ИА Neftegaz.RU. Технология разделения воздуха с помощью криогенных температур на основные газовые компоненты известна очень давно.
Принцип работы криогенных установок основан на сжижении воздуха и последующем его разделении на азот, кислород и аргон.
Такой способ получения газов называется разделением воздуха методом глубокого охлаждения.
Криогенными считаются температуры ниже 120 К (-153o С).
Сначала воздух сжимается компрессором, затем, после прохождения теплообменников, расширяется в машине-детандере или дроссельном вентиле, в результате чего охлаждается до температуры 93 °K и превращается в жидкость.
Дальнейшее разделение жидкого воздуха, состоящего в основном из жидкого азота и жидкого кислорода, основано на различии температуры кипения его компонентов: кислорода - 90,18 °K, азота - 77,36 °K.
При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, а остающаяся жидкость все более обогащается кислородом.
Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкие кислород, азот и аргон нужной чистоты.
При относительно высокой стоимости криогенные блоки очень надежны, просты в эксплуатации, обладают высокими техническими характеристиками и позволяют получать газы высокой чистоты в очень больших объемах, например, газообразный азот сверхвысокой чистоты (до 1 ppb), который не может быть получен в адсорбционных и мембранных системах.
В то же время криогенные блоки являются экономически эффективными при долгосрочной эксплуатации за счет низкого удельного энергопотребления и низких эксплуатационных затрат.
Широкое применение нержавеющей стали, особенно для трубопроводов и клапанов, позволяет использовать простые и надежные сварные соединения, а также обеспечивает противокоррозионную стойкость. Кроме этого, само по себе сварные соединения нержавеющих трубопроводов как внутри холодного блока, так и в не его, обеспечивают долговечную плотность и не допускают протечек.
Основными техническими преимуществами криогенного способа являются гарантированная высокая чистота продукта при неизменном расходе, а также низкое удельное энергопотребление в течение всего срока эксплуатации.
Минимизация вращающихся и движущихся механизмов обеспечивает долгий ресурс работы криогенных установок.
При соблюдении проектных условий эксплуатации блока комплексной очистки (БКО) не требуется замена адсорбентов в течение всего срока службы установки.
Процесс генерации жидкого азота
- Система очистки от примесей: в основном через воздушный фильтр и другие поглотители - молекулярные сита для очистки от механических примесей, влаги, углекислого газа, ацетилена, смешанных в воздухе.
- Воздушное охлаждение и сжижение: в основном, воздух с глубокой заморозкой играет роль воздушного компрессора, теплообменника, расширительной машины, воздушного дроссельного клапана и т. Д.
- Система дистилляции воздуха: основным компонентом является ректификационная колонна (верхняя колонна, нижняя колонна), испаритель конденсата, переохладитель, жидкий воздух и дроссель жидкого азота. Играет роль в разделении различных компонентов воздуха.
- Нагревательная система продувки: В дополнение к использованию метода теплового обдува производится регенерация системы очистки.
- Система управления прибором: с помощью разнообразных приборов для контроля всего процесса. При криогенном разделении воздуха азот принимает воздух в качестве сырья, благодаря сжатию, очистке, сжижение воздуха с помощью теплообменной жидкости превращается в жидкий воздух. Жидкий воздух в основном представляет собой смесь жидкого кислорода и жидкого азота, жидкий кислород и жидкий азот имеют разные точки кипения, путем дистилляции, так что они разделяются для получения азота.
Криогенная кислородно-азотная машина с 2 колоннами, рабочее давление всей системы составляет менее 0,7 MPa.
Операция проста, гибка и безопасна, а потребление энергии очень низкое.
Основными частями являются:
- воздушный компрессор,
- осушитель воздуха (предварительный охладитель),
- фильтры,
- адсорбционные колонны с молекулярными ситами для предварительной обработки,
- система оборотной охлаждающей воды,
- расширитель газового подшипника,
- расширение с положительным потоком и охлаждение,
- перегонка с 2мя колоннами.
Кислород и азот высокой чистоты могут быть получены одновременно.
Определенное количество жидкого аргона также может быть произведено одновременно.
Выход газообразного кислорода может составлять от 50 Nm3 / h до 60000 Nm3 / h при чистоте кислорода более 99,6% и азота - более 99,99%.
