Кислород представляет собой газ, который составляет не только значительную часть атмосферного воздуха, земной коры и питьевой воды, но и более чем 65% массы тела человека, тем самым представляя собой важнейший химический элемент в организме человека. В настоящий момент кислород является одним из наиболее широко используемых веществ благодаря своим химическим и физическим свойствам, нашедший применение практически во всех областях жизнедеятельности человека.

Для промышленного использования производство технического кислорода выполняется 2 методами:

1. Разделением воздуха – мембранный, криогенный и адсорбционный методы;
2. Из воды – методом электролиза.

Оборудование для производства кислорода представляет собой специальное устройство, предназначенное для производства кислорода методом отделения его от других компонентов воздуха. Осуществляется данная процедура различными методами, и в частности:

• физическая адсорбция, короткоцикловая КЦА;
• вакуумная, короткоцикловая ВКЦА;
• криогенное и мембранное разделение.

Сегодня кислородные установки пользуются самым широким применением во множестве технологических процессов, практически во всех существующих отраслях современной промышленности, а также в медицине и в агросельскохозяйственном комплексе. Наиболее полезными в медицине и промышленности считаются его окислительные свойства, а также его способность поддерживать процесс горения в течение долгого времени. Тут следует вспомнить результаты исследований палеонтологов, которые обнаружили, что во времена Каменноугольного периода (Карбон) воздух содержал не 21% кислорода, а 81%!

Воздух мог взорваться на ровном месте, а от удара молнии выгорали площади, равные территории современной Канады! Наибольшим спросом кислородные установки пользуются в процессах металлообработки, и в частности – резки, сварки и пайки металла. В химической, нефтехимической и нефтегазовой отрасли кислород в больших объемах применяется в качестве окислителя необходимого для выполнения химических реакций.

Адсорбционная технология

Адсорбционная технология предусматривает, что в кислородных установках применяется явление селективной гетерогенной адсорбции кислорода из воздуха посредством твердого адсорбента. Данные кислородные установки характеризуются высоким уровнем надежности, простотой в устройстве и эксплуатации, а также высокими технико-экономическими показателями.

Влияние температуры и давления

В наши дни методы получения газообразного кислорода из воздуха посредством технологии адсорбции, доведены практически до совершенства. Функционирование инновационных кислородных установок основано на том, что адсорбентом газа напрямую зависит от уровня температуры и парциального давления компонента газа, тем самым предоставляя возможность, за счет изменения уровня температуры и давления, регулировать процессы поглощения газа и регенерацию адсорбента.

Технология короткоцикловой адсорбции КЦА

Оборудование для производства кислорода функционирует таким образом, что достаточно легко адсорбируемые составляющие газовой смеси поглощаются адсорбентом, в то время как их неадсорбируемые или слабо адсорбируемые аналоги проходят через специальную установку.

На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются 3 метода организации безнагревного циклического процесса адсорбционного разделения воздуха:

1. Вакуумные;
2. Напорные;
3. Смешанные.

Напорный метод получения кислорода предусматривает, что извлечение кислорода из воздуха будет осуществляться под давлением уровнем выше атмосферного, а непосредственно стадия регенерации адсорбента будет проходить при атмосферном давлении.

Вакуумный метод получения кислорода предусматривает, что извлечение кислорода будет осуществляться при атмосферном давлении, а регенерация адсорбента при отрицательном.

Смешанный метод получения кислорода предусматривает извлечение кислорода путем сочетания изменения уровня давления от положительного до отрицательного уровня.

Мембранная технология

Метод разделения газовых сред посредством мембранных кислородных установок заключается в разнице в скоростях проникновения различных компонентов газовой смеси через наполнитель мембраны. Процедура разделения определяется разницей в парциальных давлениях различных сторон мембраны.

Принцип работы мембранного картриджа

Инновационные газоразделительные мембраны, в отличие от старых аналогов, представляют собой уже не плоскую пластинку или пленку, а полое волокно. Для мембранного метода разделения газов применяют поволоконные мембраны, состоящие из пористого полимерного волокна с нанесением на внешнюю поверхность газоразделительного слоя. Визуально поволоконная мембрана изготавливается в виде картриджа цилиндрической формы, представляющего собой катушку, обмотанную специальным образом полимерным волокном. Само пористое волокно обладает сложной ассиметричной структурой и более высокой плотностью по мере сокращения расстояния до внешней поверхности волокна.

