Demand for liquid cryogenic products is constantly growing. The creators of cryogenic liquid air separation plants (ASP) aim at further reduction of energy consumption when producing liquid oxygen, its extracting from the air and liquation. The analysis of various ASP schemes allows finding an effective solution of this problem for further introduction into small-tonnage plants. Applying the medium-pressure of expander-compressor unit in the ASP makes it possible to reduce energy consumption from 1.10 to 1.04 kWh per kg of produced liquid oxygen without using additional source of cold. Modernization of the investigated ASP will yield energy savings up to 216.000 kWh per year, and also will increase liquid oxygen output by 56 t compared with conventional plant.

Наблюдается рост интереса к энтропийному методу термодинамического анализа. На его основе проведено исследование особенностей криогенного разделения воздуха. В качестве объекта выбрана воздухоразделительная установка (ВРУ) с колонной однократной ректификации. Определены значения эксергетических потерь в основных элементах ВРУ. Изложена процедура вывода нескольких выражений для минимальной работы разделения воздуха. Предложена термодинамическая модель для объяснения процессов, реализуемых при обратимом разделении воздуха с целью производства чистых кислорода и азота или этих газов с примесями друг друга. Проведен анализ потерь в ректификационной колонне однократной ректификации. Показано, что основной вклад в потери вносит необратимый теплообмен в испарителе колонны.

Циклы с низким давлением перерабатываемого воздуха являются основой для создания высокоэффективных крупнотоннажных воздухоразделительных установок (ВРУ). Особенность таких ВРУ состоит в использовании работы детандера в компрессорной ступени, которая механически связана с ним. Применение агрегатов детандер-компрессор и специальных дожинающих компрессоров обусловливает работу современных ВРУ по циклам с несколькими давлениями. Рассматриваются три варианта схем агрегатов детандер-компрессор. Для установления ряда общих закономерностей проведён термодинамический анализ характеристик ожижителей воздуха низкого давления. Разработаны замкнутые математические модели трёх ожижителей, определены потери эксергии во внутренне необратимых процессах. Использовался энтропийный метод термодинамического анализа. Наиболее эффективными оказались ожижители с дожатием детандерного потока воздуха перед его расширением или с дожатием потока, имеющего давление ниже атмосферного, до давления всасывания в основной компрессор.