Разработка блока первичного концентрирования криптона и ксенона для воздухоразделительной установки КжАжАр-1,6

Л.В. Канивец, cтудент гр. НТ-081, О.В .Калядин

Кафедра физики твердого тела

В настоящие время главной задачей инженеров ставится экономичность разрабатываемого проекта и соответствие тенденциям времени. Исследование рынка технических газов показывают, что с каждым годом потребление криптона и ксенона неуклонно растет. Криптон и ксенон содержится в минералах, природном газе, воде и атмосфере. Но единственным источником, позволяющим организовать промышленное их производство, является атмосферный воздух. Объемное содержание криптона и ксенона в нем 1,14∙10^-4 и 0,86∙10^-5 соответственно. На воздухоразделительных установках инертные газы обычно получают как побочные продукты ректификации, благодаря чему снижается себестоимость и растет концентрация основных (азот, кислород).

Получение криптона и ксенона состоит из следующих стадий: а) получение первичного криптоно - ксенонового концентрата (0,2 % Kr + Xe); б) обогащение первичного криптоно - ксенонового концентрата и удаление из него взрывоопасных примесей, углеводородов и ацетилена; в) разделение криптона и ксенона.

П олучение первичного криптоно - ксенонового концентрата производится в кислородных цехах, дальнейшее обогащение и разделение осуществляется непосредственно у потребителя. В рамках выполнения данной работы была поставлена цель: оценить возможность получения первичного криптон-ксенонового концентрата на установке КжАжАр-1,6 ООО «Криосервис», а также спроектировать весь комплекс необходимого для реализации этой задачи оборудования. Данное предприятие является крупнейшим поставщиком продуктов разделения воздуха в Центрально-Чернозёмном регионе, и успешное решение поставленной проблемы позволит полностью соответствовать тенденциям развития рынка технических газов, а также существенно расширить круг потребителей.

Д

Схема блока первичного концентрирования

ля модернизации существующей установки предлагается дополнить ее блоком первичного концентрирования, упрощенная схема которого представлена на рисунке. Газообразный кислород К_тн из межтрубного пространства основного конденсатора подается в верхнюю криптоновую колонну 1 по линии а, поднимаясь по которой, в результате непосредственного контакта со стекающей из конденсатора 2 флегмой, он охлаждается и очищается от криптона, ксенона и углеводородов. В нижней колонне стекающая жидкость обогащается криптоном и ксеноном встречаясь с поднимающемся паром, образованном в конденсаторе 3 при выпаривании кислорода до требуемой концентрации готового продукта. Выпаривание происходит за счет конденсации азота, поступающего в аппарат 3 из-под крышки основного конденсатора. Технологический газообразный кислород по линии б выводится из колонны и возвращается в основной блок ректификации. Первичный криптоновый концентрат, после отделителя 4 жидкости поступает в испаритель 5 и направляется в газгольдер по линии в. Предполагаемая производительность блока первичного концентрирования составляет 7,65 кг/ч, при этом суммарное содержание Kr и Xe в готовом продукте не превышает 0.2 %.

УДК 621.315.57: 537.312.62