КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Учебный вопрос № 1. Адсорберы ВРУ и взрывоопасность
В атмосферном воздухе кроме целевых компонентов содержатся примеси, которые могут кристаллизоваться в аппаратах, нарушая режим их работы, и взрывоопасные примеси. К первой группе примесей обычно относят пары воды и двуокиси углерода, ко второй – углеводороды, озон и др. Для обеспечения надежной и безопасной работы ВРУ необходимо осуществлять очистку воздуха и продуктов его разложения. В установках малой и средней производительности выполняют комплексную осушку и очистку воздуха в специальных адсорбционных блоках, работающих при температуре 278–283 К. В этих же аппаратах частично удаляют и взрывоопасные примеси. В ВРУ низкого давления большой производительности небольшая часть воздуха (петлевой поток) очищается от двуокиси углерода в низкотемпературных адсорберах. В последние годы созданы ВРУ низкого давления с комплексной осушкой и очисткой всего потока сжатого воздуха. Наиболее взрывоопасными элементами ВРУ являются аппараты, в которых кипит и испаряется жидкий кислород. Это, в первую очередь, конденсаторы-испарители. Углеводороды могут накапливаться в жидком кислороде и иногда на теплопередающих поверхностях, омываемых жидким кислородом. Взрывоопасные примеси из жидкой фазы обычно улавливают в адсорбционных аппаратах, установленных на потоках кубовой жидкости и кислорода в циркуляционном контуре конденсатора-испарителя. Состав и доля взрывоопасных примесей в воздухе, поступающем в установку, зависят от места ее работы и выброса газов промышленными предприятиями вблизи нее. Кроме того, воздух может быть загрязнен продуктами разложения смазочных масел в ВРУ. Объемные доли, см3/м3, взрывоопасных примесей в сухом атмосферном воздухе при нормальных условиях (р = 1,01·105 Па и Т = 273,15 К) приведены ниже.
Растворимость примесей в жидком кислороде и кубовой жидкости при температурах 90 и 100 К указана в табл. 1. Очистка петлевого потока воздух. Часть воздуха (петлевой поток), охлаждаемого в регенераторах, отводится из середины регенератора в адсорбер для очистки от углекислого газа. Температура петлевого потока и расход воздуха в нем зависят от условий работы регенераторов без забиваемости твердой фазой СО2. Принципиальная схема узла ВРУ с адсорберами на петлевом потоке показана на рис. 1. Период переключения адсорберов составляет примерно 70 ч. В качестве адсорбента используют силикагель марки КСМ. Таблица 1 Растворимость взрывоопасных примесей
Диаметр адсорбера определяют из условия допустимых скоростей фильтрации рабочего потока, отнесенных к полному сечения аппарата. Высота слоя адсорбента зависит от времени работы адсорбера до переключения на регенерацию. Изменение температуры потока приводит к резкому изменению времени защитного действия адсорбента должна быть увеличена по сравнению с расчетным (обычно на 20 %).
Рис. 1. Схема очистки петлевого потока воздуха от двуокиси углерода 1 – адсорбер; 2 – турбодетандер; 3 – регулирующий вентиль
Комплексная осушка и очистка сжатого воздуха. Блок комплексной осушки и очистки воздуха (БКО) наиболее широко применяют в ВРУ среднего и высокого давлений. Давление воздуха в адсорберах составляет 3-7 или 10-20 МПА. Воздух перед БКО охлаждает до 278-283 К с целью уменьшения в нем паров воды и увеличения поглотительной способности адсорбента. Осушку и очистку от паров Н2О, СО2 и С2Н2 и других примесей выполняют с помощью синтетического цеолита NаХ. Степень осушки воздуха соответствует точке росы не менее 203 К, остаточная доля СО2 в очищенном воздухе около 1,5 см3/м3, С2Н2 – не более 5·10-3 см3/м3. Насыщение цеолита парами Н2О, СО2 и С2Н2 происходит до определенного предела, а затем адсорбционная емкость адсорбента восстанавливается путем регенерации. Цеолит NаХ поглощает СО2 хуже, чем Н2О и С2Н2, поэтому переключения адсорберов блока определяют из условия насыщения адсорбента углекислым газом. Периодичность переключения адсорберов 8–20 ч. Для регенерации адсорбента используют азот или воздух,
3 6
4 5
1 8 2 12
17 16
19 13
20 18 15 14
Рис. 2. Схема блока комплексной осушки и очистки воздуха (БКО) 1 – влагоотделитель; 2, 12 – адсорберы; 3-6, 8, 15-18 – вентили; 7, 11 – измерительные преобразователи температуры; 9 – нагреватель; 10 – терморегулятор; 13, 19 – фильтры; 14, 20 – манометры подогретые до 650-670 К; расход регенерирующего газа составляет примерно 20 % расхода очищаемого воздуха. В конце процесса регенерации температура азота (воздуха) на выходе из адсорбера должна быть не менее 473-493 К; перед переключением адсорбера на режим очистки его охлаждают потоком подогретого газа. Изготовляют БКО по различным технологическим схемам: с двумя (рис. 2) и четырьмя адсорберами. Максимальная производительность БКО 31 500 м3/ч. Очищаемый воздух поступает во влагоотделитель 1, а затем в адсорбер 2, на выходе из которого установлен фильтр 19 для улавливания цеолитовой пыли. Регенерирующий газ после подогревателя 9 поступает в адсорбер 12. Время десорбции адсорбента меньше продолжительности адсорбции на величину, необходимую для охлаждения адсорбента до рабочей температуры. Работа БКО непрерывна, цикл каждого адсорбента состоит из следующих режимов: адсорбции, термодесорбции и охлаждения адсорбента. В БКО с четырьмя адсорберами в режиме адсорбции работают одновременно два адсорбера, а два других – в режиме регенерации; циклы переключения всех адсорберов смещены для обеспечения более равномерной работы БКО.
