Levegôszétválasztó - vegyi enciklopédia
Levegő szétválasztása. Ez azért végezzük, hogy a kilépő levegő O2. N2 és nemesgázt. Használt kriogén, adszorpciós és diffúziós módszerrel. Az utolsó két ellenére is érdemi korlátozott forgalmazási nehézségek miatt létrehozásának szakaszok. nagy teljesítményű rendszereket.
Kriogén módszer. Levegő szétválasztása végezzük kriogén T-PAX (lent - 150 ° C), az úgynevezett .. vozduhorazdelit. egységek (VRU) desztillációval; levegő korábban vetjük alá cseppfolyósító. Elméletileg min. a munka szükséges a levegő szétválasztása, egy reverzibilis folyamat határozza csak a kezdeti állapot a levegő és a végső állapotban elválasztási termékek: Lmin = ahol T - a t-RA környezetben -Change entrópiája a rendszer. Műveletek. Az energiafogyasztás a parlamentben sokkal veszteségek miatt a hideg környezetben. nedorekuperatsiey (visszafordíthatatlanságát közötti hőcsere a levegő és a termékek elválasztására), a pneumatikus és hidraulikus. ellenállások és más. Így a energiafelhasználás 1 m 3 99,5% -os nátrium-O2 eléri 0,38-0,42 kWh, míg LMIH = 0,067 kWh.
Az atm. levegő esetleg jelenlevő szénhidrogén (acetilén. propilént. propán, stb), to- kriogén T-PAX megszilárdulnak és olyan folyékony robbanó O2 keveréket. Tehát, hogy biztosítsák a teljes biztonságot robbanásbiztos ASU felszerelt spec. légtisztító rendszerek és termékek annak elválasztását a org. szennyeződéseket. Air desztillálás útján általában végezzük kettős működésű készülék, a-Ing két elrendezett egymás felett oszlopok (ábra. 1) integrált közöttük kiigazítás vagy távoli kondenzátor-bepárlóban. Cső oldalán utolsó kommunikál a LO. oszlop, és ez a kondenzált gőzök nitrogén. képző reflux mindkét oszlop. Tér között, a csövek a kondenzátor összeköttetésben fölényben. oszlop, hogy mind a kocka, és a párologtató. A nyomás a felső oszlop (0,14 MPa) határozzuk meg a DOS. Hidraulikus szekcionált. ellenállásokat-rozs kell legyőzni elválasztási termékeket kivonják a ASU. A nyomás az alsó. oszlopon (0,55 MPa), amely megfelel m újbóli kondenzáció a nitrogén gőz és a folyékony oxigén. forráspont kocka felett. oszlopban. Elfogadott nyomás közötti különbség a cső és a körgyűrű a kondenzátor felel meg különbséget MP 2,5 ° C-on Nyomás. szükséges a folyamat határozza meg a szükséges hűtési kapacitást, aggregációs állapotától és a termékek elválasztására a fenti visszafordíthatatlan veszteséget. Ennek megfelelően különbséget VRU alacsony és közepes nyomású.
Ábra. 1. Berendezés kettős kijavítását. 1, 2-kijavítását. oszlop; 3 - kondenzátor-elpárologtató.
VRU alacsony nyomású (ábra. 2) használni ahhoz, hogy elválasztási gáznemű termékek. Stripped szőr. szennyeződések levegő kompresszor által a nyomás. 0,55 MPa és a szükséges hűtési kapacitás érhető el annak egy részén kiterjesztése egy turbóexpander nyomás. 0,14 MPa. E rendszer keretében az alapító egy raj volt Kapitza épült a legtöbb nagy hazai. és a külföldi ASU. A döntő tényező a lehetőségét, hogy ezek létrehozása fejlesztése volt Kapitza nagyteljesítményű jet turbina bővítő.
