Газоразделение относиться к любому из ряда методов, основной задачей которой, является разделение или выделение газов, либо нескольких концентрированных фракций, либо для очистки одного вида газа требуемых характеристик.
Существуют несколько основных методов разделения газов:
Адсорбционное разделение газов заключается в разделении и очистке газов с помощью циклов адсорбции и десорбции за счет колебания давления газа. Принцип работы здесь основан на свойстве адсорбирующего вещества увеличивать свою впитывающую способность при повышении давления и снижать ее при падении давления. Таким образом происходит отделение одной фракции воздуха, которая поглощается адсорбентом, от другой, которая свободно проходит через него и выводится наружу. Очищенный таким образом от примесей газ подается в систему, а на следующем этапе происходит очистка адсорбента от поглощенного им газа.
Мембранное разделение газов это технология, использующая принцип фильтрации газов через специальные мембраны, представляющие из себя блок мембранных модулей, через которые продувается подготовленный газ. Используемые обычно половолоконные мембраны, входящие в состав мембранных модулей, состоят из пористого полимерного волокна - трубок со стенками решетчатой структуры с нанесенным на внешнюю поверхность тонким газоразделительным слоем, через которые наружу проходят только молекулы определённых газов, молекулы же прочих газов остаются в трубке. Газы, находящиеся снаружи и внутри мембранных трубок, разводятся по разным газопроводам. Отфильтрованные таким образом газы подготавливаются и подаются потребителю, либо в резервуар.
Криогенное разделение газов основано на охлаждении газовой смеси до очень низких температур, когда она принимают форму жидкости, а затем каждый из газов испаряется в своем температурном диапазоне.
Типы газоразделительного оборудования.
Адсорбционные газоразделительные установки
Мембранные газоразделительные установки (МГРУ), кислородные установки, воздухоразделительные установки (ВРУ),
Электролизные водородные установки,
Системы подготовки ПНГ и др.
Принцип действия ВРУ. Используются для разделения воздуха на кислород, азот, неон, аргон, ксенон и другие компоненты. Основное их назначение- это выделение чистого азота, кислорода и аргона в газообразном и сжиженном виде. Разделение осуществляется путем низкотемпературной ректификации, а затем глубоким охлаждением. Существуют адсорбционные, мембранные и криогенные установки.
ВРУ состоит из двух отделений: в одном из них получают сжиженный воздух с более высоким содержанием кислорода, в другом — различные газы и жидкости. Воздух проходит сквозь механические фильтры и компрессор. Потом он поступает сначала в блок комплексной очистки и осушки, а затем в теплообменные аппараты.
В нижней колонне воздух разделяется на жидкость, состоящую из оксигена, азота и аргона, и газообразный азот. Если целью работы ВРУ является получение азота, то процесс разделения закончен. Для получения кислорода дистиллят направляется в середину верхней колонны, а жидкий азот — в ее верхнюю часть, откуда он затем отбирается. Жидкий кислород, в свою очередь, скапливается на дне верхней колонны, а затем выпаривается. Таким образом, установки для получения кислорода состоят из 2-х колонн, а также конденсатора-испарителя между ними. В нем накапливается неон и гелий в неконденсируемом виде, чтобы не нарушить процесс выделения азота.
Для производства аргона в установке находится четыре колонны: верхняя, нижняя, сырого аргона и чистого.
В крупных воздухоразделительных установках получают криптон, неон, ксенон и другие газы в виде смесей. Затем они выделяются в чистом виде с помощью специального оборудования.
Области применения: металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, стекольная промышленность.
Принцип действия водородной установки. Получение водорода в промышленных условиях связано с процессом выделения его из метана. Метан смешивают с кислородом и водяным паром и нагревают до 800-900 °C в присутствии катализатора, получая углекислый газ и водород, затем газовую смесь разделяют с помощью системы адсорбционной очистки. Выделенный при этом водород очищается, и или тут же используется, или транспортируется под повышенным давлением в стальных баллонах.
Еще одним способом получения водорода в промышленности является его выделение из газов переработки нефти или из коксового газа. Метод основан на свойстве этих газов, кроме водорода, сжижаться при сильном охлаждении.