HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Technologia głębokiej kriogenicznej separacji powietrza to metoda, która oddziela główne składniki (azot, tlen i argon) w powietrzu w niskich temperaturach. Jest szeroko stosowana w takich gałęziach przemysłu jak hutnictwo, przemysł chemiczny, farmaceutyczny i elektroniczny. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na gazy, zastosowanie technologii głębokiej kriogenicznej separacji powietrza staje się coraz powszechniejsze. W niniejszym artykule szczegółowo omówiono proces produkcji głębokiej kriogenicznej separacji powietrza, w tym zasadę działania, główne urządzenia, etapy operacji oraz jej zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Przegląd technologii kriogenicznej separacji powietrza

Podstawową zasadą kriogenicznej separacji powietrza jest schłodzenie powietrza do ekstremalnie niskich temperatur (zazwyczaj poniżej -150°C), co umożliwia rozdzielenie składników powietrza zgodnie z ich różnymi temperaturami wrzenia. Zazwyczaj kriogeniczna jednostka separacji powietrza wykorzystuje powietrze jako surowiec i przechodzi przez procesy takie jak sprężanie, chłodzenie i rozprężanie, ostatecznie oddzielając azot, tlen i argon od powietrza. Technologia ta pozwala na produkcję gazów o wysokiej czystości i, dzięki precyzyjnej regulacji parametrów procesu, spełnia surowe wymagania jakościowe w różnych gałęziach przemysłu.

Jednostka kriogenicznej separacji powietrza składa się z trzech głównych części: sprężarki powietrza, chłodnicy wstępnej powietrza oraz komory chłodniczej (cold box). Sprężarka powietrza spręża powietrze do wysokiego ciśnienia (zwykle 5-6 MPa). Chłodnica wstępna obniża temperaturę powietrza poprzez chłodzenie. Komora chłodnicza (cold box) stanowi centralny element całego procesu kriogenicznej separacji powietrza, w tym wieży frakcjonującej, która służy do separacji gazów.

Sprężanie i chłodzenie powietrza

Sprężanie powietrza to pierwszy etap kriogenicznej separacji powietrza, którego głównym celem jest sprężenie powietrza pod ciśnieniem atmosferycznym do wyższego ciśnienia (zwykle 5-6 MPa). Po wejściu powietrza do układu przez sprężarkę, jego temperatura znacznie wzrasta w wyniku procesu sprężania. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie szeregu etapów chłodzenia w celu obniżenia temperatury sprężonego powietrza. Powszechnie stosowane metody chłodzenia obejmują chłodzenie wodne i powietrzne, a dobry efekt chłodzenia gwarantuje, że sprężone powietrze nie będzie niepotrzebnie obciążać urządzeń podczas późniejszego przetwarzania.

Po wstępnym schłodzeniu powietrze przechodzi do kolejnego etapu, czyli schładzania wstępnego. Etap schładzania wstępnego zazwyczaj wykorzystuje azot lub ciekły azot jako czynnik chłodzący, a za pomocą urządzeń wymiany ciepła temperatura sprężonego powietrza jest dodatkowo obniżana, przygotowując je do późniejszego procesu kriogenicznego. Dzięki schładzaniu wstępnemu temperatura powietrza może zostać obniżona do temperatury bliskiej temperaturze skraplania, zapewniając niezbędne warunki do rozdzielenia składników w powietrzu.

Niskotemperaturowe rozszerzanie i separacja gazów

Po sprężeniu i wstępnym schłodzeniu powietrza, kolejnym kluczowym etapem jest rozprężanie w niskiej temperaturze i separacja gazów. Rozprężanie w niskiej temperaturze uzyskuje się poprzez szybkie rozprężanie sprężonego powietrza przez zawór rozprężny do ciśnienia normalnego. Podczas procesu rozprężania temperatura powietrza znacznie spada, osiągając temperaturę skraplania. Azot i tlen w powietrzu zaczną się skraplać w różnych temperaturach ze względu na różnice w temperaturach wrzenia.

