Abstract
Різні споживачі (металургія, великотоннажна хімія, енергетика, медицина і т.п.) потребують газоподібний кисень, стиснений до тисків 0,6...16 МПа. У першій половині 20-го століття створювали кріогенні повітророзподільні установки (ПРУ), в яких вироблений газоподібний кисень на виході з блоку розділення стискувався в кисневому компресорі (поршневому або відцентровому) до необхідного тиску. Після появи кріогенних насосів кисень стали стискати в них, а потім газифікувати з використанням теплоти потоку переробляємого повітря. На перший погляд ця схема здавалася досить ефективною, хоча і не позбавленою деяких недоліків. Проведено термодинамічний аналіз повітророзподільних установок для отримання газоподібного кисню під тиском. Виконано порівняння показників ПРУ, які працюють за схемою із стисненням продукційного кисню в компресорі і зі стисненням в насосі рідкого кисню з наступним нагріванням до температури навколишнього середовища в основному теплообміннику. В результаті проведеного аналізу виведено безрозмірний критерій, фізичний зміст якого полягає в тому, що він показує відношення роботи, що витрачається в кисневому компресорі до додаткової роботи, яку необхідно затратити для компенсації термодинамічних втрат, пов'язаних з роботою насоса рідкого кисню. Розглянуто приклад використання отриманих співвідношень для аналізу ПРУ, що працює по циклу середнього тиску і призначеної для отримання газоподібного кисню під тиском 16 МПа. Термодинамічний аналіз такої установки показує, що витрата енергії на стиснення кисню в схемі з насосом може бути в 1,5 рази менше витрати енергії при використанні кисневого компресора. Аналіз ПРУ низького тиску показав, що при тиску продукційного кисню нижче 7-8 МПа схеми з насосом рідкого кисню більш ефективні, ніж традиційні схеми із стисненням продукційного кисню в компресорі. При тиску продукційного кисню вище 7-8 МПа енергетично вигідніше стає схема з кисневим компресором.
Highlights
Особливості виробництва у повітророзподільних установках (ПРУ) газоподібного кисню під тискомРезультати порівняння питомих витрат на виробництво кисню в схемах ПРУ з насосі зріджених газів (НЗГ) і кисневим компресором вперше були опубліковані в [1]
Газоподібний кисень, який виробляється в повітророзподільних установках (ПРУ), завжди доводиться стискати до тиску, який необхідний споживачам
An example of the use of the obtained ratios for the analysis of air separation units (ASU) working on the medium pressure cycle and intended to produce gaseous oxygen under a pressure of 16 MPa is considered. Thermodynamic analysis of such an installation shows that the energy consumption for oxygen compression in the circuit with a pump can be 1.5 times less than the energy consumption when using an oxygen compressor
Summary
Результати порівняння питомих витрат на виробництво кисню в схемах ПРУ з НЗГ і кисневим компресором вперше були опубліковані в [1]. За тих же вихідних даних, що і в схемі з дроселюванням повітря і видачею кисню під атмосферним тиском, в схемі з насосом рідкого кисню ізотермічний дросель-ефект стисненого кисню при температурі входу повітря в основний теплообмінник повинен складати ΔIT = 580 кДж/кмоль, що відповідає тиску повітря, яке подається в установку, 10,5 МПа. Примітка: кількість тепла, що вноситься в установку насосом, прийнято рівним 530 кДж/кмоль О2, витрата енергії на стиснення кисню в компресорі до тиску 10 МПа при ηиз=0.6 складає 20 МДж/кмоль О2. Установки зовнішнього стиснення для отримання кисню під тиском 3 МПа проектувалися раніше на основі ПРУ низького тиску і відцентрових компресорів. Що для вироблення в ПРУ додаткового холоду з метою компенсації його втрат, викликаних використанням відцентрових насосів для стиснення кисню, не можна чинити так, як у випадку з ПРУ середньої продуктивності, шляхом збільшення тиску повітря, що подається [3]. Викладемо спосіб оцінки характеристик ПРУ з зовнішнім і внутрішнім стисненням кисню
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
