Производство кислорода.

Сырьём для производства кислорода в промышленных масштабах является воздух, который разделяют на основные компоненты – кислород и азот путём сжижения и низкотемпературной ректификации.

Ректификация – процесс разделения жидких смесей при помощи одновременно и многократно повторяемых частичных испарений и конденсации.

Процесс разделения жидкого воздуха производится в ректификационных колоннах однократной и двухкратной ректификации. Воздухоразделительные аппараты однократной ректификации применяют в установках малой производительности для производства кислорода. В установках большой производительности применяют двухкратную ректификацию воздуха. Ректификационные колоны со вспомогательным оборудованием располагаются в отдельном теплоизолированном блоке, называемым блоком разделения (БР).

Аппарат состоит из двух частей: нижней – высокого давления и верхней – низкого давления. Давление в нижней части колоны составляет 0, 55 – 0, 6 МПа, в верхней 0, 13 – 0, 14 МПа.

Воздух, предварительно очищенный от вредных примесей, в виде сухого насыщенного пара поступает в нижнюю часть колонны 1. При входе в колонну воздух конденсируется, отдавая тепло конденсации на испарение легколетучего компонента – азота. В результате испарения азота жидкий воздух обогащается кислородом до 39 – 40% и через переохладитель 4 и дроссельный вентиль 6 направляется как исходная смесь в верхнюю часть колонны 3. Пары азота поднимаются по нижней части колонны к конденсатору – испарителю 2, где конденсируется в трубном пространстве, в межтрубном конденсаторе – испарителе находится жидкий кислород, который кипит за счёт тепла конденсации азота.

Жидкий азот, стекая из конденсатора – испарителя вниз, разделяется на два потока. Один поток орошает тарелки нижней части колонны, другой собирается в карманах и затем направляется для орошения в верхнюю часть колонны через переохладитель 5 и дроссельный вентиль 7.

При дросселировании жидкого воздуха R и азота N их давление снижается, что позволяет получить дополнительное количество холода для покрытия холодопотерь и снижения температуры в верхней части колонны.

В верхней части колонны происходит окончательное разделение воздуха на азот А и кислород К. Газообразный азот с концентрацией 97 – 98% проходит через переохладитель азотной флегмы 5 и переохладитель жидкого воздуха 4 (кубовой жидкости), где охлаждает азотную флегму и жидкий воздух. Кислород с концентрацией 99, 7 – 99, 8% может отбираться из колонны как в жидком, так и в газообразном состоянии.