9. Технологическая схема установки кг-300м

● Атмосферный в-х очищается от тв. примесей в масляном фильтре и затем разделяется на 2 потока.

● 1 поток ~75% в-ха компримируется в компрессоре низкого давл (до 0,45-0,6 МПа). Пропускается ч/з маслоотделитель 1 и два переключающ. фильтра 2 и подается в азотные регенераторы 8. В регенераторах в-х охлажд. до t_н, очищается от СО₂, осушается и подается в нижнюю колонну ректификац. уст. 13.

● Регенераторы работают попеременно ч/з 2-3 мин. Охлаждается азотом из ректифик. колонны ч/з переохладитель азота 11.

● 2 поток ~25% в-ха проходит I ступ. сжатия компр. 3, где компримируется до 0,3-0,4 МПа, очищается от СО₂ в скрубберах 4, в след ступ. компримируется до 9-10 МПа. В-х проходит влагоотделитель 5, два попеременно работающих адсорбера 6, и разделяется на 2 потока.

● 1 поток ~65% в-ха напрявл. в теплообменник 9, где охлаждается кислородом, отбир. из ректифик. колонны. Дросселируется в вентиле 10, до давления 0,45-0,6 МПа и поступ. в нижнюю часть ректифик. колонны 13.

● 2 поток ~35% в-ха поступает в поршневой детандер 19, где давление падает до 0,45-0,6 МПа, а темпер. снижается до -90…-105^◦С и ч/з один из переключающихся фильтров детандера 18 вместе с в-хом, выходящим из дросселя 10 поступ. в испаритель нижней колонны ректифик. уст.

● В-х разделяется в колонне двукратной ректификации. Жидкий азот из нижней колонны проходит охладитель азота 11, и ч/з дроссельный вентиль 12 поступает на верхнюю тарелку 13. Жидкость испарителя подается на один из двух переключающ. фильтров адсорбера 15, очищается от СО₂ и ацетилена и затем ч/з дроссельный вентиль 14 в среднюю часть верхней колонны.

● В схеме предусмотрен подогрев в-ха 17 и подогреватели 16 и 7 для регенерации адсорбционных фильтров продуктами разделения в-ха.

10. Идеальный процесс ожижения газов

1 способ. ● Ожижение газа не представляет существ. трудностей, т.к. может быть достигнуто изотермическим сжатием без прим. др. процессов. Для всех газов прим. нач. давл. p_ос<p_кр (p_ос = 0,1 МПа).

Если охлаждать газ при постоян. давлении окр. ср. (1-2-3), отводя теплоту в окр. ср. с помощью всп. холод. уст., то темпер. газа будет понижаться до сост. т.2.

При дальнейшем отводе теплоты весь пар перейдет в жидкость т.3. Кол-во теп-ты, котор. необходимо отвести:

Минимальная работа необх. для обратимого процесса:

2 способ. ● Перевод газа в жидкое сост. может быть осуществл. превышает p_ос. Для этого в-во необходимо сжать при Т_ос до соотв. давления. Если давление ниже Т_кр, то процесс будет идти аналогично.

● Процесс 4-5-6 (p₄<p_кр) отличается от процесса 1-2-3 тем, что конденсирование будет начинаться и проходить при более высоких темпер., а теп-та конденсации:

● При давлении p_ос переход в жидкое сост. достиг. путем отвода теп-ты от в-ва во всем интервале температур, в остальных случаях в-во подвергается предварительному изотермическому сжатию и отводу теп-ты при температуре сжатия при окр. ср.

● При сверхкритическом давлении p₇, газ переходит в жидкое состояние также при Т_кр, но без постепенной конденсации.

3 способ. ● Можно представить такой процесс при котором вся теп-та отводится только в процессе сжатия при Т_ос.

Для этого необходимо сжать газ изотермически до давления p₉. А затем адиабатно расширить до p_ос (1-9-3).

11. Расчет себестоимости получения кислорода

Себестоимость зависит от затрат на производство кислорода и его транспортировку.

Полная себестоимость: S=S₁+S₂+S₃+S₄+S₅ (руб/м³).

где S₁ - энергозатраты (руб/м³),

S₂ - амортизационные отчисления,

S₃ - зарплата обслуживающего персонала с начислениями,

S₄ - цеховые затраты.

S₁ = (D₁*N+D₂*G_п+D₃*G_в)/V

D_1,2,3 - удельные стоимости (тарифы) эл.энергии (руб/кВт*ч), пара (руб/т), воды (руб/т).

N - расход эл.энергии за рассчитанный интервал времени(кВт*ч)

G_п - расход пара за расч период, G_в - расход воды, V - кол-во получ кислорода.

S₂ = (Н₁*К₁+Н₂*К₂)/V

Н₁, Н₂ - норма амортизации зданий и сооружений (оборудования) (%/год)

К₁, К₂ – кап затраты на здания и сооружения (оборудование с учетом стоимости монтажа) (руб)

S₃ = З/V

З - фонд зарплаты с начислениями обслуживающего персонала за рассчитанный период (руб)

S₄ = ЗЦ/М

ЗЦ - цеховые затраты, опр-е суммированием з/п обслуживающего персонала с начислениями затрат на текущий ремонт оборудования и зданий, на мероприятия по охране труда (руб)

S₅ = 10% от суммы всех прочих затрат.

При сравнении себестоимости получения кислорода на различных объектах необходимо учитывать соотвествие тарифов на эл/эн, пар, воду и параметры кислорода на выходе из установки.

При различной концентрации кислорода на выходе следует S₁ домножать на К-т пересчета

а=е₁/е₂

е_1,2 – относительные эксэргии кислорода соответствующих концентраций.

12. Техника безопасности в кислородном хозяйстве

В среде кислорода все реакции окисления протекают интенсивнее. При соприкосновении кислорода с органическими соединениями при высоком давлении и t-рах может произойти взрыв. Плотность кислорода при нормальных условиях выше плотности воздуха (1,29), при его утечке собирается в нижних частях о.с.

При работе с газообразным кислородом соблюдаются след. правила:

1. Все поверхности предметов, расположенных вблизи мест наличия кислорода, должны быть тщательно очищены от жиров и масла спец растворителями(4х хлористый углерод, трихлорэтилен)

2. При работе с открытым огнём (электросварка) в местах возможного присутствия кислорода необходимо отобрать пробу окружающей атмосферы и провести анализ на содержание в ней кислорода.

3. При внутренних ремонтных работах емкостей и трубопроводов с применением открытого огня или масел необходимо произвести продувку системы азотом предварительно.

4. В помещениях, где возможно присутствие кислорода электропроводку необходимо монтировать во взрывоопасном исполнении.

5. При проведении ремонтных работ оборудования и кислородопроводов следует пользоваться инструментами, кот искл-т искрообразование (неметаллическими обмедненными).

6. После нахождения в местах наличия кислорода одежду, обтирочные материалы проветрить, т.к. накопившийся в них кислород может привести к возгоранию при наличии открытого огня.

Хранение кислорода.

Весьма эффективно хранение в сжиженном состоянии, т.к. нет необходимости в сосудах высокого давления. Объем сосудов для сжиженного кислорода в 850 раз меньше объема для газообразного. Но с жидким необх-мо обращаться осторожно. При подводе теплоты от о.с. происходит испарение кислорода, давление увеличивается. Для предупреждения разрыва емкости необх-м свободный выход или снабдить емкость предохранительным клапаном. Стандартные емкости могут хранить 8,30,80 т и больше жидкого кислорода.

Хранилище м.б. подземным и надземным. Если емкость<1000т то их можно располагать у стен здания с внешней стороны. В случае аварии д.б. сток жидкости в спец.лотки, затем в сборники.

При попадании жидкого кислорода на кожу=>обморожение тканей=>тяжелые повреждения. Необходимо избегать соприкосновения с холодными частями ХУ. Шланги по которым транспортируется жидкий кислород следует продувать чтобы предотвратить рост давления от испарения кислорода.

Уменьшение содержания кислорода в воздухе до 18%-опасно. До 15-16%-потеря сознания. Аналогичное влияние при высоком содержании. При выполнении ремонтных работ в среде с содержанием кислорода < 18% необх-мо пользоваться противогазами, т.е. применять автономную систему дыхания. На пром. предприятиях необходимо учитывать утечки газов от других устройств, кот. при попадании в кислородные участки могут вызвать взрыв. Для предотвращения этого воздух забирается и анализируется на значительном расстоянии.(3 км и более от предприятия).