3.2.2. Узел теплообмена и очистки газа вру среднего давления

В ВРУ среднего давления используются витые теплообменники из медных труб, оребрённых проволокой.

Схема узла теплообмена и очистки газа включает три основные элемента: теплообменник-ожижитель (предварительный), блок осушки и очистки воздуха и теплообменник основной.

Теплообменник-ожижитель предназначен для предварительного охлаждения воздуха и сжижения основного количества находящегося в нем влаги. Образовавшаяся влага в дальнейшем удаляется во влагоотделителе. Теплообменник-ожижитель эксплуатируется при положительных температурах, поэтому его корпус изготовлен из стали марки Ст.3.

Блок осушки и очистки воздуха обеспечивает удаление из воздуха влаги, двуокиси углерода, углеводородов и капель масла. В качестве адсорбента используется цеолит марки NaX.

Обычно переключение адсорбера блока очистки осуществляется через 6-12 часов с последующей регенерацией цеолита при Т=350-400⁰С. Такая высокая температура регенерации определяется условиями десорбции влаги из цеолита.

В последние годы применяется раздельная осушка воздуха на силикагеле или алюмогеле с последующей очисткой от двуокиси углерода, углеводородов на цеолите.

Такая схема, реализованная в одном или установленных последовательных двух адсорберах, позволяет понизить температуру десорбции до 200 - 220⁰С и существенно снизить расход энергии на регенерацию.

Компоновка узла теплообмена и очистки газа во многом определяется количеством, составом и агрегатным состоянием продуктов разделения.

Установки типа К.

Установки этого типа предназначены для получения технического кислорода при давлении до 16.0 МПа.

Через узел теплообмена и очистки газа проходят 3 потока: воздух под давлением (после компрессора), кислород под давлением (после насоса) и азот низкого давления. Схема (рис. 3.7) включает теплообменник-ожижитель 1, блок осушки и очистки воздуха 2 и теплообменник основной 3.

Воздух после воздушного компрессора при давлении 4.0-7.0 МПа поступает в теплообменник-ожижитель 1, где охлаждается до температуры 278-281 К. Далее воздух проходит влагоотделитель и поступает в блок очистки 2, где из него удаляются остатки влаги, диоксид углерода и углеводороды.

Очищенный воздух направляется в основной теплообменник 3, в средней части которого разделяется на два потока: часть воздуха отбирается на воздушный детандер 4, а остальной поток охлаждается в нижней зоне теплообменника, дросселируется, смешивается с потоком воздуха после детандера и поступает в узел ректификации.

Отбросной азот снизу вверх последовательно проходит основной теплообменник 3, теплообменник-ожижитель 1 и далее направляется на регенерацию блока очистки 2 либо выбрасывается в атмосферу.

Температура воздуха перед детандером - 150-170 ⁰С, доля детандерного потока – 0.5-0.6 кмоль/ кмоль.

Установки типа АК, КА

Установки этого типа предназначены для одновременного получения технического кислорода при давлении до 16.0 МПа и чистого азота.

Через узел теплообмена и очистки газа проходят 4 потока: воздух под давлением (после компрессора), кислород под давлением (после насоса), азот низкого давления и отбросной поток (фракция) низкого давления.

Схема (рис. 3.8) включает узел теплообменников-ожижителей 1 и 2 (азотный и кислородно-фракционный), блок осушки и очистки воздуха 3, узел теплообменников основных 4 и 5 (азотный и кислородно-фракционный).

Воздух после воздушного компрессора при давлении 4.0-7.0 МПа поступает в азотный 1 и кислородно-фракционный 2 теплообменники-ожижители, где охлаждается до температуры 278-281 К. Далее воздух проходит влагоотделитель и поступает в блок

очистки 3, где из него удаляются остатки влаги, диоксид углерода и углеводороды.

Очищенный воздух направляется в азотный 4 и кислородно-фракционный 5 основные теплообменники. В средней части теплообменника 4 воздух разделяется на две части: одна часть отбирается на воздушный детандер 6, а остальной воздух охлаждается в нижней зоне теплообменника, смешивается с потоком воздуха после кислородно-фракционного основного теплообменника 5, дросселируется и поступает в узел ректификации.

Отбросной азот снизу вверх последовательно проходит азотный и кислородно-фракционный основные теплообменники, азотный и кислородно-фракционный теплообменники-ожижители и далее направляется на регенерацию блока очистки либо выбрасывается в атмосферу.