Кислородный цех является производственно - структурной единицей энергетического производства ОАО «НЛМК». В составе кислородного производства имеются две компрессорные станции для обеспечения цехов комбината сжатым и осушенным сжатым воздухом.

Кислородный цех имеет право на осуществление деятельности по:

• 1. Эксплуатации производства по получению, переработке, хранению и применению продуктов разделения воздуха.
• 2. Монтажу и пуско-наладке металлургических и коксохимических производств и объектов.
• 3. Ремонту агрегатов и оборудования металлургических и коксохимических объектов.
• 4. Эксплуатации взрывоопасных производственных объектов.
• 5. Осуществлению деятельности по обращению с опасными отходами.
• 6. Деятельность природоохранной направленности (утилизация, складирование, перемещение, размещение, захоронение, уничтожение промышленных и иных отходов).

В состав кислородного производства входят:

• - Кислородная станция №1;
• - Кислородная станция №2;
• - Участок внешних сетей и компрессорных станций (центральная компрессорная станция и станция осушенного воздуха р-н АГП).

В настоящее время в цехе заканчивается техническое перевооружение. Практически все оборудование является новым, высокопроизводительным, управляемым с помощью компьютеров. На воздухоразделительных установках работают специалисты с высшим образованием. Вся информация о работе блока выведена на компьютеры.

Воздух из атмосферы, через фильтры, всасывается компрессорами и сжимается до 6 кгс/см 2 , с последующей подачей в ВРУ для получения продуктов разделения (ПРВ), азота, кислорода, аргона, смеси инертных газов (криптоно-ксеноновый концентрат), неоногелиевой смеси (технического неона), и далее подаются потребителям ПРВ.

Кислород технический чистотой 99,5% давлением до 1,9 МПа используется при выплавке стали в кислородно-конвертерных цехах (ККЦ).

Кислород технологический чистотой 95% с давлением 400 мм вод. ст - для интенсификации доменного производства чугуна, обогащение доменного дутья до 30-40% кислородом, позволяет улучшить тепловой баланс плавки, увеличивается производительность печей.

Азот 99,999% потребляют листопрокатные цехи (ЛПЦ-2; ЛПЦ-3; ЛПП; ЛПЦ-5), огнеупорный цех, ККЦ-1, ККЦ-2, газовый цех.

Азот 98% - для продувки межконусных пространств в доменном процессе (ДП-6), на УСТК (КХП), ККЦ-1 и ККЦ-2.

Аргон - для продувки в процессе разливки специальных высококачественных марок сталей для удаления растворенных газов (ККЦ-1, ККЦ-2). Аргон на сторону отпускается в жидком и газообразном виде.

Кислородное производство обеспечивает цехи и производства комбината кислородом для автогенных нужд и сжатым воздухом. На сторону отпускается кислород жидкий и газообразный, криптоно-ксеноновый концентрат, неоногелиевая смесь.

Cтраница 1

Кислородные производства оснащены сложной техникой, обслуживание которой можно доверить лишь персоналу, имеющему соответствующее техническое образование и широкий профиль подготовки. Например, машинисты компрессоров долж - х ны знать не только оборудование, относящееся к компрессорной группе, но и аппараты разделения газовых смесей, а аппаратчики кроме аппаратов разделения газов должны уметь обслуживать и компрессорное оборудование.  

Кислородное производство оснащено сложным быстроходным оборудованием значительной мощности, которое работает непрерывно в широком интервале температур, при различных давлениях, в неблагоприятных условиях, подвергаясь в ряде случаев действию агрессивных сред, что естественно ускоряет разрушение и выход из строя оборудования.  

Современные кислородные производства являются энергоемкими и широко используют для технологических, силовых и хозяйственных потребностей электрическую и тепловую энергию. Кроме того, производство кислорода связано с расходом значительных количеств воды.  

Развитие кислородного производства, повышение его эффективности в решающей степени определяются техническим прогрессом, который предусматривает внедрение новой техники, прогрессивной технологии, научной организации труда и производства. Технический прогресс является основой повышения производительности труда и качества продукции, снижения издержек производства, улучшения условий труда, повышения квалификации и культурно-технического уровня работников. Направления и темпы развития технического прогресса в кислородном производстве определяются общегосударственным планом технического развития.  

