УДК 621.5.09

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ГАЗОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Дзюбенко Олег Леонидович1, Кокарев Михаил Александрович2, Чмутин Евгений Владимирович3, Бутерус Никита Сергеевич4
1Военный учебно-научный центр ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», кандидат педагогических наук, доцент,старший преподаватель кафедры
2Военный учебно-научный центр ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», преподаватель кафедры
3Военный учебно-научный центр ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», курсант
4Военный учебно-научный центр ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», курсант

Аннотация
В статье рассматривается применение кислорода и других технических газов, полученных на воздухоразделительных установках.

Ключевые слова: криогенная техника., низкотемпературная ректификация


THE USE OF TECHNICAL GASES OBTAINED BY THE LOW TEMPERATURE RECTIFICATION OF ATMOSPHERIC AIR

Dzyubenko Oleg Leonidovich1, Kokarev Mikhail Aleksandrovich2, Chmutin Ev-geny Vladimirovich3, Butherus Nikita Sergeevich4
1Military educational-scientific center of air force «The air force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Gagarin», the candidate of pedagogical Sciences, associate Professor,senior lecturer
2Military educational-scientific center of air force «The air force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Gagarin», lecturer
3Military educational-scientific center of air force «The air force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Gagarin», cadet
4Military educational-scientific center of air force «The air force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Gagarin», cadet

Abstract
The article discusses the use of oxygen and other industrial gases produced at air separation plants.

Библиографическая ссылка на статью:
Дзюбенко О.Л., Кокарев М.А., Чмутин Е.В., Бутерус Н.С. Применение технических газов, полученных методом низкотемпературной ректификации атмосферного воздуха // Современная техника и технологии. 2016. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/08/10411 (дата обращения: 01.10.2017).

В связи с интенсивным развитием химической промышленности предусматривается ши­рокое и повсеместное внедрение инновационных технологических процессов. Решение этих задач требует дальнейшего расширения производства и применения кислорода, азота и редких газов как в промышленности, так и сельском хозяйстве, повышения технического уровня их произ­водства, подготовки высококвалифицированных кадров для эксплу­атации техники получения сжатых и сжиженных газов.

Специалисты, работающие в области техники глубокого ох­лаждения (или как ее называют, криогенной техники), занима­ются развитием и совершенствованием  низкотемпературных циклов и оборудования, получением и использованием низких температур, определением физических свойств конструкционных и других материалов, практическим   применением  низкотемпературной тех­ники и обеспечением авиации сжатыми и сжиженными газами (кислородом, азотом, углекислым газом и др.)

Производство кислорода и других технических газов мето­дом низкотемпературной ректификации атмосферного воздуха является одним из перспективных направлений в технологических разработках, которые непосредственно влияют на динамику развития и нор­мальную деятельность ведущих отраслей промышленности. Крупнотоннажное производство кислорода, азота и других про­дуктов разделения воздуха расширяет области и объемы приме­нения этих газов.

Многие инновационные технологии в сфере общественного производства, военно-промышленного комплекса, освоения космического пространства, аграрной науки в той или иной степени связаны с применением криоген­ных продуктов.

Кислород как мощный интенсификатор технологических про­цессов давно известен как традиционный компонент в черной металлургии: конверторной выплавки стали, доменного производства, огневой зачистки металла и т.п. В химической промышленности кислород и азот используют при производстве аммиачных удобрений, ацетилена, этилена, метанола, искусственных волокон и др. Традиционным окислителем ракетного топлива продолжает оставаться жидкий кислород. Наиболее емкой по количеству потребителей и наименее ор­ганизованной является машиностроительная и металлообрабаты­вающая промышленность, где кислород находит широкое приме­нение для газопламенной обработки металлов. Широко используют кислород и в медицине: кислородные па­латки, коктейли, жемчужные ванны, дыхательные смеси, лече­ние кислородом под давлением.

С применением кислорода производят термическую обработ­ку стекла, обработку и резку гранитов, гнейсов, мрамора, огневое бурение скважин и многое другое. К числу перспективных относятся следующие сферы применения кислорода:

очистка сточных вод городов и промышленных предприятий, отбеливание целлюлозы;

производство серной кислоты, где потребность в кислороде в зависимости от мощности сернокислотного производства коле­блется в пределах 20…200 тыс. куб.м/ч;

микробиологический синтез искусственного белка, где кис­лород используют как интенсификатор биологической реакции, дающий по сравнению с воздушным дутьем значительный экономический эффект за счет ускорения процесса получения белка и уменьшения металлоемкости оборудования;

применение кислорода для создания плазмы и использования ее в МГД генераторов для производства электроэнергии как в целях покрытия пиковых нагрузок, так и для постоянно дейст­вующих магнитногидроэлектростанций.

