ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловой и материальный баланс воздухоразделительного аппарата из "Процессы и аппараты кислородного и криогенного производства " Рассмотрим конденсатор (рис. 63). При дросселировании жидкого воздуха, выходящего из змеевика испарителя, к пару кубовой жидкости Мд прибавляется некоторая масса пара, образовавшаяся в результате этого дросселирования. [c.54] Переохладитель жидкого азота представлен на рис. 64. [c.55] Зная тепловую нагрузку переохладителя и массу азота, определяемую из материального баланса верхней колонны, из этого уравнения можно определить температуру азота, выходящего из переохладителя. [c.55] Потери холода и их анализ. В реальных условиях всегда существуют потери холода в результате теплопритока из окружающей среды. Это приводит к нарушению процесса ректификации. [c.56] Если установка используется для получения только газообразных продуктов разделения, то из уравнения исключаются потери, связанные с выводом жидких кислорода и азота из установки. [c.56] Установки для получения жидких продуктов позволяют получить из воздуха жидкие азот, кислород, аргон. В этих установках холод расходуется на покрытие потерь в окружающую среду, от недорекуперации и главным образом с получаемым продуктом. [c.56] Для получения жидких продуктов применяют установки одного или двух давлений. В установках одного давления (рис. 66) для получения жидкого кислорода и получения холода подается один поток воздуха от компрессора. В установках двух давлений для увеличения холодопроизводительности применяют дополнительный воздушный или циркуляционный азотный цикл. Холодопроизводительность установки, а также выход жидкого продукта в основном зависят от давления воздуха перед блоком разделения. Холодопроизводительность установки высокого давления такова, что почти весь кислород, содержащийся в воздухе, выдается в жидком виде. От давления воздуха на входе в блок зависят количество детандеров в установке, способ очистки воздуха от двуокиси углерода и влаги (в установках низкого давления вымораживанием на насадке регенераторов среднего и высокого давления — химическим и адсорбционным методом), тип применяемых машин. [c.57] В установках для получения жидкого азота холодильные циклы те же, что и в установках для получения жидкого кислорода. [c.58] В зависимости от требуемой производительности используют различные установки. При производительности до 1000. .. 2000 кг жидкого кислорода целесообразно применять схему установок одного высокого давления. Использование схем установок низкого давления связано с существенным повышением расхода энергии. К недостаткам установок высокого давления следует отнести применение поршневых машин и специальных аппаратов для очистки воздуха. В установках большой производительности (более 1000—2000 кг/ч) целесообразно применять среднее давление 1,8. .. 3 МПа с использованием турбомашин. [c.58] По формуле (19) К = (79—99)/(1—99) = 20/98 = 0,204 кг на 1 кг перерабатываемого воздуха. [c.58] Регулирование производительности воздухоразделительного аппарата. Из уравнения (19) следует, что при повышении концентрации азота потери кислорода с отходящим азотом уменьшаются. [c.58] Процесс разделения воздуха на кислород и азот следует регулировать так, чтобы отходящий азот был максимальной чистоты, тогда значительно увеличится выход кислорода (рис. 67). [c.59] Из графика, приведенного на рис. 68, видно, что для повышения концентрации азота без уменьшения концентрации получаемого кислорода необходимо уменьшить подачу воздуха в аппарат. [c.59] Материальные балансы нижней и верхней колонн. Для определения потоков жидкости из нижней и верхней разделительных колонн воспользуемся уравнением материального баланса (рис. 69). [c.59] Рассмотрим примеры расчетов воздухоразделительных аппаратов. [c.60] Пример 3. Определить массу перерабатываемого воздуха на установке производительностью 2000 кг/ч жидкого азота. Концентрация продуктов разделения ХА= УА= 99,9 % = 96 о/ц. [c.60] Пример 4. Определить массу перерабатываемого воздуха на установке производительностью 2000 кг/ч жидкого кислорода. Концентрация продуктов разделения л к/ = 99.5 о/ у А = 92 %. [c.60] Пример 5. Определить холодопроизводительность установки, работающей по циклу с простым дросселированием (см. рис. 65). Масса получаемого кислорода К = 715 кг/ч, масса перерабатываемого воздуха В = 3290 кг/ч температура воздуха на входе в установку = 303 К недорекуперация на теплом конце теплообменника ДГ = 7 К, давление кислорода и азота на выходе из теплообменника Pi = 0,13 МПа. [c.60] Пример 6. Составить уравнение материального баланса нижней колонкы аппарата двукратной ректификации (см. рис. 69) производительностью 143 кг/ч кислорода и определить массу отбираемой жидкости из куба и азотной флегмы из карманов конденсатора. Концентрация жидкости в кубе по кислороду = 42 % Oj. Концентрация азотной флегмы Af = 95 % N2. Масса перерабатываемого воздуха В = 729 кг/ч. [c.61] Пример 7. Определить тепловую нагрузку змеевика испарителя нижней колонны, массу паров, выходящих из испарителя, и массу флегмы, отбираемой из карманов, для условий примера 6. На входе в испаритель температура и давление воздуха соответственно T es = 145,5 К, Рвз = 5 МПа. Давление в нижней колонне 0,6 МПа. Температуру жидкости в кубе находим по диаграмме х—у [5] для ее концентрации по кислороду Xfi = 42 % и давления 0,6 МПа. [c.61] Вернуться к основной статье