10. Назначение систем обеспечения предпр-ий продуктами разделения воздуха.

Система обеспечения предприятия про­дуктами разделения воздуха (СОПРВ) пред­назначена для надежного снабжения пром. потребителей техническим (К) и тех­нологическим (Kт) кислородом, азотом (А), аргоном (Аr) требуемых параметров в соот­ветствии с заданным графиком потребления. Она включает в себя (рис. 7.29) воздухоразделительную станцию, сооружения для аккуму­ляции продуктов разделения воздуха, устрой­ства для дополнительного изменения их параметров, коммуникации и распределительную систему у потребителя. В состав воздухоразделительной установки входят воздухозаборные устройства, аппараты очистки воздуха от пы­ли, влаги, ацетилена и др. примесей, компрессоры для сжатия воздуха и продуктов разделения, различные тепломассообменные аппараты. Удельный расход энергии на производство 1 м³ кислорода составляет в зависимости от производительности и технологической схе­мы установки 0,2 — 1,5 кВт·ч; доля общеза­водского расхода эл./эн., приходя­щейся на получение кислорода, азота, аргона, на ряде предприятий металлургической про­мышленности достигает 7 %.

рис. Схема снабжения предпр-я продуктами разделения воздуха: / — станция разделения воздуха (1а, 16, 1в — установки разделения воздуха); // —технологический комплекс предп-я с потребителями; /// — система коммуникаций; 1 — газгольдер; 2 — кислородный турбокомпрессор; 3 — блок реципиентов; 4 — резервуар жидкого кислорода (К_ж); 5 —поршневой компрессор; 6 — рампа для заполнения баллонов; 7 — сосуды для отпуска продуктов сторонним потребителям; К_т, К – технологический и технический кислород; А- азот; Ar – аргон.

Предпр-я черной и цветной металлур­гии расходуют более 50 % вырабатываемых в стране кислорода, азота и аргона. Около 25 % продуктов разделения воздуха потребля­ет химическая промышленность, где наряду с кислородом широко используется азот. Химические предпр-я потребляют про­дукцию, как правило, почти равномерно в со­отношении 1:0,9:0,8 по трем сменам. На ме­таллургических предпр-ях доменные цехи потребляют кислород и азот р/м, без существенных колебаний; конвертерные, мар­теновские и электросталеплавильные цехи — неравномерно, с колебаниями расхода по вре­мени от 30 до 100 % номинальной производительности. Аккумулирование кислорода и азота при давлениях, близких к атмосферному, и расхо­дах более 1000 м³/ч осуществляется в газголь­дерах (рис. 7.29), сборниках газообразного продукта — мягких тканевых (максимальный объем до 1000 м³, давление около 500 Па) или металлических (максимальный объем до 10 000 м³, давление около 1,4—4 кПа).

Аккумуляцию кислорода с давлением 1,5—3,5 МПа и более осуществляют в реципи­ентах — толстостенных сосудах объемом 125 м³. Давление газа в реципиентах может быть 3,5—20 МПа в зависимости от соотно­шения годового потребления продукта к пол­ной емкости реципиента. Оптимальное соотно­шение давлений р_макс/р_мин, где р_макс — макси­мальное давление в сосуде; р_мин — давление у потребителя, выбирается с учетом потерь давления в регулирующих устройствах после реципиента, исходя из минимальных суммар­ных затрат на хранение и сжатие газа.

Для сжатия кислорода до давлений не более р=3,5 МПа используются турбоком­прессоры. Для повышения давле­ния кислорода или аргона до 1,5—20 МПа для закачки в баллоны и транспорта в сжатом состоянии используются поршневые компрес­соры и наполнительная рампа.

Хранят и транспортируют небольшие ко­личества продуктов разделения воздуха в жидком виде в криососудах, име­ющих высоковакуумную, вакуумно-порошковую или многослойную экранно-вакуумную теплоизоляцию. Заполнение криососудов про­изводят из резервуара жидкого кислорода.

Станции выработки продуктов разделе­ния воздуха комплектуют различными воздухоразделительными установками. В состав крупных пром-х станций, обслуживающих металлург-ие и химические комби­наты, входят установки разделения воздуха в основном низкого давления с расходом пере­рабатываемого воздуха более 200 тыс.м³/ч. Пром-е станции разделения воз­духа для небольших металлург-их предпр-ий и машиностроительных заводов ком­плектуют установками среднего и высокого давления с расходом перерабатываемого воз­духа 25 -82 тыс.м³/ч. Число установок в це­хе - от 3 до 5. Мелкие предпр-я оборудуют небольшими станциями.

Разделение воздуха явл-ся достаточно сложной технической задачей, особенно если он находится в газообразном состоянии. Этот процесс облегчается, если предварительно перевести воздух в жидкое состояние сжатием, расширением и охлаждением, а затем осуществить его разделение на составные части, используя разность темп-р кипения кислорода и азота. Под атм. давлением жидкий азот кипит при -195,8 ºС, жидкий О₂ при -182,97 ºС. Если жидкий воздух постепенно испарять, то сначала будет испаряться преимущественно азот, обладающий более низкой темп-ой кипения; по мере улетучивания азота жидкость будет обогащаться кислородом. Повторяя процесс испарения и конденсации многократно, можно достичь желаемой степ­ени разделения воздуха на азот и кислород требуемых концентраций. Такой процесс многократного испарения и конденсации жидкости и ее паров для разделения их на составные части называется ректификацией. Поскольку данный способ основан на охлаждении воздуха до очень низких температур, он называется способом глубокого охлаждения. Получение кислорода из воздуха глубоким охлаждением - наиболее экономично, вследствие чего этот метод нашел широкое применение в промышленности. Глубоким охлаж­дением и ректификацией воздуха можно получать практически любые количества дешевого кислорода или азота.