150

Раздел 4. Системы и установки обеспечения предприятий продуктами разделения воздуха. Литература:

1. Глизманенко Д.Л. Получение кислорода. –М.: Химия, 1972.-752с.

2. Давыдов Н.И. Станции технологического кислорода. –М.: Металлургия, 1964. –351с.

3. Бродянский В.М., Меерзон Ф.И. Производство кислорода. –М.: Металлургия, 1970. –384с.

4. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения.-2-е изд. –М.: Энергоиздат, 1981.-319с.

5. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. 2-е изд. Технология и оборудование. Т.1, 2. –М.: Машиностроение, 1973.

6. Справочник по физико-техническим основам криогеники /Под ред. М.П. Малкова. –М.: Энергия, 1973. –391с.

7. Кислород. Справочник под ред. Д.Л.Глизманенко. Т.1, ч.I и II/ -М.: Металлургия, 1967. –668с.; Т.2-М.: Металлургия, 1973. –463с.

8. Бирман И.М. Аппаратчик воздухоразделительной установки. Справочник.-Металлургия, 1978. –319с.

Тема 21. Состояние производства и использования продуктов разделения воздуха.

Атмосферный воздух представляет собой смесь нескольких газов, не связанных между собой химически.

Состав воздуха:

• кислород – 20,046%;

• азот - 78,084%;

• редкие газы (аргон (Ar), неон (Ne), гелий (He), ксенон (Xe), криптон (Kr)), а также озон (O₃), водород, метан (CH₄), закись азота (N₂O), двуокись углерода(CO₂) – 0,97%.

Содержание редких газов в воздухе очень мало, однако они находят широкое применение в некоторых отраслях народного хозяйства. Поэтому при получении кислорода и азота из воздуха их попутно извлекают, очищают от примесей и используют по назначению.

Производство кислорода в Украине ранее составляло 20 млрд.м³, в настоящее время значительное количество блоков воздухоразделительных установок выведено из эксплуатации в связи со спадом производства. Основным потребителем кислорода является черная металлургия – 50%.

Кислород или обогащенный кислородом (до 30-40% О₂) воздух – эффективное средство интенсификации технологических процессов в металлургии.

В доменном производстве обогащение дутья кислородом улучшает тепловой баланс плавки. Удельный расход кислорода составляет 100-180 м³/т чугуна.

Применение кислорода при производстве стали существенно повлияло на производительность процессов и качество стали.

В мартеновском производстве кислород применяют для обогащения воздуха, подаваемого в печь для горения топлива, т.е. в факел, а также при продувке жидкой ванны с целью удаления из металла углерода и вредных примесей. Наибольший эффект достигается при комбинированном использовании (в факел и в ванну). Удельный расход кислорода в этом случае составляет 45-50 м³/т.

Без кислорода невозможно было бы осуществление кислородно-конвертерного процесса, позволяющего переплавлять чугун с повышенным содержанием фосфора и серы. Интенсивность плавки, а, следовательно, производительность процесса более чем в 2 раза превышает мартеновский. Удельный расход кислорода составляет 55-60 м³/т.

В электросталеплавильном производсте кислород используется особенно эффективно при выплавке нержавеющих и высоколегированных сталей с целью достижения более высоких температур и ускорения процесса окисления углерода. Продолжительность расплавления шихты при подаче кислорода сокращается на 30%, на столько же уменьшается расход электроэнергии. Используется кислород чистотой 99,5% и давлением до 1,5 МПа. Удельный расход кислорода 15-20 м³/т.

В прокатном производстве кислород используется для огневой зачистки и резки заготовок.

Таким образом, в металлургии применение кислорода, с одной стороны, ускоряет плавку за счет интенсификации термических процессов, с другой – сокращает потребность в топливе.

Аргон используется для плавки и разливки в среде инертного газа. Аргон применяют при выплавке специальных сталей, титана, циркония, а также при сварке алюминия, титана и других цветных металлов.

Азот – в доменном производстве используется (99% N₂) для продувки межконусного пространства, в системах подготовки пылеугольного топлива; в сталеплавильном производстве и в термических печах (99,98%) – для создания защитных атмосфер.

В химической промышленности кислород и азот используются для производства аммиака, азотной кислоты, метилового спирта, ацетилена (С₂Н₂), серной кислоты и т.д. По потреблению кислорода химическая промышленность занимает второе место после металлургии. Так, для производства 1 т аммиака необходимо затратить 500 м³ кислорода и 900 м³ азота.

Потребность в кислороде крупного химического комбината составляет 60-100 тыс. м³/ч.

В энергетике обогащенный кислородом до 30-50% воздух используется в МГД-генераторе для высокотемпературных подогревателей воздуха. Комплекс МГД-генератора должен быть оснащен кислородной станцией производительностью сотни тысяч м³ обогащенного воздуха в час.

Кроме всего перечисленного продукты разделения воздуха применяются в медицине, авиации, ракетной технике, сельском хозяйстве, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности.