Получение кислорода криогенным способом

Способы получения кислорода в промышленности

Многие промышленные предприятия, такие как машиностроение, химия, нефтехимия, фармацевтика, медицина применяются в своих технологических процессах газообразный кислород.

Например на нефтехимических предприятиях кислород в газообразном состоянии применяется при переработке нефти, в химической промышленности назначением является окисление исходных реагентов, в металлургии кислород применяется для увеличения температуры горения в печах.

Содержание:

1. Способы получения кислорода в промышленности
   1.1. Криогенный способ
   1.2. Адсорбционный метод
   1.3. Мембранная технология

1. Способы промышленного получения кислорода

В зависимости от необходимых объемов и требуемой чистоты, в промышленности используются несколько способов получения кислорода: криогенная ректификация, адсорбционные кислородные установки и мембранный способ.

При разработке решений по снабжению производства, определяются множество факторов (потребление, чистота газообразного кислорода, требуемое давление и т.д.), на основании экономических расчетов выбирается оптимальный способ получения кислорода в промышленности.

1.1. Криогенный способ

Принцип работы криогенного способа получения кислорода основан на сжижении воздуха и дальнейшим разделением.
Сжатый компрессором воздух проходит теплообменники, затем расширяется в дроссельном вентили или детандере, в результате охлаждается до температуры -180 оС, переходя в жидкое состояние. Жидкий воздух состоит в основном из азота и кислорода.
Дальнейшее разделение основано на разнице в температурах испарения жидкого азота и кислорода. При испарении азота, содержание кислорода в жидкости становится больше. Чистота кислорода зависит от количество повторений процесса.

Преимуществом данного способа является низкая себестоимость и большой объем получаемых газов, высокая надежность, длительный ресурс работы.

Недостаток криогенного способа — большие начальные инвестиции, габариты установки.

1.2. Адсорбционный метод

В основе работы адсорбционных установок получения кислорода лежит способность адсорбента поглощать азот. При прохождении колонны с адсорбирующим веществом, азот адсорбируется, а О2 подается на выход установки.

Преимуществом адсорбционного способа получения кислорода является компактность, простое использование, низкие эксплуатационные расходы, небольшая производительность.

К недостаткам данного способа можно отнести высокую себестоимость, низкое качество получаемого газа (требуется установка дополнительных блоков очистки).

Подробнее о данном методе получения газаообразного кислорода, можно ознакомиться в статье Получение кислорода методом короткоцикловой адсорбции (КЦА).

Источник

Промышленный способ получения кислорода

Кислород является одним из наиболее применяемых человечеством газов, он широко используется практически во всех областях нашей жизнедеятельности. Металлургия, химическая промышленность, медицина, народное хозяйство, авиация – вот лишь краткий перечень сфер, где без этого вещества не обойтись.

Получение кислорода осуществляется в соответствии с двумя технологиями: лабораторной и промышленной. Первые методики производства бесцветного газа базируются на химических реакциях. Кислород получают в результате разложения перманганата калия, бертолетовой соли или перекиси водорода в присутствии катализатора. Однако лабораторные методики не могут полностью удовлетворить потребности в этом уникальном химическом элементе.

Второй способ получения кислорода заключается в криогенной ректификации либо с использование адсорбционной или мембранной технологий. Первая методика обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения, но имеет более длительный (по сравнению со вторыми методами) пусковой период.

Адсорбционные кислородные установки зарекомендовали себя одними из лучших среди высокопроизводительных систем по изготовлению обогащенного кислородом воздуха. Они дают возможность получать бесцветный газ чистотой до 95% (до 99 % с применением дополнительной ступени очистки). Их использование оправдано в экономическом плане, особенно в ситуациях, когда нет необходимости в кислороде высокой чистоты, за который пришлось бы переплачивать.

Основные характеристики криогенных систем

Вас интересует производство кислорода с чистотой до 99,9 %? Тогда обратите внимание на установки, работающие на основе криогенной технологии. Достоинства систем для производства кислорода высокой чистоты:

• длительный ресурс работы установки;
• высокая производительность;
• возможность получать кислород чистотой от 95 до 99,9 %.

Но из-за больших габаритов криогенных систем, невозможности быстрого запуска и остановки и др. факторов использование криогенного оборудования далеко не всегда является целесообразным.

Принцип действия адсорбционных установок

Схему работы кислородных систем с использованием адсорбционной технологии можно представить следующим образом:

• сжатый воздух движется в ресивер, в систему воздухоподготовки для избавления от механических примесей и фильтрации от капельной влаги;
• очищенный воздух направляется в адсорбционный воздухоразделительный блок, в состав которого входят адсорберы с адсорбентом;
• во время работы адсорберы находятся в двух состояниях — поглощения и регенерации; на стадии поглощения кислород поступает в кислородный ресивер, а азот на стадии генерации отводится в атмосферу; после чего кислород направляется потребителю;
• в случае необходимости давление газа может быть увеличено с помощью дожимного кислородного компрессора с последующей заправкой в баллоны.

Адсорбционные комплексы отличаются высоким уровнем надежности, полной автоматизацией, простотой в обслуживании, небольшими габаритами и весом.

