Установки среднего давления

Принципиальная схема такой установки представлена на рис.30.2.

Удельный расход энергии в установках среднего давления ниже, чем в установках высокого давления, т.к. в них используется более экономичный холодильный цикл с расширением воздуха в поршневом детандере.

С увеличением производительности кислородных установок потери холода через изоляцию на 1 м³ перерабатываемого воздуха уменьшаются, т.к. поверхность кожуха блока разделения растет в меньшей степени, чем количество перерабатываемого воздуха.

Для получения сжатого кислорода применяется кислородный насос.

Примеры установок: КГСН-150 (150 м³/ч О₂; 1,4 кВт×ч/м³ О₂) К-0,15 (165 м³/ч О₂; К-0,4 (230 кг/ч О₂; 1 кВт×ч/м³ О₂); А-0,6; АК-0,6.

В установках средней производительности для покрытия потерь нет необходимости сжимать воздух до высокого давления. Использовать это обстоятельство можно двояко: либо применять процесс среднего давления с детандером, уменьшая давление по мере увеличения масштабов установки, либо применять два разных давления (рис.30.3.).

В последнем случае перерабатываемый воздух разделяют на две части: воздух холодильного процесса сжимают до более высокого давления для покрытия холодопотерь, а воздух низкого давления, называемый технологическим, сжимают только до давления, необходимого для процесса ректификации.

По схеме двух давлений воздуха изготавливали установки трех модификаций:

- КГ-300-М производительностью 1600 м³/ч воздуха;

- КТ-1000 производительностью 6000 м³/ч воздуха;

- КТ-3600 производительностью 20000 м³/ч воздуха.

Эти установки сняты с производства. Их заменили агрегатами, работающими на одном среднем (К-0,4) или низком (К-1,4) давлении. Однако на ряде станций они еще продолжают работать.

Потери в этих установках компенсируются в основном холодильным процессом воздуха высокого давления, т.к. Di_Т воздуха низкого давления очень мал. Количество воздуха высокого давления по мере роста производительности установок уменьшается примерно от 20% (КГ-300-М) до 4-5% (КТ-3600).

Расход энергии на 1 м³ О₂:

- КГ-300-М - 1,2 кВт×ч/м³;

- КТ-3600 - 1,0 кВт×ч/м³

В установке КГ-300-М, предназначенной для производства 300 м³/ч О₂ 99,2-99,5% О₂, в блок разделения поступает 1600 м³/ч воздуха. Уровни давлений – 0,6 МПа и 9,0 МПа (в период пуска 20,0 МПа).

После охлаждения в регенераторах воздух поступает в куб нижней ректификационной колонны блока разделения воздуха. Регенераторы представляют собой цилиндрические теплообменные аппараты, заполненные насадкой в виде дисков, навитых из тонкой алюминиевой ленты. Два азотных регенератора работают попеременно с циклом 3 мин. Вначале азот из воздухоразделительного аппарата охлаждает насадку, затем азот переключается на вторую насадку, а через первую проходит воздух низкого давления. В регенераторах воздух очищается также от влаги и двуокиси углерода.

Воздух высокого давления разделяется на 2 потока. 2/3 охлаждается в теплообменнике отходящим азотом, дросселируется в вентиле до 0,5 МПа и подается в нижнюю колонну ректификационной колонны. Остальная часть воздуха высокого давления вводится в детандер, где расширяется и охлаждается, затем вводится в основной поток воздуха низкого давления, который направляется в куб нижней колонны.

Обогащенный кислородом воздух через азотный переохладитель подается из куба на середину верхней колонны через дроссельный вентиль, в котором избыточное давление воздуха снижается до 0,04 МПа.

Жидкий азот из карманов конденсатора через переохладитель и азотный дроссельный вентиль подается для орошения верхней колонны, что улучшает процесс ректификации.

Все аппараты, работающие при низкой температуре, заключены в теплоизолирующий кожух и образуют блок разделения.