ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности установок низкого давления из "Получение кислорода Издание 4" Для установки низкого давления требуется турбодетандер с высоким коэффициентом полезного действия, та1 как весь основной холод получается только в турбодетандере и количество холода зависит от давления воздуха на входе в него, расхода воздуха через турбодетандер и к. п. д. последнего. [c.210] Расчетом и опытами установлено, что оптимальные условия в этом случае создаются при подаче из турбодетандера в верхнюю колонну 20—25% от общего количества воздуха. Для того чтобы при этом можно было компенсировать все холодопотери в установке, турбодетандер должен иметь к. п. д. порядка 75—80%. [c.211] Удельный расход электроэнергии в установках низкого давления составляет 0,42—0,60 квт-ч (1512—2160 кдж) на 1 л кислорода, в зависимости от величины установки и совершенства ее конструкции. [c.211] При проектировании установок с одним низким давлением воздуха необходимо предусмотреть нормальные условия работы регенераторов с тем, чтобы исключить забивку их твердой двуокисью углерода. Для того чтобы осевшая на насадке регенератора (ближе к его холодному концу, где температура от — 30 до —170 °С) твердая СО могла сублимироваться и полностью удаляться обратными потоками продуктов разделения, необходимо обеспечить на холодном конце генераторов минимальную разность температур прямого и обратного потоков газов. [c.211] Перед началом периода холодного дутья температура насадки на холодном конце генератора приблизительно равна температуре прямого потока воздуха в конце периода теплого дутья. Обратный же поток газов (например, азота) имеет более низкую температуру. Если температура азота значительно ниже температуры насадки, осевшая на насадке СОз не будет полностью возгоняться и выноситься обратным потоком и постепенно забьет регенератор. [c.211] СОа будет выноситься из них обратным потоком газа и тем полнее будет самоочистка насадки регенератора от отложений твердой двуокиси углерода. [c.212] При малой разности температур на холодном конце регенераторов тепловая нагрузка в них распределяется более равномерно по всей высоте насадки и количество передаваемого тепла на единицу веса насадки (1 кг) соответственно уменьшается. Это способствует более равномерному выделению твердой СО по высоте регенераторов, уменьшает количество СО , выделяющейся на 1 м насадки, и облегчает обратный вынос ее потоками азота и кислорода. [c.212] Теплоемкость сжатого воздуха прямого потока выше теплоемкости азота (или кислорода) обратного потока. Поэтому при равном количестве газов прямого и обратного потоков разность их температур увеличивается по мере приближения к холодному концу регенераторов. Если же потоки неодинаковы, эта разность температур изменяется в зависимости от соотношения количеств газов прямого и обратного потоков. [c.212] В установках одного низкого давления способ 1 применять нецелесообразно, так как очистка части воздуха от СОа в скрубберах потребовала бы слишком громоздкой очистительной аппаратуры, учитывая низкое давление и связанное с этим прохождение больших объемов воздуха через скруббер. Поэтому в установках низкого давления применяют тепловую петлю по способу 2 или способу 3. [c.213] Тепловую петлю можно осуществить, используя часть потока азота или воздуха. График изменения температуры прямого и обратного потоков по длине регенераторов в случае азотной петли, в зависимости от количества переданной теплоты, показан на рис. 70. Часть азота подогревается в регенераторе, после чего вновь примешивается к азоту, поступающему в регенератор. [c.213] По схеме воздушной тепловой петли (рис. 71) часть воздуха после холодного конца регенератора вновь направляется в один из регенераторов для дополнительного охлаждения поступающего воздуха прямого потока этим достигают сближения температур прямого и обратного потоков на холодном конце регенератора. [c.214] Так как при использовании схем тепловой петли к двум потокам—прямому и обратному—добавляется еще третий поток— петлевого газа, то приходится на азотном потоке устанавливать дополнительные