Достоинства газоразделительных систем

Установки и станции с применением адсорбционной технологии для получения кислорода широко используются в самых разных сферах: при сварке и резке металлов, в строительстве, рыборазведении, выращивании мидий, креветок и т. д.

Преимущества газоразделительных систем:

• возможность автоматизации процесса получения кислорода;
• отсутствие особых требований к помещению;
• быстрый запуск и остановка;
• простота технического обслуживания;
• высокая надежность;
• низкая себестоимость получаемого кислорода.

Выгодные стороны адсорбционных установок НПК «Грасис»

Вас интересует производство кислорода используемым в промышленности способом? Вы хотели бы получать кислород при минимальных финансовых затратах? Научно-производственная компания «Грасис» поможет решить вашу задачу на самом высоком уровне. Мы предлагаем надежные и эффективные системы для получения кислорода из воздуха. Вот основные отличительные черты производимой нами продукции:

• полная автоматизация;
• продуманные до мелочей конструкции;
• современные системы контроля и управления.

Кислород, вырабатываемый нашими воздухоразделительными адсорбционными установками, имеет чистоту до 95 % (с опцией доочистки до 99%). Газ с такими характеристиками широко используется в металлургии при сварке и резке металлов, в народном хозяйстве. В производимом нами оборудовании применяются современные технологии, которые обеспечивают уникальные возможности в сфере газоразделения.

Особенности наших адсорбционных кислородных установок:

• высокая надежность;
• низкая себестоимость получаемого кислорода;
• инновационная высокоинтеллектуальная система контроля и управления;
• простота технического обслуживания;
• возможность производить кислород чистотой до 95 % (с опцией доочистки до 99%);
• производительность составляет до 6000 м³/ч.

Адсорбционные кислородные установки НПК «Грасис» – уникальное сочетание мирового конструкторского опыта производства газоразделительного оборудования и отечественных инновационных технологий.

Главные причины сотрудничества с НПК «Грасис»

Промышленный способ получения кислорода с применением установок, работающих на основе адсорбционной технологии, – один из наиболее перспективных на сегодняшний день. Он позволяет получать бесцветный газ с минимальными энергетическими затратами нужной чистоты. Вещество с данными параметрами востребовано в металлургии, машиностроении, химической отрасли, медицине.

Способ криогенной ректификации – оптимальное решение при необходимости производства кислорода высокой чистоты (до 99,9 %).

Ведущая отечественная компания «Грасис» предлагает высокоэффективные системы для производства кислорода по адсорбционной технологии на выгодных условиях. Мы обладаем большим опытом в реализации разнообразных проектов «под ключ», поэтому не боимся даже самых сложных задач.

Преимущества работы с ответственным поставщиком оборудования НПК «Грасис»:

• наша компания является непосредственным производителем, поэтому стоимость реализуемых установок не увеличивают дополнительные комиссии посредников;
• высокое качество продукции;
• полный спектр сервисных услуг по ремонту и техническому обслуживанию установок по производству кислорода;
• индивидуальный подход к каждому клиенту;
• многолетний опыт работы в сфере производства кислорода.

Звоните нашим менеджерам для уточнения нюансов сотрудничества.

Источник

Кислород — основные способы получения Новости

Интенсификация современных металлургических, химических и других технологий предполагает более широкое применение такого ускорителя процессов, как кислород.

В металлургии и химии для ускорения химических реакций в процессах рафинирования в чёрной и цветной металлургии, при выплавке чугуна в доменных печах, при производстве серной и азотной кислот, в машиностроении для получения высоких температур при сгорании водорода и ацетилена в горелках для сварки и резки металлов, в ракетно-космической технике, в стекольной промышленности, в медицине, сегодня, успешно применяется кислород, как интенсивный ускоритель процессов окисления.

Поэтому, задача получения технического кислорода в больших количествах и нужного качества сегодня становится особо актуальной.

В настоящее время для промышленного получения технического кислорода, в основном, используются следующие технологии и установки:

• криогенная;
• мембранная;
• электрохимическая;
• адсорбционная.

Криогенные установки для получения кислорода

Процесс получения кислорода в этих установках основан на разделении атмосферного воздуха способом ректификации при низких температурах. Различные компоненты атмосферного воздуха кипят при разных температурах и составные части воздуха, находящиеся в равновесии жидких и паровых смесей, отличаются друг от друга физико-химическими свойствами.

Атмосферный воздух подаётся в ректификационную колонну, где охлаждается до криогенных температур, при этом воздух разделяется на жидкую и паровую фазу, состоящие из компонентов воздуха и находящихся в контакте, вследствие чего, между ними происходит массо- и теплообмен. В процессе подъёма по колонне вверх, паровая фаза насыщается низкокипящим компонентом, азотом, а жидкая, высококипящим –кислородом. Жидкий кислород собирается в нижней части колонны, откуда и откачивается как готовый продукт.

Криогенный способ получения кислорода обеспечивает высокую чистоту разделяемых компонентов воздуха, при высоких параметрах их извлечения и является вполне эффективным.

