1.1. Продукты разделения воздуха.

Сырьём для производства кислорода, азота, аргона и других инертных газов служит атмосферный воздух. Состав атмосферного воздуха у поверхности Земли может незначительно отличаться от усреднённых значений (табл.1.1) в зависимости от географической широты, высоты над поверхностью Земли, загрязнённости воздушного бассейна, солнечной активности, метеорологических условий, времени суток и т.д.

В атмосферном воздухе также содержатся водяные пары, количество которых зависит от температуры и относительной влажности и может составлять 20-25 г/кг воздуха. Относительная влажность определяются как отношение массы водяных паров, содержащихся в воздухе, к массе паров при полном насыщении воздуха влагой при данной температуре. Значение относительной влажности обычно усредняют для определенного региона. Например, для Украины относительная влажностьобычно составляет 0.75-0.80.

Таблица 1.1

Усреднённый состав сухого атмосферного воздуха у поверхности Земли

Компонент		Содержание компонента % объёмные % весовые		Норм. темп. кипения, К
Азот	N2	78.09	75.52	77.36
Кислород	O2	20.95	23.15	90.19
Аргон	Ar	0.93	1.28	87.29
Двуокись углерода	CO2	0.03	0.05	194.6
Неон	Ne	0.18·10 ^-2	1.25·10 ^-3	27.11
Гелий	^4He	5.24·10 ^-4	0.72·10 ^-4	4.22
Углеводороды		2.03·10 ^-4	1.28·10 ^-4	--
Метан	CH4	1.5·10 ^-4	0.8·10 ^-4	111.70
Криптон	Kr	1.14·10 ^-4	3.3·10 ^-4	119.80
Водород	H2	0.5·10 ^-4	0.035·10 ^-4	20.39
Закись азота	N2O	0.5·10 ^-4	0.8·10 ^-4	184.6
Ксенон	Xe	0.8·10 ^-4	0.36·10 ^-4	165.05
Озон	O3	0.1·10 ^-5	0.15·10 ^-5	161.25
Радон	Rn	6·10 ^-18	4.5·10 ^-17	211.35

Основными продуктами разделения воздуха являются следующие промышленные газы:

кислород технический (условно обозначается “К”) с содержанием кислорода 99.2 - 99.7 % об. (1-ый сорт - 99.7 % об., 2-ой сорт - 99.5 % об., 3-ий сорт - 99.2 % об.);

кислород технологический (условно обозначается “Кт”) с содержанием кислорода 92 - 98 % об.;

азот особой чистоты (условно обозначается “А”) с содержанием азота не менее 99.996 % об.;

азот высшего сорта (условно обозначается “А”) с содержанием азота не менее 99.994 % об.;

азот 1-го сорта (условно обозначается “А”) с содержанием азота не менее 99.5 % об.;

азот 2-го сорта (условно обозначается “А”) с содержанием азота не менее 99 % об.;

азот 3-го сорта (условно обозначается “А”) с содержанием азота не менее 97 % об.;

аргон высшего сорта (условно обозначается “Ар”) с содержанием аргона не менее 99.993 % об.;

аргон 1-го сорта (условно обозначается “Ар”) с содержанием аргона не менее 99.987 % об.;

аргон сырой (условно обозначается “Арс”) с содержанием аргона 86-90 % об., кислорода - до 4 % об., азота - до 10 % об.;

аргон технический (условно обозначается “Арт”) с содержанием аргона 86-88 % об., азота - 12 -14 % об., кислорода - не более 0.4 % об.;

криптоно-ксеноновый первичный концентрат с суммарным содержанием криптона и ксенона до 0.2 % об.;

неоно-гелиевая смесь с суммарным содержанием неона и гелия до 40 - 60 % об.

Продукты разделения воздуха производятся как в газообразном, так и в жидком состоянии. Производство промышленных газов в жидком виде позволяет существенно уп­ростить вопросы накопления, хранения и транспортирования промежуточных и конечных продуктов производства ВРУ.

Крупные воздухоразделительные комплексы помимо ВРУ включают большую номенклатуру специального и дорогостоящего оборудования, в том числе поршневые и турбокомпрессора, хранилища жидких и газообразных продуктов, ремонтные мастерские, лаборатории и т.д.

Получение кислорода, азота и сырого аргона осуществляют методом низкотемпературной ректификации воздуха в ВРУ.

Очистку сырого аргона от кислорода производят путём каталитического гидрирования при 450⁰С на установках типа УТА.

Очистку технического аргона от азота осуществляют методом низкотемпературной ректификации на установках типа БРА.

Первичную очистку криптоно-ксеноновой смеси от углеводородов производят выжиганием в специальных печах при 680⁰С, а вторичную до концентрации 99.7% об. - в установках типа УСК.

Криптон и ксенон выделяют из криптоно-ксеноновой смеси методами фракционированного испарения, адсорбции или низкотемпературной ректификации.

Неон извлекают из неоно-гелиевой смеси методами фракционированной конденсации, вымораживания или адсорбции при криогенных температурах.

Инертные газы особой чистоты с содержанием примесей 5·10 ^–5 - 5·10 ^{- 7} % об. получают методами криоадсорбционной или химической очистки.