29

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Одесская государственная академия холода

Кафедра криогенной техники

Поберёзкин А.Э.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Одесса – 2003 г.

Компьютерный набор и верстка – А.Э. Поберёзкин, О.В. Шульга.

В учебном пособии курса лекций «Основы проектирования современных воздухоразделительных установок» изложены особенности проектирования установок разделения воздуха для получения кислорода, азота и других промышленных газов. Приведены классификация этих установок, сведения о продуктах разделения воздуха и их использовании, требования по выбору криогенного цикла, систем теплообмена и очистки воздуха, узлов ректификации и т.д.

Учитывая ограниченный объем издания, из текста учебного пособия исключены известные и имеющиеся в технической литературе методики расчетов отдельных элементов схем и аппаратов воздухоразделительных установок. Следует отметить, что эти методики достаточно подробно изложены в специальных лекционных курсах.

При разработке учебного пособия автор использовал личный опыт расчета, проектирования, модернизации и эксплуатации воздухоразделительных установок средней и крупной производительности.

Рассмотрено на заседании кафедры криогенной техники и рекомендовано для использования в учебном процессе (протокол № 7 от 12 февраля 2003г.)

Заведующий кафедрой

профессор В.Л. Бондаренко

Одобрено методической комиссией института низкотемпературной техники.

Председатель комиссии

д.т.н., профессор Т.В. Морозюк

Содержание

1.Воздухоразделительные установки. Общие сведения. 4

1.1. Продукты разделения воздуха. 4

1.2. Основные тенденции развития ВРУ. 7

2.Классификация ВРУ. 7

3. Общие принципы проектирования ВРУ. 8

3.1. Выбор криогенного цикла ВРУ. 9

3.1.1. Получение газообразных продуктов. 11

3.1.2. Получение продуктов разделения в жидком виде. 12

3.2. Выбор схемы узла теплообмена и очистки газа. 13

3.2.1.Узел теплообмена и очистки газа ВРУ низкого давления 13

3.2.2. Узел теплообмена и очистки газа ВРУ среднего давления 19

3.2.3 Узел теплообмена и очистки газа ВРУ высокого давления 22

3.2.4. Узел теплообмена и очистки газа крупной ВРУ среднего давления для получения жидких продуктов. 24

3.3. Выбор схемы узла ректификации. 26

3.3.1. Схемы узла ректификации ВРУ для получения кислорода. 26

3.3.2. Схема узла ректификации ВРУ для получения азота. 31

3.3.3. Схемы узла ректификации ВРУ для одновременного получения кислорода и азота. 32

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 35

1. Воздухоразделительные установки. Общие сведения.

Эффективность применения продуктов разделения воздуха в чёрной и цветной металлургии, химии, энергетике и медицине, машиностроении и ракетной технике послужила решающим фактором интенсивного развития воздухоразделительной техники в 20-ом веке.

В настоящее время для промышленного разделения воздуха используется метод ректификации при криогенных температурах, который реализуется в специальных воздухоразделительных установках (ВРУ). Это сложные криогенные системы, включающие оборудование для сжатия и очистки атмосферного воздуха, его охлаждение до криогенных температур, разделения методом ректификации, нагрева полученных продуктов, их компремирования, перекачки и т.д.

ВРУ в качестве основных продуктов производят кислород, азот и аргон; кроме того, производятся первичные концентраты для получения криптона, ксенона, неона и гелия.

Комплексное разделение воздуха с извлечением инертных газов приводит к существенному снижению энергетических затрат на производство кислорода и азота, и соответственно, к уменьшению себестоимости их производства. Темпы ежегодного увеличения производства продуктов разделения воздуха составляют 20-40% и превышают прирост других промышленных газов.

В последние годы уделяется большое внимание методам разделения воздуха без применения криогенной техники в установках адсорбционного типа либо с использованием селективных мембран.