Что такое недорекуперация и ректификация.

Недорекуперацией называется разность температур на конце теплообменника между поступающим и обратным потокам. Обычно в установках глубокого холода величина недорекуперации находится в пределах 5 – 10⁰ С при применении теплообменников и 2 – 4⁰ С при применении регенераторов.

Ректификация- процесс многократного противоточного контактирования встречных неравновесных потоков пара и жидкости с целью разделения жидких гомогенных смесей на фракции. Процесс разделения жидкостей ректификацией возможен при условии, что температуры кипения этих жидкостей различны. Ректификация представляет собой разделение смеси на составляющие ее компоненты в результате многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Для осуществления диффузии пары и жидкости должны как можно лучше контактировать между собой, двигаясь в ректификационной колонне навстречу друг другу: жидкость под собственным весом сверху вниз, пары — снизу вверх.

В результате многократного взаимодействия пара и жидкости дистиллят содержит почти чистый низкокипящими компонент, а кубовый остаток — высококипящими. Проводят ректификацию в колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками различной конструкции) либо заполненных насадкой, изготовленной из различных материалов (керамика, металл, дерево).

- жидкая фаза

- паровая (газовая) фаза

Схемы основных типов колонных аппаратов:

а — тарельчатый; б — насадочный; в — пленочный; 1 — корпус колонны; 2 — полотно та­релки; 3 — переточное устройство; 4 — опорная решетка; 5 — насадка; 6 — распределитель; 7 — трубная решетка; 8 — трубка

Сущность процесса разделения воздуха состоит в том, что образующуюся при испарении жидкого воздуха парообразную смесь азота и кислорода пропускают через жидкость с меньшим содержанием кислорода. Т.к. жидкость содержит меньше кислорода и больше азота, она имеет более низкую температуру, чем проходящий через нее пар. Это вызывает конденсацию кислорода из пара и обогащение им жидкости и одновременно испарение из жидкости азота, т.е. обогащение им паров над жидкостью.

В условиях нормального атмосферного давления воздух ожижается при температуре около 80 К (-190° C); состав смеси изменяется по сравнению с первоначальным. Если исходный воздух содержит приблизительно 79% азота и 21% кислорода, то в результате естественного кинетического перераспределения в жидкости будет 65% азота и 35% кислорода, а в газе над жидкостью - 87% азота и 13% кислорода. По мере того как жидкость опускается, а пары поднимаются по ректификационной колонне, концентрации выделяемых компонентов в них повышаются; в конце концов, в нижней части колонны отбирается кислород "товарной" чистоты, в ее верхней части - высококачественный азот, в других точках - аргон и смесь "более редких" газов. Ректификацию воздуха обычно проводят в аппарате двукратного действия, который состоит из двух расположенных одна над другой колонн со встроенным между ними по высоте или выносным конденсатором-испарителем.

Рис. 1. Аппарат двукратной ректификации: 1, 2-ректификац. колонны; 3 - конденсатор-испаритель.

Трубное пространство последнего сообщается с нижней колонной, и в нем конденсируются пары азота, образующие флегму для обеих колонн. Межтрубное пространство конденсатора сообщается с верхней колонной, являясь одновременно ее кубом и испарителем. Давление в верхней колонне(0,14 МПа) обусловливается в основном гидравлическими сопротивлениями, которые должны преодолеть продукты разделения, отводимые из ВРУ. Давление в нижней колонне (0,55 МПа) соответствует температуре конденсации паров азота жидким кислородом, кипящим в кубе верхней колонны. Принятому перепаду давлений между трубным и межтрубным пространством конденсатора отвечает разность температур 2,5°С. Давление, необходимое для проведения процесса, обусловливается требуемой холодопроизводительностью, агрегатным состоянием продуктов разделения и указанными выше необратимыми потерями. В соответствии с этим различают ВРУ низкого и среднего давления