* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки
739 СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ 740 н и я ) , оставшегося в ж и д к о й фазе п р и свобод н о м и с п а р е н и и смеси с 2 1 % к и с л о р о д а . И з э т о й таблицы м ы видим, что д л я получения этим с п о с о б о м с м е с и с 50 % О н е о б х о д и м о в ы п а р и т ь 74% всего количества жидкого воздуха, п р и чем п о т е р я к и с л о р о д а б у д е т с о с т а в л я т ь 38%. Д л я более совершенного выделения и з возду х а содержащихся в нем газов приходится при бегать к ректификации. Д л я у я с н е н и я принци па ректификации жидкого воздуха рассмотрим ректификационную колонну простейшей кон струкции, в которую сверху непрерывной стру ей в л и в а е т с я ж и д к и й азот, а снизу вводится газообразный кислород, охлажденный почти до t°t:nn.- С т е к а я п о с т у п е н ь к а м р е к т и ф и к а т о р а н а в с т р е ч у в о с х о д я щ и м более т е п л ы м п а р а м , а з о т и с п а р я е т с я , с ж и м а я п р и этом ч а с т ь к и с л о р о д а , т а к к а к с т е к а ю щ а я вниз жидкость посте пенно о б о г а щ а е т с я к и с л о р о д о м , а в о с х о д я щ и е п а р ы — а з о т о м , в результате чего наверху будет собираться чистый газообразный N , а внизу жидкий 0 . Через некоторое время в колонне установится состояние подвижного равновесия, п р и ч е м к а ж д о м у о т р е з у ее б у д у т соответство в а т ь о п р е д е л е н н а я t° и н е и з м е н я ю щ и й с я с о став ж и д к о й и газообразной части смеси. Р а с п р е д е л е н и е t° и п р о ц е н т н о г о с о д е р ж а н и я . 0 в д о л ь к о л о н н ы п о к а з а н о г р а ф и ч е с к и н а ф и г . 17. а a 2 2 % содержание ц О в г Л О / фазах& go г 77,2 0,0 0,0 газообр жид/с 5 77J 8 -78.0 * -то % 800% 820 = 84,0 8 88,0 ^ -89.0 X -89.5 -90,0 90,1 | 98J3 — j^lOOfi WOfi Е с л и м ы в с о о т в е т с т в у ю щ е й т о ч к е будем в в о д и т ь в колонну ж и д к и й (точка 4 с 2 1 % О в ж и д к о й фазе) и л и газообразный сильно о х л а ж д е н ный ( т о ч к а Б с 2 1 % 0 в г а з о о б р а з н о й фазе) воздух, то в состоянии равновесия ничего н е изменится, и в результате м ы получим разделе н и е ясидкого в о з д у х а , н а г л а в н ы е с о с т а в н ы е ч а сти. Другой возможностью является вымораа 2 тем расплавлять твердый азот, но практически в к р у п н о - размере это очень трудно осущест вимо, т . к . твердый N жадно притягивает и з воздуха кислород и плавится, образуя вновь смесь о б о и х г а з о в . Схема р е к т и ф и к а ц и о н н о й .ко л о н н ы системы Л и н д е и з о б р а ж е н а н а ф и г . 