Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности эксплуатации резервуаров для хранения углеводородных жидкостей 7
1.1 .Роль резервуарных парков в системе обеспечения нефтью и нефтепродуктами 7
1.2.Особенности эксплуатации резервуаров нефтехранилищ 13
1.3. Обзор методов повышения эффективности эксплуатации резер вуаров и постановка задач исследования 18
Глава 2. Повышение безопасности эксплуатации резервуаров для нефти и нефтепродуктов 25
2.1.Оценка пожарной опасности при эксплуатации резервуаров 25
2.2.Электризация топлив и их обескислораживание 31
2.3.Модель растворимости газов в топливах 36
2.4. Применение инертных газов при эксплуатации резервуаров 49
Глава 3. Обескислораживание углевод ородосодержащих жидкостей как путь повышения эффективности эксплуатации резервуаров 53
3.1.Анализ изменения состава газов в жидкости и газовом пространстве исследуемой емкости 53
3.2. Хроматографический метод в задаче определения концентрации растворенного в топливе кислорода 62
3.3. «Азотирование» топлив применительно к условиям хранения. Определение потребного расхода азота 66
Глава 4. Выбор установки получения нейтрального газа для «азотирования» углеводородосодержащих жидкостей 76
4.1. Криогенный метод разделения атмосферного воздуха
4.2. Воздухоразделительные установки на базе адсорбционного метода 94
4.3.Мембранная технология в задаче концентрирования азота 108
4.4. Исследование процесса мембранного разделения газовых смесей 119
Основные результаты и выводы 119
Литература 120
- Обзор методов повышения эффективности эксплуатации резер вуаров и постановка задач исследования
- Применение инертных газов при эксплуатации резервуаров
- Хроматографический метод в задаче определения концентрации растворенного в топливе кислорода
- Воздухоразделительные установки на базе адсорбционного метода
Введение к работе
Предприятия топливно-энергетического комплекса во всех странах мира играют важную роль в экономике и структуре промышленного производства, обеспечивая работу всех видов транспорта и промышленных предприятий. Входящие в его структуру нефте и нефтепродуктопроводы, нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ), нефтебазы и автозаправочные станции не могут выполнять свои функции без резервуаных парков, играющих важную роль регуляторов при неравномерном спросе и потреблении нефти и нефтепродуктов и «накопителей» в случае неравномерных поставок.
Обеспечение длительной и безаварийной работы резервуаров магистральных нефтепродуктопроводов и нефтебаз позволяет обеспечивать постоянный и заданный уровень надежности этих поставки углеводородного сырья потребителям, поэтому повышение эффективности эксплуатации резервуаров нефтехранилищ является важной народнохозяйственной задачей.
Суммарная вместимость резервуаров нефтебаз и насосных станций магистральных нефтепроводов и НПЗ РФ превышает десятки млн. м .
В процессе эксплуатации резервуаров, из-за циклических нагрузок, температурных перепадов, старения металла, коррозионного разрушения происходит изменение прочностных характеристик резервуарных конструкций и, как следствие, необходимость проведения ремонтов, изменение режимов эксплуатации для снижения нагрузок, уменьшение полезной вместимости резервуаров. Все это в конечном итоге ведет к понижению эксплуатационной надежности работы нефтетранспортных систем и предприятий ТЭК.
Актуальность работы также обусловлена необходимостью повышения технической и экологической безопасности эксплуатации резервуаров, являющихся источником выбросов взрывоопасных и вредных паро-воздушных смесей углеводородов. Одним из методов снижения потерь от испарения и коррозии резервуарных конструкций является использование технологии
хранения углеводородов в среде инертного газа и обескислораживания хранимых в резервуарах нефтепродукта или нефти. Поэтому целью диссертационной работы является исследование и анализ технологии получения и применения инертных газов для повышения эффективности эксплуатации резервуаров нефтехранилищ путем повышения их пожаро- взрывобезопасности, а также снижения интенсивности коррозионных процессов,
К основным задачам исследования, решаемым в диссертационной работе можно отнести: Оценка степени влияния различных факторов на пожаро-взрывоопасность эксплуатации резервуаров в условиях Сирии; Анализ влияния инертных газов на потери нефтепродуктов и коррозию резервуарных конструкций; Выбор алгоритма расчета режимных и конструктивных параметров для мембранного способа обогащения газового пространства резервуаров азотом; Разработка практических рекомендаций по получению и использованию инертных газов на нефтебазах в условиях Сирии.
Научная новизна работы заключается в том, что:
На основе теории растворимости газов в жидкостях и массопереноса предложен алгоритм расчета режимных параметров и степени обескислораживания нефтепродуктов при их "азотировании".
Показано, что применение мембранного метода разделения атмосферного воздуха для промышленного получения азота является наиболее эффективным на нефтебазах в условиях Сирии.
Выявлено существенное влияние температуры газоразделительного процесса на величину концентрации азота.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что: Разработаны рекомендации по повышению безопасности эксплуатации резервуарных конструкций на основе использования азота при технологических операциях на нефтебазах; Предложенная технология обескислораживания топлива на нефтебазах позволяет снизить коррозионные процессы и тем самым повысить эксплуатационную надежность резервуаров.
Обзор методов повышения эффективности эксплуатации резер вуаров и постановка задач исследования
Поэтому за рубежом в качестве одного из средств сокращения потерь от испарения рассматривают применение газовой обвязки резервуаров с заполнением их газового пространства инертным газом [114].
Снижение потерь нефтепродуктов от испарения из резервуаров нефтебаз и нефтеперерабатывающих заводов может быть достигнуто различными способами. К ним относятся понтоны, плавающие крыши, диски-отражатели, специальные конструкции резервуаров, газоуравнительные системы, защитные покрытия на поверхности топлива из полых стеклянных или пластмассовых шариков [115], плавающие пленки, создаваемые при помощи различных загустителей или специальных присадок на основе фторсодержащих поверхностно-активных веществ. Снижение выбросов углеводородов из резервуаров может быть достигнуто их улавливанием с последующим компремирова-нием, адсорбцией, абсорбцией или сепарацией, а также при хранении под слоем инертного газа. Система хранения под слоем инертного газа предусматривает сооружение системы улавливания вытесняемой из резервуара смеси этого газа с парами хранимого продукта. Это в первую очередь повышает пожарную безопасность эксплуатации резервуарных парков, а во вторую- защиту окружающей среды, так как в атмосферу при повышении давления в резервуаре выше допустимого стравливается, в основном, инертный газ.
Как отмечается в [115], такой системой за рубежом, в частности, в США, рекомендуют оснащать резервуарные парки и пункты налива транспортных цистерн НПЗ.
Разработчики метода защитного газа утверждают, что его использование может оказаться экономически оправданным и более эффективным, чем применение плавающих крыш в случае, если имеется надежный источник поставки несернистого горючего газа, стоимость которого ниже стоимости мазута (при пересчете по теплоте сгорания) и возможность использовать выходящую из резервуаров газовую смесь в качестве топлива.
В отечественной практике эксплуатации объектов нефтепродуктообес-печения применение инертных газов весьма ограничено, что было обусловлено отсутствием недорогих установок для их получения и теоретически обоснованных методов применения этих газов в технологических операциях. Имеющийся зарубежный опыт применения инертных газов в отдельных технологических операциях транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов позволяет утверждать, что область их применения может быть расширена.
В отечественной и зарубежной практике получил широкое распространение способ транспортировки нефти в танкерах большой грузоподъемности с заполнением газового пространства танков инертным газом. Это обеспечивает большую безопасность плавания и позволяет, в частности, «производить все виды ремонта резервуаров нефтеналивных судов и цистерн без удаления остатка нефтегруза и использовать их для безопасного хранения нефтепродуктов в зимнее время» [73]. В России метод использования инертных (дымовых) газов для создания взрывобезопасной среды в танках нефтеналивных судов и резервуарах нефтебаз был разработан в 1952 г. Известно, что химическая стабильность топлив зависит от длительности контакта с кислородом воздуха, вызывающего окисление, образование смол и нерастворимых осадков. В воздушной среде резервуаров, хранящих сернистые нефти, могут образовываться пирофорные соединения, способные самовозгораться. Поэтому, замена воздушной среды на инертный газ может не только сохранить качество топлива, сократить коррозию, но и повысить пожарную безопасность при хранении и проведении технологических операций в резервуарах.
Расчеты выполненные нами по оценке величины снижения коэффициента диффузии при использовании инертных газов [40] показали, что для снижения потерь от насыщения газового пространства резервуара парами хранимого топлива эффективнее использовать инертные газы, имеющие больший удельный вес по сравнению с воздухом: аргон, криптон, гелий, С02.или дымовые газы. Использование азота в резервуарных парках нефтебаз будет эффективно для повышения пожаро и взрывобезопасности и защиты от коррозии.
