Модернизация воздухоразделительной установки КжАжАр-1.6 для сокращения флегмового питания верхней колонны с целью повышения экономичности процесса ректификации

В.В. Садченко, cтудент гр. НТ-081, О.В.Калядин

Кафедра физики твердого тела

В настоящее время, в связи с растущим спросом на продукты разделения воздуха, активно развивается воздухоразделительная промышленность. Использование более мощных и крупных установок требует колоссальных затрат электроэнергии, которая является ограниченным и дорогостоящим ресурсом. В связи с этим, на сегодняшний день, актуальной задачей является увеличение экономичности оборудования.

Схема аппарата двукратной ректификации

Целью данной разработки является модернизация установки КжАжАр-1.6 использующейся на предприятии ООО «Криосервис», для снижения эксплуатационных издержек в процессе ректификации. Повышение экономичности воздухоразделительных установок может быть достигнуто различными способами, однако анализ имеющегося оборудования и возможностей предприятия показал, что наиболее эффективным способом снижения годовых эксплуатационных затрат является переорганизация работы блока разделения воздуха, заключающаяся в сокращении флегмового питания верхней колонны аппарата двукратной ректификации. Практически это может быть осуществлено двумя способами: вводом газообразного воздуха в верхнюю колонну и отбором газообразного азота из нижней колонны. В результате выполнения работы был спроектирован новый, усовершенствованный прототип, удовлетворяющий всем требованиям современного производства. Принципиальная схема показана на рисунке. Для уменьшения флегмового питания был использован второй способ, в результате реализации которого весь перерабатываемый воздух подвергается предварительному разделению в нижней колонне 1.Часть же образовавшегося азота (15-25%) отбирается из основного конденсатора 2 в газообразном виде, т. е. уменьшается количество азотной флегмы, подаваемой в верхнюю колонну. Отобранный из нижней колонны газообразный азот после подогрева в детандерном теплообменнике расширяется в турбодетандере 3 и объединяется с потоком отбросного азота из верхней колонны.

Дальнейшее повышение эффективности достигается дополнительным уменьшением количества флегмы в нижней секции верхней колонны. Для этого часть флегмы необходимо подавать на испарение в дополнительный конденсатор 4, а пар из конденсатора возвращать в верхнюю колонну, но вводить его на несколько тарелок ниже.

В результате проведения предлагаемой модернизации снижается КПД тарелок верхней колонны, и для получения продукта заданной концентрации необходимо будет увеличить их число, что неизбежно приводит к увеличению размеров установки и дополнительным капитальным затратам. Однако предварительные расчеты показывают, что экономичность эксплуатации в результате повышается как минимум на 15- 20%, что, учитывая длительный срок эксплуатации подобного оборудования, имеет весьма существенное значение.

УДК 538.9

Электрические и сенсорные свойства пленок In35.5y4.2o60,3-Sn29Si4,3o66,7

И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, аспирант, O.В. Жилова, аспирант

Кафедра физики твердого тела

Исходные пленки были получены методом ионно-лучевого распыления составной мишени и конденсацией на ситалловой подложке. Составная мишень состояла из основания In_35.5Y_4.2O_60,3 и четырех навесок Sn₂₉Si_4,3O_66,7, распределенных по длине мишени неравномерно, что позволило получать пленки композитов с непрерывно изменяющимся соотношением фаз.

Н а рис. 1 представлена зависимость электрического сопротивления пленок In_35.5Y_4.2O_60,3-Sn₂₉Si_4,3O_66,7 от концентрации Sn₂₉Si_4,3O_66,7. Видно, что при увеличении концентрации Sn₂₉Si_4,3O_66,7 до 43,919 ат.% происходит резкое возрастание сопротивления с 10 до 3750 кОм.

Д

Рис. 1. Зависимость сопротивления от состава Sn₂₉Si_4,3O_66,7 в пленках

In_35.5Y_4.2O_60,3-Sn₂₉Si_4,3O_66,7

ля пленок In_35.5Y_4.2O_60,3-Sn₂₉Si_4,3O_66,7 были проведены исследования влияния водорода на электрическое сопротивление (рис.2). Пленки предварительно были подвергнуты термической обработке при температуре 300 ⁰С в течение 10 мин.

При низкой концентрации олова атомы Sn замещают атомы In в кристаллической решетки In₂O₃, при этом образуется оборванные связи, которые формируют донорный уровень в запрещенной зоне полупроводника. Концентрация электронов в зоне проводимости существенно возрастает. При большей концентрации Sn формируется высокоомная фаза оксида олова, и сопротивление значительно повышается (см. рис.1).

Рис. 2. Временная зависимость электрического сопротивления при Т=300 ⁰С пленок InYO- SnSiO, с концентрацией SnO: а) 35,062 ат.%б) 48,906 ат.%

участки кривых 1, 3, 5 при напуске воздуха (Р=380 Торр), участки кривых 2, 4 при напуске воздуха (Р=380 Торр) и водорода (Р=2.4 Торр)

Атомарный водород при хемадсорбции на поверхности исследуемых оксидов отдает свой электрон, являясь донором. Величина газовой чувствительности определяется относительным изменением концентрации носителей заряда в присутствии активных газов. Поэтому очевидно, что большую газовую чувствительность при равных условиях будет иметь полупроводник, в котором исходная концентрация электронов меньше. Это подтверждают наши измерения показанные на рис 2а, б.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по гранту 13-08-97512

УДК 621.315.57: 537.312.62