- •Атмосферный воздух. Классификация, история и
- •1.1. Атмосферный воздух и его компоненты
- •1.2. Стандарты основных продуктов разделения воздуха
- •1.3. Области применения продуктов разделения воздуха
- •1.4. Классификация воздухоразделительных установок (вру)
- •1.5. Основные элементы и блоки вру
- •1.6. Краткая история развития воздухоразделительных установок
- •1.7. Особенности современных воздухоразделительных установок (вру)
- •2.2. Потери холода в криогенных циклах
- •2.3. Криогенные циклы
- •2.3.1. Криогенный дроссельный цикл
- •Криогенный дроссельный цикл с предварительным внешним охлаждением
- •2.3.3. Детандерный криогенный цикл высокого давления Гейляндта
- •2.3.4. Детандерный криогенный цикл среднего давления Клода
- •2.6. Детандерный криогенный цикл низкого давления Капицы
- •2.7. Детандерный криогенный цикл двух давлений
- •2.8. Детандерный криогенный цикл низкого давления с совмещенным циркуляционным контуром
- •2.9. Примеры расчета эффективности работы различных криогенных циклов
- •2.10. Анализ результатов расчета различных криогенных циклов
- •3.2. Физические основы разделения воздуха.
- •3.2.1. Упругость насыщенных паров кислорода и азота
- •3.2.2. Экспериментальные кривые равновесия
- •3.2.3. Диаграмма равновесных кривых х-у смеси кислород – азот при различных давлениях
- •3.2.4. Номограмма т-p-I-х-у Герша-Цеханского для системы кислород – азот
- •3.2.5. Диаграмма I - X для системы кислород-азот
- •3.3. Ректификация воздуха, принцип ректификации
- •3.4. Колонны для разделения воздуха
- •Колонна однократной ректификации
- •Колонна двукратной ректификации
- •3.5. Расчет числа теоретических тарелок в ректификационных колоннах
- •Методом Мак-Кэба и Тиле
- •3.6. Графические расчеты процессов ректификации и определение числа теоретических тарелок при помощи I -х диаграммы (метод Пуаншона)
- •В колонне в I-х диаграмме
- •Пример расчета числа теоретических тарелок в колонне двукратной ректификации с помощью у-х и I-х диаграмм
- •4. Принципиальные технологические схемы современных вру
- •4.1. Особенности разработки технологических схем современных вру
- •4.2. Вру большой производительности низкого давления нового поколения
- •4.3. Вру среднего давления
- •4.4. Вру двух давлений
- •4.5. Вру высокого давления
- •4.6. Вру низкого давления малой и средней производительности с совмещенным циркуляционном контуром для выдачи жидких продуктов или газообразных под высоким давлением
- •4.7. Технологическая схема аргонного блока вру с получением чистого аргона методом низкотемпературной ректификации
- •4.8. Получение чистых криптона и ксенона в вру
- •5. Основные блоки и аппараты вру
- •5.1. Блок очистки и осушки воздуха
- •5.1.1. Методы очистки и осушки воздуха
- •5.1.2. Очистка воздуха от двуокиси углерода с помощью сорбентов
- •5.1.3. Очистка воздуха от примесей ацетилена
- •5.1.4. Комплексная очистка воздуха от примесей , и
- •5.1.5. Схема и устройство блока комплексной осушки и очистки воздуха (бкоо)
- •5.1.6. Методика расчета адсорбционного блока осушки и очистки воздуха от примесей паров влаги, углекислоты и ацетилена
- •Расчет процесса десорбции
- •5.2. Определение основных конструктивных размеров ректификационных колонн вру
- •Бинарной смеси
- •Тарелки; 3 – наружная обечайка; 4 - люк
- •Устройствами различных типов:
- •5.3. Определение основных конструктивных размеров конденсаторов-испарителей
- •С внутритрубным кипением
- •Р ис. 5.9. Зависимость кратности циркуляции от различных факторов:
1.4. Классификация воздухоразделительных установок (вру)
В период с 1950 по 1995 гг в СССР и России построено и запущено более 500 крупных ВРУ и более 2 500 установок малой и средней производительности, более 40 наименований [1,2].
Принципы классификации ВРУ и обозначения конкретных установок отражают их основное назначение и уровень производительности.
