Криогенные установки разделения воздуха

Как работают криогенные воздухоразделительные установки

Атмосфера Земли на 78% состоит из N₂, на 21% из О₂, а также из небольшого количества благородных газов, т.д. В основу технологии получения составляющих воздуха положен метод низкотемпературной ректификации. Разделение воздушной смеси на компоненты происходит при её глубоком охлаждении и основано на различии в температурах кипения ингредиентов. Процесс состоит из трёх основных стадий: подготовительной (сжатие, освобождение от мешающих примесей), сжижения, ректификации.

Комплектация воздухоразделительных установок криогенного типа, а также их цена зависит от того, какие криопродукты нужны на выходе и в каком состоянии: жидком или газообразном. Обязательно входят следующие блоки: 

• сжатия воздуха компрессорами поршневыми и турбокомпрессорами (целесообразно при компримировании больших количеств воздуха);
•  осушки, очистки от СО₂, ацетилена с использованием адсорбентов (оксида алюминия, цеолита); освобождение от пыли, прочих механических загрязнителей при помощи фильтров, установленных на всасывающих трубопроводах компрессоров;
• охлаждения смеси в высокоэффективных пластинчато-ребристых теплообменниках;
• получение глубокого холода в турбодетандерах-компрессорах, которые не только расширяют воздух, но и увеличивают давление за счёт компримирования;
• разделение на компоненты в колоннах однократной или двукратной ректификации.

Процесс разделения воздушной смеси на макрокомпоненты базируется на зависимости между составом жидкой фазы и пара над нею. Жидкие азот и кислород в жидком виде хорошо смешиваются. При этом парциальное давление N₂ примерно в 5 раз выше чем у О₂. То есть при повышении температуры азот (Ткип 77,35К) поднимается вверх, а жидкость внизу будет обогащаться кислородом (температура кипения составляет 90,18К). Такой процесс будет повторяться до тех пор, пока наверху не соберётся газ, состоящий практически из одного азота, а внизу не скопиться жидкость с преимущественным содержанием кислорода.

Ректификационные колонны ВРУ ‒ это конструкция, состоящая из вертикальной обечайки из нержавеющей стали с расположенными внутри ситчатыми кольцевыми тарелками. Пар поднимается наверх через мелкие отверстия, а жидкость равномерно сливается по переливным устройствам. Каждую фракцию отбирают из строго определённо части колонны.

Аппарат двухкратной ректификации включает нижние и верхние ректификационные колонны. Кроме того, в состав ВРУ могут входить в зависимости от назначения и другие колонны: азотные, сырого аргона, криптоновые, т.д.

Кроме колонн, в блок разделения входят также теплообменники, испарители, конденсаторы, различные коммуникации.

Для хранения и транспортировки готового продукта в жидком состоянии применяют стационарные и транспортные криоемкости. Газ подают по газопроводу или перемещают в стальных баллонах.

Классификация ВРУ базируется на нескольких признаках: производительность, вид и состояние получаемого продукта, технологическая схема, давление в цикле.

Где применяются воздухоразделительные установки

ВРУ выпускают с различной производительностью: с малым (от 30 до 300 м³/ч), средним и высоким (более 3000 м³/ч) выходом криопродукта. Промышленные комплексы незаменимы для крупных производств, требующих больших объемов технических газов:

• металлургия, металлообработка: кислород нужен для повышения эффективности выплавки стали, а азот/аргон востребован для создания защитной среды при резке, сварке металлов;
• химическая отрасль: получение азотной, серной кислоты, минеральных удобрений, лакокрасочных материалов, взрывчатки, лекарств;
• медицина: заправка особо чистым кислородом дыхательных аппаратов;
• энергетический сектор: оснащение газовых турбин инертной атмосферой;
• нефтегазодобыча: повышение отдачи нефтяных пластов;
• прочие.

Благородные газы востребованы в научных исследованиях, в электронике, для заправки источников освещения, в медицине, для создания инертной среды.

Преимущества криогенных установок разделения воздуха:

• высокая степень чистоты, получение криопродукта в жидком/газообразном виде;
• возможность извлечения из воздушной смеси сразу нескольких компонентов;
• экономическая эффективность, низкая себестоимость криопродукта  при больших выпускаемых объемах;
• эксплуатация до полувека при правильном обслуживании.

Как приобрести криогенные ВРУ

ООО «РусГазКрио» реализует проекты по установке воздухоразделительных установок, поставляет различное оборудование для безопасной и эффективной работы криогенных систем. Наша компания занимается проектированием, производством, пуско-наладкой, обслуживание ВРУ в ходе эксплуатации. Каждый проект разрабатывается применительно к конкретным задачам, поставленным заказчиком. Прежде чем приступить к запуску установки производительностью от 10000 до 120000 м³/ч, нашими сотрудниками проводятся двух-трехмесячная подготовка. Чистота получаемых криопродуктов (O₂, N₂, Ar, Ne, Xe, Kr) превышает 99 процентов. 

«РусГазКрио» официально представляет Hangzhou Oxygen Plant Group, мирового лидера по производству криогенного и компрессорного оборудования. Наша компания занимается разработкой и выпуском автоматизированных систем управления, которые позволяют контролировать параметры всех процессов, обеспечивать их безопасность, работают в режиме диалога. Здесь, на нашем сайте, можно составить подробную заявку на расчёт проекта.