Проекты
Компрессорное оборудование
Криогенное оборудование
Сферические резервуары Криогенные насосы Кислородная арматура из нержавеющих сталей
Блочно-модульное оборудование
Автоматизация
Услуги
О компании
Контакты

Дооснащение ВРУ редкими газами

Читать 5 мин 79 26 сентября 2023

Продукты разделения воздуха применяют для интенсификации технологических процессов в чёрной и цветной металлургии, машиностроении, в химической отрасли, для газопламенного бурения твёрдых пород, в микробиологии, строительстве, радиоэлектронике. Использование ВРУ позволяет увеличить выработку продукции, улучшить её качество, снизить себестоимость.

Продукты разделения воздуха применяют для интенсификации технологических процессов в чёрной и цветной металлургии, машиностроении, в химической отрасли, для газопламенного бурения твёрдых пород, в микробиологии, строительстве, радиоэлектронике. Использование ВРУ позволяет увеличить выработку продукции, улучшить её качество, снизить себестоимость.

Применение ВРУ

Воздухоразделительные установки служат для извлечения из атмосферного воздуха следующих компонентов:

  • кислорода, который востребован при производстве чугуна, стали, химических веществ, выплавке меди, никеля, цинка, свинца;
  • азота, необходимого для изготовления аммиака, азотной кислоты, минеральных удобрений, применяется в качестве защиты в нефтепереработке;
  • редких газов, которые нужны для производства сверхчистых металлов, при газовой и газо-дуговой сварке, при изготовлении газоразрядных трубок.

ВРУ применяются в тех секторах народного хозяйства, где требуются продукты, извлечённые из воздушной смеси. На криогенных установках возможно одновременное получение азота, кислорода, аргона в различных агрегатных состояниях. Адсорбционный и мембранный тип позволяет выделять только один газообразный компонент.

Основные виды редких газов

Одноатомные благородные бесцветные газы без вкуса, запаха, располагаются в 18 группе таблицы Менделеева, их называют инертными из-за устойчивости внешних электронных оболочек, поэтому они практически не вступают в химические реакции. На содержание редких газов в воздухе приходится менее одного процента, однако ввиду их высокой востребованности, их извлекают, очищают от примесей и используют по назначению:

  • аргон применяется для образования инертного пространства, для сварки и резки тугоплавких объектов, для получения титана, циркония, ниобия, молибдена, для продувки, плавки, разливки жидкой стали;
  • криптоном ввиду низкой теплопроводности заполняют пространство в стеклопакетах;
  • ксенон в соединении с фтором служит активным окислителем, необходим для организации мощного освещения;
  • неон подходит для охлаждения, заполнения радиоламп, для создания рабочей среды в лазерах.

При этом гелий в основном получают из природных гелионосных газов.

Дооснащение ВРУ редкими газами

 

Технические решения и оборудование для дооснащения

Получение обогащённых благородных составляющих из воздуха требует дополнительного оснащения воздухоразделительных установок. Производство осуществляется в несколько этапов.

Неон

  1. Первичный неоно-гелиевый концентрат получается в конденсаторах азотного тракта ВРУ как низкокипящая примесь азота, которая выводится после переработки на дефлегматорах.
  2. На специальном очистителе происходит выжигание водорода, адсорбция при высокой температуре воды и диоксида углерода, при низкой ‒ дефлегмация азота. На выходе получается состав с массовой долей неона до 75% и гелия до 40%.
  3. Дополнительная ректификация с предварительным освобождением от ненужных оставшихся примесей позволяет получать практически стопроцентный неон и гелий с его остатками до 15%.

Криптон, ксенон

  1. При переработке воздушной смеси на ВРУ тяжёлые инертные компоненты собираются в жидком кислороде вместе с углеводородами, которые концентрируют для обеспечения безопасности процесса. При наличии системы первичного концентрирования криптона получают смесь, содержащую Kr:Xe 0.1 ‒ 0.5%.
  2. Затем ПКК поступает на установки сырого криптона, где происходит сжатие при помощи компрессора до 0.5 МПа. Углеводороды подвергаются каталитическому окислению с удалением двуокиси углерода и воды. На ректификационной колонне ПКК разделяется на кислород и обогащённую криптоноксеноновую смесь с повышением концентрации компонентов.
  3. На третьей технологической стадии на специальной аппаратуре получают криптон и ксенон особо высокой чистоты.

Аргон

  1. Образование аргонной фракции около 11% внизу верхней ректификационной колонны вместе с О2 и N2.
  2. Получение сырого аргона с содержанием примерно 90% с примесью кислорода и азота.
  3. Выделение технического продукта способом каталитического гидрирования в установках типа УТА, АрТ, ХАРТ с незначительными остатками кислорода, азота, водорода.
  4. Получение чистого продукционного аргона ректификацией в низкотемпературной колонне с содержанием 99.999%.

Системы управления и контроля в ВРУ с редкими газами

Особое внимание уделяется автоматизации процессов управления, применению компьютерной техники. Необходимо оснащение ВРУ системами автоматического контроля технологических процессов, противоаварийной защиты, сигнализации на базе программируемых контроллеров, реализующих сбор и обработку данных, формирующих выдачу управляющих сигналов.

Требования к безопасности и стандарты

Эксплуатация ВРУ подчиняется Правилам безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха ПБ 11-544-03. В частности, раздел XI касается конкретно безопасного использования установок выработки благородных газов. Основные положения:

  • размещение в производственном помещении приточно-вытяжной вентиляции;
  • наличие дистанционного управления аппаратурой, при его отсутствии необходимо оградить оборудование, разместить защитный экран перед пультом;
  • выдержка баллонов с закаченной криптоноксеноновой смесью после заполнения не менее четырнадцати суток на складе;
  • еженедельное проведение проверки герметичности мест соединений технологических линий;
  • использование безводородных технологий для производства аргона;
  • размещение ректоров очистки сырого аргона от кислородной примеси каталитическим гидрированием в отдельном помещении, оснащение их блокировкой подачи водорода с обязательной продувкой перед пуском и остановкой установки с контролем содержания водорода.