Создание среды инертного газа перед заполнением резервуара, а также во время налива исключает или значительно снижает опасность взрыва от разряда статического электричества в самой емкости, что создает благоприятные условия для увеличения производительности налива и, соответственно, уменьшения времени проведения технологических операций.
Данные эксплуатации резервуаров показывают, что большинство отказов резервуарных конструкций происходит из-за коррозионных повреждений. Как показывают данные Г. Улига [111], в нейтральной или почти нейтральной воде при обычных температурах значительная коррозия железа происходит только при наличии растворенного кислорода. Поскольку скорость диффузии в стационарном состоянии пропорциональна концентрации кислорода, то, как следует из уравнения катодной деполяризации, скорость коррозии стали также пропорциональна концентрации кислорода:
Из проведенного анализа следует, что ранее выполненные исследования российских ученых не рассматривают методы снижения потерь от испарения и коррозии резервуарных конструкций в среде инертного газа. Поэтому в данной работе рассматриваются методы повышения эффективности эксплуатации резервуаров с использованием технологии азотирования нефтепродуктов и газового пространства резервуаров.
Применение инертных газов при эксплуатации резервуаров
Введение летучести позволяет сохранить форму уравнений, описывающих равновесное состояние идеальных газов, и для реальных газов. Связь между парциальным давлением газа и его летучестью определяется коэффициентом активности у, который представляет собой отношение летучести газа к его парциальному давлению
Значение у может быть найдено для каждого газа расчетным путем, в основе которого лежит принцип соответственных состояний. Согласно этому принципу ряд одинаковых свойств, в том числе и коэффициент активности различных реальных газов, оказывается равным при одинаковых значениях приведенной температуры и давления. Приведенное давление тг представляет собой отношение давления к критическому, а приведенная температура т -отношение температуры к критической. Значения у от тс и т. обычно даются в графической форме (естественно, это экспериментальные данные). Очевидно, для идеальных газов имеем :
Растворение газа в жидкости обусловлено физическим, а нередко и химическим взаимодействием молекул. В настоящее время изменилось представление о жидкости как о совершенно аморфной среде, в которой молекулы движутся хаотически, подобно молекулам идеального газа. Проведенные исследования по рассеянию света и рентгеновского излучения показали. Что жидкости частично имеют свойства кристаллической структуры. В этом плане они являются промежуточным образованием между твердыми кристаллами и газами.
В новой кинетической теории жидкости [102] показывается большое сходство структуры жидкости и твердых тел. Жидкость также как и кристаллическое твердое тело, имеет ближний порядок в расположении молекул. Каждая молекула окружена другими молекулами, которые расходятся вокруг нее так же, как в кристалле того же вещества. Однако в следующем (втором) слое молекул их расположение уже значительно отклоняется от кристаллического, а в дальнейших слоях - подобие упорядоченной структуры практически исчезает. При этом существенные отличия от кристалла заключается в том, что указанная структура жидкости носит статистический характер. Вследствие беспорядочного движения молекул расстояние между ними изменяется, и они замещают друг друга в избранных положениях. В жидкости упорядочено не только относительное расположение молекул, но в некоторой степени и их взаимная ориентация.
Отсутствие хаотичности справедливо даже для веществ с симметричными молекулами. В случае же несимметричных полярных молекул, например воды, наблюдается закономерная взаимная ориентация соседних молекул с образованием временных водородных связей между ними. По мере нагревания жидкости сходство ее структуры с кристаллами уменьшается, а сходство с газами увеличивается. Статистический характер упорядоченного расположения молекул в жидкости свидетельствует о том, что в жидкости, как и в газе, наблюдаются временные местные отступления от средней плотности и ориентации молекул.
В чистых жидкостях имеется несколько типов молекулярного взаимодействия, объеденных под названием Ван-дер-Ваальсовского взаимодействия [63]. Они являются частным случаем электростатического взаимодействия. К ним относятся ориентационное притяжение между молекулами с постоянным диполем, индукционное притяжение между молекулами с постоянным диполем и молекулами с наведенным диполем, а также дисперсионное притяжение между взаимно наведенными диполями молекул, момент которых колеблется около нуля. Энергия взаимного притяжения этих типов взаимодействия приблизительно обратно пропорциональна шестой степени расстояния между молекулами. В некоторых случаях эти взаимодействия приводят к ассоциации молекул жидкости и образованию непостоянных связей, к каким относится и водородная связь. Несмотря на то, что природа водородной связи еще до конца не выяснена, но представление о ней уже составлено. Вероятнее всего водородная связь образуется вследствие электростатического притяжения ковалентно связанного протона одной молекулы посредством свободных электронов к аниону или электроотрицательному атому другой молекулы. Это притяжение возникает, главным образом, между атомами водорода и атомами фтора, кислорода, азота и хлора. При этом протон водорода находится не посередине связанных им атомов, а ближе к тому из атомов, с которым он связан ковалентно. Энергия водородных связей мала (она имеет порядок 20...40 кДж/моль), в то время как энергия химической связи ОН составляет 456,7 кДж/моль.