Использование пористых подложек с ассиметричной структурой обеспечивает разделения газов при высоком уровне давления, вплоть до 6,5МПа, с учетом того, что толщина газоразделительного слоя мембраны не превышает 0,1мкм, и тем самым обеспечивает высокий уровень проницаемости газов через полимерную мембрану. Существующий в современных реалиях уровень развития технологий обеспечивает изготовление полимерных материалов, обладающих высоким уровнем селективности во время осуществления разделения различных газов, тем самым обеспечивая высокий уровень чистоты газообразных продуктов.

Оборудование для производства кислорода включает в себя:

• Специальный инновационный мембранный модуль;
• Корпус каркасного типа;
• Сменный мембранный картридж.

Следует отметить, что плотность укладки волокон в картридже составляет от 500 до 700м 2 полимерного волокна на 1м 3 картриджа, тем самым обеспечивая максимальную минимизацию габаритов инновационных кислородных установок.

Кислородная и вакуумная технологии

Высокий уровень проницаемости вещества мембраны по кислороду, значительно превосходящий уровень азота, требует специального конструкторского решения относительно проектирования мембранных кислородных комплексов. На сегодняшний день существуют 2 принципиально различных технологии производства кислорода посредством мембран:

1. Компрессорная;
2. Вакуумная.

Компрессорный метод предусматривает подачу воздуха под избыточным давлением в волоконное пространство с выходом кислорода из мембраны под небольшим уровнем избыточного давления, которое в случае необходимости может дожиматься специальным компрессором до необходимого уровня.

Вакуумный метод предусматривает, что для создания разности парциальных давлений в кислородной установке будет использоваться специальный вакуумный насос.

Преимущества мембранных и адсорбционных промышленных кислородных установок:

• Возможность полной автоматизации оборудования;
• Быстрый запуск и остановка оборудования;
• Исключение необходимости контроля оператором за функционированием оборудования;
• Высокий уровень чистоты получаемого кислорода;
• Небольшие размеры и масса оборудования;
• Увеличенный рабочий ресурс оборудования;
• Отсутствие специальных технических требований к помещению, предназначенному для установки оборудования.

Недостатки мембранных и адсорбционных промышленных кислородных установок:

• Ограниченный уровень производительности оборудования;
• Сравнительно небольшой уровень чистоты получаемого кислорода, составляющий не более 50% для мембранных установок и 95% – для вакуумных установок.

Криогенная технология. Принцип разделения воздушных газов

В основе криогенной технологии разделения воздуха изначально заложена методика ректификации, происходящей при низких температурах.

В чем суть этой методики? Все компоненты воздуха (а их более тысячи) имеют совершенно различную температуру кипения. По составу они также сильно различаются, а временами бывают и противоположны, что не может не сказаться на равновесии жидких и паровых смесей. Таким образом, в процессе разделения воздуха посредством криогенных температур между находящимися в контакте компонентами (состоящими из газов воздуха), паровой и жидкой фазой осуществляется тепло– и массообмен. В результате этих процессов паровая фаза насыщается низкокипящим компонентом, имеющим более низкую температуру, а жидкая фаза – высококипящим компонентом. Вследствие чего поднимающийся по ректификационной колонке вверх пар, насыщается азотом, представляющим собой низкокипящий компонент, а стекающая по колонке вниз жидкость – кислородом.

Преимущества

На данный момент криогенный метод является самым эффективным в плане высокого коэффициента извлечения кислорода и обеспечения самого высокого уровня чистоты продуктов разделения. Необходимо учесть и то, что криогенный метод обеспечивает получение сразу нескольких продуктов разделения, как в газообразном, так и в жидком состоянии.

