В обычной воздухоразделительной установке продукты кислорода и азота отводятся в виде газов низкого-давления из верхней колонны. После догрева в теплообменниках они выходят из холодильной камеры при абсолютном давлении около 0,12 МПа. Затем кислородный компрессор сжимает газ до необходимого давления (3,1 МПа) перед доставкой потребителю.
Впроцесс внутреннего сжатия жидкого кислородажидкий кислородный продукт отбирается из конденсатора-испарителя (основного конденсатора), нагнетается до необходимого давления (~3,1 МПа) с помощью насоса жидкого кислорода, а затем повторно нагревается и испаряется в теплообменниках перед подачей потребителю. Другими словами, внутри холодного бокса происходит сжатие до необходимого давления.
По сравнению с традиционным процессом процесс внутреннего сжатия имеет следующие характеристики:
Кислородный компрессор не требуется.Сжатие жидкости до того же давления требует гораздо меньше энергии, чем сжатие эквивалентного количества газа. Кроме того, насос жидкого кислорода компактен, прост в конструкции и значительно дешевле кислородного компрессора.
Безопаснее, чем сжатие газообразного кислорода.Сжатие жидкого кислорода по своей сути безопаснее, чем сжатие газообразного кислорода.
Повышенная безопасность от накопления углеводородов.Поскольку значительное количество жидкого кислорода постоянно отбирается из главного конденсатора, вероятность концентрации там углеводородов снижается, что способствует более безопасной эксплуатации оборудования.
Высокая стоимость теплообменника.Поскольку во время нагревания и испарения поток кислорода находится под высоким давлением, кислородные каналы в теплообменниках должны выдерживать высокое давление. Это увеличивает стоимость теплообменника по сравнению с традиционным процессом, а конструкция должна полностью учитывать механическую прочность и безопасность.
Повышенное энергопотребление воздушного компрессора.Испарение жидкого кислорода под высоким-давлением обеспечивает достаточное охлаждение, что приводит к большей разнице температур на теплом конце теплообменников-т. е. к относительно более высоким потерям холода. Для поддержания холодного баланса подаваемый воздух должен подаваться под более высоким давлением, что увеличивает энергопотребление воздушного компрессора.
Вообще говоря, повышенное энергопотребление воздушного компрессора примерно компенсируется снижением энергопотребления насоса жидкого кислорода или может привести к небольшому чистому увеличению. Стоимость оборудования также в целом сопоставима или немного ниже. Однако с точки зрения безопасности и надежности процесс внутреннего сжатия имеет явные преимущества. Благодаря применению жидкостных насосов с переменной-частотой скорость потока кислорода и азота в продукте можно регулировать с большой гибкостью, а чистота продукта превосходна. Следовательно, в настоящее время этот процесс широко принят на международном уровне.
