Машины и аппараты кислородного производства

Перед разделением воздух следует очистить от механических примесей, влажности, двуокиси углерода. Очистка от механических примесей осуществляется в фильтрах, устройство которых зависит от количества обрабатываемого воздуха (< 2000 м³/ч). Можно использовать кассету из колес Рашинга, смоченных в масле. Воздух продувается через кассету с W=0,3-0,5 м/с до достижения критического давления (0,3-0,4 кПа). При большем давлении кольца промываются, смачиваются в масле и набивается кассета.

При больших расходах воздуха используются сухие фильтры с пористыми насадками или электрическими фильтрами.

Для очистки воздуха от влаги применяют очистку выпора жеванием или адсорбционную осушку. При осушке путем вымораживания воздух проходит две рекуперации. Таким образом, в первом воздух охлаждается до температуры –5 ^оС, а во втором (вымораживании) до температуры –40 ^оС. Для непрерывной работы сушки 2 вымораживателя, один из которых во время работы освобождается от влаги.

При адсорбционной осушке используются синтетические цеолиты (алюмосиликаты С_а, N_а) или активированный глинозем (АL₂О_{3 *}H₂О > 92%).

Очистка от СО₂ необходима, т.к. при температуре кислородного производства СО₂ переходит в твердое состояние (t затвердения = -79 ^оС). Для очистки может использоваться химический метод, основанный на поглощении СО₂ едким натром:

2NаОН + СО₂ = Nа₂СО₃1 + Н₂О

Чаще используется адсорбционный способ очистки, когда в качестве адсорбителя используется активированный уголь или синтетические цеолиты.

Для охлаждения воздуха и нагревания продуктов его разделения чаще всего используют трубчатые теплообменники, в которых используются такие материалы как медь, алюминий, латунь.

Основные требования к теплообменникам:

-сохранение морозоустойчивости и ударной вязкости до очень низких температур (195^оС);

-малые габаритные размеры и сопротивление 20-30 кПа.

В качестве материалов насадок применяют ленты или твердые частицы с размерами 5-10мм.

Во время движения сжатого воздуха влага и СО₂ откладываются на поверхности насадки, а во время обратного движения продуктов разделения удаляются.

Воздушные компрессоры кислородного производства для достижения высокого давления (16-20 МПа) работают по схеме многоступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением воздуха перед подачей его в каждую последующую ступень.

На установках небольшой производительности среднего и высокого давления используются поршневые компрессоры и детандеры, а в установках высокой производительности при Р<2 МПа турбомашины. При этом температура ввода воздуха в турбодетандерах: -110 … -60 ^оС, а поршневые аппараты: -50…+20 ^оС.

Насосы кислородного производства используются для забора жидкого кислорода из цистерн и подачи его в газификаторы, а также для отбора жидкого кислорода из ректификационной колонны.

Особенности насосов: высокое давление: Р=16-20 МПа , малая производительность: < 1м³/ч, тип насосов- плунжерный.

В насосах не должны применяться смазочные материалы на органической основе, что может привести к загоранию или к взрыву.

С целью уплотнения применяются графитовые сальники или лабиринтные уплотнения. Для смазки кислородных компрессоров в газообразующий кислород на всасе подают воду или специальную эмульсию, либо применяют поршневые кольца из антифризных материалов.

На кислородных установках средней и высокой производительности предусмотрена возможность получения ряда инертных газов (аргон, ксенон).

При маркировке установок буква указывает на основной целевой продукт:

К – технический О₂;

К_т – технологический О₂;

К_ж – основной продукт – жидкий О₂;

К_а – жидкий N₂;

А – чистый N₂;

А_р – аргон.

Цифры маркировки обычно обозначают производительность: т/ч, м³/ч.

В промышленности получили распространение установки: К-1-4, К_т-300М, К_тК-35-2

Основные характеристики К_тК – 35- 2

Параметры	Тип блока разделения
	БР-2	БР-2м
Подача воздуха, тм^3/ч	170	180
Производительность, тм^3/ч	К-11,6	К-11
	Кт-23,6	Кт-24
	А-11	А-23,7
Концентрация основных веществ в готовом продукте, %	К-99	К-99,6
	Кт-95	Кт-95,3
	А-99	А-99
Давление воздуха после турбокомпрессора, МПа	0,62	0,62
Расход энергии, МДж/м^3	1,44	1,44