1 2 4
а) б)
Рис. 3. Схема очистки от углеводородов кубовой жидкости
а – на потоке в верхнюю колонну (1 – куб нижней колонны; 2 – адсорбер; 3 – дроссельный вентиль); б – в отмывочной колонне (1 – нижняя колонна; 2 – отмывочная колонна; 3 – циркуляционный насос; 4 – адсорбер).
Очистка кубовой жидкости от углеводородов. Жидкость, находящуюся в кубе нижней колонны, очищают в адсорберах от взрывоопасных примесей. В качестве адсорбента для очистки кубовой жидкости в настоящее время применяют силикагель марки КСМ (реже КСК). Ацетиленоемкость силикагеля КСМ с насыпной плотностью 0,78 кг/дм3 зависит от содержания в воздухе двуокиси углерода и при средних долях ацетилена в жидкости 0,2 см3/дм3 и СО2 в воздухе 11–14 см3/м3 составляет 1,8 см3/дм3. Наиболее распространенные схемы включения адсорберов на потоке кубовой жидкости показаны на рис. 3. Способ очистки воздуха в отмывочной колонне позволяет вести процесс при большей концентрации удаляемых примесей. Это достигается благодаря более высокой температуре жидкости в колонне по сравнению с температурой кислорода и, следовательно, большей растворимости примесей. Повышенное содержание примесей в данном случае не опасно, так как жидкость в отмывочной колонне не кипит. Очистка жидкого кислорода от углеводородов. Особенно опасно попадание в жидкий кислород даже небольших объемов взрывоопасных примесей в установках с длительным периодом работы. При кипении жидкого кислорода эти примеси постепенно могут накапливаться в жидкости, так как
Рис. 4. Схема очистки от углеводородов жидкого кислорода 1- выносной конденсатор-испаритель; 2 - адсорбер
давление насыщенных паров углеводородов существенно ниже давления насыщенного пара кислорода. Кроме того, адсорберы БКО на петлевом потоке воздуха не обеспечивают полной очистки от С2Н2 и многоатомных углеводородов, а степень очистки этана и этилена не превышает 10 %. В связи с этим в ВРУ применяют адсорбционную очистку жидкого кислорода. Известны две схемы включения адсорберов: на потоке жидкого кислорода перед выносными конденсаторами – испарителями и в циркуляционном контуре. В настоящее время наиболее распространена вторая схема (рис.) как более эффективная. Её преимущество – непрерывная и более глубокая степень очистки, обусловленная многократным прохождением жидкости через адсорбер. Циркуляция жидкого кислорода обеспечивается специальным насосом или парлифтом. Режимы работы адсорберов очистки кислорода и кубовой жидкости близки. Очистка и разделение инертных газов. Процесс низкотемпературной адсорбции в ВРУ используют также для разделения и получения чистых инертных газов. Адсорбционные блоки очистки и разделения инертных газов в ВРУ выполняют следующие технологические в ВРУ выполняют следующие технологические задачи: получение чистого аргона (объемная доля более 99,999 %) из сырого аргона (85-98 %); комплексную очистку от двуокиси углерода и углеводородов криптоноксенонового концентрата; разделение первичного криптоноксенонового концентрата; разделение неоногелиевой смеси. Возможность применения процесса физической адсорбции для получения особой чистоты аргона обусловлена различием критических размеров атомов аргона и молекулы кислорода. Процесс очистки осуществляют на адсорбентах типа молекулярное сито.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 641; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |