Технологические процессы получения кислорода

Отрасли применение кислорода
Цветная и черная металлургия
Химическая промышленность
Сварка и резка металлов
Пищевая промышленность
Сельское хозяйство
Газификация твердого топлива
Нефтеперерабатывающая промышленность
Медицина

Способы получения кислорода
Криогенный (метод глубокого охлаждения)
Мембранный
Адсорбционный
Электролиз воды
Химические способы (разложение перманганата калия, бертолетовой соли или перекиси водорода в присутствии катализатора)

Ректификация - (от лат. rectus — прямой и facio — делаю) — это процесс разделения двойных или многокомпонентных смесей за счёт противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью.
ϕ = 78,09 %
T = 77,36 К
ϕ = 0,93 %
T = 87,29 К
ϕ = 20,95 %
T = 90,19 К

Классификация воздухоразделительных установок
Способ получения холода (холодильный цикл)
Цикл с дросселированием воздуха
Цикл с дросселированием и предварительным охлаждением
Цикл с расширением воздуха в детандере
Схема ректификации
Однократная ректификация
Двукратная ректификация
Способ очистки воздуха от углекислоты и влаги
Химический способ
Физический способ

Очистка воздуха от пыли и механических примесей
Сжатие воздуха в компрессорах
Азотно-водяное охлаждение
Охлаждение воздуха в теплообменниках
Осушка воздуха
Очистка воздуха от углекислого газа
Очистка воздуха от углеводородов
Сжижение и ректификация воздуха для получения азота, кислорода и редких газов
Очистка редких газов
Основные этапы технологического процесса разделения воздуха

Рисунок 2. Схема разделительного аппарата
однократной ректификации
1 – ректификационная колонна;
2 – конденсатор – испаритель;
3 – переохладитель флегмы;
4 – дроссельный вентиль;
В – воздух;
К – кислород;
А – азот;
Аппарат однократной ректификации

Рисунок 3. Схема разделительного аппарата
двукратной ректификации c подачей воздуха
непосредственно в куб колонны
1 – нижняя ректификационная колонна;
2 – конденсатор – испаритель;
3 – верхняя ректификационная колонна;
4 – переохладитель кубовой жидкости;
5 – переохладитель азотной флегмы;
6 – дроссельный вентиль кубовой жидкости;
7 – дроссельный вентиль азотной флегмы;
В – воздух;
К – кислород;
А – азот;
R – кубовая жидкость;
N – азотная флегма;
Аппараты двукратной ректификации

Рисунок 4. Схема разделительного аппарата
двукратной ректификации c змеевиком
1 – нижняя ректификационная колонна;
2 – конденсатор – испаритель;
3 – верхняя ректификационная колонна;
4 – переохладитель кубовой жидкости;
5 – переохладитель азотной флегмы;
6 – дроссельный вентиль кубовой жидкости;
7 – дроссельный вентиль азотной флегмы;
8 – дроссельный вентиль воздуха высокого давления;
В – воздух;
К – кислород;
А – азот;
R – кубовая жидкость;
N – азотная флегма;

Рисунок 5. Схема разделительного аппарата
двукратной ректификации c подачей воздуха
в два потока в куб колонны
1 – нижняя ректификационная колонна;
2 – конденсатор – испаритель;
3 – верхняя ректификационная колонна;
4 – переохладитель кубовой жидкости;
5 – переохладитель азотной флегмы;
6 – дроссельный вентиль кубовой жидкости;
7 – дроссельный вентиль азотной флегмы;
8 – дроссельный вентиль воздуха высокого давления;
Д – газообразный воздух;
В – Д – жидкий воздух;
К – кислород;
А – азот;
R – кубовая жидкость;
N – азотная флегма;

Рисунок 6. Схема разделительного
аппарата
двукратной ректификации
с расположением
верхней и нижней колонн
на одном уровне
1 – нижняя ректификационная колонна;
2 – конденсатор – испаритель
нижней колонны;
3 – верхняя ректификационная колонна;
4 – испаритель верхней колонны;
В – воздух;
К – кислород;
А – азот;
R – кубовая жидкость;
N – азотная флегма;

Основные ТМО процессы протекающие в аппаратах низкотемпературной ректификации

Теплоотдача при конденсации пара в аппаратах низкотемпературной ректификации

Влияние твердых примесей на процесс конденсации
При малой интенсивности процесса
При больших тепловых нагрузках
кристаллы смываются с поверхности теплообмена

Влияние неконденсируемых примесей на процесс конденсации
Рисунок 10. Опытные значения коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара на горизонтальной трубе в присутствии воздуха

Теплоотдача при кипении в аппаратах низкотемпературной ректификации
Рисунок 11. Форма паровых пузырьков
из смачиваемой (а) и несмачиваемой (б) поверхности

Расчетная формула для определения коэффициента теплоотдачи при давлении близком к атмосферному

Основное уравнение массообмена

Рисунок 14. Схема распределения концентраций вблизи границы раздела фаз при их турбулентном течении
Рисунок 13. График для определения движущей силы процесса