3.3.2. Схема узла ректификации вру для получения азота.

Базой при разработке узла ректификации большинства ВРУ для получения азота служит аппарат однократной ректификации, включающий ректификационную колонну и установленный над ней конденсатор-испаритель, а также охладители на потоках жидкости.

Схема (рис. 3.14) включает ректификационную колонну 1, конденсатор 2 и два охладителя: кубовой жидкости 3 и продукционного азота 4. Охлаждение продукционного азота перед его подачей потребителю осуществляется частью этого же азота, которая дросселируется, испаряется в охладителе 4 и направляется в линию отбросного газа.

Применение одноколонного аппарата существенно уменьшает габариты блока разделения и теплопритоки через изоляцию. Степень извлечения жидкого азота в такой схеме не превышает 17-19 %.

3.3.3. Схемы узла ректификации вру для одновременного получения кислорода и азота.

Выбор схемы узла ректификации ВРУ для одновременного получения кислорода и азота определяется как отношением А/К, так и криогенным циклом установки.

В случаях, когда А/К  0.5, т.е. количество азота весьма незначительно и не превышает 0.1 кмоль/ кмоль, обычно применяется стандартный аппарат двукратной ректификации для получения кислорода с дополнительной колонной чистого азота.

Такая схема позволяет получать чистый азот на действующих ВРУ для получения кислорода без существенной модернизации оборудования, т.к. не требует увеличения габаритов нижней и верхней колонн и не приводит к ощутимому возрастанию теплопритоков к блоку разделения.

Схема (рис. 3.15) включает нижнюю ректификационную колонну 1, верхнюю ректификационную колонну 2, конденсатор-испаритель 3, колонну чистого азота 4, конденсатор колонны чистого азота 5 и три охладителя: азотной флегмы 6, кубовой жидкости 7 и жидкого кислорода 8.

Исходным продуктом в колонне чистого азота 4 служит газообразный грязный азот, отбираемый из верхнего сечения нижней колонны 1. Холодоносителем в конденсаторе колонны чистого азота 5 является жидкий кислород из конденсатора 3 основного воздухоразделительного аппарата.

Поднимаясь вверх по колонне 4, грязный азот очищается от кислорода. Газообразный кислород из конденсатора 5 поступает в нижнее сечение верхней ректификационной колонны 2.

Содержание кислорода в чистом азоте на выходе из колонны 4 не превышает 0.0002 - 0.0005 %.

При 0.5  А/К  2.0 доля получаемого чистого азота возрастает до 0.1-0.4 кмоль/ кмоль, что требует существенных изменений в конструкции нижней и верхней ректификационных колонн (рис. 3.16).

Схема включает нижнюю ректификационную колонну 1, верхнюю ректификационную колонну 2, конденсатор-испаритель 3, колонну чистого азота 4,

установленную на верхнюю ректификационную колонну, и три охладителя: грязной азотной флегмы 5, чистой азотной флегмы 6 и кубовой жидкости (на схеме не показан).

Из нижней ректификационной колонны 1 отбираются чистая азотная флегма (из верхнего сечения) и грязная азотная флегма (с тарелки, на которой содержание азота в жидкости составляет 96-98 % об.).

Чистая азотная флегма проходит охладитель чистой азотной флегмы 6 и дросселируется в верхнее сечение колонны чистого азота 4. Полученный в колонне 4 чистый азот с содержание кислорода 0.0002 - 0.0005 % об. нагревается в охладителе 6 и выводится из узла ректификации.

Грязная азотная флегма проходит охладитель грязной азотной флегмы 5 и дросселируется в верхнее сечение ректификационной колонны 2. Полученный в этой колонне грязный азот нагревается в охладителе 5 и выводится из узла ректификации.

Указанная схема обычно используется в установках низкого давления с регенераторами с каменной базальтовой насадкой и встроенными змеевиками для одновременного получения кислорода и азота. По змеевикам проходит технический кислород и чистый азот, а по базальтовой насадке - грязный азот.

Узел ректификации для условий 2.0А/К обычно используется в ВРУ высокого и среднего давления.

Схема (рис. 3.17) включает нижнюю ректификационную колонну 1, конденсатор-испаритель 2, верхнюю ректификационную колонну 3 и три охладителя: охладитель азотной флегмы 4, установленный на потоке отбросного азота, охладитель кубовой жидкости 5, установленный на потоке фракции Ф, а также охладитель жидкого кислорода 6.

Суммарная доля получаемых чистых продуктов в этом случае ограничена величиной отбросного потока 0.25-0.30 кмоль/кмоль, который используется для регенерации блока очистки. В качестве отбросного потока используется фракция, отбираемая из укрепляющей секции верхней колонны.

Отбираемая из верхней колонны фракция Ф содержит 3.5-3.7% аргона, что положительно влияет на получение технического кислорода и чистого азота.