регенераторы число их на потоке азота обычно равно трем или кратное трем. При тепловой петле вместо регенераторов применяют также многоканальные теплообменные аппараты—так называемые регенераторы-рекуператоры, заполненные специальной насадкой, через которую попеременно проходят азот, воздух и кислород. При этом воздух и азот идут по двум каналам регенератора попеременно и в противоположных направлениях, а кислород и азот тепловой петли постоянно проходят в одном направлении по двум разным каналам. [c.214] Сближение температур воздуха и азота на холодном конце регенераторов достигается также частичным отбором воздуха прямого потока из холодной зоны регенераторов, с последующей очисткой этого воздуха от двуокиси углерода поглощением ее в силикагелевых адсорберах или вымораживанием в теплообменниках (способ 3). [c.215] Схема кислородной установки низкого давления фирмы Линде (ФРГ), работающей с поглощением двуокиси углерода в силика-гелевом адсорбере, показана на рис. 72. Воздух, очищенный от пыли в воздушном фильтре, сжимается в турбокомпрессоре 1 до избыточного давления 4,1—4,2 кгс1см и проходит через водяной оросительный холодильник 2. Затем воздух направляется в кислородные 3 и азотные 4 регенераторы, по выходе из которых поступает в куб нил ней колонны воздухоразделительного аппарата. Жидкость в кубе содержит 38—40% кислорода. [c.215] Жидкий азот из карманов конденсатора через азотный дроссельный вентиль подается на орошение верхней колонны. Кубовая жидкость через кислородный дроссельный вентиль, фильтры-адсорберы 13, очищающие ее от твердой двуокиси углерода и ацетилена, и переохладитель 12 подается на орошение средней части верхней колонны. Избыточное давление в верхней колонне 0,3 кгс1см . [c.215] Газообразный кислород отводится из парового пространства конденсатора в регенераторы 3 и далее в газгольдер. Часть кислорода непрерывно отбирается из конденсатора в жидком виде, испаряется азотом в трубках проточного добавочного конденсатора 15 и через отделитель ацетилена 16 поступает в общий поток кислорода, идущий в регенераторы. В отделителе ацетилена 16 скапливаются все загрязнения, отводимые из основного конденсатора вместе с жидким кислородом (ацетилен и прочие углеводороды), а затем периодически удаляются при продувке. Жидкий азот, сконденсировавшийся в добавочном конденсаторе 15, подается через дроссельный вентиль в верхнюю колонну. Азот из верхней колонны проходит переохладитель 12, теплообменник 10 и направляется в азотные регенераторы 4, после чего выбрасывается в атмосферу. [c.215] Для компенсации холодопотерь на потоке сжатого воздуха из второй зоны азотных регенераторов установлен турбодетандер 9. [c.215] Воздух отбирается через клапаны 5 и проходит силикагелевые адсорберы 6, в которых очищается от твердой СОа- К этому потоку добавляется воздух из нижней колонны, отбираемый через теплообменник 10 и отделитель жидкости И. [c.217] Воздух, расщиривщийся в турбодетандере с избыточного давления 4 до 0,3 кга см , подается в верхнюю колонну. В описываемой установке количество кислорода, проходящего через кислородные регенераторы, на 2,5% больше количества поступающего в них воздуха. Через азотные регенераторы воздуха проходит больше, чем азота. Вследствие этого разность температур на теплом конце азотных регенераторов не превышает 1 2 град и холодопотери от недорекуперации в них незначительны. [c.217] Так как из второй зоны азотных регенераторов, где температура прямого потока равна минус 120—130 °С, отбирается около 10 о воздуха в турбодетандер, количество воздуха прямого потока в нижней (холодной) части регенераторов меньше количества азота обратного потока это понижает температуру воздуха на выходе из холодного конца регенераторов и уменьшает разность температур между прямым и обратным потоками газов. Поскольку воздух охлаждается до температуры, близкой к температуре поступающего в регенераторы азота, условия выноса двуокиси углерода обратным потоком азота существенно улучшаются и регенераторы могут работать длительное время без забивки их насадки твердой окисью углерода. [c.217] Вернуться к основной статье