Установки высокого давления

Тема 30. Схемы и конструкции кислородных установок

Кислородные установки различают по производительности, типу холодильного процесса и составу получаемых продуктов.

По производительности имеются три группы установок:

1. Малой производительности (30-250 м³/ч О₂).

Применяют холодильный процесс высокого давления и среднего давления с поршневым детандером. Служат для получения О₂ высокой концентрации (99,2-99,5% О₂).

2. Средней производительности (250-3600 м³/ч О₂).

Применяют цикл с двумя давлениями воздуха, иногда – только с низким давлением. Используют как для получения О₂ высокой концентрации, так и содержащего 95-98% О₂, применяемого для интенсификации технологических процессов.

3. Большой производительности (от 3600 м³/ч О₂).

Применяют цикл с низким давлением. Вырабатывают как кислород высокой концентрации, так и 95-98% О₂ для технологического использования.

Для случаев, когда требуется просто обогащенный кислородом воздух, его получают смешением воздуха с О₂, имеющим концентрацию не менее 90% - это экономически целесообразно.

Условные обозначения, используемые для индексации установок:

К – кислород технический газообразный;

К_Т – кислород технологический газообразный;

А_р – аргон газообразный;

А – азот газообразный;

К_ж и А_ж – кислород и азот жидкие.

Основной продукт, получаемый на установке, ставится в индексе на первое место.

Цифры показывают округленное количество основного продукта в тыс. м³/ч для газообразного и в тыс.кг/ч для жидкого продукта.

Для установок на основе базовых моделей К_Т-5, К_Т-12 и К_Т-35 в числовом индексе указывается суммарное количество технического и технологического кислорода.

В таких установках используют циклы Линде и Клода. Основное требование – простота схемы и обслуживания. Энергетические показатели имеют второстепенное значение.

К группе малых установок относятся выпускаемые в настоящее время К-0,04, а также снятые с производства, но эксплуатируемые на заводах С-30, КГ-30, КГН-30, КГ-130, УКГС-100, УКГС-780.

В старых индексах цифры в конце обозначения указывают количество выпускаемого кислорода или азота в м³/ч^, АГ – газообразный, Н - насос, С – среднее давление.

В тех случаях, когда одновременно с кислородом требуется азот с содержанием 99,9-99,95% N₂, используемый в качестве нейтрального газа, применяют установку, работающую по циклу высокого давления с дросселированием КГ-30 (АКГ 115/18). Расход энергии 0,4-0,5 кВт×ч/м³ (N₂+О₂). Схема такой установки соответствует схеме двукратной ректификации (см. рис.29.3.).

Для получения на выходе из установки сухого сжатого кислорода применяют установку с дросселированием и насосом для жидкого кислорода (рис.30.1.).

Кислород отбирают из кармана 8, расположенного под нижней тарелкой верхней колонны. Перед поступлением в насос кислород переохлаждают отходящим азотом в переохладителе 6, что исключает возможность вскипания жидкого кислорода при всасывании в цилиндр насоса 7.

Испарение жидкого кислорода происходит в теплообменнике 1 за счет теплоты поступающего сжатого воздуха.

В этом случае отпадает необходимость в газгольдере, кислородном компрессоре и осушке кислорода. Кроме того, применение насоса исключает загрязнение кислорода, происходящее в кислородном компрессоре вследствие подсосов воздуха.

По такому принципу работают установки К-0,04 (КГН-30) и К-0,04 (КГН-30Т) – 35 м³/ч О₂. Расход энергии 1,8-2,5 кВт×ч/м³ О₂.