Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фастовский В.Г. -> "Инертные газы" -> 43

Инертные газы - Фастовский В.Г.

Фастовский В.Г., Новинский А.Е., Петровский Ю.В. Инертные газы — М.: Атом-издат, 1972. — 352 c.
Скачать (прямая ссылка): inertnye-gases.djvu
Предыдущая << 1 .. 37 38 39 40 41 42 < 43 > 44 45 46 47 48 49 .. 130 >> Следующая

130
азот, а нижним продуктом —газообразный или жидкий кислород.'В верхней части колонны низкого давления аргон выступает в роли тяжелолетучего (по сравнению с азотом) компонента, а в нижней части — легколетучего (по сравнению с кислородом). Этим объясняется существование в колонне низкого давления зон повышенной концентрации аргона в обеих сеКг циях колонны — концентрационной (выше ввода жидкости из куба колонны высокого давления) и отгонной (ниже ввода). На распределение аргона по тарелкам ректификационной колонны низкого давления сильно влияет сопутствующий ему третий компонент — кислород. Содержание аргона в зоне повышенной концентрации верхней секции колонны возрастает по мере уменьшения содержания кислорода в дистилляте при неизменном составе продукционного кислорода (этого можно достичь увеличением числа тарелок в колонне).
Впервые обстоятельное теоретическое исследование влияния аргона на ректификацию воздуха в аппарате, из которого не отбирается аргонная фракция, выполнил Гаузен [3], показавший, что накопление аргона в определенной зоне колонны происходит тем в большей степени, чем ближе состав дистиллята к равновесному орошающей жидкости (флегмы).
В. Г. Фастовский и Ю. В. Петровский [4] выполнили ступенчатым методом (от тарелки к тарелке) серию расчетов процесса ректификации трехкомпонентной смеси N2—Аг—02 при условиях, существующих в колонне низкого давления воздухоразделительного аппарата, и показали, что содержание аргона в•зонах повышенной концентрации зависит от состава азота, выходящего сверху из колонны: по мере приближения его к составу, равновесному флегме, возрастает содержание аргона в зонах повышенной концентрации. Установлено, что для получения 99,5%-ного кислорода и отбросного азота с 3% 02 колонна должна быть эквивалентна 30 теоретическим тарелкам; так как обычно в колонне устанавливается 36 или 48 тарелок, то фактически их к. п. д. составляет 0,83 или 0,63 соответственно. Присутствие аргона сильно влияет на ректификацию воздуха: рассмотрение воздуха как бинарной смеси азота и кислорода приводит к ошибочным результатам, для корректирования которых пользуются необоснованно низкими значениями к. п. д. тарелок — порядка 0,25—0,30.
На рис. 3.2 показано изменение состава жидкости и пара по тарелкам колонны, в которой получают 99,5%-ный кислород и азот с содержанием 0,5% 02 и около 1% Аг. Характерно, что содержание аргона в верхней зоне повышенной концентраций превышает 30% , (в жидкости), а в нижней зоне приближается к 18%. Результаты расчетов близки к опытным данным [5, 6].
Аналогичные результаты расчета получили Г. Б. Нарин-ский и Б. Д. Краковский для воздухоразделительного аппарата, работающего без отбора аргонной фракции [7]. Они пока-
5* 131
зали, что при получении менее чистых продуктов разделения содержание аргона на тарелках верхней колонны и число тарелок существенно уменьшаются. Отметим также интересную работу Кнапа и Хука [8], которые детально исследовали влияние аргона на ректификацию воздуха.
О 20 40 60 80 100
Содержание компонентоВ,мол. %
Рис. 3.2. Состав жидкости и пара на тарелках верхней колонны воздухо-разделительного аппарата (давление 1,4 ат; сплошные линии — жидкость,
пунктирные — пар).
Возникновение зон повышенной концентрации аргона позволяет производить отбор аргонной фракции, которая используется для получения чистого аргона. В то же время отбор этой фракции улучшает условия ректификации в колонне низкого давления и позволяет получать чистые азот и кислород при этом же числе тарелок.
Оптимальное место отбора из колонны низкого давления аргонной фракции зависит от дальнейшего ее использования. Если аргонная фракция не подвергается переработке, то целесообразно отбирать ее из концентрационной секции колонны, что позволит при минимальном количестве отбираемой фракции и минимальных потерях кислорода получить продукты разделения (02 и N2) высокой чистоты. Известно, что отбор промежуточной фракции указанным способом на одной из воздухо-разделительных установок позволил получать 99,5%-ный кислород и 99,5%-ный азот; промежуточная фракция, содержав-132
шая 24—28% 02 и большое количество азота, естественно, была мало пригодна для получения аргона.
Для удобства переработки аргонной фракции и достижения высокой степени извлечения аргона необходимо, чтобы она содержала минимальное количество азота и максимальное — аргона. Поэтому аргонную фракцию отбирают из зоны повышенной концентрации аргона в отгонной секции колонны низкого давления, что также положительно влияет на процесс ректификации воздуха. Обычно отбираемая парообразная фракция содержит 10—12% Аг и до 0,5% N2 (остальное — 02).
Влияние отбора аргонной фракции на условия ректификации воздуха в колонне низкого давления расчетным путем исследовали Фишер [9], В. Г. Фастовский и Ю. В. Петровский [4], Г. Б. Наринский и Б. Д. Краковский [7], Г. А. Головко [10]. Для воздухоразделительного аппарата с турбодетандером на прямом потоке воздуха обстоятельные расчеты произвел Г. Б. Наринский [11], который применил разработанный им метод расчета ректификации тройной смеси [12]. Развитие этого метода сделало возможным выполнение расчетов на ЭЦВМ[13].
Предыдущая << 1 .. 37 38 39 40 41 42 < 43 > 44 45 46 47 48 49 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed