Технические науки/5.Энергетика

Приступа И.В., Нагурный Д.В.

Криворожский технический колледж Национальной металлургической академии, Украина

Изменение решита высокотемператорной регенерации молекулярного сита для блоков воздухоразделения

КАр-30 М1, АКАР-35/40

Установки воздухоразделения типа КАр-30 М1 и АКАр-40/35 имеют в схеме блок комплексной очистки воздуха АдВо 195. Применение блоков комплексной очистки снижает эксплуатационные расходы и упрощает схемы воздухоразделительных установок, снижает удельный расход энергии, повышает надежность и безопасность работы установки. Блок комплексной очистки состоит: 1-два адсорбера содержащие 80 тонн синтетического цеолита марки NaX и 40 тонн алюмогеля; 2-паронагреватель; 3-электронагреватель;

4-система клапанов.

Адсорбенты находящиеся в адсорберах на молекулярном уровне очищают подаваемый на разделение воздух от влаги и углекислого газа. Цеолиты – наиболее эффективные адсорбенты. Их называют молекулярными ситами. В процессе эксплуатации влага и СО₂ заполняют поры в кристаллической структуре цеолита и алюмогеля на прямом потоке, а после заполнения в течении 2,5 часа происходит первичная регенерация адсорбента при температуре +160⁰С. Вынос влаги и СО₂ происходит при нагреве адсорбента сухим отбросным азотом.

В процессе эксплуатации установок адсорбент при данной температуре не полностью регенерирует (т.е. возвращает свои свойства), а лишь на 5...7% от общего накопленного количества влаги и СО₂. Это нетрудно заметить по возникающему «проскоку» СО₂ в конце прямого потока.

Проведенные исследования нагрева цеолита при различных температурах показали: - при нагреве 100 грамм цеолита в муфельной печи до температуры +160⁰С вес цеолита падает до 94 грамм; - при нагреве до +250⁰ С вес цеолита составил 85 грамм; - при нагреве до +300⁰С вес цеолита составил 70 грамм. Из проведенных опытов видно, что цеолит поглощает влаги и СО₂ около 30% от собственного веса и только нагрев цеолита выше +300⁰С дает положительный эффект регенерации материала.

Для блоков КАР-30М1 и АКАр-35/40 при проведении высокотемпературной регенерации достигается температура +250⁰ С , что как видно из проведенных исследований явно не достаточно для полной регенерации материала. Изменение температурного режима высокотемпературной регенерации до +300⁰ С позволяет осуществить полную регенерацию адсорбента. Проведенная высокотемпературная регенерация при +300⁰С позволяет эксплуатировать воздухоразделительную установку на протяжении года без снижения производства. Если высокотемпературную регенерацию проводить при установочной температуре +250⁰ С через четыре месяца эксплуатации воздухоразделительной установки наблюдается 5% снижение выработки кислорода и через 10 месяцев 30% снижение выработки кислорода. Эксплуатация воздухоразделительной установки в данном режиме приводит к удорожанию производственного продукта и не обеспечивает необходимую хозяйственную деятельность при эксплуатации воздухоразделительной установки.

Не применяя повышение температуры при высокотемпературной регенерации блока комплексной очистки наблюдается быстрый выход из строя адсорбентов, что негативно влияет на производительность воздухоразделительной установки.

Изменив температуру нагрева адсорбента до +300⁰ С воздухоразделительная установка способна один год работать без сокращения производства. На примере эксплуатации блока АКАр-35/40 видно, что высокотемпературная регенерации была произведена в августе 2016 года производство составляло: в сентябре 2016 перерабатывала 180000 м³/ч воздуха- вырабатывала 32000 м³/ч О₂; в сентябре 2017 перерабатывала 150000 м³/ч воздуха – вырабатывала 25000 м^3/ч О₂. Падение производства составило

7000 м³/ч кислорода. Высокотемпературная регенерация проводилась при +250⁰ С.

Рис.1 схема комплексной очистки и осушки воздуха

Литература:

1. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита.- М.: Мир, 1976.-781 с.

2. Бродянский В.М., Меерзон Ф.И. Производство кислорода.- М.: Металлургия, 1970.- 384 с.

3. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. - М.: Химия, 1984.- 512 с.