ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кислородные установки малой производительности из "Производство кислорода Издание 2" Воздух сжимается в поршневых компрессорах. От двуокиси углерода воздух очищают химическим способом в скрубберах или декарбонизаторах, используя раствор едкого натра для осушки применяют адсорбцию. Внедряется очистка от СОг и влаги на цеолитах. Для выдачи сжатого кислорода и нагнетания его в баллоны применяют как кислородные компрессоры, так и насосы жидкого кислорода. [c.183] К группе малых установок относятся выпускаемые в СССР установки групп К-0,04 и К-0,15. На ряде заводов находятся в эксплуатации установки С-30, КГ-30, КГН-30 КГ-130, УКГС-100 и УАКГС-780, снятые с производства, как устаревшие. [c.183] Отличительной особенностью установок К-0,04 и К-0,15 является применение насоса жидкого кислорода для получения на выходе из установки сухого сжатого кислорода. Кислород отбирают из колонны в жидком состоянии и нагнетают насосом в теплообменник. После испарения и нагревания в результате теплообмена с подаваемым в разделительный аппарат сжатым воздухом кислород поступает в баллоны или кислородопровод под необходимым давлением. В этом случае отпадает необходимость в газгольдере, кислородном компрессоре и осушке кислорода, так как сухой сжатый кислород получают прямо с установки. Кроме того, применение насоса исключает загрязнение кислорода, происходящее вследствие подсосов воздуха в кислородном компрессоре. [c.183] Схема блока разделения установки К-0,04 показана на рис. 123. [c.183] Осушенный и очиш,енный от углекислого газа сжатый воздух поступает в теплообменник 3, в котором охлаждается отходящими из колонны 2 кислородом и газообразным азотом. После охлаждения в теплообменнике воздух поступает в колонну двукратной ректификации со змеевиком в кубе нижней колонны. [c.184] Жидкость испарителя очищают от твердой двуокиси углерода в фильтре из пористого металла 4, расположенном перед адсорбером ацетилена 5, в котором происходит поглощение ацетилена. Во время отогрева фильтра и адсорбера жидкость испарителя пропускают через обводную линию с резервным дроссельным вентилем 10. Жидкий кислород отбирают из кармана под нижней тарелкой верхней колонны и через охладитель 6, в котором он охлаждается азотом на 6—8 град,. поступает в насос 1. Жидкий кислород высокого давления подвергается очистке от графитовой пыли в фильтре 7 и через теплообменник 3, в котором происходит его испарение и нагрев, выводится из аппарата. Газообразный азот, выходящий из колонны, проходит через охладитель,, охлаждающую рубашку насоса и выходит в атмосферу через теплообменник. [c.184] В итоге вследствие несколько больших потерь установки с насосом работают при более высоком давлении воздуха, чем установки с кислородным компрессором, но отпадает необходимость затрачивать энергию на сжатие кислорода в компрессоре. Расход энергии в установках с насосом жидкого кислорода равен или несколько меньше (на 3—5%) расхода энергии в установках с кислородными компрессорами (считая и расход энергии на сжатие кислорода). [c.185] Схема установки К-0,04 показана на рис. 125. [c.186] Атмосферный воздух, засасываемый компрессором, проходит воздушный фильтр, в котором очиш,ается от твердых примесей и поступает в I ступень компрессора. После прохождения I и П ступеней компрессора воздух, сжатый до давления 1,4—1,6 Мн/м (14—16 ат), направляется в декарбонизатор, в котором очищается от двуокиси углерода. Затем воздух последовательно проходит III и IV ступени компрессора, в которых сжимается до давления 10—11,5 Мн/м (100—115 ат) в рабочий период и до 20 Мн/м (200 ат) в пусковой, а затем после охлаждения в концевом холодильнике поступает в блок осушки. Осушенный воздух подают в блок разделения, где он разделяется на азот и сжатый кислород. Часть азота, выходящего из аппарата, используют для регенерации адсорбента в блоке осушки, для чего его пропускают через нагревательную электропечь. Остальной азот выводят в атмосферу. Выходящий сжатый кислород подают в баллоны через рампу. Для отогрева фильтра СОг и адсорбера ацетилена, а также и всего аппарата служит подогреватель воздуха. [c.186] Ниже рассмотрены конструкции и особенности работы основных аппаратов блока разделения установки К-0,04. Принцип действия большинства аппаратов и основные конструктивные решения, применяемые в малых установках, сохранены в более крупных агрегатах среднего давления и двух Давлений. Поэтому ряд общих положений, относящихся к сходным аппаратам различных размеров, рассмотрен ниже на примере конструкций узлов установки К-0,04. [c.186] Теплообменник (рис. 126) представляет собой цилиндрический аппарат со спиральными медными трубками, навитыми на сердечник в пять слоев. Азот проходит по межтрубному пространству перпендикулярно трубкам. Между слоями трубок находятся латунные полоски, толщина которых определяет величину зазора