Для кислородного производства характерны различные степени механизации и автоматизации производства. Например, производственный процесс является частично механизированным, если механизированы лишь отдельные (обычно основные) операции. В случае механизации всех основных и вспомогательных трудоемких операций при помощи взаимной системы машин и оборудования, характеризуемой наивысшими возможными в данных условиях технико-экономическими показателями, производственный процесс является комплексно механизированным.  

Отходы кислородного производства (масляная эмульсия) должны собираться и также регенерироваться.  

В кислородном производстве под влиянием определяющей тенденции технического прогресса - автоматизации и механиза-ции Производственных процессов - неуклонно возрастает энерговооруженность труда при одновременном сокращении обслуживающего персонала.  

В кислородном производстве ведущим является цех разделения воздуха, так как мощность других цехов или участков, например аргонного цеха, участка по производству криптона или других редких газов, получаемых при разделении воздуха. Ведущим участком в цехе будет тот, который играет решающую роль в выполнении производственной программы цеха. Например, в цехе разделения ведущим является участок блоков разделения. Ведущим оборудованием считается то, на котором выполняются основные операции технологического процесса, определяющие специализацию и масштаб производства или операции с наибольшей трудоемкостью. В кислородном производстве ведущим оборудованием является блок разделения воздуха.  

В кислородном производстве при поставках готовой продукции большому числу потребителей важное значение имеет постоянство потребителей продукции, так как частая их смена может дезорганизовать производство и привести или к простоям оборудования, или к выбросу готовой продукции в атмосферу из-за отсутствия дополнительных емкостей для хранения газов у кислородного завода или у потребителя.  

На кислородных производствах различают сплошной и периодический контроль показателей работы установок разделения воздуха. Сплошной контроль осуществляется с помощью соответствующих автоматических (самозаписывающих) устройств для измерения расхода разделяемого газа и готовой продукции, температур и давлений в определенных точках технологического процесса, определения состава газов, контроля уровня жидкости.  

В кислородном производстве на выполнение плана главным образом влияет степень использования установок разделения воздуха по времени и производительности.  

В кислородном производстве значительное применение находят также приборы, предназначенные для периодического контроля работы оборудования, качества вспомогательных материалов или для определения причин тех или других временных нарушений нормального режима. Эти приборы обычно находятся в распоряжении цеховой лаборатории или мастера по КИП.  

В кислородном производстве в качестве хладоагента для охлаждения и сжижения воздуха наиболее часто применяется тот же воздух. При расширении воздух заметно охлаждается.  

В кислородном производстве используют несколько сортов смазочных материалов.  

В кислородном производстве представляется целесообразным автоматически производить вычисление следующих показателей: коэффициентов расхода электроэнергии на отдельные газы при комплексном разделении газовых смесей, КПД оборудования, время вывода оборудования на отогрев и ремонт, что позволит систематически контролировать производственный процесс и использовать в качестве оптимального показателя себестоимость продукции. При этом следует учесть то обстоятельство, что в себестоимости газов наибольший удельный вес занимают затраты на энергию, которая - является основной переменной величиной, а остальные затраты остаются постоянными или изменяются незначительно. Поэтому при автоматическом расчете себестоимости продукции затраты энергии вычисляются машиной по поступающей в нее информации, а остальные затраты вводятся в машину как неизменная составляющая. Выданные машиной технико-экономические показатели сравниваются с плановыми, и при наличии отклонений выдаются рекомендации по изменению основных параметров производственного процесса.  

В нашей повседневной жизни мы нередко встречаемся с утверждением, что кто-то берет деньги буквально из ниоткуда, как будто черпая их из воздуха.

Но мало кто воспринимает столь смелое утверждение буквально. А не попробовать ли сделать это?

Ведь производство кислорода – вполне себе реальный бизнес, да к тому же дающий своему владельцу прекрасные прибыли.

Обыватели ошибочно считают, что чистый кислород может быть использован только некоторыми отраслями тяжелой промышленности да медицинскими учреждениями, однако это совершенно не так.

К слову, крупным предприятиям куда интереснее производство жидкого кислорода, заниматься которым ИП среднего пошиба просто невыгодно из-за высокой опасности процесса и постоянных проверок надзорных органов.

Где используется кислород?

Да, тяжелая промышленность и в самом деле потребляет не менее 80% всего производимого кислорода. Кроме того, его широко используют сварщики для ацетилен-кислородной резки металла, для обеззараживания воды (из-за его великолепных окислительных свойств), а также для аэрации прудов при разведении рыбы в зимний период (для предотвращения мора).