18. Притекающий п о трубке 1 воздух высокого д а в л е н и я (150—200 atm) о х л а ж д а е т с я о т х о д я щ и м к и с л о р о д о м в п р о т и в о т о ч н о м к о н д е н с а т о р е 18> з а т е м п р о х о д и т ч е р е з з м е е в и к 3, п о г р у ж е н н ы й в к и п я щ и й к и с л о р о д , и р а с ш и р я е т с я д о 4,54¬ 5 atm, в ы т е к а я ч е р е з д р о с с е л ь н ы й в е н т и л ь 4; ч а с т ь в о з д у х а п р и этом с ж и ж а е т с я и п о с т у п а е т в среднюю часть нижней колонны. Воздух сред н е г о д а в л е н и я (5-f-6 aim) п р и х о д и т п о т р у б к е 2, охлаждается уходящим ц^ азотом в противоточном холодильнике 15 и з а тем в г а з о о б р а з н о м в и де в ы х о д и т в н и ж н ю ю часть нижней колонны. В верхней части ниж ней колонны собирают ся газы с малым со держанием кислорода, которые сжижаются в к о н д е н с а т о р е 7, п о г р у женном в кипящий О , причем часть и х перели вается через к р а я коль ц е о б р а з н о г о с о с у д а 10 и стекает снова в н и ж - =Ц нюю к о л о н н у , а часть по т р у б к е 12, п р о й д я д р о с с е л ь н ы й в е н т и л ь 11, в ы л и в а е т с я сверху верхней колонны. Собирающий ся внизу у 3 жидкий воздух с большим содержа нием 0 проходит через вентиль 5 и выливается по трубке 6 в среднюю часть верхней колонны; в последней происходит окончательное разделе н и е обоих г а з о в — а з о т с о б и р а е т с я н а в е р х у и у х о д и т п о т р у б к е 13, п р о т е к а е т п о н а р у я ш о й т р у б к е противоточного х о л о д и л ь н и к а 15 и и д е т в г а з г о л ь д е р п о т р у б к е 16. И с п а р я ю щ и й с я в к о н денсаторе 7 кислород проделывает аналогич н ы й п у т ь п о т р у б к е , ч е р е з х о л о д и л ь н и к 18 и т р у б к у 17. Б б л ь ш а я ч а с т ь п о д л е ж а щ е г о р е к тификации, в о з д у х а сжимается л и ш ь до сред н е г о д а в л е н и я , т . е . д о 64-8 atm; д о в ы с о к о г о давления сжимается лишь то количество воз д у х а , которое необходимо д л я п о к р ы т и я потерь х о л о д а в а п п а р а т е . Ч и с т о т а п о л у ч а е м ы х этим п у т е м г а з о в к о л е б л е т с я в з а в и с и м о с т и от р е г у л и р о в к и хода ректификации; к а к общее пра в и л о ч е м ч и щ е п о л у ч а е т с я о д и н и з г а з о в , тем больше примесей содержит другой. Стандарт н ы е у с т а н о в к и Л и н д е д о б ы в а ю т 99%-ный к и с л о р о д и л и 99,7%-ный а з о т . В т а б л . 6 у к а з а н ы к о л е б а н и я в ы х о д а и чистоты у х о д я щ е г о а з о т а в з а в и с и м о с т и о т степени чистоты п о л у ч а е м о г о кислорода. 2 Ые 2 2 Т а б л . 6 .—В ы х о д (и чистота) п о л у ч а е м о г о а з о т а . % - н о е с о д е р ж а н и е 0%. 95,0 0,5 20,4 +11,5% 97,0 1,0 19,8 +8,5% 98,5 98,0 2,0 1,5 19,2 19,7 + 7,6% +5,0% 99,0 3,0 18,3 0 99,5 4,0 17,4 -4,9% 99,8 6,0 16,0 -12,6% ж и в а н и е а з о т а ( * ° = -210,5°) п у т е м и с п а р е н и я жидкого воздуха п р и сильно уменьшенном давлении, причем весь кислород испаряется (*°пл.= —227,0°) и о с т а е т с я к р и с т а л л и ч е с к а я масса твердого азота. Б ы л о предложено у д а л я т ь остатки жидкого О центрифугированием и з а и л а Д л я достижения большей, чем указано в ы ш е , чистоты газов необходимо значительно увели чить высоту колонны и л и присоединить т р е т ь ю . П р и п о л у ч е н и и чистого ( т . е . 99,7%-ного) а з о т а о т х о д я щ и й к и с л о р о д с о д е р ж и т 204-40 % п р и м е сей; применением добавочного ректификатора.