Воздухоразделительные установки, их назначение и принципы действия

Воздухоразделительная установка – это сложный комплекс агрегатов, объединенных между собой в единую систему. Почти все они, за исключением  компрессора, работают в режиме низких температур и снабжены теплоизолирующими кожухами. Воздухоразделительная установка включает в себя оборудование, предназначенное для сжатия воздуха, оборудование, осуществляющее очистку воздуха,  а также блоки, в которых непосредственно происходит разделение его на составляющие. Предназначение такой установки состоит в производстве больших объемов газообразных или жидких азота, аргона и кислорода. Воздухоразделительные установки широко применяют  в таких отраслях экономики, как химическая, металлургическая, нефтеперерабатывающая и стекольная промышленности. Очень востребованы подобные установки также в энергетике и электронике. Необходимы они и на предприятиях, работающих с техническими газами.  Установка такой воздухоразделительной системы приносит большую выгоду, выработанный ею газ обходится гораздо дешевле, чем приобретаемый у сторонних организаций.

Сегодня используют три способа разделения воздуха – адсорбционный,  мембранный и криогенный. В основе адсорбционного способа лежит принцип селективного поглощения компонентов газовой смеси. Поглощение их специальными молекулярными ситами  происходит в условиях короткоцикловой адсорбции. Процесс основывается на зависимости поглощения газа адсорбентом от давления.  При повышенном давлении идет адсорбция, осуществление процесса десорбции происходит путём сброса давления. Мембранный способ разделения воздуха базируется на принципе избирательной проницаемости мембран. Этот метод использует разницу в скорости проникания газообразных компонентов сквозь полимерную мембрану под воздействием перепада парциальных давлений на ней.

Способ криогенного разделения основывается на тепло- и массообменных процессах, а именно на процессе низкотемпературной ректификации. Возможность ее осуществления дает разность температур кипения различных компонентов воздуха. При ректификации воздуха в условиях низких температур происходит контакт жидкой и паровой фаз, которые состоят из компонентов воздуха, в итоге паровая фаза обогащается азотом — низкокипящим компонентом,  а жидкая – кислородом, являющимся высококипящим компонентом. В ректификационной колонне пар, обогащенный азотом, устремляется вверх,  а кислород в жидком состоянии стекает в нижние резервуары.В зависимости от применяемого способа разделения воздушных масс все подобные установки промышленного назначения делят, соответственно, на адсорбционные, мембранные и криогенные.