Воздухоразделительные установки: все, что нужно знать

Воздухоразделительные установки (ВРУ) - важнейшее оборудование для получения чистых газов. ВРУ широко используются в промышленности и медицине. Давайте разберемся, что представляют собой современные воздухоразделительные установки, как они устроены и работают.

История создания воздухоразделительных установок

Первые попытки получения чистых газов из воздуха относятся к концу 19 века. Тогда использовались громоздкие многоступенчатые воздухоразделительные установки на основе ожижения воздуха.

Первые ожижители представляли собой четырехкаскадную систему охлаждения, с несколькими контурами охлаждения на базе аммиака, борного спирта и некоторых фракций природного газа (пропан, бутан, этан).

Переломным моментом стало изобретение в 1895 году воздухоразделительной установки по циклу Линде. В ней впервые использовался эффект дросселирования сжатого воздуха для его охлаждения и разделения на компоненты.

Производительность: 100 м3 О2/час
Чистота кислорода: 99,5-99,7%

Следующим важным этапом стала разработка в 1939 году цикла Капицы. Эта воздухоразделительная установка низкого давления позволяла получать газообразный кислород высокой чистоты с меньшими энергозатратами.

В дальнейшем технологии воздухоразделения непрерывно совершенствовались. Сегодня существует несколько типов воздухоразделительных установок, отличающихся принципом действия, производительностью, сложностью и стоимостью.

Типы воздухоразделительных установок

Основные типы воздухоразделительных установок:

Криогенные
Адсорбционные
Мембранные

Криогенные воздухоразделительные установки основаны на глубоком охлаждении воздуха до температур около -190°С с последующей ректификацией. Они имеют высокую производительность и позволяют получать широкий спектр чистых газов как в газообразном, так и в жидком виде.

Недостатки криогенных ВРУ:

Высокие капитальные и эксплуатационные затраты
Невозможность длительных остановок
Необходимость периодических регламентных работ

Адсорбционные воздухоразделительные установки используют специальные вещества - адсорбенты (цеолиты, активированный уголь), которые избирательно поглощают отдельные компоненты воздуха. Это более дешевое оборудование, подходящее для небольших объемов производства газов.

Преимущества и недостатки адсорбционных ВРУ

Адсорбционные воздухоразделительные установки обладают рядом преимуществ:

Низкие капитальные затраты
Возможность работы в периодическом режиме
Простота и надежность конструкции

К недостаткам адсорбционных ВРУ можно отнести:

Ограничения по производительности и чистоте получаемых газов
Необходимость периодической замены адсорбента

Техническое обслуживание воздухоразделительных установок

Любая воздухоразделительная установка нуждается в периодическом техническом обслуживании. Для криогенных ВРУ это означает проведение плановых остановок для отогрева, очистки и профилактики элементов системы.

Машинист воздухоразделительных установок должен следить за показаниями датчиков, фиксировать отклонения рабочих параметров от нормы, своевременно устранять мелкие неисправности.

Автоматизация воздухоразделительных установок

Современные воздухоразделительные установки оснащаются системами автоматического контроля и управления на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Автоматизация позволяет:

Повысить точность поддержания технологических параметров
Снизить влияние человеческого фактора
Упростить работу машиниста

Безопасная эксплуатация ВРУ

При эксплуатации воздухоразделительных установок необходимо соблюдать правила техники безопасности:

Использовать средства индивидуальной защиты
Следить за герметичностью соединений
Не допускать превышения давления в системе

Также персонал должен быть обучен действиям в нештатных и аварийных ситуациях.

Контроль качества продукции на ВРУ

Для обеспечения стабильности процесса разделения воздуха на воздухоразделительной установке необходим постоянный контроль качества получаемых газов. Для этого используют:

Анализаторы параметров газов
Лабораторные химические методы
Автоматизированные измерительные комплексы

Модернизация ВРУ

Чтобы повысить эффективность работы воздухоразделительной установки, проводят ее поэтапную модернизацию:

Замена изношенных узлов на новые
Оптимизация технологических режимов
Внедрение автоматизированной системы управления

Полная замена устаревшего оборудования на современное позволяет значительно улучшить экономические показатели производства газов.

Эксплуатация промышленных ВРУ

Для обслуживания крупных промышленных воздухоразделительных установок требуется целый штат специалистов разного профиля:

Операторы
Слесари
Электрики
Автоматчики
Инженеры

Важно четкое взаимодействие всех звеньев для бесперебойной, безаварийной работы ВРУ.

Перспективы создания импортозамещающего ВРУ

В современных условиях остро встал вопрос об импортозамещении воздухоразделительного оборудования. Российские предприятия работают над созданием отечественной воздухоразделительной установки полного цикла с использованием передовых технологий.

Это позволит снизить зависимость стратегических отраслей промышленности от зарубежных поставок.

Требования к персоналу, обслуживающему ВРУ

Обслуживание воздухоразделительной установки требует от персонала высокой квалификации. Оператор должен:

Знать устройство и принцип работы ВРУ
Владеть навыками пуска, остановки и регулировки
Уметь определять и устранять неполадки
Соблюдать правила техники безопасности

Подготовка кадров для ВРУ

Целенаправленная подготовка кадров для воздухоразделительных установок ведется в профильных вузах и на курсах повышения квалификации. Программы обучения включают: