DOI: https://doi.org/10.18198/j.ind.gases.2016.0846

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СХЕМ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Г. К. Лавренченко, М. Б. Кравченко

Аннотация


Проведен термодинамический анализ воздухоразделительных установок (ВРУ) для получения газообразного кислорода под давлением. Выполнено сравнение показателей ВРУ, работающих по схеме со сжатием продукционного кислорода в компрессоре и со сжатием в насосе жидкого кислорода с последующим нагревом до температуры окружающей среды. В результате проведенного анализа выведен безразмерный критерий, физический смысл которого заключается в том, что он характеризует отношение работы, затрачиваемой в кислородном компрессоре, к дополнительной работе, которую необходимо затратить для компенсации термодинамических потерь, связанных с работой насоса жидкого кислорода. Рассмотрен пример использования полученных соотношений для анализа ВРУ, работающей по циклу среднего давления и предназначенной для получения газообразного кислорода под давлением 16 МПа. Из термодинамического анализа такой установки следует, что расход энергии на сжатие кислорода в схеме с насосом может быть примерно в 1,5 раза меньше расхода энергии при использовании кислородного компрессора. Анализ ВРУ низкого давления показал, что при давлении продукционного кислорода ниже 7–8 МПа схемы с насосом жидкого кислорода более эффективны, чем традиционные схемы со сжатием продукционного кислорода в компрессоре. При давлении продукционного кислорода выше 7–8 МПа энергетически выгоднее становится схема с кислородным компрессором. 


Ключевые слова


Кислород; Воздухоразделительная установка; Криогенный цикл Компрессор; Криогенный насос

Полный текст:

PDF

Пристатейная библиография ГОСТ


1. Наринский Г.Б. Термодинамический анализ схемы воздухоразделительной установки высокого давления  с насосом жидкого кислорода// Химическое и нефтяное машиностроение. — 1965. — № 7. — С. 9–12.

2. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Технология и оборудование. В 2-х томах. Под редакцией В.И. Епифановой, Л.С. Аксельрода. Т. 1. Термодинамические основы разделения воздуха, схемы и аппараты воздухоразделительных установок. — М.: Машиностроение, 1973. — 468 с.

3. Скородумов Б.А., Карпов В.Н., Писарев Ю.Г. Воздухоразделительные установки нового поколения// Технические газы. — 2002. — № 4. — С. 23–30.

4. Писарев Ю.Г., Тарасова Е.Ю., Ляпин А.И. Характеристики воздухоразделительной установки нового поколения, введённой в эксплуатацию в ЗАО «Северодонецкое объединение Азот»// Технические газы. — 2008. — № 5. — С. 31–37.

5. Скородумов Б.А., Карпов В.Н., Писарев Ю.Г., Проворный Л.С. Модернизация находящихся в эксплуатации установок разделения воздуха ОАО «Криогенмаш»// Технические газы. — 2002. — № 4. — С. 42–50.

6. Пуртов С.Н., Тарасова Е.Ю. Установки разделения воздуха для производства технологического кислорода// Технические газы. — 2009. — № 2. — С. 38–46.

7. Castle W. F. Air separation and liquefaction: Recent developments and prospects for the beginning of the new millennium// International Journal of Refrigeration. — 2002. — Vol. 25. — P. 158–172.

8. Dawson B.K., Siegmund S C., Yonggui Z. Flowsheet optimizatin for multi-product air separation units// The First Baosteel Annual Academic Conference, Shanghai, China, May 27-28, 2004.

9. Zhang Xiao-bin, Chen J., Yao L. et al. Research and development of large-scale cryogenic air separation in China// Journal of Zhejiang University-Science A (Applied Physics & Engineering). — 2014. — Vol. 15(5). — P. 309–322.

10. Higginbotham P., White V., Fogash K. and Guvelioglu G. Oxygen supply for oxyfuel CO2 capture.// International Journal of Greenhouse Gas Control. — 2011. —Vol. 4. — No. 5. — P. 194–203.

11. Higginbotham P., Kalbassi M., Gibson S. Oxygen Supply for CO2 Capture by Oxyfuel Coal Combustion// Cryogenics 2012, IIR International Conference, Dresden, Germany, September 11–14, 2012. — P. 178–182.

12. Alsultanny Y. A.,  Al-Shammari N. N. Oxygen Specific Power Consumption Comparison for Air Separation Units// Engineering Journal. — 2014. — Vol. 18 (2). — P. 68–80.





Flag Counter