Модернизация узла испарения криптоно – ксеноновой смеси воздухоразделительной установки линде оао "нлмк" с целью увеличения её производительности

Р.А. Зель, студент гр. НТ-101, О.В. Калядин

Кафедра физики твердого тела

В настоящие время одной из основных задач инженеров является разработка проектов по увеличении производительности воздухоразделительных установок. 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. Инертные газы на воздухоразделительных установках обычно получают как побочные продукты разделения воздуха, в результате чего 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.

Получение первичного криптоно - ксенонового концентрата производится на установках типа Линде, дальнейшее обогащение и разделение осуществляется непосредственно у потребителя.

На рисунке 1 представлен узел испарения криптон – ксеноновой смеси. Отмывать кислород от криптона и ксенона можно в верхней колонне, флегмовые числа которых в несколько раз больше минимально необходимых при разделении смеси кислород криптон. При этом схема процесса существенно упрощается, так как первичная криптоновая колонна состоит из исчерпывающей секции орошаемой жидким кислородом (рисунок); уменьшаются также потери холода в окружающую среду. Чтобы сократить потери криптона в газообразном состоянии, он отбирается не из конденсатора, а несколько тарелок выше. В криптоновой колонне стекающая жидкость на ряду с криптоном обогащается также углеводородами до концентрации, близкой к содержанию криптона. Наличие углеводородов накопление которых в значительных количествах может привести к взрыву, ограничивает возможность обогащения жидкости криптона в первичной криптоновой колонне. Кроме того для предотвращения накопления углеводородов в процессе прохождения жидкости через испаритель 4 устанавливается отделитель жидкости 5. В этом аппарате поддерживается достаточно высокий уровень, что обеспечивает большую кратность циркуляции жидкости в испарителе. Первичный криптоновый концентрат (содержанием от 0,1 - 0,2%) отбирается в жидком виде из отделителя жидкости в погружённый водяную ванну сосуд 5 где происходит быстрое его испарение.

В ходе выполнения работы была поставлена задача проектирования нового плунжерного насоса, обусловленная тем, что количество смеси, которое позволяет вырабатывать установка, больше, чем объёмная подача установленного агрегата (61 м³/ч). Вследствие увеличения потока криптон - ксеноновой смеси также был разработан более эффективный витой теплообменный аппарат. В результате модернизации установка получила возможность выработки большего количества криптон - ксенонового концентрата в пределах 97,6 м³/ч.

Литература

1. Епифанова В.И. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения / В.И. Епифанова, Л.С. Аксельрод. - М. : Машиностроение, 1973. - 468 с.

УДК 538.945