Решение задачи 8.5 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

Решение задачи 8.5 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

8.5. Бензойная кислота экстрагируется из водного раствора с содержанием ее 1,5 кг на 1 м³ воды, последовательной промывкой бензолом, содержащим 0,2 кг бензойной кислоты на 1 м³ бензола, при отношении объемов воды и бензола V_в/V_б=4. Определить, сколько понадобится промывок, если конечное содержание бензола в воде 0,2 кг/м³. Определить также составы получающихся экстрактов. Равновесные данные при рабочей температуре:

Концентрация бензойной кислоты в воде, кг/м³ 0,104 0,456 0,707 1,32 1,56

Концентрация бензойной кислоты в бензоле, 0,182 2,45 6,12 18,2 24,5

Купить эту задачу за 300 рублей онлайн

Прошу обратить внимание, что при покупке решений задач по ПАХТ на сайте

Вам в почту приходит не сам файл решения, а ссылка на файл решения, который нужно скачать по этой ссылке СНАЧАЛА НА ЖЕСТКИЙ ДИСК своего компьютера.

Открывать и просматривать решения задач нужно с жесткого диска своего компьютера.

Файл решения приходит к Вам в трёх вариантах:

1 - ссылка - это формат ПДФ.

2 - ссылка - это архив, который нужно распаковать и уже там будет решение в ворде.

3 - ссылка - это архив, который нужно распаковать и уже там будет решение в ПДФ.

Если у Вас нет опыта оплаты и получения заказа через платежную систему «Робокасса», то Вы можете посмотреть видеролик на этой странице, где эта процедура подробно рассмотрена.

