Что такое воздухоразделительная установка
Получение продуктов разделения воздуха
Критерием выбора типа установки является необходимый продукт, его состояние (сжиженное или газообразное), чистота, давление продуктового газа, производительность и экономичность.
Криогенные воздухоразделительные установки (ВРУ)
Принцип работы криогенных воздухоразделительных установок основан на низкотемпературной ректификации сжиженного воздуха. Установки состоят из компрессорного, технологического и вспомогательного оборудования. Упрощенная технологическая схема выглядит следующим образом: воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну на разделение, после чего, в зависимости от режима, выдается азот или кислород в жидком или газообразном состоянии.
Криогенные ВРУ технически достаточно сложны, требуют значительного времени для выхода на режим, смену режима и отогрев, включают в себя энергоемкую систему очистки, металлоемкое тепло- и массообменное оборудование, детандер, систему автоматики. Криогенные установки требуют высококвалифицированного обслуживания и достаточно энергоемки. Эти недостатки компенсируются возможностью получения сжиженных продуктов разделения воздуха и чистого медицинского кислорода.
НПО «ГЕЛИЙМАШ» выпускает малые криогенные установки по циклу высокого давления в двух базовых исполнениях: стационарную СКДС-100В и транспортабельную ТКДС-100В, размещенную в двух стандартных 20-футовых контейнерах. Станции предназначены для получения газообразного азота или кислорода под давлением, сжиженного азота или кислорода а также сухого воздуха высокого давления, свободного от примесей. По требованиям заказчиков возможно изготовление установок — модификаций базовых моделей.
Адсорбционные воздухоразделительные установки
Для потребителей газообразного азота и кислорода выпускаются адсорбционные воздухоразделительные установки. Их работа основана на селективном поглощении компонентов воздуха молекулярными адсорбентами по технологии Короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА) или в английском варианте Pressure Swing Adsorption (PSA).
При прохождении сжатого воздуха через один из двух попеременно работающих адсорберов происходит преимущественное поглощение азота или кислорода (одновременно с водяными парами, двуокисью углерода и углеводородными соединениями) из воздуха, а оставшийся газ направляется потребителю. Регенерация адсорбента осуществляется при сбросе давления в адсорбере и его продувке. Рабочий процесс на осуществляется при положительной температуре в полностью автоматическом режиме.
К числу факторов, обеспечивающих конкурентоспособность установок КБА (PSA), относится их сравнительная дешевизна, простота монтажа, эксплуатации и технического обслуживания. Кроме того, установки этого типа отличает компактность оборудования, высокая степень безопасности, надежности, автоматизации технологического процесса (включая пуск и остановку), короткий период пуска и практически неограниченная продолжительность рабочей кампании.
Адсорбционный метод разделения воздуха в достаточно большом диапазоне производительности и концентрации отличается большей экономичностью по сравнению с криогенным методом, что связано с меньшим давлением в цикле. Однако этот метод не позволяет получать чистый технический кислород и сжиженные газы.
Установки КБА для производства кислорода
Воздухоразделительные установки КБА (PSA) предназначенные для получения кислорода, обеспечивают относительно невысокую концентрацию продукта (не более 95%). Эта величина в определенной степени ограничивает применение установок. Не смотря на ограничения по концентрации кислорода, спектр применения установок достаточно широк:
Установки КБА для производства азота
Серийные воздухоразделительные установки, работающие по принципу КБА (PSA) и предназначенные для производства газообразного азота, обеспечивают чистоту продукта до 99,9995%. Применение дополнительных модулей позволяет получить ещё более чистый азот.
Установки применяются:
Мембранные воздухоразделительные установки
Мембранные воздухоразделительные установки отличаются от остальных выдачей только одного целевого продукта – азота.
По составу оборудования мембранные установки аналогичны адсорбционным, только вместо адсорбционного блока разделения устанавливается блок со стандартными мембранными картриджами. Объем и чистота продуктового азота определяется производительностью компрессора, пропускной способностью мембранных картриджей и соотношением перерабатываемого и продуктового потоков.
Мембраны очень чувствительны к капельной влаге и маслу, поэтому установки эксплуатируются при температуре выше 0?С, а процессу подготовки воздуха уделяется особое внимание.