Недостатки

Основным недостатком криогенных кислородных установок является более длительный пусковой период, в отличие от вакуумных и мембранных аналогов. Это делает данное оборудование для производства кислорода рентабельным быстро окупаемым… в огромных, мощных концернах с постоянными инвесторами и крупным пакетом акций. Более мелким производствам такие установки принесут убыток и разорение.

Cтраница 1

Кислородные производства оснащены сложной техникой, обслуживание которой можно доверить лишь персоналу, имеющему соответствующее техническое образование и широкий профиль подготовки. Например, машинисты компрессоров долж - х ны знать не только оборудование, относящееся к компрессорной группе, но и аппараты разделения газовых смесей, а аппаратчики кроме аппаратов разделения газов должны уметь обслуживать и компрессорное оборудование.  

Кислородное производство оснащено сложным быстроходным оборудованием значительной мощности, которое работает непрерывно в широком интервале температур, при различных давлениях, в неблагоприятных условиях, подвергаясь в ряде случаев действию агрессивных сред, что естественно ускоряет разрушение и выход из строя оборудования.  

Современные кислородные производства являются энергоемкими и широко используют для технологических, силовых и хозяйственных потребностей электрическую и тепловую энергию. Кроме того, производство кислорода связано с расходом значительных количеств воды.  

Развитие кислородного производства, повышение его эффективности в решающей степени определяются техническим прогрессом, который предусматривает внедрение новой техники, прогрессивной технологии, научной организации труда и производства. Технический прогресс является основой повышения производительности труда и качества продукции, снижения издержек производства, улучшения условий труда, повышения квалификации и культурно-технического уровня работников. Направления и темпы развития технического прогресса в кислородном производстве определяются общегосударственным планом технического развития.  

Для кислородного производства характерны различные степени механизации и автоматизации производства. Например, производственный процесс является частично механизированным, если механизированы лишь отдельные (обычно основные) операции. В случае механизации всех основных и вспомогательных трудоемких операций при помощи взаимной системы машин и оборудования, характеризуемой наивысшими возможными в данных условиях технико-экономическими показателями, производственный процесс является комплексно механизированным.  

Отходы кислородного производства (масляная эмульсия) должны собираться и также регенерироваться.  

В кислородном производстве под влиянием определяющей тенденции технического прогресса - автоматизации и механиза-ции Производственных процессов - неуклонно возрастает энерговооруженность труда при одновременном сокращении обслуживающего персонала.  

В кислородном производстве ведущим является цех разделения воздуха, так как мощность других цехов или участков, например аргонного цеха, участка по производству криптона или других редких газов, получаемых при разделении воздуха. Ведущим участком в цехе будет тот, который играет решающую роль в выполнении производственной программы цеха. Например, в цехе разделения ведущим является участок блоков разделения. Ведущим оборудованием считается то, на котором выполняются основные операции технологического процесса, определяющие специализацию и масштаб производства или операции с наибольшей трудоемкостью. В кислородном производстве ведущим оборудованием является блок разделения воздуха.  

В кислородном производстве при поставках готовой продукции большому числу потребителей важное значение имеет постоянство потребителей продукции, так как частая их смена может дезорганизовать производство и привести или к простоям оборудования, или к выбросу готовой продукции в атмосферу из-за отсутствия дополнительных емкостей для хранения газов у кислородного завода или у потребителя.  

На кислородных производствах различают сплошной и периодический контроль показателей работы установок разделения воздуха. Сплошной контроль осуществляется с помощью соответствующих автоматических (самозаписывающих) устройств для измерения расхода разделяемого газа и готовой продукции, температур и давлений в определенных точках технологического процесса, определения состава газов, контроля уровня жидкости.  

В кислородном производстве на выполнение плана главным образом влияет степень использования установок разделения воздуха по времени и производительности.  

В кислородном производстве значительное применение находят также приборы, предназначенные для периодического контроля работы оборудования, качества вспомогательных материалов или для определения причин тех или других временных нарушений нормального режима. Эти приборы обычно находятся в распоряжении цеховой лаборатории или мастера по КИП.  

В кислородном производстве в качестве хладоагента для охлаждения и сжижения воздуха наиболее часто применяется тот же воздух. При расширении воздух заметно охлаждается.  