Интересным может оказаться применение кислорода для дополнительного извлечения нефти из скважин исчерпанных место­рождений, где за счет специального разогрева нефтесодержащих пластов можно извлечь нефть. Для этой цели необходимо боль­шое (до 200 тыс.куб.м/ч) количество кислорода, разветвленная сеть трубопроводов и компрессия кислорода для подачи его в скважины.

В экономике широко используют газообразный и, особенно, жидкий азот. Помимо традиционных областей примене­ния газообразного азота – для создания инертных сред, защиты от взрывов при хранении и транспортировке взрывоопасных и горючих продуктов, для производства аммиака, искусственных волокон  –  его используют в микропроцессорной промышленности, моделировании косми­ческого пространства, создании эталонных газовых смесей и т.п.

Наиболее перспективной областью применения газообразного азота является метод хранения овощей, фруктов, семян зерновых и масличных   культур в регулируемой газовой среде с повышен­ным содержанием азота. Доказано, что при таком методе хране­ния, по сравнению с традиционным, потери сокращаются на 20-25%, а урожайность посевного фонда увеличивается на 10-15%. Это весьма актуально для отечественных производителей сельскохозяйственной продукции в условиях импортозамещения, – окупает затраты, связанные с герметизацией хранилищ, организацией компрессии «отбросного» азота на кислородных станциях и прокладкой трубопроводов от станций – поставщиков азота до крупных хранилищ. Жидкий и газообразный азот также широко применяют для транспортировки пищевых продуктов. Примерно 5 % пищевых продуктов перевозят в замороженном виде при низких температу­рах, 30 % – при умеренном охлаждении. На нужды пищевой индус­трии расходуется жидкого и газообразного азота в пересчете на газ 850 млн. м куб/год, растет парк автомобилей, оборудован­ных   системой   азотного охлаждения.

Процесс замораживания пищевых продуктов жидким азотом длится 7 мин; для замораживания другими методами необходимо от 3 до 48 ч.

Исследования по использованию «отбросного» азота дейст­вующих кислороднодобывающих станций для хранения посевного фонда различ­ных культур, а также овощей и фруктов подтверждают высокую эффективность этого способа хранения и указывают на необходи­мость строительства крупных централизованных механизированных хранилищ, обеспеченных регулируемой средой с повышенным содер­жанием азота.

В настоящее время предприятия химической и металлурги­ческой промышленности, где высокочистый азот служит защитной средой в производстве транспортной стали, белой жести, при отжиге металлов и их оцинковании, алюминировании и т.п., сооружают воздухоразделительные станции различной произво­дительности для получения промышленного азота.

Помимо традиционных сфер перспективно применение жидкого азота как хладоагента при холодной обработке металлов, что увеличива­ет   срок их службы в десятки раз, жидким азотом охлаждают лазеры и мазеры.

Крупным потребителем жидкого азота является ракетная техника. При моделировании условий космического пространства жидкий кислород выполняет роль защитных экранов камер. Крупные установки потребляют около 3 тыс. т/месяц жидкого азота, который используют для азотирования ракетного топлива, а также для испытаний частей ракеты при низких температурах.

Кроме того, жидкий азот используют для продувки состав­ных частей ракет и быстрого контактного охлаждения аэродина­мической трубы при испытании самолетов. С помощью жидкого азота в криогенной технике осуществля­ет производство жидкого гелия и его хранение, а также хранение жидкого кислорода. Специалистами МЧС на практике постоянно применяется жидкий азот для тушения лесных пожаров, а также пожаров в шахтах, замо­раживания плавунных грунтов при проходке тоннелей метрополи­тенов и т.п.


Библиографический список
  1. Диденко Д.Д. Кислородазотдобывающая станция АКДС-70М: Учебное пособие Ч.1. –  Воронеж, ВВВАИУ, 1988. – 138 с.
  2. Кокарев М.А., Дзюбенко О.Л., Чмутин Е.В., Суязов Д.С. Перспективы применения новых кислородных систем в авиации // Современные научные исследования и инновации 2016. № 4 [Электронный ресурс] URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/04/66530


Все статьи автора «Дзюбенко Олег Леонидович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: