ПРОИЗВОДСТВО КИСЛОРОДА И АЗОТА

В настоящее время в качестве интенсификаторов технологических процессов широко применяется кислород. При этом уменьшается удельный расход топлива, повышается качество выпускаемой продукции и степень полезного использов ания теплоты, исключаются потери ряда ценных химических элементов.

Расход кислорода в современном доменном цехе достигает 150 тыс. м³/ч, при удельном расходе 110…150 м³ на 1т. металла. Обычно для обогащения дутья кислород до 30% добавляется в воздух под давлением 5кПа. Применение кислорода при конверторном способе выплавки стали (факел проникает в расплавленный металл) увеличивает скорость выплавки стали, позволяет перерабатывать чугун с большим содержанием S и Р, уменьшается себестоимость выплавки стали, уменьшает капитальные затраты. Концентрация кислорода при этом 99,5%.

В мартене кислород используется для обогащения воздуха, поступающего для горения топлива, при этом удельный расход кислорода 10…15м³/т (при подаче в ванну) или 35м³/т (при подаче в факел). Давление кислорода при этом составляет 1,5…3,5Мпа.

В электросталеплавильном производстве использование кислорода позволяет интенсифицировать процесс плавки и получить сталь с пониженным содержанием углерода. Удельный расход кислорода при этом составляет 20м³/т при Р=1,5Мпа. Большое применение кислород получил в медицине, целлюлозно-бумажной и др. видах промышленности.

Азот – для получения химических удобрений, ацетилена, метанола, служит основным сырьем для получения аммиака. Азот применяется для азотирования поверхности стальных изделий для придания ей высокой твердости, повышения сопротивления к истиранию и усталости.

Снабжение кислородом потребителей может осуществляться двумя путями: от небольших кислородных установок на предприятиях, либо от крупных кислородных заводов, обслуживающих ряд предприятий.

Производство продуктов разделения воздуха на специализированных заводах (кислородных станциях) осуществляется с помощью современного оборудования большой мощности. Оборудование кислородного завода (кислородной станции) может располагаться как в помещении, так и на открытых площадках. В помещении располагаются, как правило, турбодетандеры, фильтры, скрубберы, насосы, влагоотделители, холодильники, испарители жидкого кислорода, лаборатории, помещения КИП, пульты управления. Блоки разделения воздуха, включающие ректификационную колонну, могут монтироваться как в помещении, так и вне его. При наружном размещении блоков разделения воздуха уменьшается объем здания на 60…70%, сокращаются затраты на строительные работы, сроки строительства и монтажа оборудования, уменьшается расход теплоты на отопление и вентиляцию. Недостатком наружного расположения блоков разделения воздуха является увеличение расхода металла на сооружение защитного кожуха.

Расчет себестоимости получения кислорода.

Себестоимость получения кислорода грн/м³

S=S₁+S₂+S₃+S₄+S₅

S₁ – энергетические затраты;

S₂ – амортизационные отчисления;

S₃ – зарплата обслуживающего персонала;

S₄ – цеховые затраты;

S₅ – общезаводские затраты.

D₁, D₂, D₃ – удельные стоимости (тарифы) электрической энергии грн/кВт ч, пара грн/т и воды грн/т;

N – расход эл. энергии за рассчитываемый интервал времени кВт/ч;

G_n – расход пара за рассчитываемый период, т;

G_B – расход воды С, т;

V – количество полученного кислорода за рассчитываемый период, м³.

H₁ – норма амортизации зданий и сооружений, %/год;

H₂ – норма амортизации оборудования, %/год;

K₁ - кап. затраты на сооружение зданий;

K₂ – кап. затраты на оборудование, с учетом стоимости монтажа, грн.

S₃=3/V – фонд зарплаты (с начислениями) за рассчитываемый период.

S₄=3Ц/V – затраты цеховые, определяются суммой зарплаты обслуживающего персонала (с начислениями), затрат на текущий ремонт оборудования и зданий, затрат на мероприятия по охране труда, грн.

S₅ – принимаются в размере 10% суммы всех прочих затрат.

При сравнении себестоимости получения кислорода на различных объектах необходимо учитывать соответствие удельных стоимостей энергии, воды, пара, а также параметров кислорода на выходе из установки (завода). При различной конечной концентрации кислорода величину S₁ необходимо умножить на коэффициент перерасчета.

В зависимости от расхода кислорода потребители разделяются на:

мелкие (до 30 м³/ч);

средние (30-150 м³/ч);

крупные (>150 м³/ч).

На мелких и средних потребителей приходится 20-25% О_2, на крупных-75-80% О₂. Мелкие и средние предприятия применяют технический кислород, в основном, для резки и сварки металлов; крупные – технический и технологический кислород и азот для процессов основного производства.

Мелких и средних потребителей снабжают районные кислородные заводы; изредка они имеют собственные кислородно-азотные установки; некоторым доставляется кислород в жидком виде, а затем газифицируется.

Для обеспечения крупных потребителей создается кислородный цех, кислородная станция с мощными воздухоразделительными установками.

При расходе до 150 м³/ч и расстоянии до 50 км баллоны перевозятся автомашинами, если расстояние больше – транспортировка баллонов по железной дороге.

Если расход кислорода более 400 м³/ч, подачу выгодно осуществлять по трубопроводу на расстояния 50-100 км, если больше – целесообразно строить установки разделения воздуха на месте потребления кислорода и азота.

В крупном цехе разделения воздуха обычно имеются следующие отделения;

1.машинное – с воздушными и кислородными компрессорами;

2.аппаратное – с воздухоразделительными аппаратами и детандерами;

3.аммиачное – с аммиачно-холодильными установками;

4.щелочное – с установками для очистки воздуха от СО₂;

5.газгольдерное или отдельный газгольдер;

6.насосное – с градирней или бассейном для охлаждения оборотной воды, 7.подаваемой в холодильники компрессоров;

8.наполнительное – с устройствами для наполнения баллонов кислородом;

9.склады для баллонов и их ремонта;

10.реципиентное;

11.очистки редких газов.