Впрочем, если у вас под боком есть хоть один мало-мальски функционирующий завод по выплавке металлов, то работой вы будете обеспечены в любом случае.

К сожалению (и к счастью для экологии), такие предприятия есть даже не во всех крупных городах, не говоря уже о провинции. Впрочем, это не должно вас останавливать: при наличии в вашем регионе хоть какой-то промышленности, рыбоводческих хозяйств или просто должного количества сварщиков, прибыль будет всегда.

Документы и требования к продукции

Существует сразу несколько нормативов, которые регламентируют производство кислорода. Речь идет о ГОСТ 5583-78 и ТУ (техническом регламенте) 2114-001-05798345-2007. И даже экспортная версия продукции должна проходить сертификацию по ISO 2046-73.

Заметим, что какой-то запредельной бюрократической волокиты на этапе получения всех необходимых документов нет. Кстати, а какие именно бумаги вам потребуется получить?

Вот их полный перечень.

• Заявление на право заниматься производством газообразного кислорода.
• Нотариально заверенные копии всех учредительных документов вашего предприятия.
• Нотариально заверенная копия документа о регистрации вашей фирмы и постановке вас на учет в качестве юридического лица.
• Необходимые коды статистики.
• Заверенная копия выписки из ЕГРЮЛ.
• Все документы, подтверждающие право специалистов компании заниматься производством кислорода: дипломы высшего и среднего специального образования, свидетельства о прохождении соответствующих курсов, трудовые книжки с записями о стаже работы на промышленных предприятиях схожего профиля.
• Документы, подтверждающие факт наличия у вас зданий, которые подходят для организации цеха, в котором можно наладить производство кислорода (договор купли-продажи, арендный договор).

Технология и оборудование

Основным прибором для получения химически чистого вещества является кислородный концентратор. Некоторые ошибочно называют его «генератором», что в корне неверно: он не генерирует кислород, а только извлекает его из воздуха, увеличивая концентрацию.

Как нетрудно догадаться, стоимость такого оборудования находится в прямой зависимости от его мощности. Производительность измеряется в том количестве кислорода заданной концентрации, которое прибор выдаст за один час работы при полной загрузке.

Рассмотрим затраты на его покупку: обычный китайский концентратор, за час выдающий десять кубометров 96% кислорода, обойдется вам тысяч в шесть долларов.

А теперь приготовьтесь: генератор той же фирмы, но выдающий уже сотню кубометров газа того же качества (за одинаковое время), покупать придется за 30 миллионов (!) рублей. Впрочем, у оборудования такого класса есть одно неоспоримое преимущество: с его помощью возможно производство кислорода и азота. Последний охотно закупается предприятиями сельскохозяйственной промышленности, которые занимаются производством азотных удобрений.

Дополнительные затраты и примечания

К сожалению, установить оборудование на чистом альпийском лугу не получится: питание осуществляется от баллонов со сжатым воздухом, который был пропущен через мощные фильтры, а потому очищен от посторонних примесей и водяных паров.

Есть и положительная сторона: в использованные баллоны из-под воздуха вы сможете закачивать чистый кислород. Учитывая, что один такой баллон стоит порядка 6 тысяч рублей, экономия получается существенная. Но мы бы порекомендовали покупать не только оборудование для производства кислорода, но и все необходимое для очистки и сжатия воздуха.

Учитывая вышеприведенные цены, особой разницы при покупке всего комплекта вы даже не заметите.

Соотношение потребленного воздуха и произведенного кислорода

Чтобы заниматься еще и производством воздуха (вспомните, о чем мы говорили в начале статьи), нужно закупить компрессор с большой резервной мощностью. Это оборудование для производства кислорода стоит не слишком дорого, а потому увеличение производительности не ударит по вашему карману.

Разумеется, что концентратор будет потреблять намного больше воздуха в сравнении с выпускаемым им химически чистым кислородом. Упомянутый выше генератор (на 10 кубометров готового газа) за один час потребляет 132 кубометра воздуха. Соответственно, модель на 100 кубов за один час «съест» 1320 кубометров.

Оборудование для очистки и осушения воздуха

Мы уже говорили, что производство кислорода станет куда рентабельнее, ежели вы сами будете делать сырье для концентратора. Нормальный компрессор для первой модели кислородного концентратора можно купить примерно за 8 тысяч рублей, а вот оборудование для более мощной модели будет стоить уже от тысячи долларов.

