Криогенная технология разделения воздуха

Процесс разделения воздуха посредством криогенных технологий строится на его сжижении с последующим выделением основных компонентов. Сегодня методика получила название глубокого охлаждения.

Она предполагает предварительное сжатие и последующее охлаждение воздуха при прохождении теплообменников с его переходом в жидкое агрегатное состояние (температура 93 °K). Последующее выделение кислорода и азота осуществляется за счет существующих между ними различий в температурах кипения.

Закипая быстрее (tкип=77,36 °K), азот выпаривается первым, а в составе остающейся жидкости концентрация кислорода увеличивается. Для выпаривания кислорода необходима температура 90,18 °K.

Для выделения кислорода, азота, аргона в жидком агрегатном состоянии процесс повторяется большое число раз с использованием ректификационных тарелок воздухоразделительных колонн. Он позволяет добиться заданного уровня чистоты химических элементов.

Несмотря на значительную стоимость, криогенные блоки отличаются безопасностью, эффективностью и предельной простотой использования. Такое оборудование позволяет получить компоненты с высокой чистотой (до 1 ppb). Например, адсорбционные системы не способны обеспечить получение азота аналогичного качества.

Вместе с этим долговечность и потребность в незначительных объемах электроэнергии делают их крайне эффективности с точки зрения экономики при длительной эксплуатации. Выполненные из нержавеющих сталей, они обладают повышенной коррозионной стойкостью и имеют прочные сварные швы, не допускающие возникновения протечек.

Среди основных преимуществ криогенных технологий разделения воздуха необходимо выделить:

• чистоту получаемых компонентов;
• минимальное энергопотребление;
• надежность и долговечность эксплуатации.

Надежность и безопасность оборудования во многом объясняется отсутствием подвижных и трущихся механизмов. При условии соблюдения установленных производителем условий эксплуатации, адсорбент в блоке комплексной очистки не нуждается в замене до конца службы оборудования.

Получение жидкого азота

Технология предполагает:

1. Воздушная смесь проходит очистку от примесей через фильтры с удалением воды, ацетилена, механических фракций.
2. Охлаждение и последующее сжижение в условиях глубокой заморозки до перехода в жидкое состояние.
3. Дистилляция воздуха при прохождении через ректификационные колонны с разделением на составные элементы.
4. Продувка с температурным воздействием методами теплового обдува и регенерации системы очистки.
5. Управление процессом осуществляется с использованием различных приборов, обеспечивающих контроль в процессе прохождения каждого этапа.

Конструктивно криогенные кислородно-азотные машины, обеспечивающие разделение воздуха на основные компоненты, состоят из следующих элементов:

• Компрессор ВШ-4,2/200 (УЭК), АВШ-3,7/200 (УЭК), АВШ 3,7/200М (УЭК);
• охладитель удаления влаги;
• фильтры очистки воздуха;
• адсорбционные колонки;
• система охлаждения;
• колонны для перегонки.

Основным преимуществом криогенных установок АжКж-0,06, АжКж-0,07, АжА-0,06, АжА- 0,07 является возможность одновременного получения азота, кислорода и аргона в процессе компонентного разделения воздуха. Показатели чистоты кислорода и азота на выходе из установки составляют 99,6% и 99,99% соответственно.

Криогенные технологии отличаются высокой скоростью извлечения. В зависимости от конкретной модели производство кислорода может достигать 60 тысяч номинальных кубометров в час.