Современные воздухоразделительные установки различаются значительным разнообразием схем, которые можно классифицировать по следующим признакам:
По конструктивному исполнению:
стационарные установки;
контейнерные установки;
передвижные установки (размещаемые на шасси автомобилей или на трейлерах).
По названию получаемого продукта:
кислородные установки;
азотные установки;
кислородно-азотные установки;
кислородно-азотные установки с блоком извлечения аргона;
установки комплексного извлечения (криптона, ксенона, неона и др.).
По состоянию получаемого продукта:
установки для получения газообразного продукта;
установка для получения жидких продуктов.
По производительности:
малые установки (до 300 м3/ч кислорода или азота);
средние установки (до 3 000 м3/ч продукта);
крупные установки (свыше 3 000 м3/ч кислорода или азота).
По давлению:
установки низкого давления (до 2,0 МПа);
установки среднего давления (от 3,0 до 7,0 МПа);
установки высокого давления (18 - 20 МПа).
Обозначения установок составляют из первых букв назначения продуктов: К – кислород технический; Кт – кислород технологический; Кж – кислород жидкий; А – азот газообразный; Аж – азот жидкий; Ад – азот под давлением; Ар – аргон газообразный; Арж – аргон жидкий.
Цифра в обозначении установки соответствует уровню часовой производительности по основному продукту в тысячах кубических метрах для газообразных продуктов, или в тысячах килограммов для жидких продуктов, например, 35 - соответствует 35 000 м3/ч; 6 – 6 000 кг/ч. Буква П после цифры обозначает, что установка выполнена на пластинчато-ребристых теплообменниках (ПРТ). Для многопродуктовых установок, ВРУ нового поколения, приняты обозначения с двойным цифровым индексом через дробь. Например, установка АКАр – 13/6 соответствует ВРУ для получения азота (13 000 м3/ч), кислорода технического (6 000 м3/ч) и аргона.
Распространена классификация ВРУ по рабочему давлению, вернее по давлению применяемого криогенного цикла:
цикл низкого давления (ЦНД) – до 2 МПа;
цикл среднего давления (ЦСД) – 3,0 – 7,0 МПа;
цикл высокого давления (ЦВД) – 18 – 20 МПа;
цикл двух давлений (Ц2-хД);
цикл низкого давления с циркуляционным контуром (ЦНД с ЦК).
ВРУ низкого давления с расходом перерабатываемого воздуха от 1 500 до 360 000 м3/ч предназначены в основном для получения газообразных продуктов и включают установки четырех подклассов: для получения технологического кислорода; технического кислорода, газообразного азота и жидкостных продуктов.
ВРУ среднего давления, включающие установки двух подклассов: с малым и средним расходом, до 3 000 м3/ч перерабатываемого воздуха, и рабочим давлением воздуха 5 – 7 МПа на базе поршневых компрессоров, предназначенных для получения кислорода и азота высокого давления или жидкостных продуктов; и со средним и большим расходом, 6 000 м3/ч и более перерабатываемого воздуха с рабочим давлением воздуха 3 – 4 МПа на базе центробежных компрессоров, предназначенных для получения жидких продуктов.
ВРУ высокого давления на базе поршневых компрессоров предназначены для получения продуктов разделения воздуха под давлением, в баллонах до 15 МПа и выше, и жидких продуктов, как азота, так и кислорода. Производительность этих установок может составлять от нескольких десятков кг/ч продуктов разделения воздуха до нескольких сотен кг/ч.
Имеют место также:
а) ВРУ двух давлений: низкого с технологическим контуром и давлением 0,6 МПа – в процессах разделения воздуха в ректификационных колоннах и среднего с циркуляционным холодопроизводящим контуром с давлением 3 – 4 МПа – в криогенном цикле для производства холода на базе центробежных компрессоров, предназначенные для получения жидких продуктов и включающие установки двух подклассов: специальные и комплексы, состоящие из ВРУ низкого давления и ожижителя азота (ОА) среднего давления;
б) ВРУ с внешним охлаждением, например, с криогенными газовыми машинами (КГМ); с использованием холода сжиженного природного газа; с циркуляционными циклами на смесях различных хладагентов и т.п.;
в) ВРУ низкого давления с циркуляционным контуром (ВРУ ЦНД с ЦК) начали разрабатывать в последнее время ведущими фирмами, как за рубежом, так и в России для производства жидких продуктов и газообразных под давлением в небольших количествах, до 500 кг/ч (нм3/ч) [6,7,8,9].