Качественный осушитель, сопряженный с системой фильтров, обойдется вам в 50 и 350 тысяч рублей соответственно. Словом, в сравнении с затратами на покупку самого концентратора, эти расходы будут уже далеко не столь чувствительными.

Если же не планировать выходить на «космические» мощности, то вполне реально вообще обойтись только арендой части (или вообще всего) оборудования. Кроме того, можно прикупить простейший генератор с производительностью в 3,5 кубометра за час, который продуцирует 90% кислород. Обойдется он уже долларов в 600.

Конечно же, производство кислорода из воздуха в таких масштабах оправдано только в случае его эпизодического использования.

Помещение и персонал

В принципе, каким-то особым требованиям цеха для производства кислорода отвечать не должны. За исключением увеличенного числа пожарных щитов и огнетушителей.

Но в цехе обязательно должна быть проводка, выдерживающая подключение оборудования на 380 В.

Кроме прочего, установка для производства кислорода хороша тем, что для ее обслуживания не требуется привлекать кандидата наук. Вполне подойдет и обычный работник, который вполне справится с задачей после небольшого инструктажа.

Обязательно необходим инженер специальности 240301 «Химическая технология неорганических веществ» или 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий».

Разумеется, необходимы грузчики, экспедиторы, специалисты по маркетингу, которые будут отвечать за распространение готовой продукции.

Немного о рентабельности

Как вы уже могли заметить, мы неоднократно отмечали, что рентабельность производства во многом зависит от того, какой воздух вы используете: покупной или «изготовленный» самостоятельно. Впрочем, о каких-то конкретных цифрах говорить сложно, так как все зависит от характеристик используемого вами оборудования, количества наемных работников, фонда заработной платы.

Впрочем, в накладе вы не останетесь в любом случае. Опыт производителей показывает, что средняя рентабельность предприятия на покупном воздухе составляет не менее 100%, на своем сырье – от 150% и выше.

Производство медицинского кислорода

В самом начале статьи мы уже отмечали, что медицинским учреждениям также нужен кислород. Не стоит думать, что его производят в тех же цехах. Вопреки общепринятому мнению, производство медицинского кислорода вообще осуществляется в довольно-таки небольших объемах.

К этому процессу допускаются только получившие все необходимые сертификаты соответствия предприятия медицинской промышленности. «Простым смертным» в эту сферу не попасть. Впрочем, оно того и не стоит: на сертификации и организации соответствующего всем требованиям медиков производстве вы потеряете столько, что окупить все затраты сможете далеко не в первый год.

Еще со школьного курса химии известно, какой элемент является самым распространенным на нашей планете. Поэтому неудивительно, что кислород технический имеет широкое применение во многих сферах жизнедеятельности. В частности, некоторые технологические операции, которые связанны с металлообработкой, осуществляются при непосредственном участии этого газа.

Общие сведения

Химический элемент O (лат. Oxygenium (Оксиген)) входит в состав большого количества соединений. Его массовая составляющая в земле равняется 50%, в воде – 86%, в воздухе – 23%. В нормальных условиях – это газообразное вещество, не обладающее цветом и запахом, а также активно поддерживающее горение. При температуре -182,97°C и нормальном атмосферном давлении технический кислород переходит в жидкую фазу, а при -218,4°C кристаллизуется. При этом масса 1 л жидкости составляет 1,13 кг.

Поскольку оксиген обладает высокой химической активностью, он легко входит в реакцию практически со всеми элементами. Исключение составляют лишь инертные вещества. Например, аргон, широко применяемый в сварочном процессе, о котором можно прочитать в статье: газ аргон – химические свойства и сфера применения .

Кислород является самым распространенным элементом на планете

Способы производства

Существует два основных метода получения чистого O2:

• Из воздуха : на начальном этапе воздух очищается от мелких примесей и влаги посредством многоступенчатого компрессора и воздушных фильтров. Следующим этапом является сжижение и последующее разделение O2 и N2 (жидкий азот закипает при -196°C, поэтому при медленном увеличении температуры он испаряется раньше).
• Из воды : через дистиллированную воду пропускают ток (реакция электролиза), в результате чего происходит разделение: 2H2O → 2H2 + O2. Учитывая то, что абсолютно чистая вода – это диэлектрик, перед подачей тока в нее добавляют электролиты (KOH, NaOH).

«Воздушный» метод считается наиболее выгодным. Чтобы получить кислород технический в объеме 1 м³ данным способом, расходуется порядка 0,5-1,5 кВт/ч электричества. Тогда как для электролиза требуется 10-20 кВт/ч.

На рисунке изображен «воздушный» способ получения

Хранение, транспортировка и меры предосторожности

Для хранения и перевозки O2 используются баллоны, имеющие голубой окрас и характерную надпись черного цвета. Вентиль изготавливается из латуни и снабжен правой резьбой. При этом арматура должна постоянно проверяться на исправность и герметичность. Хранится подобная тара в специально оборудованных складских помещениях или на открытом воздухе под навесом, который осуществляет защиту от солнечных лучей и осадков.

Перевозить кислородные баллоны необходимо на рессорном транспорте или автокарах, соблюдая горизонтальное положение. Хотя в некоторых случаях допускается вертикальное положение при перевозке, но только при наличии специального приспособления, которое исключает любые удары и падения.

В процессе эксплуатации во избежание опасных ситуаций следует придерживаться следующих мер безопасности:

• Хотя сам по себе газ не горюч и не взрывоопасен, он поддерживает активное горение других веществ, поэтому для работы с ним должны применяться лишь разрешенные материалы.
• При контакте с маслянистыми субстанциями происходит мгновенная реакция окисления, что может привести к воспламенению или даже взрыву.
• С целью минимизации вероятности пожаров концентрация O2 в помещениях должна быть не более 23%.
• Запрещается использовать кислородные сосуды и трубопроводы для хранения и транспортировки горючих веществ.

Так точно нельзя обращаться с баллонами, заправленными газом

Кислород технический для газопламенной обработки металла

Это важнейший элемент для сварочного процесса и резки металлических изделий. При его сжигании образуется пламя, которое может достигать 3000°C, что позволяет осуществлять сварку многих металлов. Для газопламенной обработки кислородное содержание газа должно быть не менее 99,2-99,5%. При более низкой чистоте уменьшается качество обработки и увеличивается расход. Хотя для нетребовательных видов сварки можно использовать концентрацию в пределах 92-98%.

Во время сварочных операций и резки газ подается из баллонов, специализированных установок или автономных станций. При больших объемах его целесообразнее и безопаснее хранить в жидком состоянии. Однако, в таком случае придется дополнительно использовать газификационные установки, реализующие переход жидкой фазы в паровую.

Так выглядит металл, который подвергается резке с использованием кислорода

При испарении 1 л O2 образуется 860 дм³ газа. Для сравнения, при испарении такого же количества углекислоты образуется 506 дм³ газа. Кстати, об особенностях эксплуатации CO2 можно прочитать в статье: углекислота: где заправить – вопрос не праздный .

Другое применение в промышленной сфере

Газопламенная обработка – это не единственное сфера использования О2 в металлургической промышленности. Он используется как вспомогательный газ для лазерной и плазменной резки, добавляется в незначительных количествах в защитные смеси для повышения производительности и уменьшения пористости сварочного шва, применяется для резки копьем и др.

Информацию по другим техническим газам вы найдете в этом разделе нашего блога.

Заправить кислородные баллоны можно в компании «Промтехгаз». После заказа, вам своевременно доставят заправленные сосуды, обменяв их на пустую тару.

Атмосферный воздух представляет собой смесь, содержащую по объёму кислорода 20,93% и азота 78,03%, остальное - аргон и другие газы нулевой группы, углекислота и пр. Указанные цифры относятся к осушенному воздуху без влаги. Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения. Для получения технически чистого кислорода воздух подвергается глубокому охлаждению и сжижается (температура кипения жидкого воздуха при атмосфер­ном давлении-194,5°). Полученный жидкий воздух подвергается дробной перегонке или ректификации в ректификационных колон­нах. Возможность успешной ректификации основывается на доволь­но значительной" разности (около 13°) в температурах кипения жид­ких азота (-196°) и кислорода (-183°).

Схема заводской установки для производства кислорода из воз­духа показана на фиг. 118. Воздух, засасываемый многоступенча­тым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени ком­прессора (на фигуре изображён четырёхступенчатый компрессор). За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и доводится до 50-220 атм в зависимости от системы установки и стадии производства. После каждой ступени компрессора воздух

проходит злагоотделитель, где осаждается зода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Между второй и третьей ступенями компрессора для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат - декарбонизатор, заполняемый вод­ным раствором едкого натра. Сжатый воздух из компрессора про­ходит осушительную батарею из баллонов, заполненных кусковым едким натром, поглощающим влагу и остатки углекислоты. Воз­можно полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет су­щественное значение, так как замерзающие при низких температу­рах вода и углекислота забивают трубки кислородного аппарата сравнительно малого сечения и заставляют прекращать работу установки, останавливая её на оттаивание и продувку кислородного аппарата.

Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый кислородный аппарат, где происходит охлаждение и сжижение воздуха и его ректификация с разделением на кислород и азот. Нормальный кислородный аппарат включает две ректифи­кационные колонны, испаритель, теплообменник, дроссельный вен­тиль. Сжатый воздух охлаждается в теплообменнике отходящими из аппарата кислородом и азотом, дополнительно охлаждается в змеевике испарителя, после чего проходит дроссельный вентиль, расширяясь и снижая давление. Вследствие эффекта Джоуля-Том­сона температура воздуха при расширении резко падает и про­исходит его сжижение.

Жидкий воздух испаряется в процессе ректификации, процесс - испарения и отходящие газообразные продукты ректификации ■- азот и кислород - охлаждают новые порции сжатого воздуха, по­ступающего из компрессора, и т. д. Газообразный азот чистотой 96-98% обычно не используется и из теплообменника выпускается в атмосферу. Газообразный кислород чистотой 99,0-99,5% направ­ляется в резиновый газгольдер, откуда засасывается кислородным компрессором и подаётся для наполнения кислородных баллонов под давлением 150 атм.

Установка работает непрерывно круглосуточно до замерзания аппарата или появления каких-либо неисправностей, требующих остановки для ремонта. По замерзании аппарата работа прекра­щается и начинается период отогрева аппарата тёплым воздухом, подаваемым компрессором. По окончании отогрева производятся продувка аппарата, необходимый текущий ремонт, и установка го­това к новому пуску.

Полный производственный цикл установки называется «кампа­нией», нормальная продолжительность которой около 600 час., из них полезной работы с выдачей кислорода 550-560 час. В пуско­вой период, когда требуется интенсивное охлаждение аппарата и скорейшее создание запаса жидкого воздуха, компрессор подаёт воздух под давлением около 200 атм, когда же устанавливается нормальный ход процесса, расход холода уменьшается и рабочее давление компрессора снижается до 50-80 атм. Сказанное отно-

сится к получению из аппарата газообразного кислорода, который уносит с собой немного холода из аппарата, отдавая большую часть холода в испарителе и теплообменнике аппарата. В настоящее вре­мя часто значительная часть кислорода отбирается из аппарата в жидком виде. С жидким кислородом, имеющим температуру -183°, из аппарата уносится много холода, и для возможности нормаль­ной работы установки необходимо усилить охлаждение системы. Это достигается двумя путями: 1) повышением рабочего давления воздушного компрессора; 2) совершением внешней работы при рас­ширении воздуха.

При работе установки для получения жидкого кислорода рабо­чее давление воздушного компрессора поддерживается около 200 атм на протяжении всей кампании, вместо 50--80 атм, доста­точных для производства газообразного кислорода. При производ­стве жидкого кислорода сжатый воздух из компрессора разделяется на два примерно одинаковых потока, один из которых направляется непосредственно в кислородный аппарат, как было описано выше, другой же предварительно поступает в специальную поршневую машину, так называемую расширительную машину или детандер. В детандере поступающий сжатый воздух расширяется, совершая внешнюю работу, и снижает давление с 200 до 6 атм. Расширение в детандере с совершением внешней работы охлаждает воздух зна­чительно сильнее, чем расширение в дроссельном вентиле кисло­родного аппарата за счёт эффекта Джоуля-Томсона. Воздух охлаж­дается на выходе из детандера примерно до -120° и поступает в кислородный аппарат, смешиваясь с частью воздуха, поступающего в кислородный аппарат помимо детандера. Указанные изменения позволяют непрерывно отбирать жидкий кислород из аппарата без нарушения процесса производства.

1 м3 кислорода при 760 мм рт. ст. и 0° весит 1,43 кг, а при 20° - 1,31 кг.

1 л жидкого кислорода весит 1,13 кг и, испаряясь, образует 0,79 м3 газообразного кислорода при 0° и 760 мм рт. ст. 1 кг жид­кого кислорода занимет объём 0,885 л и, испаряясь, образует 0,70 м3 газообразного кислорода при 0° и 760 мм рт. ст. Техниче­ские данные стандартных кислородных установок, изготовляемых в Советском Союзе, приведены в табл. 15.

Установки на 5 и 30 м3/час изготовляются не только стацио­нарными, но и передвижными.