Если у Вас возникли вопросы и что-то не получается

Вы всегда можете задать вопрос через форму обратной связи задать вопрос

Энергетические ресурсы, их распределение и потребление являются мощным фактором, влияющим на благосостояние человеческого общества и международные отношения. Одним из важных направлений технического прогресса энергетики, которое будет способствовать устойчивому развитию мирового сообщества, является использование в энергетике водорода.
Водород — это высокоэффективное и экологически чистое топливо. В наши дни крупномасштабное использование водорода освоено в промышленных химических процессах и ракетной технике. Производство водорода в мире превысило 50 млн. тонн и быстро растёт. При дальнейшем развитии водородной индустрии этот энергоноситель мог бы служить источником энергии для локального производства электричества и тепла, бытового энергоснабжения, аккумулирования энергии, для транспорта, в том числе для заправки автомашин.
Известны различные способы выделения водорода из продувочных и танковых газов: низкотемпературное, абсорбционное, адсорбционное и диффузионное выделение с применением металлических или полимерных мембран.
В мировой промышленности нашел широкое применение низкотемпературный (криогенный) способ выделения водорода из продувочных газов. Сущность метода заключается в фракционировании и конденсации высококипящих компонентов смеси исходного газа с помощью низких температур. Степень извлечения водорода составляет 80-98%. Именно этот метод лег в основу данного дипломного проекта, т.к. является наиболее изученным и рациональным в данном конкретном производстве.
Практический интерес представляет выделение водорода на металлических и полимерных мембранах. Применение металлических мембран для выделения водорода из газовых смесей обусловлено тем, что проницаемость водорода через различные металлы (платину, палладий, никель, железо и др.) во много раз выше проницаемости других газов. Для получения водорода высокой чистоты применяют мембраны из палладия и его сплавов. В России создан поликомпонентный сплав палладия В-1, предназначенный для выделения водорода из газовых смесей при высоких давлениях и температурах.
Селективность полимерных мембран по отношению к водороду значительно ниже, чем у металлических. Однако большим преимуществом полимерных мембран является возможность выделения водорода из различных газовых смесей при температуре окружающей среды. Кроме того, стоимость полимеров ниже стоимости палладия, его сплавов и даже неблагородных металлов. Промышленное производство полимеров селективных к водороду и изготовление из них различного вида мембран широко освоено в России и за рубежом. При разделении на полимерных мембранах достигается чистота фракции 90-99,97 % (об.) H2
Еще одним перспективным направлением технологии изготовления полупроницаемых мембран является создание полых волокон капилляров. Диаметр капилляров измеряется десятыми и сотыми долями миллиметра, толщина стенки – сотыми и тысячными долями. Мембраны в виде полых волокон можно компактно размещать в аппарате, создавая площадь активной поверхности разделения до 5000 м2/м3.
Наибольших успехов в создании аппаратов для выделения водорода из смеси газов с применением капиллярно-трубчатых мембран за рубежом достигла фирма Monsanto. Для выделения водорода из смеси газов отечественной промышленностью изготовляются полые волокна из различных полимеров.
В данном дипломном проекте рассмотрена реконструкция отделения «Аргон» ЦПГ ОАО «Азот». Сущность реконструкции – это внедрение дополнительного оборудования (азото-водородная колонна-конденсатор) для извлечения из отбросной азото-водородной фракции водорода в технологии производства аргона. Цель реконструкции – дополнительный экономический эффект получаемый с продажи водорода, как товарного продукта.
Решение задачи 8.5 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова
Бензойная кислота экстрагируется из водного раствора с содержанием ее 1,5 кг на 1 м3 воды, последовательной промывкой бензолом, содержащим 0,2 кг бензойной кислоты на 1 м3 бензола, при отношении объемов воды и бензола Vв/Vб=4. Определить, сколько понадобится промывок, если конечное содержание бензола в воде 0,2 кг/м3. Определить также составы получающихся экстрактов. Равновесные данные при рабочей температуре:
Концентрация бензойной кислоты в воде, кг/м3 0,104 0,456 0,707 1,32 1,56