Криогенные воздухоразделительные установки: принцип работы ВРУ криогенного типа
Криогенная воздухоразделительная установка используется для разделения кислорода на компоненты. Воздухоразделительные установки криогенного типа получили широкое распространение и используются на различных предприятиях, задействуются в производственных процессах, а также устанавливаются на складах, на которых должны выдерживаться особенные условия хранения. Как устроена криогенная воздухоразделительная установка? По какому принципу работают воздухоразделительные установки криогенного типа? Разбираемся с техническими и эксплуатационными вопросами.
Критерием выбора типа ВРУ является необходимый продукт, его состояние (сжиженное или газообразное), чистота, давление продуктового газа, производительность и экономичность.
Криогенные воздухоразделительные установки (ВРУ)
Принцип работы криогенных воздухоразделительных установок основан на низкотемпературной ректификации сжиженного воздуха. Установки состоят из следующих основных компонентов:
Упрощенная технологическая схема работы воздухоразделительных установок криогенного типа выглядит следующим образом: воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну на разделение, после чего, в зависимости от режима, выдается азот или кислород в жидком или газообразном состоянии.
Криогенные ВРУ технически достаточно сложны, требуют значительного времени для выхода на режим, смену режима и отогрев, включают в себя энергоемкую систему очистки, металлоемкое тепло- и массообменное оборудование, детандер, систему автоматики. Криогенные воздухоразделительные установки требуют высококвалифицированного обслуживания и достаточно энергоемки. Эти недостатки компенсируются возможностью получения сжиженных продуктов разделения воздуха и чистого медицинского кислорода. Воздухоразделительные установки криогенного типа предназначены для получения газообразного азота или кислорода под давлением, сжиженного азота или кислорода а также сухого воздуха высокого давления, свободного от примесей.
Где применяются криогенные воздухоразделительные установки
Сфера применения воздухоразделительных установок криогенного типа достаточно широка. Оборудование выпускается в разных размерах – от достаточно компактных и мобильных модулей до масштабных воздухоразделительных установок криогенного типа.
Криогенные воздухоразделительные установки применяются для выполнения следующих задач:
Это далеко не полный перечень сфер использования криогенных воздухоразделительных установок. Современные воздухоразделительные установки криогенного типа могут применяться для решения самых разных вопросов.
Типы криогенных воздухоразделительных установок по рабочему давлению
Воздухоразделительные установки криогенного типа принципиально делятся на две категории в зависимости от рабочего давления. Рассмотрим особенности оборудования каждой группы.
Воздухоразделительные установки криогенного типа низкого давления (0,6 МПа)
Криогенные воздухоразделительные установки низкого давления предназначены для производства газообразного кислорода в качестве основного продукта, азота и аргона, а также небольшой доли этих продуктов (до 3% от объема перерабатываемого воздуха) в жидком виде или под высоким давлением (до 4,0 МПа). Дополнительно могут быть получены редкие газы – криптон-ксеноновый концентрат и неоно-гелиевая смесь.
Воздухоразделительные установки криогенного типа выпускаются двух основных типов:
Криогенные воздухоразделительные установки с внутренним сжатием
Предназначены для выдачи продуктов разделения под давлением непосредственно из установки (кислород до 4,0 МПа, азот – до 6,0 МПа). Удельное энергопотребление – по кислороду 0,6-0,7 кВт*ч/м3.
Мобильные криогенные воздухоразделительные установки
Криогенные мобильные воздухоразделительные установки UNIT предназначены для производства кислорода и азота в жидком или газообразном виде из атмосферного воздуха. Практичные воздухоразделительные установки криогенного типа могут производить не только технические газы, но также газы высокой чистоты и обеспечивать кислородом и азотом клиники, НИИ, лаборатории и другие учреждения. Работа криогенных воздухоразделительных установок основана на принципе разделения воздуха методом глубокого охлаждения, что позволяет использовать атмосферный воздух в качестве бесплатного сырьевого материала.
Атмосферный воздух засасывается пятиступенчатым компрессором криогенной воздухоразделительной установки через воздушный фильтр, в котором очищается от механических примесей. После сжатия и предварительного охлаждения, воздух поступает в блок с баллонами с цеолитом, где происходит очистка воздуха от влаги, углекислого газа и ацетилена. Затем воздух высокого давления направляется в блок разделения воздуха, включающий в себя воздухоразделительные колонны и теплообменную аппаратуру. Там происходит сжижение и разделение воздуха методом ректификации на жидкие кислород или азот, которые затем через сливной штуцер периодически сливаются в специальные емкости, не входящие в комплект поставки криогенного комплекса.