Ábra. 2. sematikus diagramja a levegő-szétválasztó üzemek alacsony nyomású. 1-turbófeltöltő; 2-terminális hűtőszekrény; 3 -reversivnye hőcserélők; 4-turbóexpander; 5, 7 ill. alsó és felső kijavítását. oszlop; 6-kondenzátor-elpárologtató; 8, 9-hűtők rendre. salétromsav reflux és a fenék folyadék. 10-adszorber; 11. és 12., illetve a 13. a szelepeket. Automatikus és Forced kapcsolási patakok.
komprimált levegőt a kompresszor lehűtjük, majd elválasztjuk a termékek le - 170 ° C-on regenerátorok kapcsolási vagy irányváltó lemezes hőcserélő. Ezzel párhuzamosan a csökkentő levegő-t ry fagyott ott a vízgőz és CO2. Megszilárdult szennyeződéseket finomítani és a behajtást a hideg elválasztás termékek és a megfelelő kapcsolási hőcserélők. további
Ábra. 3. sematikus diagramja a közepes nyomású levegőszétválasztó berendezés. 1-kompresszor; 2-terminális hűtőszekrény; 3, 6 ill. Előzetes és az elsődleges hőcserélők; 4-páraleválasztóból; 5 integrált adszorpciós egységbe. légtisztító; 7 - expander; 8- cseppfolyósító hőcserélőben; 9, 11, ill. alsó és felső kijavítását. oszlop; 10-kondenzátor-elpárologtató; 12, hűtők 13 ill. nitrogénreflux és egy fenék folyadék; 14-fojtószelep.
levegőt adszorbeált. tisztítás acetilén és mások. veszélyes szennyeződések, és van osztva három stream. Az első (nagy levegő rész) szállított a szétválás az alsó. oszlopban. Második melegítjük hőcserélők és összekeverjük a harmadik áramot; Az elegyet expanzió után egy expanziós turbina irányul a szétválasztása a tetején. oszlopban. Az alsó. PRESET oszlopot bekövetkezik. egyenirányító levegő 97,0-99,9% -os N2 és folyékony. tartalmazó 36-40% O2; az utóbbi végül szét N2 és O2 a tetején a kívánt koncentrációra hígítjuk. oszlopban. Mindkét oszlop eredményeként tömegcserelő közötti emelkedő gőz felfelé N2 és O2 és a visszafolyató hűtő lefelé áramló (folyékony N2) pár dúsított nitrogén (O2 kondenzálódik a magas forráspontú), és a folyékony-oxigén (elpárologtatott alacsony forráspontú N2). Így nitrogént elvesszük a tetején. az oszlop tetején, és az oxigén - annak kocka.
VRU közepes nyomású (ábra. 3) szétválasztására használt folyékony termékek. Ezekben a növényekben, ellentétben ASP alacsony nyomású legtöbb nyomás (akár 3 MPa vagy magasabb) bővülő levegő 0,55 MPa turbóexpanderbe, amely biztosítja a szükséges kapacitás növekedésével. Levegőszétválasztó egység is elő a kettős kijavítását.
Első Ag. Ha a szeparációs levegő a levegőben lévő Ar (0,93%) között oszlik meg az N2 és O2. A készítmény a tiszta nitrogén DOS. Mennyiség Ar hozzárendelt oxigénnel (4%), a készítmény tiszta oxigén - nitrogén (1%). A jelenlét az N2 és O2 szennyeződések Ag nem mindig elfogadható. Pl. a szintézis NH3 elemek Ar inert gáz halmozódik fel a rendszerben, ami csökkenti a hatékonyságot a folyamat nyomás. Ezen túlmenően, a karbantartási eredmények a folyamatos kimeneti szükséges ciklus tartalom elfogadható szinten Ar (fúj) a rendszer része a keringő nitrogén-keveréket. Tiszta oxigén és nitrogén kiválasztásával nyerhető a tetején. oszlop-frakciókat N2 -O2 Ar, és Ar, mint a megcélzott termék - ebben a frakcióban rektifikálással egy komplement. oszlopon (4a.). Visszavonva az oszlopról Ar nyers tartalmazó 2-5% O2 és 1-2% N2. vegyes (kötésére O2) hidrogénatom, és tisztítjuk O2 palládiumkatalizátoron. És a nitrogén-cerned bizonyos feleslegben hidrogénnel argon kijavítását szabad spec. oszlopon (ábra. 4,6).
