Расчет и проектирование криогенной воздухоразделительной установки, предназначенной для одновременного получения газообразного кислорода и азота, страница 2

Наиболее мощные по производительности ВРУ низкого давления                    ( 0,5 ... 0,7 МПа) предназначены в основном для получения газообразных продуктов разделения, но позволяют извлекать продукты и в жидком состоянии (около 1,5 % от перерабатываемого воздуха). История их разработки весьма характерна. Несмотря на успешное применение еще в начале 30-х годов турбодетандеров активного типа с КПД 55—60 % (например, в установках фирмы «Линде»), построить ВРУ низкого давления не удавалось: не хватало холодопроизводительности. Установки работали по циклу двух давлений с предварительным аммиачным охлаждением. Для работы таких ВРУ необходимы были громоздкие поршневые компрессоры, детандеры и системы химической очистки воздуха от двуокиси углерода, что ограничивало увеличение производительности установок. Возможность создания ВРУ низкого давления была впервые доказана академиком П. Л. Капицей в1939 г. на основе применения эффективного реактивного тур-бодетандера с адиабатным КПД около 80 %. В 1942—43 гг коллективом специалистов под его руководством были построены и испытаны первые в мировой практике ВРУ низкого давления ТК-2000, В настоящее время принципы создания установок низкого давления, разработанные в нашей стране, используют все крупнейшие фирмы при  проектировании мощных ВРУ.

Выбор и обоснование схемы установки.

ВРУ зарубежных стран и России во многом схожи, но в то же время имеют ряд отличий. Однако ВРУ зарубежных фирм существенно отличается по конструктивному исполнению, и холодильному циклу. В зарубежной практике исключительно используется современный блочно-модульный принцип построения ВРУ. Установку выполняют виде моноблока или нескольких функциональных модулей,  готовых к эксплуатации. Плюсом этих установок является то, что её доставка может осуществляться любым транспортом, и в комплект поставки входят вспомогательные системы и коммуникации. Благодаря этому,  монтаж установки осуществляется очень быстро. ВРУ производства России требуют возведения фундамента и поставляется не комплектно, что значительно увеличивает время её монтажа.

При выборе схемы  сравнивались две ВРУ средней производительности, работающие по циклу низкого давления: ВРУ низкого давления средней производительности и ВРУ ”JN” предназначенное для получения жидкого и газообразного азота.

У ВРУ низкого давления средней производительности есть ряд недостатков: имеет большие габариты, большие энергетические затраты, длительный монтаж и малая надёжность.

Если сравнивать Российские с Японскими ВРУ, то Японские используют отбросной газ для получения основной холодопроизводительности, расширяя его в детандере, а у ВРУ приведённый дополнительный поток воздуха. Но у Японской ВРУ потребляемая мощность выше, однако чистота продукта тоже выше чем у России.

ВРУ ”JN”  имеет ряд достоинств: в установках серии ”JN” применяется электрический подогреватель,  который используется в системе регенерации цеолита, а также для размораживания воздухоохладительного блока в период ремонта. Часть получаемого азота может быть сжижена и направлена на хранение в резервуар. Установка серии ”JN” полуавтоматическая, поэтому в период пуска она обслуживается одним человеком, а в период нормальной работы требуется только периодический контроль.

Холодопроизводительность,  в основном, обеспечивается за счёт расширения в детандере отбросного потока газа. Осушка и очистка воздуха производится адсорбционным методом . Технологическая схема проста и содержит минимальное число аппаратов.  ВРУ низкого давления и средней производительности ААж – 0,6 которая предназначена для одновременного получения газообразного азота особой чистоты под давлением 0,7 МПа. Принципиальная схема установки основывается на использовании криогенного цикла низкого давления с расширением в турбодетандере обратного потока.

Исходя из выше изложенного выбираем установку аналогичную установки ”JN”, так как у нее много достоинств, но главной причиной выбора является то, что только она производит чистый газообразный азот при Р=0,7 МПа, т.е. при таком давлении которое задано для проектируемой установки.