Воздухоразделительные установки с накоплением азотной флегмы

Воздухоразделительные установки с накоплением азотной флегмы позволяют периодически снижать потребление электроэнергии даже по сравнению с установками низкого давления, не снижая при этом производства газообразного кислорода.

В 30-е годы прошлого века немецкий инженер Лахман (Lachmann) предложил схему с подачей части перерабатываемого воздуха на разделение прямо в колонну низкого давления. В воздухоразделительных установках низкого давления весь перерабатываемый воздух сжимается в компрессоре до давления порядка 0, 6 МПа, а в колонну низкого давления подается воздух после его расширения в детандере. В установках с избыточным обратным потоком появляется возможность подавать часть воздуха в колонну низкого давления без предварительного сжатия до давления прямого потока. За счет этого можно временно снизить потребление энергии ВРУ без снижения производства газообразного кислорода.

Принципиальная схема воздухоразделительной установки с избыточным обратным потоком, в которой недостаток холодопроизводительности компенсируется подачей ранее накопленной азотной флегмы, показана на рисунке 4.

В этой схеме установки, также как и в ранее рассмотренной схеме с накоплением кубовой жидкости, не используется детандер. Атмосферный воздух сжимается в первой, бустерной, ступени компрессора до давления близкого к избыточному давлению в колонне низкого давления. В данном случае до давления порядка 0, 13 МПа. После этого часть воздуха охлаждается в основном теплообменнике до температуры насыщения и подается на разделение в ректификационную колонну низкого давления. Оставшаяся часть воздуха сжимается до давления в колонне высокого давления, и после охлаждения в основном теплообменнике поступает в куб колонны высокого давления. Для компенсации недостатка холодопроизводительности установки и более полного извлечения кислорода из перерабатываемого воздуха, в верхнюю часть колонны низкого давления подается ранее накопленная азотная флегма с концентрацией кислорода равной 2, 5 %.

Температура насыщенных паров продукционного кислорода при давлении 0, 13 МПа равна 92, 6 К. Температура насыщенной азотной флегмы с концентрацией кислорода 2, 5% при давлении 0, 6 МПа равна 96, 6 К. Следовательно, в базовой схеме ВРУ среднего давления разность температур конденсации и кипения равна 4 К. Зададимся такой же разностью температур в установке с избыточным обратным потоком. Тогда давление конденсации воздуха при температуре 96, 6 К будет равно 0, 52 МПа.