Криогенный способ позволяет получать разные продукты разделения воздуха в двух агрегатных состояниях—в виде газа и в виде жидкости. Этот способ получения кислорода применяется для крупных кислородных комплексов большой производительности и длительной непрерывной эксплуатации. Он отличается сложностью аппаратуры, высокими капитальными вложениями и должен обслуживаться высококвалифицированным персоналом.

Получение кислорода при помощи мембранных установок

Процесс получения кислорода в этих установках основан на эффекте различных скоростей проникновения газовой смеси через мембрану. Процесс разделения основан на разнице парциального давления по обе стороны мембраны. Материал мембран это половолоконная структура, выполненная из пористого полимерного волокна, на поверхности которого нанесён газоразделительный слой, что обеспечивает высокую селективность при прохождении через неё различных газов при высокой чистоте разделяемых продуктов. Мембранный способ существует в двух технологиях—компрессорной и вакуумной.

В компрессорной технологии воздух подаётся в волоконное пространство мембраны под избыточным давлением, и кислород выходит после мембраны под незначительным избыточным давлением и, затем, компрессором доводится до необходимого давления.

В вакуумной технологии для создания разности парциальных давлений используется вакуумный насос.

Мембранный способ отличается невысокой производительностью и невысокой чистотой получаемого кислорода (не выше 50%).

Электрохимические установки

Процесс получения кислорода в этих установках основан на переработке перекисных и надперекисных соединений щелочных и щелочноземельных металлов, при которой кислород выделяется из твёрдых электролитов или из водных растворов, при этом получают ещё и водород. Эти установки сложны в эксплуатации и требуют применения специальных мер безопасности и охраны окружающей среды.

Адсорбционные установки

Процесс получения кислорода в этих установках основан на использовании селективной разнородной адсорбции кислорода из атмосферного воздуха твёрдым адсорбентом. Этот процесс позволяет регулировать поглощение газа адсорбентом, он значительно зависит от температуры и парциального давления компонентов обрабатываемого газа, что позволяет, меняя давление и температуру регулировать поглощение газа и регенерацию адсорбента.

Особенностью работы этой установки является способность легко адсорбируемых компонентов хорошо поглощаться адсорбентом, а трудно адсорбируемых, свободно проходить через неё.

Сегодня применяются три различных способа создания методом адсорбции циклического процесса разделения воздуха без нагрева: напорный, вакуумный и смешанный.

При применении напорного способа кислород из воздуха отделяют при давлении, большем, чем атмосферное, а регенерация адсорбента, проходит при атмосферном давлении.

При применении вакуумного способа кислород выделяют из воздуха при атмосферном давлении, а регенерация адсорбента осуществляется при давлении меньше атмосферного.

При применении смешанного способа, давление может быть как больше, так и меньше атмосферного.

Извлечение газов в этих установках осуществляется с использованием пористых адсорбентов, которые способны связывать газы на их поверхности. Разные газы адсорбируются по разному, в зависимости от параметров потока воздуха—давления, температуры и избирательных свойств самого адсорбента. В зависимости от того, какие газы надо извлекать, применяются в качестве адсорбента, вещества с высокоразвитой поверхностью—углерод, цеолит, активированный уголь, оксиды кремния, оксиды алюминия.

Эти установки отличаются простотой устройства, высокой надёжностью, не высокими капитальными затратами и хорошими экономическими показателями. Недостатками их являются ограниченная производительность и сравнительно не высокая чистота получаемого кислорода, до 92%.

Как же работает адсорбционная установка короткого цикла?

В начале процесса атмосферный воздух подвергается фильтрации, затем, с помощью воздуходувки, сжимается до необходимого рабочего давления и подаётся в адсорбер, который представляет собой цилиндрический сосуд с овальными днищами и системой патрубков для подсоединения трубопроводов.

В зоне подачи воздуха, на адсорбенте, выделяются вода и углекислый газ, затем воздушная смесь поступает в следующую рабочую зону аппарата, где адсорбируется азот, а оставшийся кислород, через патрубки, подаётся в буферную ёмкость. После завершения процесса адсорбции, адсорбер подвергается регенерации сбросом давления и откачкой его из аппарата. Адсорбированные вода, углекислый газ и азот удаляются вакуумным насосом, в направлении противоположном фазе адсорбции.

Из буферной ёмкости установки, кислород непрерывно поступает в трубопровод подачи к объекту его потребления, а оставшийся газ, через глушитель сбрасывается в атмосферу. После проведения процесса десорбции, в адсорбере поднимают давление подачей кислорода из адсорбера в фазе адсорбции, кислород под давлением заполняет адсорбер, а далее, давление в нём поднимают подкачкой воздуха из атмосферы с помощью воздуходувки. Затем этот цикл повторяется, обеспечивая направленную подачу кислорода к объекту потребления.

Установка выдаёт кислород с параметрами:

• максимальное давление—2,5х105Па;
• чистота кислорода—90-92%;
• расход достигает 5000 нм3, с использованием диапазона от30 до100%.

Адсорбционная установка проста по конструкции, быстро запускается в работу, управляется дистанционно, потребляет мало энергии и является альтернативой мембранному, криогенному и электрохимическому методам получения кислорода.

Источник