Концентрация бензойной кислоты в бензоле, 0,182 2,45 6,12 18,2 24,5
Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки). В процессе ректификации происходит непрерывный обмен между жидкой и паровой фазой. Жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза - более низкокипящим. Процесс массообмена происходит по всей высоте колонны между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром. Что интенсифицировать процесс массообмена применяют контактные элементы, что позволяет увеличить поверхность массообмена. В случае применения насадки жидкость стекает тонкой пленкой по ее поверхности, в случае применения тарелок пар проходит через слой жидкости на поверхности тарелок. В данной работе приведен расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной азотно-водородной смеси.
Равновесие в процессе ректификации
Если система состоит из 2-х компонентов и между ними не происходит хим. взаимодействия, то при наличии жидкой и паровой фаз, число фаз будет равно 2. Согласно правилу фаз число степеней свободы системы составит: С=К+2-Ф=2+2-2=2. Следовательно, из 3-х не зависимых параметров, полностью определяющих состояние системы (температура, давление, концентрация) одной из фаз, можно произвольно выбрать любые два, при этом определиться значение параметра, который уже не может быть произвольным. В связи с этим для физико-химической характ-ки бинарных систем жидкость-пар удобно пользоваться диаграммами. Если обозначить через х состав жидкой фазы, то можно построить график зависимости давления пара от состава жидкости (диаграмма р-х)
Из уравнения выражающего законы Рауля и Дальтона видно, что при постоянной температуре парциального давления компонентов, а так же общее давление паров над смесью находится в линейной зависимости от мольной доли низкокипящего компонента. На рис. 1 при постоянной температуре прямые ОВ и СА изображают изменение парциальных давлений компонентов, а прямая АВ изменение общего давления над раствором. Вертикальные отрезки СВ и ОА выражают давление насыщенных паров чистых компонентов.
Температура кипения смеси заданного состава явл. функцией давления пара. Для того чтобы ее определить строят по значениям давлений насыщенных паров чистых компонентов изотермы А1В1; А2В2; … (значения берутся из справочника), выражающие общее давление паров при температурах t1; t2; …. Линии парциальных давлений рА и рВ получают соединяя прямыми точки А; А1; … точкой С и точки В; В1; … с точкой О. Далее проводят горизонтальную прямую MN соответствующую давлению. Из точки на оси абсцисс восстанавливаем вертикаль до пересечения с прямой MN в точке D, через которую проходит изотерма t=const. При этой температуре общее давление пара смеси равно внешнему давлению и смесь состава хА кипит при температуре t. Аналогично можно определить, что температура кипения смеси состава х/А равна t1 в смеси состава х//А равна t2 и т. д.
Парциальное давление рА низкокипящего компонента над смесью при температуре кипения выраж. вертикальным отрезком, полученным при проведении вертикали из точки соответствующей смеси состава хА до пересечения с прямой парциального давления в т. Е. Вместе с тем в соответствии с законом Дальтона парциальное давление компонента А пропорционально его мольной доли yA в паре. рА=Р*yА (1), где Р – общее давление пара над смесью. Учитывая, что по закону Рауля рА=РА*хА, найдем следующее выражение для состава пара yA равновесного с жидкостью данного состава хА, т. е. зависимость между составами равновесных фаз:
Решение задачи 8.5 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова
Бензойная кислота экстрагируется из водного раствора с содержанием ее 1,5 кг на 1 м3 воды, последовательной промывкой бензолом, содержащим 0,2 кг бензойной кислоты на 1 м3 бензола, при отношении объемов воды и бензола Vв/Vб=4. Определить, сколько понадобится промывок, если конечное содержание бензола в воде 0,2 кг/м3. Определить также составы получающихся экстрактов. Равновесные данные при рабочей температуре:
Концентрация бензойной кислоты в воде, кг/м3 0,104 0,456 0,707 1,32 1,56
Концентрация бензойной кислоты в бензоле, 0,182 2,45 6,12 18,2 24,5
Равновесные линии различных смесей на диаграмме у - х; t-x-y диаграмма.
Полагая постоянным давление на смеси, изображают на плоскости зависимость температуры кипения жидкости и концентрации паров от состава жидкой и паровой фаз (диаграмма t-x-y). Так же при t=const и p=const находят зависимость между равновесным составами фаз, которая изображается диаграммой равновесия (диаграмма y-x)
Для построения зависимости температур кипения и конденсации соответственно от состава жидкости или пара, т. е. диаграмма t-x-y откладывают на оси ординат при постоянной внешнем давлении температуры кипения t1 t2 t3 соответствует составу жидких смесей х1 х2 х3, отложенным на оси абсцисс. Через полученные точки и точки, отвечающие температурам кипения чистых компонентов tA и tB, откладывая на крайних ординатах диаграммы, проводят линию кипения АА1; АА2; АА3 затем на оси абсцисс откладывают определенный по закону Рауля равновесный составу паров y1* y2* y3* и проводят из соответствующим им точек прямыми до пересечения с изотермами, отвечающим температурам кипения t1 t2 t3 соединив точки пересечения В1 В2 В3 с точками А и В плавной кривой получают линию конденсации АВ1 В2В3 В3В.
Флегма, флегмовое число, коэффициент избытка флегмы. Влияние флегмового числа на число тарелок.
Флегма – жидкость, возвращенная для орошения колонны и взаимодействующая с поднимающимися парами.
Пусть для получения 1 кмоль дистиллята необходимо испарение D кмолъ жидкости и возврат в аппарат путем конденсации для взаимодействия с паровым потоком R кмолъ. Последнюю величину назовем флегмовым числом; она представляет собой отношение количества возвращенного в колонну дистиллята (флегмы) к количеству отобранного дистиллята в виде продукта.
Количество пара, полученного в нижней части ректификационного аппарата, проходящего по колонне и переходящего в конденсатор, называемый дефлегматором, равно DGp=GpR+Gp или D=R+1 (12-42)
Полученное равенство доказывает, что разделение смеси при ректификации возможно в результате взаимодействия потоков паров и жидкостей в ректификационном аппарате при кратности испаре¬ния (R + 1) и кратности конденсации R.
Для определения флегмового числа и вывода уравнений линий рабочих концентраций необходимо рассмотреть материальный баланс ректификации.
Анализ положения рабочих линий в зависимости от величины флегмового числа позволяет найти пределы изменения значений R и его выбор для оптимальной организации процесса. Практически флегмовое число не бывает задано, и его нужно правильно выбрать. Это особенно важно при больших производительностях установки.
Для нахождения оптимального флегмового числа необходимо учитывать еще и эксплуатационные затраты на проведение процесса ректификации, которые вносят существенный вклад в общую стоимость процесса (в рассматриваемом случае это прежде всего расходы теплоты на проведение процесса).
Конструкция колонн.
Барботажные колонны
Они применимы для широкого диапазона изменения нагрузок по пару или жидкости и могут обеспечивать весьма четкое разделение смесей. Располагаемый в абсорбции недостаток барботажных аппаратов, а именно высокое гидравлическое сопротивление в условиях ректификации не имеет такого существования, так как гидравлическое сопротивление связано со значительными затратами энергии на перемещения газа через аппарат.
При ректификации повышение гидравлического сопротивления приводит к некоторому увеличению давления и соответственно повышению температуры кипения жидкости в кипятильнике колонны. В насадочных колоннах используют насадки различных типов, но в промышленности широко распространены насадки из колец Рашика. Для уменьшения гидравлического сопротивления вакуумных колонн в них применяют насадки с возможно большим свободным объемом.
В ректификации следует считаться с тем, что равномерное распределение жидкости по насадке в колоннах большого диаметра затруднительно в связи с эти диаметр промышленных насадочных ректификационных колонн не превышает 0,8-1 м.
Пленочные аппараты
Эти аппараты применяются для ректификации под вакуумом смеси, обладающих малой термической стойкостью при нагревании. В ректификационных аппаратах пленочного типа достигается низкое гидравлическое сопротивление. К числу пленочных ректификационных относятся колонны с регулярной насадкой в виде пакетов вертикальных трубок диаметром 6-20 мм, а так же пакетов с плоскопараллельной или сотовой насадкой с каналами различной формы изготовленные из перфорированных металлических листов или металлической сетки.
Роторно-пленочная ректификационная колонна
она состоит из колонны или ректификатора, снабженного наружным обогревом через паровые рубашки и ротором, роторным испарителем и конденсатором.
Ротор представляет собой полую трубку с лопастями, охлаждающеюся изнутри водой вращается внутри корпуса колонны. Исходная смесь подается в колонну через штуцер, находящийся в верхней части колонны. Сверху колонна орошается флегмой, поступающей из конденсатора, пар подается в нижнею часть колонны из испарителя, снабженного охлаждаемым ротором и аналогично пленочному выпарному аппарату. Пар, поднимаясь в пространстве между ротором и корпусом колонны конденсируется на наружной поверхности ротора образуется пленка конденсата, отбрасываемая под действием центробежной силы на поверхности лопастей ротора к периферии. Попадая на обогреваемую внутреннею поверхность жидкость испаряется, и образующийся пар поднимается к верху. Таким конденсационно-испарительным способом достигается разделение смеси при малом времени пребывания в аппарате и незначительном перепаде давлений по высоте колонны, так как большая часть внутреннего пространства корпуса заполнено потоком пара.
Недостатки роторной колонны – ограниченность их высоты и диаметра из-за сложности изготовления и требований предъявляемых к прочности и жесткости ротора, высокие эксплутационные расходы.
Колонна с ситчатыми тарелками представляет собой вертикальный цилиндрический корпус с горизонтальными тарелками, в которых равномерно по всей поверхности просверлены значительное число отверстий d=1-5 мм. Для слива жидкости и регулирования ее уровня на тарелке служат переливные трубы, нижние концы которых погружены в стакан. Газ проходит сквозь отверстие тарелки и распределяется в жидкости в виде мелких струек и пузырьков. При слишком малой скорости газа жидкость может просачиваться через отверстие тарелки ниже расположенных, что должно привести к существенному снижению интенсивности массопередачи. Поэтому газ должен двигаться с определенной скоростью и иметь давление достаточное, для того чтобы преодолеть давление жидкости через отверстие тарелки. Преимущества: простота устройства и легкость монтажа, невелико гидравлическое сопротивление, работает в широких интервалах скоростей газов.
Недостатки: чувствительны к загрязнению и осадкам, которые загрязняют отверстия. В случае прекращения подачи газа с тарелки сливается вся жидкость.
Колпачковые (Рис. 5)
1. – тарелка,
2. – газовые патрубки,
3. – колпачки
4. – сливные трубки.
Менее чувствительны к загрязнениям, чем колонны с ситчатыми тарелками и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с колпачковыми тарелками. Газ на тарелку поступает по патрубку 2 разбиваясь затем прорезями колпачка на большое кол-во отдельных струй. Прорези колпачка наиболее часто выполняют в виде зубцов прямоугольной формы. Далее газ проходит через слой жидкости, перетекающей по тарелке от одного сливного устройства к другому. При движении через слой значительная часть мелких струй распадается и газ распределяется в виде пузырьков. Интенсивность образов. пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости движения газа и глубины погружения колпачка в жидкость.
Устойчиво работает при значительных изменениях нагрузок по газу и жидкости.
Недостаток: сложность устройства и высокая стоимость, относительно высокое гидравлическое сопротивление, трудность очистки.
Клапанные и балластные тарелки (Рис. 6)
Круглый клапан свободно лежит на отверстии. С изменением расхода газа своим весом автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохождения газа тем самым поддерживается постоянность скорости газа при его истечении в барботажный слой. При этом с увеличением скорости газа в колонне гидравлическое сопротивление клапана увеличивается не значительно. Высота подъема клапана ограничивается высотой кронштейна и обычно не превышает 8 мм. Пластинчатые клапаны работают, так же как и круглые, они имеют форму неравнобокого уголка. Одна из полок, которого закрывает прямоугольное отверстие в тарелке. Решение задачи 8.5 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова
Бензойная кислота экстрагируется из водного раствора с содержанием ее 1,5 кг на 1 м3 воды, последовательной промывкой бензолом, содержащим 0,2 кг бензойной кислоты на 1 м3 бензола, при отношении объемов воды и бензола Vв/Vб=4. Определить, сколько понадобится промывок, если конечное содержание бензола в воде 0,2 кг/м3. Определить также составы получающихся экстрактов. Равновесные данные при рабочей температуре:
Концентрация бензойной кислоты в воде, кг/м3 0,104 0,456 0,707 1,32 1,56
Концентрация бензойной кислоты в бензоле, 0,182 2,45 6,12 18,2 24,5