В кислородном производстве используют несколько сортов смазочных материалов.  

В кислородном производстве представляется целесообразным автоматически производить вычисление следующих показателей: коэффициентов расхода электроэнергии на отдельные газы при комплексном разделении газовых смесей, КПД оборудования, время вывода оборудования на отогрев и ремонт, что позволит систематически контролировать производственный процесс и использовать в качестве оптимального показателя себестоимость продукции. При этом следует учесть то обстоятельство, что в себестоимости газов наибольший удельный вес занимают затраты на энергию, которая - является основной переменной величиной, а остальные затраты остаются постоянными или изменяются незначительно. Поэтому при автоматическом расчете себестоимости продукции затраты энергии вычисляются машиной по поступающей в нее информации, а остальные затраты вводятся в машину как неизменная составляющая. Выданные машиной технико-экономические показатели сравниваются с плановыми, и при наличии отклонений выдаются рекомендации по изменению основных параметров производственного процесса.  

Для получения технически чистого кислорода воздух подвергается глубокому охлаждению и сжижается (температура кипения жидкого воздуха при атмосферном давлении - 194,5°). Полученный жидкий воздух подвергается дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. Возможность успешной ректификации основывается на довольно значительной разности (около 13°) в температурах кипения жидких азота (-196°) и кислорода (-183°).

Воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени компрессора (на фигуре изображён четырёхступенчатый компрессор). За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и доводится до 50-220 атм в зависимости от системы установки и стадии производства. После каждой ступени компрессора воздух проходит влагоотделитель, где осаждается вода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Между второй и третьей ступенями компрессора для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат - декарбонизатор, заполняемый водным раствором едкого натра. Сжатый воздух из компрессора проходит осушительную батарею из баллонов, заполненных кусковым едким натром, поглощающим влагу и остатки углекислоты. Возможно полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет существенное значение, так как замерзающие при низких температурах вода и углекислота забивают трубки кислородного аппарата сравнительно малого сечения и заставляют прекращать работу установки, останавливая её на оттаивание и продувку кислородного аппарата.

Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый кислородный аппарат, где происходит охлаждение и сжижение воздуха и его ректификация с разделением на кислород и азот. Нормальный кислородный аппарат включает две ректификационные колонны, испаритель, теплообменник, дроссельный вентиль. Сжатый воздух охлаждается в теплообменнике отходящими из аппарата кислородом и азотом, дополнительно охлаждается в змеевике испарителя, после чего проходит дроссельный вентиль, расширяясь и снижая давление. Вследствие эффекта Джоуля-Томсона температура воздуха при расширении резко падает и происходит его сжижение.

Жидкий воздух испаряется в процессе ректификации, процесс испарения и отходящие газообразные продукты ректификации - азот и кислород - охлаждают новые порции сжатого воздуха, поступающего из компрессора, и т.д. Газообразный азот чистотой 96-98% обычно не используется и из теплообменника выпускается в атмосферу. Газообразный кислород чистотой 99,0-99,5% направляется в резиновый газгольдер, откуда засасывается кислородным компрессором и подаётся для наполнения кислородных баллонов под давлением 150 атм.

Установка работает непрерывно круглосуточно до замерзания аппарата или появления каких-либо неисправностей, требующих остановки для ремонта. По замерзании аппарата работа прекращается и начинается период отогрева аппарата тёплым воздухом, подаваемым компрессором. По окончании отогрева производятся продувка аппарата, необходимый текущий ремонт, и установка готова к новому пуску.

Полный производственный цикл установки называется кампанией, нормальная продолжительность которой около 600 час, из них полезной работы с выдачей кислорода 550-560 час. В пусковой период, когда требуется интенсивное охлаждение аппарата и скорейшее создание запаса жидкого воздуха, компрессор подаёт воздух под давлением около 200 атм, когда же устанавливается нормальный ход процесса, расход холода уменьшается и рабочее давление компрессора снижается до 50-80 атм. Сказанное относится к получению из аппарата газообразного кислорода, который уносит с собой немного холода из аппарата, отдавая большую часть холода в испарителе и теплообменнике аппарата. В настоящее время часто значительная часть кислорода отбирается из аппарата в жидком виде. С жидким кислородом, имеющим температуру -183°, из аппарата уносится много холода, и для возможности нормальной работы установки необходимо усилить охлаждение системы. Это достигается двумя путями: 1) повышением рабочего давления воздушного компрессора; 2) совершением внешней работы при расширении воздуха.

При работе установки для получения жидкого кислорода рабочее давление воздушного компрессора поддерживается около 200 атм. на протяжении всей кампании, вместо 50-80 атм., достаточных для производства газообразного кислорода. При производстве жидкого кислорода сжатый воздух из компрессора разделяется на два примерно одинаковых потока, один из которых направляется непосредственно в кислородный аппарат, как было описано выше, другой же предварительно поступает в специальную поршневую машину, так называемую расширительную машину или детандер. В детандере поступающий сжатый воздух расширяется, совершая внешнюю работу, и снижает давление с 200 до 6 атм. Расширение в детандере с совершением внешней работы охлаждает воздух значительно сильнее, чем расширение в дроссельном вентиле кислородного аппарата за счёт эффекта Джоуля-Томсона. Воздух охлаждается на выходе из детандера примерно до -120° и поступает в кислородный аппарат, смешиваясь с частью воздуха, поступающего в кислородный аппарат помимо детандера. Указанные изменения позволяют непрерывно отбирать жидкий кислород из аппарата без нарушения процесса производства.

Транспортирование и хранение кислорода

Производство кислорода из воздуха ведётся непрерывно круглосуточно, в малых масштабах оно нерентабельно. Обычно лишь предприятия с большим потреблением кислорода, не менее 400 - 500 м 3 в сутки, могут иметь собственные кислородные установки, основная же масса потребителей со средним и малым потреблением кислорода получает его со специальных кислородных заводов. Поэтому существенное значение приобретает транспорт и хранение кислорода, часто обходящиеся дороже его производства. Кислород обычно хранится и транспортируется в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 атм.

Кислородный баллон представляет собой цилиндр со сферическим днищем и горловиной для крепления запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, позволяющий ставить баллон вертикально. На горловину насаживается кольцо с резьбой для навёртывания защитного колпака. Горловина имеет внутреннюю коническую резьбу для ввёртывания вентиля.

По ГОСТ баллоны изготовляются из стальных цельнотянутых труб углеродистой стали с пределом прочности не ниже 65 кг/мм2, пределом текучести не ниже 38 кг/мм2 и относительным удлинением не ниже 12%. Кислородные баллоны изготовляются для разных целей ёмкостью от 0,4 до 50 л. В сварочной технике применяются главным образом баллоны ёмкостью 40 л. Такой баллон имеет наружный диаметр 219 мм, длину корпуса 1390 мм, толщину стенки 8 мм; весит баллон без кислорода около 67 кг.

Баллоны из углеродистой стали для рабочего давление 150 атм имеют вес тары 1,6-1,7 кг! л ёмкости, В последнее время начато освоение баллонов из легированных сталей с пределом прочности 100-120 кг/мм2, что даёт возможность повысить рабочее давление баллонов и снизить их вес в 2-2,5 раза для той же ёмкости и рабочего давления. Чтобы избежать опасных ошибок при наполнении и использовании, баллоны для разных газов окрашиваются в различные цвета, кроме того, присоединительный штуцер запорного вентиля имеет различные размеры и устройство. Кислородные баллоны окрашиваются снаружи в голубой цвет и имеют надпись чёрными буквами кислород. Через каждые пять лет кислородный баллон подвергается обязательному испытанию в присутствии инспектора Котлонадзора, что отмечается клеймом, насекаемым на верхней сферической части баллона. Производится также гидравлическое испытание на полуторное рабочее давление, т.е. на 225 атм. Вентиль кислородного баллона изготовляется из латуни. Присоединительный штуцер вентиля имеет правую трубную резьбу 3/4, Во время хранения вентиль защищается предохранительным колпаком, который навёртывается на наружное кольцо горловины баллона. Баллон, заполненный кислородом под давлением 150 атм, при нарушении правил обращения с ним может дать взрыв значительной разрушительной силы. Поэтому при обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать установленные правила безопасности. В особо ответственные или опасные цехи рекомендуется вообще не вносить кислородных баллонов, а располагать их вне цеха в отдельной пристройке, и подавать в цех по трубопроводу редуцированный кислород пониженного давления, обычно 10 атм.

Простейшая пристройка в форме железного шкафа у наружной стены. Обычно в цехе не должно находиться одновременно более 10 баллонов. В цехе баллоны должны прикрепляться хомутом или цепью к стене, колонне, стойке и т.п. для устранения возможности падения. На территории завода баллоны нужно переносить на носилках или лучше перевозить на специальных тележках; переносить баллоны на руках или на плечах запрещается. При перевозке баллонов на автомашинах или подводах необходимо обязательно применять деревянные подкладки, устраняющие перекатывание и соударения баллонов. Погрузка и выгрузка баллонов должны производиться осторожно, без толчков и ударов. Баллоны необходимо защищать от нагревания, например от печей, вызывающего опасное повышение давления газа в баллонах.

Для возможности пользования жидким кислородом необходимы: 1) транспортный танк для перевозки жидкого кислорода, установленный на автомашине, обычно принадлежащий кислородному заводу; 2) газификатор, служащий для превращения жидкого кислорода в газообразный и устанавливаемый обычно у потребителя кислорода.

поликристаллический кислород полупроводниковый кремний

В дореволюционное время наша страна располагала 21 импортной кислородной установкой общей производительностью 530 кислорода в час. Первая отечественная кислородная установка производительностью 100 м3/час была изготовлена в 1932 г. Московским автогенным заводом.
В тридцатых годах в России был освоен выпуск стационарных установок производительностью 30 м3/час, установок жидкого кислорода производительностью 250 л/час, автомобильных установок жидкого кислорода производительностью 7 л/час. а в предвоенные годы были спроектированы, изготовлены и введены в эксплуатацию первые крупные установки, позволившие получать с каждого агрегата по 5000 м3/час воздуха, обогащенного кислородом до 60%.
Мощность всех установок по Советскому Союзу, построенных в послевоенный период, к 1960 г. намечено довести до 460 тыс. м3/час. Реализация этой программы позволит нашей стране выйти на первое место в мире по объему и технике производства кислорода, а также по количеству кислорода, применяемого в металлургии.
Уместно отметить, что ФРГ производит 350 000 м3/час кислорода, а общая производительность кислородных станций США в 1952 г. оценивалась в 200-250 тыс. м3/час, включая 4 установки фирмы «Стесси Дрессер» мощностью по 29 тыс. м3/час каждая, которые в дальнейшем были законсервированы вследствие их неработоспособности. В настоящее время, по литературным данным, в США эксплуатируются агрегаты производительностью до 5000 м3/час.
В России успешно завершена работа по созданию новых эффективных типов кислородных установок и тем обеспечена возможность широкого промышленного применения кислорода в ведущих отраслях производства.
Советским ученым и инженерам принадлежит приоритет получения кислорода методом разделения составных частей воздуха - глубоким охлаждением; это направление является в настоящее время основным в создании крупных кислородных и азотных установок как у нас, так и за границей. В частности, все мощные станции, сооружаемые для интенсификации процессов в нашей черной и цветной металлургии, будут работать по этому методу, основанному на различной температуре кипения жидкого кислорода (-182,9°) и жидкого азота (-195,8°). Процесс получения кислорода состоит в получении жидкого воздуха сжатием атмосферного воздуха компрессорами, последующего его расширения с отдачей производимой при этом работы в детандерах, ректификации с разделением на кислород и азот, причем первый может быть выдан в виде газа или жидкости.
При обогащении воздуха кислородом считается нецелесообразным получение сравнительно чистого, дорогого кислорода в связи с неизбежным при высокой степени компрессии уменьшением производительности установки. Но получение кислорода чистотою ниже 90% также считается нецелесообразным, так как в этом случае значительно увеличиваются размеры и стоимость оборудования установок. Изменение стоимости кислорода с увеличением степени его чистоты ориентировочно характеризуется следующими данными:

