Содержание:
Криогенная воздухоразделительная установка используется для разделения кислорода на компоненты. Воздухоразделительные установки криогенного типа получили широкое распространение и используются на различных предприятиях, задействуются в производственных процессах, а также устанавливаются на складах, на которых должны выдерживаться особенные условия хранения. Как устроена криогенная воздухоразделительная установка? По какому принципу работают воздухоразделительные установки криогенного типа? Разбираемся с техническими и эксплуатационными вопросами.
Для получения основных продуктов разделения воздуха – азота и кислорода -используются воздухоразделительные установки, которые по принципу работы разделены на три основных категории:
- криогенные — с разделением воздуха методом низкотемпературной ректификации;
- адсорбционные — работающие при температуре окружающей среды и обеспечивающие разделение воздуха с помощью адсорбентов;
- мембранные — работающие при температуре окружающей среды и обеспечивающие разделение воздуха с помощью полимерных мембран (молекулярных сит), выполненных в виде капиллярных трубок.
Критерием выбора типа ВРУ является необходимый продукт, его состояние (сжиженное или газообразное), чистота, давление продуктового газа, производительность и экономичность.
Криогенные воздухоразделительные установки (ВРУ)
Принцип работы криогенных воздухоразделительных установок основан на низкотемпературной ректификации сжиженного воздуха. Установки состоят из следующих основных компонентов:
- компрессора;
- технологического оборудования;
- вспомогательной аппаратуры.
Упрощенная технологическая схема работы воздухоразделительных установок криогенного типа выглядит следующим образом: воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну на разделение, после чего, в зависимости от режима, выдается азот или кислород в жидком или газообразном состоянии.
Криогенные ВРУ технически достаточно сложны, требуют значительного времени для выхода на режим, смену режима и отогрев, включают в себя энергоемкую систему очистки, металлоемкое тепло- и массообменное оборудование, детандер, систему автоматики. Криогенные воздухоразделительные установки требуют высококвалифицированного обслуживания и достаточно энергоемки. Эти недостатки компенсируются возможностью получения сжиженных продуктов разделения воздуха и чистого медицинского кислорода. Воздухоразделительные установки криогенного типа предназначены для получения газообразного азота или кислорода под давлением, сжиженного азота или кислорода а также сухого воздуха высокого давления, свободного от примесей.
Где применяются криогенные воздухоразделительные установки
Сфера применения воздухоразделительных установок криогенного типа достаточно широка. Оборудование выпускается в разных размерах – от достаточно компактных и мобильных модулей до масштабных воздухоразделительных установок криогенного типа.
Криогенные воздухоразделительные установки применяются для выполнения следующих задач:
- для получения кислорода для автогенных работ (за исключением автоматической резки металлов);
- в силикатной промышленности и целлюлозно-бумажном производстве;
- в рыбоводстве;
- для обработки сточных вод и обеспечения кислородом озонаторных установок;
- в процессе переработки органических отходов (пиролиз);
- в микробиологических производствах;
- в пищевой и фармацевтической промышленностях, в сельском хозяйстве;
- в других областях для интенсификации технологических процессов.
- Установки КБА для производства азота
- для обеспечения пожарной и взрывобезопасности во время проведения монтажных, профилактических и ремонтных работ на установках, блоках и элементах нефтегазового комплекса;
- для создания «азотной подушки» при переливе и транспортировке нефтепродуктов;
- для создания инертной среды в химических производствах при разделении сложных растворов и смесей, в том числе в лакокрасочной промышленности;
- для создания инертных сред в электронной промышленности;
- в качестве средств пожаротушения и прекращения процессов тления в технологических процессах;
- для упаковки пищевых продуктов;
- в других областях для создания нейтральных сред.
Это далеко не полный перечень сфер использования криогенных воздухоразделительных установок. Современные воздухоразделительные установки криогенного типа могут применяться для решения самых разных вопросов.
Типы криогенных воздухоразделительных установок по рабочему давлению
Воздухоразделительные установки криогенного типа принципиально делятся на две категории в зависимости от рабочего давления. Рассмотрим особенности оборудования каждой группы.
Воздухоразделительные установки криогенного типа низкого давления (0,6 МПа)
Криогенные воздухоразделительные установки низкого давления предназначены для производства газообразного кислорода в качестве основного продукта, азота и аргона, а также небольшой доли этих продуктов (до 3% от объема перерабатываемого воздуха) в жидком виде или под высоким давлением (до 4,0 МПа). Дополнительно могут быть получены редкие газы – криптон-ксеноновый концентрат и неоно-гелиевая смесь.
Воздухоразделительные установки криогенного типа выпускаются двух основных типов:
- установки типа АКАр осуществляют комплексное разделение воздуха производительностью по кислороду от 1000 до 35000 м3/ч чистотой 99,5-99,8%.
- установки типа Кт (АКт) – позволяют получить газообразный кислород пониженной чистоты (80-95%) и чистый газообразный азот.
Криогенные воздухоразделительные установки с внутренним сжатием
Предназначены для выдачи продуктов разделения под давлением непосредственно из установки (кислород до 4,0 МПа, азот – до 6,0 МПа). Удельное энергопотребление – по кислороду 0,6-0,7 кВт*ч/м3.
Мобильные криогенные воздухоразделительные установки
Криогенные мобильные воздухоразделительные установки UNIT предназначены для производства кислорода и азота в жидком или газообразном виде из атмосферного воздуха. Практичные воздухоразделительные установки криогенного типа могут производить не только технические газы, но также газы высокой чистоты и обеспечивать кислородом и азотом клиники, НИИ, лаборатории и другие учреждения. Работа криогенных воздухоразделительных установок основана на принципе разделения воздуха методом глубокого охлаждения, что позволяет использовать атмосферный воздух в качестве бесплатного сырьевого материала.
Атмосферный воздух засасывается пятиступенчатым компрессором криогенной воздухоразделительной установки через воздушный фильтр, в котором очищается от механических примесей. После сжатия и предварительного охлаждения, воздух поступает в блок с баллонами с цеолитом, где происходит очистка воздуха от влаги, углекислого газа и ацетилена. Затем воздух высокого давления направляется в блок разделения воздуха, включающий в себя воздухоразделительные колонны и теплообменную аппаратуру. Там происходит сжижение и разделение воздуха методом ректификации на жидкие кислород или азот, которые затем через сливной штуцер периодически сливаются в специальные емкости, не входящие в комплект поставки криогенного комплекса.
Для получения газообразного продукта жидкий продукт засасывается насосом сжиженных газов воздухоразделительной установки криогенного типа и направляется на наполнительную рампу с предварительной газификацией в теплообменнике за счет тепла воздуха высокого давления.
Криогенная воздухоразделительная установка требует монтажа на месте эксплуатации, подключения к источнику электроэнергии и водоснабжения. Устанавливается ВРУ криогенного типа на ровную бетонную площадку, огороженную по периметру металлической сеткой.