В последние годы в Советском Союзе академик П. Л. Капица разработал новый процесс производства кислорода из воздуха. От всех существующих этот способ отличается низким рабочим давле­нием сжатого воздуха, всего 6 атм. Сжатие воздуха производится турбокомпрессором, основным производителем холода служит турбо­детандер, предварительное охлаждение воздуха производится в ре­генераторах. Установка даёт жидкий кислород.

По действующему в СССР стандарту технический кислород 1-го сорта для сварки и резки металлов должен иметь степень чистоты не ниже 99%.

Таблица 15 Технические данные кислородных установок, изготовляемых в СССР Наименование показателей Кислородные установки Производительность установки: а) газообразного кислорода в м31час б) жидкого кислорода в кг/час. . Количество воздуха, перерабатывае­мого компрессором (для 20° и 760 мм рт. ст.) в м31час....................................................... Рабочее давление воздушного ком­прессора в атм: а) для установившегося производ­ства газообразного кислорода. б) в пусковой период и для произ­водства жидкого кислорода. . . Мощность приводного мотора ком­прессора в кет............................................................ Расход электроэнергии в квт-час: а) на 1 л& газообразного кислорода б) на 1 кг жидкого кислорода. . .

Производство кислорода из воздуха ведётся непрерывно круг­лосуточно, в малых масштабах оно нерентабельно. Обычно лишь предприятия с большим потреблением кислорода, не менее 400- 500 ж3 в сутки, могут иметь собственные кислородные установки, основная же масса потребителей со средним и малым потреблением кислорода получает его со специальных кислородных заводов. По­этому существенное значение приобре­тает транспорт и хранение кислорода, часто обходящиеся дороже его произ­водства. Кислород обычно хранится и транспортируется в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 атм.

Кислородный баллон (фиг. 119) представляет собой цилиндр со сфериче­ским днищем и горловиной для крепле­ния запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, позволяющий ставить баллон верти­кально. На горловину насаживается кольцо с резьбой для навёртывания защитного колпака. Горловина имеет

внутреннюю коническую резьбу для ввёртывания вентиля. По ГОСТ баллоны изготовляются из стальных цельнотянутых труб углероди­стой стали с пределом прочности не ниже 65 кг/мм2, пределом теку­чести не ниже 38 кг! мм2 и относительным удлинением не ниже 12%. Кислородные баллоны изготовляются для разных целей ёмкостью от 0,4 до 50 л. В технике применяются главным образом бал­лоны ёмкостью 40 л. Такой баллон имеет наружный диаметр 219 мм, длину корпуса 1390,лш, толщину стенки 8 мм; весит баллон без кисло­рода около 67 кг.

Баллоны из углеродистой стали для рабочего давление 150 атм имеют вес тары 1,6-1,7 кг/л ёмкости. В последнее время начато освоение баллонов из легированных сталей с пределом прочности 100-120 кг/мм2, что даёт возможность повысить рабочее давление баллонов и снизить их вес в 2-2,5 раза для той же ёмкости и ра­бочего давления. Чтобы избежать опасных ошибок при наполнении и использовании, баллоны для разных газов окрашиваются в раз­личные цвета, кроме того, присоединительный штуцер запорного вентиля имеет различные размеры и устройство. Кислородные бал­лоны окрашиваются снаружи в голубой цвет и имеют надпись чёр­ными буквами кислород. Через каждые пять лет кислородный бал­лон подвергается обязательному испытанию в присутствии инспек­тора Котлонадзора, что отмечается клеймом, насекаемым на верх­ней сферической части баллона. Производится также гидравличе­ское испытание на полуторное рабочее давление, т. е. на 225 атм. Вентиль кислородного баллона изготовляется из латуни. Присоеди­нительный штуцер вентиля имеет правую трубную резьбу Во время хранения вентиль защищается предохранительным колпаком, который навёртывается на наружное кольцо горловины баллона. Баллон, заполненный кислородом под давлением 150 атм, при на­рушении правил обращения с ним может дать взрыв значительной разрушительной силы. Поэтому при обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать установленные правила безопасности. В особо ответственные или опасные цехи рекомен­дуется вообще не вносить кислородных баллонов, а располагать их вне цеха в отдельной пристройке, и подавать в цех по трубо­проводу редуцированный кислород пониженного давления, обычно 10 атм.