для прохождения азота. Намотка трубок сделана так, что в соседних слоях направление намотки меняется на противоположное (правое — левое —правое и т. д.), благодаря чему исключается возможность значительного отклонения потока в межтрубном пространстве от направления вдоль оси теплообменника. Внутри каждой трубки размером 7,Х10 мм пропущена трубка размером 3X5 мм. По кольцевому пространству внутри наружной трубки проходит воздух высокого давления, а по внутренней трубке противотоком к воздуху — кислород высокого давления. Таким образом, через стенку наружной трубки тепло передается от воздуха, к азоту, а через стенку внутренней трубки — от воздуха к кислороду. Такие теплообменники относятся к типу труба в трубе . [c.186] При отогреве теплообменника влага стекает в его нижнюю теплую часть и собирается в воздушной камере коллектора, откуда удаляется при продувке. [c.189] Все соединения обечаек теплообменника, соединения трубок с коллекторами и прокладками выполняют на мягком оловянно-свинцовом припое ПОС-ЗО и ПОС-40. Трубки высокого давления соединяют в раструб твердым медно-цинковым припоем ПМЦ-51. [c.189] Ректификационная колонна, показанная на рис. 127, состоит из испарителя 1, нижней колонны 2, конденсатора-испарителя 3, верхней колонны 4 и (сепаратора 5. В нижней колонне диаметром 220 мм находится 16 ректификационных тарелок, в верхней диаметром 290 мм— 36 тарелок. В обеих колоннах установлены однотипные ректификационные тарелки с 5-образной перегородкой. Расстояние между тарелками в обеих колоннах равно 60 мм. [c.189] Устройство тарелки с 5-образной перегородкой показано на рис. 128. Она представляет собой перфорированный латунный диск 1с отверстиями диаметром 0,9 мм для прохождения пара, расположенными на равном расстоянии одно от другого по шестигранникам с шагом 3,25 мм. На каждой тарелке закреплена 5-образная перегородка 3, образующая две раздельные камеры. В одну из камер через сливной патрубок 4 поступает жидкость с вышележащей тарелки в другой камере закреплен сливной патрубок 5, по которому жидкость после того, как она пройдет по окружности путь, показанный стрелками, сливается на нижележащую тарелку. Толщина слоя жидко1сти на тарелке определяется высотой сливного порога в. Направление перегородок и расположение патрубков на тарелках чередуются так, что жидкость на всех тарелках движется в одном и том же направлении (по часовой стрелке). [c.189] Тепло- и массообмен на тарелках ректификационной колонны зависят главным образом от скорости пара и направления потока жидкости на тарелках. В верхних колоннах, выше ввода жидкости, скорость пара, отнесенную к сечению колонны, принимают равной 0,25—0,6 м/сек, ниже ввода жидкости 0,2—0,4 м/сек-, в нижних колоннах она составляет 0,1—0,25 м/сек. Первая цифра относится к малым колоннам по мере возрастания производительности колонны увеличивается расстояние между тарелками, и скорость пара принимается большей. При слишком большой скорости наблюдается унос капель жидкости паром с нижележащих тарелок на вышележащие. В результате частицы жидкости, более богатые кислородом, заносятся на верхние тарелки, где содержание кислорода ниже, что уменьшает эффект разделения. Влияние уноса жидкости при больших скоростях пара уменьшают, увеличивая расстояние между тарелками. При недостаточной скорости барбо-таж пара через жидкость будет происходить не по всей поверхности тарелки, что вызовет проваливание жидкости — протекание ее через отверстия на нижележащие тарелки. При этом так же, как и в первом случае, жидкости разных концентраций смещаются и уменьшится разделительное действие колонны. [c.189] Направление движения жидкости на со1седних тарелках должно быть одинаковым, а перемешивание жидкости различных составов на тарелке необходимо свести к минимуму. Действительно, по мере движения жидкости по тарелке она постепенно обогащается тяжелокипящим компонентом (кислородом), и соответственно ее состав меняется. [c.189] Чем длинее путь жидкости на тарелке, тем больше меняется ее концентрация. Соответственно меняется и концентрация пара, барботи-руюшего через жидкость. [c.190] Если концентрацию легкокипящего компонента в жидкости, поступающей на тарелку 1 (рис. 128), обозначить через х, в средней части тарелки на выходе то х х Сх . Соответственно на тарелке 2х х Р х , причем х == х . При движении жидкости на тарелках в одну сторону разница в ее концентрации Д 1 2 между расположенными друг под другом секторами тарелок примерно сохраняется постоянной (А 1-2 =— Х2 — Х —лсг ). Таким образом, пар в каждом секторе, переходя с тарелки на тарелку, контактирует с жидкостью, концентрация которой меняется на определенную величину, и процесс массообмена протекает по всей тарелке равномерно. [c.190] 36-й тарелкой верхней колонны расположен сепаратор, служащий для отделения капель жидкости от отводимого газообразного азота. [c.191] Вернуться к основной статье