот при Р=0,5-0,6 МПа, а межтрубном пространстве испаряется кислород с Р= 0,12-0,14 МПа.

В змеевик нижней части установки подается воздух и испаряется жидкость, содержащая 45-55 % О₂. Пройдя змеевик, воздух дросселируется до Р =0,5-0,6 МПа и поступает в среднюю часть нижней колонны (флегма).

Одна часть конденсата азота, образующаяся в конденсаторе-испарителе, служит флегмой в верхней колонне, а другая часть стекает вниз, обогащаясь при этом кислород, а затем через дроссельный вентиль поступает в среднюю часть средней колонны.

Флегма, состоящая из конденсирующего азота, через дроссельный вентиль поступает в верхнюю часть колонны. Обе жидкости стекают по тарелкам верхней колонны, обогащаясь кислородом и в виде чистого кислорода, собираются в межтрубном пространстве конденсатора-испарителя.

Часть паров кислорода отводится из установки в виде чистого продукта, а часть взаимодействует со стекающей флегмой. Азот в газообразном состоянии отбирается в самой верхней части верхней колонны. Полученные продукты проходят в дальнейшем ТО для охлаждения воздуха перед его разделением.

Схема кислородной станции

1. в

   

   оздушный фильтр;

2. воздушный компрессор;

3. блок осушки и очистки воздуха;

4. блок разделения;

5. газгольдер;

6. кислородный компрессор среднего давления;

7. блок осушки кислорода;

8. кислородный компрессор высокого давления;

9. пиковый кислородный компрессор;

10. наполнительная, склад баллонов;

11. реципиенты для хранения кислорода.

Воздух поступает в виде компрессора через фильтры и далее через систему очистки и осушки в блок разделения.

Это оборудование представляет собой кислородный цех. Отсюда кислород поступает в отделение компрессии. Кислород среднего давления подается потребителям, а высокого давления поступает в отдел наполнения, где находится также склад баллонов.

Пиковые компрессоры служат для подачи кислорода в моменты наибольшего потребления. Кроме указанных кислородных станций существуют еще отделение очистки инертных газов и газофикационных станций.