Принцип разделения воздуха

Кислород, азот и аргон получают из воздуха путем разделения. Воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и приблизительно 1% аргона. Криогенный метод для их получения был разработан более 100 лет назад.

Сегодня разделения и очистки компонентов используются и другие физические методы:

• Сепарация: посредством мембран

• Адсорбция: различные компоненты воздуха адсорбируются в специальные материалы проходят сквозь них беспрепятственно.

Наши воздушные сепараторы сконструированы специалистами Messer Group (собственная разработка) и используются нами в Лиепае (Латвия) на заводе ELME MESSER METALURGS, который является поставщиком жидких кислорода, азота и аргона для балтийского региона.

Сжатие воздуха

Атмосферный воздух закачивается, фильтруется и сжимается компрессором до примерно 6 бар.

Предварительное охлаждение воздуха

Чтобы разделить воздух на его компоненты, необходимо его охладить до чрезвычайно низкой температуры. Первый шаг, сжатый воздух предварительно охлаждается холодной водой.

Очистка воздуха

Примеси, такие как водный пар и углекислый газ удаляются из воздуха при помощи так называемого молекулярного сита.

Охлаждение воздуха

Поскольку газы, из которых состоит воздух, сжижаются только при очень низких температурах, очищенный воздух в главном теплообменнике охлаждается до приблизительно -175°C. Охлаждение достигается посредством внутреннего обмена высокой температуры, в котором потоки холодного газа, произведенного во время процесса, охлаждают сжатый воздух. Быстрый сброс давления заставляет сжатый воздух охлаждаться далее, посредством чего он подвергается частичному сжижению. После этого воздух готов для использования в разделительной колоне, где фактическое происходит разделение воздуха на компоненты.

Разделение воздуха

Разделение воздуха на чистый кислород и чистый азот происходит в двух колонах, среднего давления и колоне низкого давления. Процесс разделения становится возможным благодаря различным точкам кипения компонентов воздуха. Кислород превращается в жидкость при -183°C и азот при -196°C. Непрерывное испарение и конденсирование, вызванное интенсивным обменом и высокой температурой между поднимающимся паром и спускающейся жидкостью, концентрируют чистый азот наверху колоны низкого давления и чистый кислород в ее основании. Аргон отделяется в дополнительных колонах при помощи дополнительных мероприятий.

Отбор и хранение

Газообразный кислород и азот поступают в трубопроводы для транспортировки конечному потребителю, например, металлургическому предприятию. В жидкой форме кислород, азот и аргон сохраняются в специальных резервуарах и транспортируются клиентам транспортными цистернами.

Получение азота способом мембранного разделения воздуха

Лабораторная работа №2

СХЕМА КОНСТРУКЦИИ И ОПЕРАЦИИ ЗАПОЛНЕНИЯ И

Опорожнения резервуара для хранения криогенных жидкостей

1. Цель работы

Целью данной лабораторной работы является изучение конструкций цистерн для хранения и транспортирования криогенных жидкостей – кислорода, азота, аргона; ознакомление с контрольно-измерительными приборами, которыми оснащаются цистерны, и их принципом действия. В процессе выполнения лабораторной работы студенты должны получить практические навыки по операциям заполнения и опорожнения цистерн для хранения криогенных продуктов.

Лабораторная работа выполняется на транспортной цистерне ЦТК-1,6 / 0,25. Криогенная цистерна предназначена для хранения и транспортировки в жидком состоянии кислорода, азота, аргона и обладает хорошими техническими характеристиками: малые потери на испаряемость криогенной жидкости; компактность; проста в обслуживании; пониженная масса по сравнению с аналоговыми цистернами, очень удобна для заправки холодных газификаторов.

Цистерны ЦТК-1,6 / 0,25 можно перевозить железнодорожным и автомобильным транспортом, а также монтировать на шасси грузовых автомобилей, транспортирующих технические газы. Криогенная цистерна устанавливается на полозья и имеет приспособления для крепления при транспортировке.