Ábra. 4. A rendszer beszerzésének argon. egy-blokk allokációs nyers argon. ahol 1.-2 ill. alsó és felső kijavítását. oszlop, 3-komplement, oszlop, kondenzátor 4; b-nitrogén elválasztó egységet. ahol az 1-kijavítását. 2 oszlop - a kondenzátort.
Első Ne, Kr és Xe. Neon, amely nitrogén--neon hélium keveréket H2 alatt halmozódik fel a fedelet a párologtató-kondenzátor. Továbbá, ezt a keveréket dúsított ellenáramú reflux spec. hub, található a lemezek tetejét. kijavítását. oszlop a gyűjtemény folyékony nitrogén. Keveréke neon és hélium venni a burkolat alatt az agy. A kripton és xenon. halmozódott fel a kocka felett. oszlop állni, amikor igen nagy számú az oxigén- és nitrogén. O2 keveréket -kr-Xe van osztva a komplement. oszlopban a kocka látható egy raj folyékony O2. tartalmazó kis száma Kr és Xe (t. nevezik. elsődleges koncentrátum). Ne neon-hélium keverék és Kr és Xe dúsított elsődleges koncentrátum kiosztott adszorpciós. módszer.
Adszorpciós módszer. Alapján izbirat. december adszorpciós molekulák. gázokat. Szelektív adszorpciója N2 Naib. erős a szintetikus. CAA típusú zeolitok, Y K-ryh arány A = SiO 2 / AI 2O 3 kisebb, mint 2, valamint a p. mordenitek és klinoptilolit. A hajtóerő a folyamat - a gáz nyomásesése az zeolit adszorpciós és deszorpciós. Az adszorpciós általában úgy végezzük, 20-30 ° C-on és 0,1-0,6 MPa, deszorpciós - 20-30 ° C-on nyomás csökkentése útján, hogy a légköri nyomás a Seq. a termék mosása része vagy vákuum. A kívánt terméket dúsított levegő, O2 (30-95%). A termelt gáz fázisban kivonják ASU ugyanazon a nyomáson. hogy a levegő. to-nek jön a szétválás. Egy termék, amely legfeljebb 80% O2. általában előállított egy lépésben, töményebb gazdaságosan előállíthatók két lépésben. Együtthatók. a termék kinyerését a levegőből függ a kívánt tisztasági fokú, és a folyamat nyomás és között változik 0,3-0,8; ahol az energia-fogyasztás 0,2 és 1,0 kWh / m 3 termék.
A ASE szelektív adszorpcióját O2 meg a M-D környezetben használnak aktivált szenet molekulaszitát (pl. Csonkig. Beszerezhető karbonizáiásával PVDC). Előnyök. O2 adszorpció zajlik miatt a nagyobb diffúziós sebessége a szén a pórusokat. k-ryh átmérője összemérhető az átmérő O2 molekulák (2,8-10 -10 m). N2 nagyobb molekulák behatol a pórusokba a szén igényel sokkal több időt. Pl. bizonyos típusú szenek telítésig volumetrikus N2 2 perc érintkezés után az adszorbens levegővel mindössze 2%, O2 - 40%; 5 perc után volt. 4 és 77%. Ennek eredményeként a DOS. oxigén tömeg adszorbeálódik és nitrogén. fennmaradó gázfázisban, kiürítjük a tartály nyomás alatt van. 0,1-0,6 MPa, mint az egyik az elválasztási termékeket tartalmazó 0,5-3,0% O2. A nyomást azután atmoszferikusra csökkentjük, és a mintát más termék -. Abszorbátfázis oxigénnel dúsított. A egylépéses folyamat során keletkezett termék tartalmazó 50-60% O2. Egy két - 90-95%. Sp. ASE teljesítménye dúsított levegő eléri a kb. 30 m 3 / h per 1 m 3 adszorbens.
Adszorpciós. eljárást széles körben alkalmazzák keverékeinek szétválasztására Ne - No és CG - Xe. A keveréket tartalmazó 50% neon és hélium. előtisztított N2 során aktív szén mint m-PAX a - 190 - 200 ° C, és bevezetjük az adszorber. ahol a szenet vetjük alá szokásos termikus réteg. osztály. Ebben a deszorpció többször fordul elő a fűtött rétegek és a placenta. adszorpció a hideg, így Ne szinte teljesen kiszorítja adszorbeált nem tér el. fázisban. Első adszorberen jelenik majdnem tiszta nem, akkor He-Ne-frakció, és végül tiszta Ne, amely 0,1-0,2% He. Együtthatók. kivonására Ne függően az enzim tisztasági fokától összegek 0,6-0,8.
Kriogén helyesbítését gazdaságosabb, mint adszorpciós. előállításánál elválasztási termékek nagy léptékben. A VRU kis és közepes teljesítményű említett módszerek összehasonlítható az energiafogyasztás; fém fogyasztás, egyszerű konstrukció, egyszerű karbantartás és a lehetőséget a teljes automatizálás adszorpciós rendszereket. módszer sokkal jobb kriogén kijavítását. levegő szétválasztása.
Diffúziós módszerrel. Meg komponenseinek elválasztásához levegő miatt a különbség az együtthatók. áteresztőképesség az akció. membrán. A hajtóerő a folyamat - a különbség a parciális nyomása a komponenseket a levegő és diffundáló a keveréket mindkét oldalán a membrán. Szerint egy tervezni a levegőben. tisztított por a szűrőn. ventilátor irányul atm. nyomás membrán egység, ahol a régióban a membrán alatt egy vákuumszivattyúval hoz létre negatív nyomást; a másik - helyett használt ventilátor kompresszor-nek veszi a levegőt a készüléken magasabb. nyomást. Mindkét esetben, a levegő a berendezésben van osztva két áramra: hogy a (permeátum) és penetráló (nonpermeat) a membránon keresztül. Oxigén áthatja a membránon keresztül több. -szer gyorsabb, mint a nitrogén. Ezért permeátumot oxigénnel dúsított. és nonpermeat - nitrogén.
A diffúziós levegő elválasztási módszer Gyakorlati. használt azokban az esetekben, amikor egy viszonylag kis levegőt száma. közepesen dúsított O2. orvosi oxigén terápia, a haltenyésztés a víz oxigénellátását tavak és mások. víztározók, hatalmi gázüzemű (Ch. arr. o. egy speciális gáz. elgázosítók közvetlen átalakítása termikus energiát villamos energia) a biol. szennyvíztisztítás. városi negatív x égése során keletkező háztartási hulladék, stb ezzel a módszerrel kapott 90-97% -os oldatát N2 létrehozásához használt inert környezetben sok kémiai és tehnol. folyamatok, valamint a tárolás és szállítás során gyúlékony és robbanásveszélyes in-ben, a gyümölcsök tárolása. zöldségek, magvak, stb Lásd. Szintén védőgázas.
Levegő szétválasztása membránok alkalmazásával hajtjuk végre folytonos módon, környezeti T-D nélküli táptalajban fázisban alakítjuk. hogy együtt a hardver tervezése egyszerűség határozza meg a módszer hatékonyságát. Lásd. Szintén membrán elválasztási eljárások.
===
App. Irodalom a cikk „légbuborék”. Levegő szétválasztása mély hűtés, ed. VI Yepifanova, LS Axelrod, 2nd ed. t 1-2, M. 1973 .; HvangS.-T. K. Kammermeyer Membrán elválasztási eljárások. per. az angol. M. 1981 Belyakov VP kriogén mérnöki és műszaki, M. 1982; Keltsev NV alapjai adszorpciós technológia, 2nd ed. M. 1984. V.P.Belyakov.