Техника безопасности в кислородном хозяйстве
Контакт
кислорода с органическими соединениями
может вызвать взрыв. Газообразный O2
плотнее воздуха (
),
а потому при утечке он оказывается внизу
помещений. Особую опасность представляют
подвалы, различного рода приямки и
каналы промразводок).
При работе с O2 необходимо соблюдать следующие требования:
1. Поверхности предметов, расположенных в близи мест наличия O2, должны быть очищены от масла и жировых пятен растворителями. В качестве растворите- лей используются четыреххлористый углерод, трихлорэтилен и др.
2. При работе с открытым пламенем в местах возможного присутствия O2 необходимо предварительно отобрать пробу воздуха на предмет определения в ней O2.
3. При выполнении внутренних ремонтных работ в емкостях, трубопроводах с применением открытого пламени необходимо предварительно провести продувку системы азотом, водяным паром или воздухом.
4. В помещении, где возможно присутствие O2, электропроводку выполняют во взрывобезопасном исполнении.
5. При выполнении ремонтных работ оборудования и кислородопроводов, нужно пользоваться инструментом, исключающим возможность искрообразования (омедненный, неметаллический).
6. Не допускать попадание O2 на кожный покров человека, т.к. это связано с обмораживанием.
7. Шланги, по которым транспортируется жидкий O2 , следует продувать, чтобы предотвратить в них повышение давления от испарения O2.
8. На случай аварий с изотермическими емкостями кислорода должен быть предусмотрен сток жидкого кислорода в специальные лотки, а затем в сборники.
9. Для предупреждения разрыва изотермической емкости для хранения O2 необходимо предусматривать выход газообразной фазы. Емкости с этой целью снабжены взрывными клапанами согласно СНиП.
Установки для производства кислорода
Промышленные установки для получения газообразного O2 по производительности классифицируются следующим образом:
малой производительности (8,3·10-3 – 6,9·10-1 м3/с); средней производительности (8,3·10-2– 1,0 м3/с) и высокой производительности (VO2>1,39 м3/с).
На установках средней и высокой производительности предусматривается возможность получения ряда инертных газов (аргон, ксенон и др.)
В установках малой производительности применяется высокая (10-20 МПа) и среднее (3-5 МПа) давление воздуха. В установках средней и высокой производительности, как правило, используется низкое давление воздуха (0,5-0,8 МПа), создаваемое турбокомпрессорами (квазицикл Капицы).
В зависимости от типа воздухоразделительные установки маркируются буквами. Буква обозначает типоряд устройства и указывает на вид вырабатываемого целевого продукта: K – тип установок для получения технического O2; KT – установки для получения технического кислорода; КЖ, АЖ – жидкого O2 и N2. цифра маркировки относится к отдельному типоразмеру; и обозначает производительность в тыс. м3/ч газообразного или кг/ч жидкого продуктов. В установках высокой производительности в цифровой части маркировки указывается ее суммарная производительность по техническому и технологическому O2.
В соответствии с ГОСТ 5583-78 технический O2 имеет концентрацию 99,2-99,7%. Чистота технологического кислорода ГОСТом не регулируется, а определяется требованиями технологии в которой он используется. Обычно концентрация технологического O2 применяется на уровне 90-95%.
Схема установки Kг-300M показана на рисунке. Эта установка работает по схеме 2-х давлений: 9-10 МПа (25% воздушного потока) и 0,45-0,6 МПа (75% потока).
Согласно схеме, 75% требуемого количества воздуха компрессором низкого давления (0,45-0,6 МПа) пропускается через пылеотделитель 1 и масляные фильтры 2. Очищенный от пыли и масла воздух подается на осушку и очистку от CO2 в адсорбер 8. После этого воздух поступает в нижнюю часть составной колонный 13.
Схема установки Кг – 300М
Удаление воды и CO2 достигается вымораживанием азотом, поступающим из ректификационной колонны и переохладителя жидкого азота 11. Лед и CO2 в твердом состоянии облагаются на насадке адсорбера 8.
Остальной воздух (25% начального объема) сжимается до давления 9-10 МПа компрессором 3 и поступает на осушку и очистку в фильтры 4-6. После такой очистки воздух разделяется на 2 потока. Один направляется в теплообменник 9, где охлаждается газообразным кислородом O2(Г), отбираемым из конденсатора-испарителя, дросселируются в вентиле 10 до давления 0,45-0,6 МПа и поступает в виде насыщенного пара в нижнюю часть ректификационной колоны 13. Часть же воздуха высокого давления (=35%) из адсорбера 6 направляется в поршневой детандер 19, на выходе из которого параметры воздуха равны 0,45-0,6 МПа и 90 -150 ОС. Этот воздух, проходя через фильтр 18 детандера 19, смешивается с воздухом поступающим от дроссельного вентиля 10. Как видно из схемы, разделение смеси происходит в колонне ректификации 13. Жидкий N2 (N2(Ж)) из нижней части колонны проходит переохладитесь N2 11 и через дроссельный вентиль 12 поступает на верхнюю тарелку верхней колонны. Жидкость испарителя подается на фильтр-адсорбер 15 для очистки от твердой фазы CO2 и ацетилена и через дроссельный вентиль 14 – в среднюю часть колонны низкого давления на повторную ректификацию.
В схеме предусмотрены подогреватели воздуха 17 и 16, а также регенератор 7 для восстановления фильтров продуктами разделения воздуха.
Отбор газообразного O2 осуществляется по трубопроводу 20, а жидкого - по 11. Концентрация получаемого в установке KГ – 300 O2 удовлетворяет ГОСТ 5583-78 и составляет 99,5%. Газообразный N2 может отбираться из трубопровода 22, однако он требует дополнительной очистки.
Рекуперация холода осуществляется в переохладителе N2 11 и регенераторах 8, а O2 в теплообменнике 9.
Широкое распространение в промышленности получили установки, работающие на одном низком Kт-1,4 или среднем давлении KT-0,4. Эти установки проще, чем Kг-300М.
В состав кислородной станции (установки) входит: поршневые компрессоры, турбокомпрессоры и детандеры; кислородные и азотные насосы для подачи жидких O2 и азота под давлением; блоки разделения (БР), в включающие ректификационные колонны; фильтры для очистки исходного сырья от пыли и масла; элементы осушки и очистки воздуха от CO2; разного рода теплообменники.
В отечественных установках для сжатия воздуха поршневые компрессоры используются при производительности 40-7800 м3/ч. При более высокой производительности используются турбокомпрессоры. Производительность турбокомпрессоров, используемых для разделения воздуха, составляет 8000-170000 м3/ч при давлении 0,6-0,8 МПа (реже до 3,5 МПа). Они обладают повышенным КПД по сравнению с поршневыми компрессорами и просты в эксплуатации.
Поршневые детандеры высокого (16-20 МПа) и среднего (1,5-7 МПа) давления используют в установках малой производительности. В установках большой и средней производительности нашли место турбокомпрессоры.
Оборудование кислородного производства может размещаться как в здании, так и на открытой площадки. При наружном размещении БР объем здания сокращается на 60-70 %.
Реализация максимального энергосбережения и большая единичная производительность установок позволяет снизить энергетическую составляющую себестоимости технического O2.