Простейшая пристройка в форме железного шкафа у наружной стены цеха показана на фиг. 120. Обычно в цехе не должно нахо­диться одновременно более 10 баллонов. В цехе баллоны должны прикрепляться хомутом или цепью к стене, колонне, стойке и т. п. для устранения возможности падения. На территории завода бал­лоны нужно переносить на носилках или лучше перевозить на спе­циальных тележках; переносить баллоны на руках или на плечах запрещается. При перевозке баллонов на автомашинах или подво­дах необходимо обязательно применять деревянные подкладки, устраняющие перекатывание и соударения баллонов. Погрузка и выгрузка баллонов должны производиться осторожно, без толчков и ударов. Баллоны необходимо защищать от нагревания, например

от печей, вызывающего опасное повышение давления газа в бал­лонах. При работах летом на открытом воздухе в солнечную пого­ду следует прикрывать кислородные баллоны мокрым брезентом. Нельзя допускать загрязнения баллона, в особенности его вен­тиля, маслами и жирами, кото­рые самовозгораются в кислоро­де, что может привести к взрыву баллона. Баллоны с кислородом должны храниться в специально отведенных отдельных складах.

Транспортирование газообраз­ного кислорода в баллонах об­ходится дорого, иногда дороже стоимости самого кислорода.

Нормальный баллон ёмкостью 40 л, весящий около 67 кг, вме­щает 4x150 = 6000 л = 6 м3 ки­слорода, весящего всего 6х 1,3=

7,8 кг, так что на вес полезно - го груза 7,8 кг приходится пере-

возить тару 67 кг, т е. вес тары ФнГ ш пристройка для кислород-

составляет почти 90%, а полез - ных баллонов,

ный груз-10%. Если учесть

ещё содержание, ремонт и амортизацию баллонов, то часто стои­мость кислорода на месте у потребителя в два-гри раза превышает отпускную его стоимость на кислородном заводе. Поэтому значи­тельный экономический интерес представляет доставка кислорода с кислородного завода потребителям в жидком виде, при котором вес тары составляет около 50% общего веса груза, и при том же весе перевозимого груза доставляется жидкого кислорода в пять раз больше, чем при перевозке его в газообразном виде.

Для возможности пользования жидким кислородом необходимы:

1) транспортный танк для перевозки жидкого кислорода, установ­ленный на автомашине, обычно принадлежащий кислородному за­воду; 2) газификатор, служащий для превращения жидкого кисло­рода в газообразный и устанавливаемый обычно у потребителя кислорода.

Транспортный танк для перевозки жидкого кислорода в основ­ном представляет собой шар из листовой латуни, заключённый в стальной кожух; пространство между шаром и кожухом запол­нено теплоизоляционным материалом - порошкообразной угле­кислой магнезией. Жидкий кислород заливается в танк через приёмно-спускной вентиль, заполняет латунный шар, а забирается из него через гибкий шланг, присоединённый к вентилю. Так как окружающая температура воздуха всегда выше его критической температуры, то жидкий кислород неизбежно испаряется, т. е. про­исходит непрерывная потеря кислорода в окружающую атмосферу вследствие испарения. При хорошем состоянии теплоизоляции танка
эта потеря может быть сведена до 0,3% в час. На случай повыше­ния давления танк снабжён предохранительным клапаном.

Потребители жидкого кислорода должны иметь газификаторы. Кислородные газификаторы разделяются на стационарные и пере­носные, а также на: а) низкого давления или холодные, подающие кислород в распределительную трубопроводную сеть при давлении до 15 атм, и б) высокого давления или тёплые, дающие кислород, для наполнения баллонов под давлением 150-165 атм.

Наиболее распространён на наших заводах стандартный стацио­нарный холодный газификатор ёмкостью 1000 л жидкого или 800 м3" газообразного кислорода. Газификатор устанавливается в отдельном помещении. Установка рассчитана на рабочее давление до 15 атм и состоит из газификатора, испарителя н реципиента. Газификатор" состоит из толстостенного стального шара, внутри которого поме­щается тонкостенный латунный шар для жидкого кислорода. Шар - газификатора находится в кожухе; пространство между кожу­хом и шаром заполняют магнезией, как в кислородных танках. На­полняется газификатор жидким кислородом из транспортного танка через вентиль и гибкий шланг. Из газификатора жидкий кислород поступает в змеевик испарителя и оттуда газообразный кислород направляется в сеть кислородных трубопроводов. Для вырав­нивания колебаний давления приключается рессивер ёмкостью - около 10 м3.

---