Молекулярная

133

Рис. 48. Схема агрегата разделения воздуха Кт-12-2

134

• 
  небалансирующийся поток, отбираемый из воздушного коллектора после регенераторов (при -172 °С) и отводимый из середины регенераторов через специальные клапаны при температуре минус 100—120 °С. Небольшая часть «петлевого» воздуха проходит регенератор до самого верха («сквозная петля»). Она служит для нагрева технического кислорода и чистого азота в теплообменниках 18 и 19. Чтобы не загрязнять «петлевой» воздух, его всегда пропускают через регенераторы после обратного потока, когда насадка уже очищена от СОз.
  

«Петлевой» поток составляет 12 - 15 % общего количества воздуха. Он охлаждается в детандерном теплообменнике 4 и далее присоединяется к основному потоку воздуха, выходящему из регенераторов и направляемому в нижнюю колонну 27.
В нижней колонне основная масса воздуха разделяется на азот (98,5 — 98,6 % N2) и кубовую жидкость, содержащую 62 % N2. После отмывки от остатков СО2 и ацетилена на трех нижних тарелках колонны примерно 25 % воздуха отбирается через отделитель жидкости 28 и нагревается в детандерном теплообменнике 4 до -155 °С. Затем эта часть воздуха расширяется в турбодетандере 6 с давления 0,6 до 0,14 МПа и поступает на 23- ю тарелку верхней колонны 9.
Выходящая из нижней колонны кубовая жидкость очищается от СО2 и ацетилена в фильтре-адсорбере 26, в аппарате 7 переохлаждается до минус 177 °С и дросселируется на 24-ю тарелку верхней колонны 9. Пары азота из нижней колонны поступают в межтрубное пространство параллельно включенных конденсаторов 10 и 11, а из них в межтрубное пространство конденсатора 12, где подвергаются дробной конденсации. Сжиженный азот из всех конденсаторов стекает в сборник нижней колонны, откуда он подается на орошение нижней и верхней колонн.
В верхней колонне кубовая жидкость разделяется на газообразные азот (98,5 — 98,6 %-ный) и кислород (95,5 — 96 %-ный) и на жидкий кислород. Азот из верхней колонны при -194 °С поступает в переохладитель-подогреватель 7, где его температура повышается до -178 °С, затем охлаждает насадку азотного регенератора и воду в азотном скруббере и выбрасывается в атмосферу. В регенераторах поток азота сублимирует отложения твердого СО2, льда, испаряет капельную влагу и уносит с собой эти примеси.
Технологический кислород отбирается между 2-й и 3-й тарелками колонны (две тарелки служат для начальной отмывки криптона и ксенона), охлаждает регенераторы 2 и отводится потребителю. Жидкий кислород из куба верхней колонны идет в трубное пространство конденсаторов 10 и 11, а из них в конденсатор 12. Конденсаторы 10—12 проточны по кислороду, поэтому возможность выпадения в них взрывоопасных примесей при нормальных условиях исключается. Пары кислорода из конденсаторов поступают на обогрев верхней колонны.
Для получения чистого азота небольшое количество газообразного азота, отбираемого из нижней колонны, промывают в азотной колонне 23 чистой азотной флегмой, а затем подвергают дефлегмации в конденсаторе 22.
135




Несконденсировавшийся азот из аппарата 22 поступает в азотный теплообменник 19, нагревается и выводится потребителю. Загрязненная азотная флегма из куба азотной колонны подается в верхнюю колонну.
Для выделения криптонового концентрата и технического кислорода отбирают небольшое количество жидкого кислорода из центральной сливной трубы конденсатора 12, очищают его от углеводородов в адсорбере 21 и подают в криптоновую колонну 20. Более подробно технология получения криптонового концентрата будет рассмотрена ниже в разделе 6.3.
Для получения технического кислорода отбирают пары из средней части криптоновой колонны и в колонне технического кислорода 15 отмывают их жидким кислородом (флегма) от примесей Кг и Хе. В конденсаторе 16 кислород сжижают и переохлаждают, затем насосом 17 сжимают до давления 16,5 МПа. В теплообменнике 18 технический кислород снова испаряют и нагревают, после чего подают на потребление. Флегму для промывки технического кислорода получают в трубках конденсатора 14, который охлаждается кубовой жидкостью из нижней колонны. Использованная флегма из колонны 15 стекает в криптоновую колонну.

4. 
   Агрегат разделения воздуха Кж-0,25
   

Установка предназначена для разделения воздуха с целью получения жидкого технического кислорода концентрацией 99,7 %. Холодопроизводительность обеспечивается циклом высокого давления с детандером и промежуточным охлаждением газа. Установка состоит из следующих основных блоков:
блок компрессии и предварительной очистки и охлаждения воздуха; цеолитовый блок тонкой очистки воздуха от влаги, ССЬ и углеводородов;
узел теплообмена, предназначенный для охлаждения воздуха; блок разделения воздуха.
Технологическая схема установки представлена на рис. 49. Атмосферный воздух очищается от пыли и механических примесей в воздухозаборнике и сжимается компрессором 1 до давления Р - 4,5 МПа. Далее сжатый воздух охлаждается отбросным азотом до температуры 281 К в теплообменнике-ожижитель 2, в котором из него конденсируется основная часть влаги, выделяющаяся во влагоотделителе. Окончательная осушка воздуха, а также его очистка от СО2 и углеводородов происходит в блоке очистки 3 в одном из попеременно работающих адсорберов, заполненных цеолитом.
Воздух под давлением 0,6 МПа поступает в кислородный 2 и азотный 3 регенераторы, освобождается в них от влаги и СО2 и охлаждается до состояния сухого насыщенного пара (до —172 °С). Незамерзаемость кислородных регенераторов обеспечивается уменьшением прямого потока воздуха на 3 % по отношению к обратному потоку кислорода. В азотных регенераторах прямой поток составляет 80% общего количества проходящих через них газов,


136




обратный поток несколько меньше (~ 79,5%). Поэтому для обеспечения незамерзаемости азотных регенераторов применяется несбалансированный («петлевой») поток.





В процессе очистки воздух нагревается на 2 градуса и при температуре 283 К направляется в узел теплообмена. Осушенный и очищенный воздух делится на два потока. Меньшая часть воздуха (0,4 кмоль/кмоль), охлаждается в основном теплообменнике 4 за счет теплообмена с отбросным азотом до температуры 156 К и дросселируется вентилем ВР1 до давления нижней колонны Р - 0,67 МПа.
Большая часть воздуха (0,6 кмоль/кмоль) охлаждается во фреоновом теплообменнике 5 и холодильной машине за счет теплообмена с кипящим в межтрубном пространстве при 234 К фреоном до температуры 248 К и поступает на расширение в турбодетандер, Расширенный в детандере воздух смешивается с меньшим потоком после дроссельного вентиля BPi и направляется в куб нижней колонны 8.
В нижней ректификационной колонне происходит предварительное разделение воздуха на азот и обогащенную кислородом кубовую жидкость. Выходящий из нижней колонны азот, содержащий ~ 2 % О2, направляется в охладитель азотной флегмы 11, охлаждается отбросным азотом, сжижается,


137




дросселируется вентилем ВРз до давления верхней колонны (Р = 0,1 МПа) и поступает на ее орошение.
Кубовая жидкость, содержащая 33 % СЬ, проходит переохладитель кубовой жидкости 13, где охлаждается отбросным азотом, дросселируется вентилем ВР₂ в охладитель продукционного кислорода 12 и далее поступает в среднюю часть верхней ректификационной колоны 10. Здесь происходит окончательное разделение воздуха на продукционный кислород и отбросный азот.
Между колоннами расположен конденсатор-испаритель 10, являющийся конденсатором для нижней колонны и испарителем для верхней колонны. Жидкий продукционный кислород, отбираемый из конденсатора-испарителя охлаждается на 8 — 10 градусов в охладителе 12 и далее через вентиль ВР направляется на склад.
Газообразный отбросной азот, отбираемый из верхней части верхней колонны, нагревается в охладителях азотной флегмы 11 и кубовой жидкости 13, теплообменниках 4 и 2, а затем через электроподогреватель 14 поступает на регенерацию адсорбента блока очистки воздуха. Часть его выбрасывается в атмосферу на выходе из теплообменника 2.

5.