1.1. Описание технологической схемы
Очищенный от аммиака и осушенный от влаги исходный газ с расходом 6000-10000 м3/ч с давлением 3,2-3,8 МПа проходит по межтрубному пространству предварительного холодильника поз. 3, где охлаждается до температуры не менее минус 100 0С продуктами разделения (метановой фракцией, азотом, отбросным газом и азото-водородной смесью), проходящими по змеевикам.
Далее исходный газ охлаждается жидким метаном в змеевике куба метановой колонны поз. 1 до температуры не менее минус 116 0С. Подведенное к кубу колонны поз. 1 с охлаждаемым газом тепло используется для создания паровой фазы, необходимой для ректификации.
Затем охлаждение исходного газа продолжается последовательно в межтрубном пространстве промежуточного холодильника сырого газа поз. 4 до температуры не менее минус 135 0С и дополнительного холодильника поз. 5 продуктами разделения до температуры не менее минус 164 0С.
После холодильника поз. 5 исходный газ поступает в нижнюю кубовую часть противоточного конденсатора поз. 6. При этом в конденсаторе поз. 6 из исходного газа конденсируется значительная часть высококипящих компонентов (метан, азот, аргон).
Промежуточный холодильник поз. 4 – кожухотрубчатый с витыми трубками. По змеевикам проходят продукты разделения: азото-водородная смесь, азот, отбросный (регенерирующий газ). Дополнительный холодильник поз. 5 – кожухотрубчатый с витыми трубами. По змеевикам проходит азото-водородная фракция, азот, отбросный газ.
Компоненты исходного газа, поступающего в конденсатор, сконденсировавшиеся в трубках верхнего дефлегматора, стекают в куб конденсатора через слой насадки и змеевики встроенных теплообменников. Уровень в кубе колонны поз. 6 20-30 %. Конденсация в трубках верхнего дефлегматора осуществляется за счет холода, кипящего в межтрубном пространстве под давлением 0,025-0,035 МПа жидкого азота.
С верхней части конденсатора поз. 6 отводится азото-водородная фракция с объемной долей компонента в смеси: водород не менее 90 %, азот+метан+аргон не более 10 %, в том числе аргон и метан не более 0,7 %, и с температурой минус 190-193 0С после рекуперации холода в холодильниках поз. 5, поз. 4, поз. 3 до температуры не более 20 0С, выводится из блока разделения газов и с давлением 2,8-3,3 МПа поступает в цехи производства аммиака 1А, 1Б, цех ВАА, цех 14 ОАО «Бератон», цех 5 отделение А/Б.
Нижний дефлегматор также используется для конденсации компонентов исходного газа, где хладоагентом служит кипящий жидкий азот циркуляционного цикла под давлением 0,85 МПа. Конденсат – смесь жидких метана, азота, аргона, в которой растворен водород, с температурой не менее минус 170 0С отводится из куба конденсатора поз. 6, дросселируется до давления 0,9-1,35 МПа, при работе на одной компрессорной установке азотного циркуляционного цикла до давления 0,65-1,35 МПа и, после частичного испарения в холодильнике поз. 5, поступает на разделение на 37 тарелку ректификационной метановой колонны поз. 1.
Метановая колонна поз. 1 имеет 60 ситчатых тарелок, встроенный сверху дефлегматор и два змеевиковых испарителя в кубовой части.
В колонне поз. 1 происходит разделение поступившей смеси на метановую и водород-азото-аргонную фракции.
Метановая фракция с объемной долей не менее 98 % метана и 2 % аргона отбирается из кубовой части колонны и после рекуперации холода в холодильнике поз. 5, с температурой не более 20 0С и давлением 0,65-1,35 МПа выводится из низкотемпературного блока и направляется в цеха 1А, 1Б.
Из верхней части колонны поз. 1 отводится азото-водородо-аргонная фракция частично в жидкой фазе, частично в виде газа.
Газообразная фаза с объемной долей компонента в смеси:
Н2 – 16-23 %;
N2 – 62-73 %;
Ar – 10-15 %
отводится из газового пространства над дефлегматором колонны поз. 1 с давлением 0,9-1,35 МПа, при работе на одной компрессорной установке азота с давлением 0,65-1,35 МПа и после дросселирования до давления 0,13-0,15 МПа, при работе на одной компрессорной установке азота до 0,036-0,15 МПа, поступает в ректификационную аргонную колонну поз. 8 в пространство между 23 и 24 тарелками.
Жидкая фаза с объемной долей компонента в смеси:
Н2 - 1-3 %
N2 – 65-75 %
Ar – 20-30 %
отводится из карманов дефлегматора колонны поз. 1 и после дросселирования до давления 0,13-0,15 МПа, при работе на одной компрессорной установке азота до давления 0,036-0,15 МПа, также поступает в аргонную колонну поз. 1 в пространство между 23 и 24 тарелками.
Аргонная колонна поз. 8 имеет 65 ситчатых тарелок, встроенный дефлегматор и змеевик жидкого азота. Кубовая часть колонны сообщена с межтрубным пространством циркуляционного испарителя аргона поз. 9. Выделение чистого аргона происходит в ректификационной колонне под давлением 0,036-0,15 МПа.
При повышении давления более 0,2 МПа и понижении менее 0,03 МПа срабатывает светозвуковая сигнализация на ЦПУ.
Жидкий аргон из кубовой части колонны поз. 8 поступает в межтрубное пространство испарителя поз. 9, откуда в виде товарного продукта сливается в стационарные емкости. Сопротивление аргонной колонны поз. 8 поддерживается 0,025-0,03 МПа (2500-3000 мм вод. ст.).