Для получения газообразного продукта жидкий продукт засасывается насосом сжиженных газов воздухоразделительной установки криогенного типа и направляется на наполнительную рампу с предварительной газификацией в теплообменнике за счет тепла воздуха высокого давления.
Криогенная воздухоразделительная установка требует монтажа на месте эксплуатации, подключения к источнику электроэнергии и водоснабжения. Устанавливается ВРУ криогенного типа на ровную бетонную площадку, огороженную по периметру металлической сеткой.
Преимущества криогенных воздухоразделительных установок и современные воздухоразделительные установки
Криогенная технология разделения воздуха
Криогенная технология разделения воздуха содержит в своей основе методику ректификации, происходящей при низких температурах и дает ряд неоспоримых преимуществ которыми обладают воздухоразделительные установки данного типа.
В основе криогенного способа лежит глубокое охлаждение атмосферного воздуха и использование различных температур кипения кислорода и азота, являющихся основными его компонентами.
На данный момент криогенный метод является самым эффективным благодаря высокому коэффициенту извлечения продуктов разделения и самому высокому уровню чистоты. Метод короткоцикловой адсорбции, на котором основаны производство генераторов азота и кислорода не дает таких показателей.
Криогенная воздухоразделительная установка позволяет получать сразу несколько продуктов разделения, как в газообразном, так и в жидком состоянии.
Преимущества криогенных воздухоразделительных установок
Установки на основе криогенного разделения наиболее экономически эффективны при больших объемах потребления технических газов и обладают высокими техническими характеристиками.
Такие установки позволяют получать газы высокой чистоты в очень больших объемах, например, газообразный азот сверхвысокой чистоты (до 1 ppb), который не может быть получен в адсорбционных и мембранных системах.
Криогенный метод необходим для получения значительного количества кислорода при чистоте более 96%. Для получения большей чистоты кислорода требуется удаление аргона, и единственной коммерчески жизнеспособной технологией для этого разделения является дистилляция. Аргон кипит при температуре, очень близкой к кислороду. Низкотемпературная дистилляция необходима для производства аргона. Аргон составляет только 1% воздуха, поэтому его можно производить только экономически как побочный продукт:
Криогенные ВРУ являются экономически эффективными при долгосрочной эксплуатации за счет низкого удельного энергопотребления и низких эксплуатационных затрат.
При относительно высокой стоимости они очень надежны, в эксплуатации. Долгий ресурс работы воздухоразделительных установок обеспечивается минимальным количеством вращающихся и движущихся механизмов.
К недостаткам возудхоразделительных установок можно отнести более длительный, по сравнению с адсорбционными и мембранными установками, пусковой период. В силу чего данный метод целесообразно применять для крупных предприятий с большими объемами потребления технических газов.
Современные воздухоразделительные установки
Предлагаемые компанией КРИОТЕХ современные воздухоразделительные установки от одного из ведущих мировых производителей имеют ряд достоинств. Перечислим некоторые из преимуществ:
Воздухоразделительные азотные и кислородные установки (ВРУ)
Поделитесь в социальных сетях:
Компания «ДИОКСИД», обладая уникальным опытом разработки, производства, проведения пусконаладочных работ и сервисного обслуживания воздухоразделительных установок, предлагает станции собственной разработки для получения азота и кислорода (в том числе медицинского) из атмосферного воздуха.
Воздухоразделение – основной промышленный способ получения таких газов как кислород и азот. Разделение воздуха происходит посредством метода низкотемпературной ректификации (охлаждения), благодаря чему достигается высокая чистота получаемого продукта: кислород – от 99,6%, азот – от 99,9999%.
Первую криогенную установку низкого давления изобрел в 1939 году великий русский ученый Петр Леонидович Капица. Тогда она была предназначена для получения газообразного кислорода. Современные масштабные комплексы воздухоразделения до сих пор работают по циклу П.И.Капицы.
Мы предлагаем воздухоразделительные установки в двух исполнениях:
Принцип работы криогенной воздухоразделительной установки
Обязательно следует проводить периодическую остановку для отогрева, проведения ремонтных, профилактических работ. Рабочий цикл криогенных установок составляет от 12 до 24 месяцев.
Планируете начать бизнес по производству и доставке технических газов? Думаете о том, чтобы приобрести криогенную установку для разделения воздуха малой и средней производительности? Предлагаем Вам рассмотреть альтернативный вариант – раскачку технических газов с помощью универсальной газонаполнительной станции (УГНС).