Притяжению молекул в жидкости противодействует отталкивание при малых расстояниях между ними. Оно создается в основном взаимодействием электронных оболочек. Это отталкивание в совокупности с тепловым движением молекул уравновешивает притяжение. Таким образом устанавливаются некоторые средние равновесные расстояния между движущимися (колеблющимися, вращающимися и эпизодически перемещающимися) молекулами жидкости.
Но, все приведенное выше относится к чистой жидкости с однородными молекулами. В растворе же присутствуют разнородные молекулы компонентов. Поэтому там наряду с взаимодействием между однородными молекулами возникает взаимодействие между разнородными молекулами разных компонентов. Оно так же, как и в чистой жидкости (если отсутствуют химические реакции), является Ван-дер-Ваальсовским. Однако молекулы растворенного вещества изменяют окружение молекулы растворителя и этим могут сильно изменить интенсивность взаимодействия между молекулами растворителя. Молекулы растворенного вещества в растворе могут взаимодействовать между собой иначе, чем в чистом веществе. Взаимодействие же между разнородными молекулами растворимого вещества могут подчиняться иным закономерностям, чем между молекулами чистых компонентов. Образуются соединения разнородных молекул, называемые сольватами. Считается, что сольватация конкурирует с ассоциацией однородных молекул. При наличии в составе раствора воды образуются соединения некоторых молекул с молекулами воды, называемые гидратами.
Растворы, в которых межмолекулярное взаимодействие разнородных молекул практически не отличается от межмолекулярного взаимодействия чистого растворенного вещества, называются идеальными (или совершенными) растворами. Если насыщенный пар растворенного вещества ведет себя как идеальный газ, то у таких растворов парциальное давление растворенного вещества пропорционально его мольной доле в растворе. В случае, если отклонения насыщенного пара растворенного вещества от идеального газа велико, то его термодинамические свойства целесообразно связывать не с давлением, а с летучестью.
Хроматографический метод в задаче определения концентрации растворенного в топливе кислорода
Под "азотированием" будем понимать процесс физической обработки топлива азотом, при котором происходит снижение содержания растворенного кислорода и воды, увеличение концентрации растворенного азота и разбавление им воздуха над поверхностью топлива в заправляемой емкости.
Известно, что для повышения эффективности массообменных процессов необходимо различными способами развивать поверхность соприкосновения фаз. Для этой цели применяются массообменные аппараты. В [55] предлагается использовать в таком аппарате вязанную металлическую насадку и показывается ее эффективность для процесса удаления растворенного кислорода. Развитие поверхности контакта осуществляется посредством гидромеханического диспергирования азота в топливе при их противоточном движении в присутствии турбулизаторов (проволок насадки). В эжекторном массообменном аппарате дробление газовых пузырьков в жидкости осуществляется посредством турбулизации потока при смешении струй эжектирующей жидкости и подсасывание газа. Но оба указанных способа имеют существенные недостатки, которые ограничивают их область применения. Укажем на некоторые из них.
В первом случае для организации интенсивного массообмена необходима большая поверхность насадки, что сильно увеличивает размеры аппарата. Так, при объемной скорости жидкости 1000 л/мин (1.67-10 м /с) диаметр такого аппарата превышает один метр, а высота его - не менее 1.5 м. Для объемной скорости порядка 10000 л/мин нужно иметь около 10 подобных аппаратов, что практически неприемлемо. Кроме того, еще требуется насосная станция для откачки жидкости из массообменных аппаратов и подачи ее в резервуар. Во втором случае для эжектирования азота топливом необходимо создавать значительный перепад давления, увеличивающий гидравлическое сопротивление в магистрали заправки. Последнее вызывает снижение объемной скорости снаряжения резервуара или предопределяет необходимость повышения напора насоса и потребляемой мощности.
Отмеченные выше недостатки можно исключить, если дастся добиться равномерного распределения диспергированного азота по сечению потока жидкости непосредственно в магистрали заправки за перекачивающим насосом заправочного комплекса. Такой организованный барботаж мелкораздробленными пузырьками газа вызывает образование процесса эмульгирования топлива в потоке. Этот режим определен известным российским ученым В.В. Кафаровым [57], [58] как наиболее эффективный. При этом молекулярная диффузия не является определяющей, а массопередача легко - и труднорастворимых газов зависит от констант Генри. Самая большая трудность в организации такого процесса сводится к измельчению пузырьков газа в топливе и равномерном их распределении по сечению трубопровода при минимальном увеличении гидравлического сопротивления.
Не говоря пока о возможном структурном решении такого массообменного аппарата, отметим, что прямоточная схема для массообмена является менее эффективной, чем противоточная [55]. Но для снаряжения резервуаров требуется (помимо обескислораживания и насыщения топлива азотом) создание над поверхностью топлива среды с пониженным содержанием газообразного кислорода. С этой точки зрения представляется более целесообразной схема, в которой эмульгированный азот после контакта с топливом поступает в резервуар. При реализации этой схемы заправки емкостей газотопливной эмульсией с нейтральным газом можно существенно снизить концентрацию кислорода в парогазовой смеси газового пространства и без предварительного вытеснения азотом воздуха из резервуаров.
Наиболее удачным в настоящее время массообменным аппаратом можно считать его трубный вариант [8]. Все основные элементы устройства монтируются в удлиненной (800 мм) трубе с варьируемым (по желанию потребителя) диаметром (от 62 до 90 мм) проточной части.
Задаваемое соотношение расходов азота и топлива поддерживается регулятором. Регулируемым параметром является расход газа. Его величина изменяется при изменении перепада давления на дроссельной шайбе, которая устанавливается в потоке топлива. Перепад давления на шайбе пропорционален квадрату расхода топлива. Принцип работы регулятора давления основан на балансе сил, которые создаются перепадами давления на шайбе и жесткостью сильфона. Каждому перепаду давления на шайбе соответствует определенное сечение дросселирующего органа на линии подачи газа. При синтезе закона уравнения расходом нейтрального газа в качестве параметров оптимизации выбирают жесткость и площадь сильфона, а также площадь живого сечения дросселирующего органа.
Основным элементом, который определяет эффективность процесса массообмена в рассматриваемом аппарате, является эмульгирующий коллектор. В его состав входят восемь профилированных обтекаемых пустотелых лопаток, расположенных в радиальном направлении по сечению трубы. Азот из регулятора подводится по кольцевому каналу и попадает в поток топлива через мелкие отверстия, которые высверлены по обеим сторонам профиля лопатки. Пузырьки газа, выходящего из отверстий, вызывают срыв пограничного слоя топлива с поверхности лопатки. Такое мелкомасштабное турбулентное течение дополнительно диспергирует газ в топливе. Диаметр отверстий, их число и расположение на поверхности лопатки устанавливается экспериментально. Кратко рассмотрим процессы, протекающие при попадании газотопливной эмульсии в подземный резервуар.
При заполнении емкостей в микротрещинах, царапинах, микронеровностях стенок с антикоррозийным покрытием могут оставаться мельчайшие газовые полости. Газотопливная эмульсия, распространяясь по всему объему, попадает и в эти полости благодаря своему мелкодисперсному составу. Двигаясь вместе с потоком жидкости, пузырьки нейтрального газа одновременно всплывают и на поверхность, где ассоциируются и образуют пенный слой. По оценкам специалистов его толщина может составлять 10...30 мм. Пенный слой плавает на поверхности и поднимается вместе с топливом при увеличении его количества в резервуаре, вытесняя при этом в дренаже находившийся там до заправки газ. Так как в пузырьках газотопливной эмульсии содержится азот, а в резервуаре - воздух, то вытесняться пенным слоем будет воздух. В пене останется азот.
Воздухоразделительные установки на базе адсорбционного метода
В предыдущем разделе нами обосновано важное положение, основной смысл которого сводится к следующему. При содержании углеводородосо-держащих жидкостей в подземных резервуарах важно так организовать хранение (принимая во внимание климатические условия САР), чтобы не допустить нарушения их физической стабильности, с одной стороны, а с другой -улучшить эксплуатационные характеристики собственно резервуаров (например, увеличить гарантийный срок службы, удлинить межремонтные сроки и т.п.). Рассмотренные процедуры обескислораживания и обезвоживания топлив как раз и направлены на это. Для их реализации проще всего было бы использовать промышленный азот, который и резервировать в достаточных количествах. Но при таком решении транспортные расходы становятся соизмеримыми со стоимостью самого газа.