В России создана кислородная установка БР-1 производительностью 12-18 тыс. м3/час кислорода. Такой агрегат смонтирован на Ново-Тульском металлургическом заводе и действует безотказно, заменяя в отдельные периоды шесть установок типа КТ-3600 и КТ-2400. Он расходует на 60% меньше энергии, чем агрегат американской фирмы «Стесси Дрессер», и на 30% меньше, чем агрегаты фирмы «Линде»; штат обслуживающего персонала БР-1 в 5 раз, а расход металла на 40% меньше по сравнению с лучшими заграничными установками.

Установки БР-1 и БР-3 создали надежную базу для широкого внедрения кислорода в различные отрасли народного хозяйства и явились основой для дальнейшего проектирования еще более мощных агрегатов производительностью 30-50 и даже 100 тыс. кислорода в час.
Тенденция разработки и освоения все более крупных установок по выработке кислорода обусловлена тем, что удельные (на 1 м3) капитальные затраты и себестоимость продукции резко понижаются с повышением производительности агрегата. Считается, что при увеличении производительности установки в 3 раза удельные капиталовложения сокращаются в 1,5 раза, а себестоимость продукта - кислорода, аргона - снижается примерно в 1,4 раза (рис. 2 и табл. 1).

Краткая характеристика установок для получения технологического кислорода, сооружаемых в России, приведена в табл. 2.
В тех случаях, когда потребность в техническом кислороде не велика и сооружать кислородную станцию нецелесообразно, он доставляется к месту потребления в баллонах, танках, железнодорожных цистернах или, наконец, по трубопроводу с соседних станций. Известно, например, что кислород применяется в настоящее время в Швеции для интенсификации металлургических процессов на 10 заводах, в то время как кислородная станция имеется только на заводе «Домнарвет» и на небольшом заводе, где производительность кислородной установки составляет всего лишь 315 м3/час, а остальные заводы пользуются кислородом со стороны, получая его по трубопроводам, в танках и баллонах. 3 США примерно 75% всего производимого в стране кислорода поставляется в жидком виде. Транспортные танки, установленные на автомашинах, вмещают 1200 и 6000 л жидкого кислорода, что соответствует 1000 и 5100 газообразного кислорода; потери кислорода в танках составляют 0,1-0,3% в час. Железнодорожные кислородные цистерны изготовляются емкостью 10, 13,5 и 32 г жидкого кислорода; потери кислорода из цистерн составляют 3-5% в сутки.

Жидкий кислород, поступающий в танках или цистернах, переводят в газообразное состояние в специально сооружаемых испарительных станциях, состоящих из стационарных танков, газификаторов и приемников газообразного кислорода (газгольдеры) или газодувок для подачи кислорода непосредственно в технологический агрегат. При использовании кислорода, поступающего к месту потребления в баллонах, для удобства работы целесообразно применять рампу, к которой можно подключать, в зависимости от потребного количества кислорода, от нескольких штук до нескольких сот баллонов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить

23.03.2019

Правильное обустройство освещение во многом определяет красоту придомовой территории. Осветительных приборов для установки на улице в продаже предлагается очень много....

22.03.2019

Одна из самых больших проблем в квартире – узкие темные коридоры. Как визуально расширить « темный тоннель» и сделать его уютнее?...

22.03.2019

Со временем гидроизоляция бассейнов может обнаружить неисправности из-за постоянных внутренних и внешних сил, воздействующих на него. Хотя эти трещины часто начинаются с...

22.03.2019

Для предотвращения разрушения несущих конструкций подвальных помещений, а также для устранения активных протеканий воды выполняется профессиональная гидроизоляция...

22.03.2019

Уход за приусадебным участком довольно хлопотное занятие. Но если не уделять ему должного внимания, газон быстро превратится в поле с сорняками....

22.03.2019

Респираторы являются надежной и простой защитой дыхательных органов от опасных газов, пыли и химических паров. Данные приспособления способны защитить дыхательные органы...

