Криогенная воздухоразделительная установка
Криогенная воздухоразделительная установка предназначена для получения жидких и/или газообразных продуктов разделения воздуха (кислород, азот, аргон) высокой чистоты с помощью метода низкотемпературной ректификации.
Установка разделения воздуха построена по циклу низкого давления с воздушным циркуляционным холодообразующим циклом низкого давления, в котором циркуляционный сухой воздух сжимается детандер-компрессором. В качестве основного компрессора использован современный эффективный турбокомпрессор с асинхронным высоковольтным электродвигателем.
Установка создана на основе современных схемных и конструкторских решений, таких как: комплексная очистка воздуха в адсорбционном блоке очистки с двухслойными адсорберами (активная окись алюминия и цеолит), рекуперация тепла в высокоэффективных пластинчато-ребристых теплообменниках, производство холода в эффективном турбодетандер-компрессорном агрегате, энергия расширения циркуляционного воздуха в котором используется для повышения давления в циркуляционном цикле.
Для производства криогенных продуктов разделения воздуха необходимо большое количество атмосферного воздуха. Подача требуемого количества атмосферного воздуха под давлением в технологическую линию осуществляется с помощью современного эффективного многоступенчатого центробежного компрессора.
Преимущество использования центробежного компрессора:
- 100% отсутствие масла в сжатом воздухе
- Снижение затрат электроэнергии
- Высокая устойчивость и гибкость цикла
- Повышенная надёжность и безопасность оборудования
Подготовка сжатого воздуха состоит из двух стадий:
- предварительное охлаждение воздуха с помощью установки осушки воздуха рефрижераторного типа
- очистка и осушка воздуха в адсорбционном осушителе с горячей регенерацией
Сжатый воздух после компрессора поступает в установку предварительного охлаждения где в испарителе охлаждается хладоном до точки росы +3С, далее охлажденный воздух поступает в адсорбер блока комплексной очистки и осушки воздуха, где проходит через два слоя адсорбента: цеолит (молекулярное сито) и активная окись алюминия. На выходе из адсорбера получаем очищенный от углеводородов и осушенный воздух с точкой росы минус 70С.
Турбодетандер-компрессор предназначен для производства холода в детандерной ступени за счет энергии расширения воздуха и сжатия циркуляционного воздуха в компрессорной ступени ТДКА расположенной на одном валу с детандерной ступенью.
ТДКА состоит из:
- корпуса с валом и двумя рабочими колесами – компрессорным и детандерным, подшипниками и уплотнениями. Корпус установлен так, что детандерная часть находится в теплоизолированном пространстве;
- входного направляющего аппарата детандера для обеспечения широкого диапазона регулирования;
- защитно-отсечной арматуры для защиты агрегата;
- системы смазки с масляным баком, двумя масляными насосами (один рабочий, второй резервный), двумя масляными фильтрами (один рабочий, второй резервный), резервуаром с маслом под давлением для аварийных ситуаций;
- комплекта приборов.
Подготовленный и охлажденный воздух двумя потоками поступает в блок разделения воздуха непосредственно в многопоточный теплообменник и ректификационную колону в которой за счет массообмена и разницы температуры кипения получаем продукты разделения воздуха такие как: азот и/или кислород..
В нижней ректификационной колонне воздух разделяется на кубовую жидкость с содержанием кислорода до 40 % и азот с содержанием кислорода около 0,0005 %.
Кубовая жидкость из куба нижней колонны поступает в переохладитель, где охлаждается потоками газообразного азота. После переохладителя кубовая жидкость направляется в верхнюю колонну.
Получаемый в нижней колонне газообразный азот конденсируется в основном конденсаторе-испарителе за счет кипения жидкого кислорода из верхней колонны.
Часть жидкого азота из нижней колонны отбирается и направляется в переохладитель, где охлаждается потоком газообразного азота. После переохладителя жидкий азот поступает в криогенное хранилище жидкого азота в качестве продукта.
Поток газообразного азота последовательно проходит переохладители и основной теплообменник, в которых нагревается за счет теплообмена с кубовой жидкостью, жидким азотом и сжатым воздухом, поступающим в блок разделения. В средней части основного теплообменника азот отбирается и направляется в турбодетандер и далее снова поступает в основной теплообменник. Азот, отходящий из блока разделения, используется для регенерации адсорбента блока очистки воздуха.