Азотная флегма в аргонной колонне образуется при конденсации паров азота в трубках дефлегматора за счет испарения в межтрубном пространстве жидкого азота под давлением 0,03 МПа. Из кармана аргонной колонны поз. 8 отбирается выделяемый из азото-водородо-аргонной смеси жидкий азот, одна часть которого сливается в стационарные емкости, а другая часть после испарения в змеевике колонны поз. 8 и рекуперации холода в змеевиках конденсатора поз. 6 и теплообменниках поз. 5, поз. 4, поз. 3 выводится из низкотемпературного блока в количестве 130-200 нм3/ч с давлением 0,005-0,015 МПа и направляется для подпитки азотного цикла.
Из верхней части колонны поз. 8 (из газового пространства над дефлегматором и бокового отвода) выводится газообразная фракция с температурой минус 190 0С и объемной долей компонента:
Н2 – 19-20 %
N2 – 77-78 %
Ar – 2-3 %,
которая направляется в азото-водородную колонну-конденсатор поз. 10 на разделение на азотную и водородную фракции. После разделения с верха колонны отбирается газообразная водородная фракция, которая направляется в стационарные емкости, как готовый продукт. Из куба колонны отбирается жидкий азот, часть которого направляется в испаритель поз. 9, а другая часть после рекуперации холода в конденсаторе поз. 6 и теплообменниках поз. 5, поз. 4, поз. 3 выводится из низкотемпературного блока и используется для регенерации адсорбента в осушителях, после сбрасывается в атмосферу через свечу блока осушки.
Для покрытия потерь холода и создания флегмы в ректифкационных колоннах: метановой поз. 1, аргонной поз. 8, азото-водородной поз.10 и дефлегматорах конденсатора газа поз. 6 используется азотный холодильный цикл.
Азот поступает в низкотемпературный блок разделения из компрессорных установок под давлением не более 9,9 МПа с температурой 28-40 0С, охлаждается до минус 90-108 0С последовательно в нижнем змеевике теплообменника циркуляционного азота поз. 2 обратным потоком азота низкого давления, затем в змеевике кубовой части метановой колонны поз. 1.
После метановой колонны поз. 1, поток азота делится на две части, одна из которых охлаждается до температуры минус 130-140 0С в среднем змеевике теплообменника поз. 2 обратным потоком газообразного азота низкого давления, а вторая часть до температуры минус 135-145 0С в детандерном теплообменнике поз. 7 газообразным азотом, проходящим по межтрубному пространству.
Первый поток азота высокого давления, охладившись в среднем змеевике теплообменника поз. 2 до температуры не более минус 130 0С, дросселируется до давления не более 0,85 МПа, соединяется со вторым потоком азота, который после охлаждения в детандерном теплообменнике поз. 7 также дросселируется до давления не более 0,85 МПа, и поступает в межтрубное пространство дефлегматора метановой колонны поз. 1.
После дросселирования большая часть азота ожижается, холод жидкого азота используется для образования флегмы в процессе ректификации в колонне поз. 1. Часть жидкого азота отбирается в межтрубное пространство нижнего дефлегматора конденсатора поз. 6, а избыток его сливается в циркуляционный испаритель поз. 9. Уровень в дефлегматоре метановой колонны поз. 1 поддерживается 30-40 %. Жидкий азот из кубовой части испарителя поз. 9 после охлаждения в верхнем змеевике теплообменника поз. 2 до температуры не менее минус 190 0С поступает в межтрубное пространство дефлегматора аргонной колонны поз. 8, в межтрубное пространство верхнего дефлегматора конденсатора поз. 6. и в межтрубное пространство дефлегматора азото-водородной колонны-конденсатора поз. 10.
Жидкий азот используется в дефлегматоре аргонной колонны поз. 8 для конденсации паров и образования флегмы в трубном пространстве, в верхнем дефлегматоре конденсатора поз. 6 для конденсации паров высококипящих газов (метана, аргона, азота), а в дефлегматоре колонны поз. 10 для конденсации паров азота.
Пары азота из межтрубного пространства дефлегматора конденсатора поз. 6 соединяются и делятся вновь на три потока.
Первый поток после подогрева в теплообменнике поз. 7 до температуры минус 116-125 0С расширяется в турбодетандерном агрегате c давления не более 0,85 МПа до давления 0,025-0,035 МПа. Второй поток конденсируется в трубном пространстве циркуляционного испарителя поз. 9, а третий дросселируется регулирующим клапаном в обратный поток (межтрубное пространство) теплообменника поз. 2 между верхним и средним змеевиками.
Пары азота из верхнего дефлегматора конденсатора поз. 6 и дефлегматора аргонной колонны поз. 8 соединяются с потоком азота после турбодетандера с давлением не более 0,035 МПа и рекуперируют свой холод в теплообменнике поз 2.
Газообразный азот, выходящий из блока разделения с температурой 20-35 0С, поступает на всас компрессорных установок, сжимается до давления, не более 9,9 МПа и вновь подается в блок разделения.
Все технологическое оборудование, арматура и трубопроводы низкотемпературного блока разделения исходного газа размещены в трех стальных кожухах, заполненных теплоизоляционным материалом – перлитом.
Для предотвращения возможности образования внутри кожухов взрывоопасной смеси в результате утечек из аппаратов блока разделения исходного газа и фракций и создания незначительного подпора в обоих кожухах поддерживается постоянный поддув в них газообразного азота. Азот для поддува подводится из блока разделения газов, а в период пуска и остановки блока из цехового коллектора азота. Контроль давления производится на отметках по всей высоте кожухов.
Криогенные жидкости из блока разделения при плановых и аварийных остановках, выполняемых со сливом этих жидкостей, через вентили слива направляются в общий коллектор.