20.03.2019

Чтобы составить объективное заключение, касательно возможности осуществления намеченного строительного проекта и его безопасности в существующих геологических и...

20.03.2019

Наверняка большинство людей, проживающих на территории нашего государства, слышали о такой услуге, как приём металлолома в Москве, но далеко не все осознают, насколько...

Процесс получения кислорода происходит следующим образом. Воздух, засасываемый компрессором, проходит через фильтр, заполненный кольцами Рашига, смоченными висциновым маслом, и очищенный от механических примесей и пыли поступает в первую ступень компрессора. Воздух после каждой ступени компрессора проходит промежуточные холодильники с маслоотделителями. В верхней части декарбонизатора находится сепаратор, в котором воздух освобождается от щелочного раствора, а затем направляется в щелочеуловитель, где выпадают капельки щелочи, уносимой воздухом из декарбонизатора. Далее воздух сжимается последовательно в третьей и четвертой ступенях компрессора.

Кислородный цех специализируется на выпуске технических газов: кислорода, аргона, жидкого азота, сжатого воздуха. Готовая продукция цеха поставляется в баллонах, специальных транспортных цистернах и автомобильных установках в соответствии с требованиями к перевозке опасных грузов.

Продукцией кислородного цеха обычно обеспечивают потребность того предприятия, в состав которого входит цех. Если же кислород отпускают другим потребителям и он является основной товарной продукцией, то в этом случае организуют самостоятельное предприятие, являющееся кислородным заводом.

Всякие простои и перерывы в процессе получения кислорода ведут к нарушению нормального режима работы кислородной установки, способствуют более быстрому замерзанию аппарата, вызывают дополнительные потери времени на восстановление режима и пр.

Основные характеристики установки

Тип воздухоразделительной установки- схема с частичным производством под давлением с криогенным насосом. Производительность составляет 1908 т/д, а производство жидкости составляет 47 т/д воздуха.

Энергоресурсы, подающиеся на установку: влажный воздух, охлаждающая и подпиточная воды, электричество, технический газообразный воздух (только для пуска) и продувочный газообразный азот.

Энергоресурсом, поступающим из установки, является технический газообразный воздух.Продуктами производства являются: газообразный кислород низкого давления, газообразный кислород высокого давления, жидкий кислород, газообразный азот среднего давления, газообразный азот низкого давления, жидкий азот, жидкий аргон, смесь He-Ne, смесь Kr-Xe и воздух КИП.

Общие данные

Воздух подается на границу проектирования от существующих воздушных компрессоров. Установка по производству кислорода содержит один блок разделения воздуха с блоком комплексной очистки воздуха и системой предварительного охлаждения. Схема процесса основана на принципе частичного внутреннего цикла сжатия. Процесс и технология соответствует самой передовой и образцовой международной практике.

Предложенная воздухоразделительная установка может быть в основном разделена на следующие технологические единицы:

1 концевой холодильник

1 технологическая воздушно/водяная башня с холодильной машиной 1/2/3), азотно/водяная башня и насосы воды

1 блок очистки воздуха с двойным слоем алюмината и молекулярных сит

1 воздушный бустер компрессор

1 электрический регенерационный

1 комплект холодных блоков для разделения N2/O2/Ar в основном включающих:

1 линию теплообменников;

1 турбодетандер с бустером и концевым холодильником;

1 конденсатор сырого аргона;

1 переохладитель жидкости;

1 He/Ne конденсатор;

1 конденсатор чистого аргона;

1 испаритель чистого аргона;

1 испаритель;

1 Kr/Xe испаритель;

2а насоса жидкого кислорода;

2а насоса жидкого кислорода;

1 насос жидкого кислорода;

1 насос сырого, жидкого аргона;

2а фильтра кислорода.

1 колонна среднего давления;

1 колонна низкого давления;

1 колонна чистого азота;

1 колонна смеси сырого аргона;

1 колонна чистого аргона;

1 колонна бедной смеси Kr/Xe;

1 колонна He/Ne.

В дополнение установка включает в себя следующее дополнительное оборудование:

КИП и Система Управления

нагреватель для отогрева;

Хранилища для жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона и станцию наполнения баллонов.