Нам представляется, что для децентрализованной схемы хранения топлив (в сравнительно небольших количествах) наиболее приемлемым является производство основных компонентов атмосферного воздуха (азота и кислорода) непосредственно на территории нефтехранилищ
Мы далее сделаем попытку обосновать принципиальное решение, в соответствии с которым выгоднее генерировать оба газа в одном техническом устройстве, нежели один из этих газов - в нашем случае - азот. При этом можно использовать следующие методы генерации высококонцентрированных газов: криогенный, адсорбционный и мембранный получения азота и кислорода из атмосферного воздуха [40], [41].
Метод базируется на глубоком охлаждении (до температуры сжижения) воздуха и использовании различных температур кипения кислорода (90.19 К) и азота (77.36 К\ Для разделения предварительно сжиженного воздуха применяется процесс ректификации, который осуществляется в ректификационных колоннах (РК). В его основе, в свою очередь, лежат два обратных процесса - испарение и конденсация [1], [20].
На испарение одного килограмма жидкости затрачивается определенная теплота испарения. При конденсации такого же количества пара и отсутствии потерь теплоты в окружающую среду выделяется такая же по величине скрытая теплота конденсации.
Проходя через слой смеси азота и кислорода, последний конденсируется, т.к. является менее летучим компонентом, чем азот. При этом из жидкости испаряется количество азота приблизительно равное количеству сконденсировавшегося кислорода.
На явлении конденсации кислорода в азотно-кислородной жидкости с одновременным испарением из нее азота и основан процесс ректификации, который более детально можно представить следующим образом. Образующуюся при испарении жидкого воздуха парообразную смесь азота и кислорода пропускают жидкость с меньшим содержанием кислорода. Поскольку жидкость содержит меньше кислорода и больше азота - она имеет более низкую температуру, чем проходящий через нее пар. Это вызывает конденсацию кислорода из пара и обогащение им жидкости и одновременно испарение из жидкости азота, т.е. обогащение им паров над жидкостью.
Рассмотрим упрощенную схему многократного испарения и конденсации жидкого воздуха (рис. 10.). При этом примем, что воздух представляет собой двойную (бинарную) смесь, т.е. состоит только из кислорода и азота. Пусть имеется несколько сосудов (пять) и в верхнем находится жидкий воздух, содержащий 21 % кислорода. Предположим, что во втором сосуде находится жидкость, содержащая 30 %, третьем - 40 %, четвертом - 50 % и в пятом - 60 % кислорода.
Начнем испарять жидкость в пятом сосуде при абсолютном давлении 1 кгс/см . В этом случае, как легко определить, над жидкостью в пятом сосуде, содержащем 60 % кислорода и 40 % азота, может находиться равновесный по составу пар, в котором 73.5 % азота или 28,3 % кислорода, имеющий температуру, равную температуре жидкости в сосуде. Подводим этот пар в четвертый сосуд, где жидкость содержит только 50 % кислорода и 50 % азота и поэтому является более холодной. Видно, что над жидкостью пар может состоять лишь из 81 % азота и 19 % кислорода, и только в этом случае его температура будет равна температуре жидкости в данном сосуде. Следовательно, подводимый в четвертый из пятого сосуда пар, содержащий 26.5 % кислорода, имеет более высокую температуру, чем жидкость в пятом сосуде, поэтому кислород пара конденсируется в жидкости четвертого сосуда, а часть азота из нее будет испаряться. В результате жидкость в четвертом сосуде обогатится кислородом, а пар над нею - азотом. Из пятого сосуда пар, в котором 19 % кислорода, отводится в третий сосуд, где жидкость содержит 60 % азота, 40 % кислорода и имеет более низкую температуру. Пар над жидкостью должен состоять из 86 % азота и 14 % кислорода. Следовательно, пар из пятого сосуда будет конденсироваться в жидкости третьего сосуда, оставляя в ней часть своего кислорода и испаряя из жидкости азот. Те же рассуждения можно провести для последующих сосудов. При сливе из верхних сосудов в нижние - жидкость постепенно обогащается кислородом, конденсируя его из поднимающих паров и отдавая им свой азот.