W kriogenicznym urządzeniu do separacji powietrza, skroplone powietrze trafia do komory chłodniczej (cold box), gdzie wieża frakcjonująca jest kluczowym elementem odpowiedzialnym za separację gazów. Podstawową zasadą działania wieży frakcjonującej jest wykorzystanie różnic temperatur wrzenia różnych składników powietrza, poprzez unoszenie się i opadanie gazu w komorze chłodniczej, w celu uzyskania separacji gazów. Temperatura wrzenia azotu wynosi -195,8°C, tlenu -183°C, a argonu -185,7°C. Poprzez regulację temperatury i ciśnienia w wieży, możliwe jest osiągnięcie efektywnej separacji gazów.

Proces separacji gazów w kolumnie frakcjonującej jest bardzo precyzyjny. Zazwyczaj do ekstrakcji azotu, tlenu i argonu stosuje się dwustopniowy system kolumn frakcjonujących. Najpierw azot jest oddzielany w górnej części kolumny frakcjonującej, a ciekły tlen i argon są zagęszczane w dolnej części. Aby poprawić wydajność separacji, do wieży można dodać chłodnicę i parownik, co pozwala na jeszcze dokładniejszą kontrolę procesu separacji gazów.

Wyekstrahowany azot charakteryzuje się zazwyczaj wysoką czystością (powyżej 99,99%) i jest szeroko stosowany w metalurgii, przemyśle chemicznym i elektronicznym. Tlen jest wykorzystywany w medycynie, przemyśle stalowym i innych energochłonnych gałęziach przemysłu, które wymagają tlenu. Argon, jako gaz szlachetny, jest zazwyczaj pozyskiwany w procesie separacji gazów. Charakteryzuje się wysoką czystością i jest szeroko stosowany w spawalnictwie, wytopie i cięciu laserowym, a także w innych zaawansowanych technologicznie dziedzinach. Zautomatyzowany system sterowania może dostosowywać różne parametry procesu do rzeczywistych potrzeb, optymalizować wydajność produkcji i zmniejszać zużycie energii.

Ponadto, optymalizacja systemu głębokiej kriogenicznej separacji powietrza obejmuje również technologie oszczędzania energii i kontroli emisji. Przykładowo, odzysk energii niskotemperaturowej w systemie pozwala na redukcję strat energii i poprawę ogólnej efektywności jej wykorzystania. Co więcej, w związku z coraz bardziej rygorystycznymi przepisami ochrony środowiska, nowoczesne urządzenia do głębokiej kriogenicznej separacji powietrza przywiązują coraz większą wagę do redukcji emisji szkodliwych gazów i poprawy ekologiczności procesu produkcyjnego.

Zastosowania głębokiej kriogenicznej separacji powietrza

Technologia głębokiej kriogenicznej separacji powietrza ma istotne zastosowanie nie tylko w produkcji gazów przemysłowych, ale odgrywa również znaczącą rolę w wielu dziedzinach. W przemyśle stalowym, nawozowym i petrochemicznym technologia głębokiej kriogenicznej separacji powietrza jest wykorzystywana do dostarczania gazów o wysokiej czystości, takich jak tlen i azot, co zapewnia wydajność procesów produkcyjnych. W przemyśle elektronicznym azot dostarczany w wyniku głębokiej kriogenicznej separacji powietrza jest wykorzystywany do kontroli atmosfery w produkcji półprzewodników. W przemyśle medycznym tlen o wysokiej czystości ma kluczowe znaczenie dla wspomagania oddychania pacjentów.

Ponadto technologia głębokiej kriogenicznej separacji powietrza odgrywa również ważną rolę w magazynowaniu i transporcie ciekłego tlenu i ciekłego azotu. W sytuacjach, gdy transport gazów pod wysokim ciśnieniem nie jest możliwy, ciekły tlen i ciekły azot mogą skutecznie zmniejszyć objętość i obniżyć koszty transportu.

Wniosek

Technologia głębokiej kriogenicznej separacji powietrza, charakteryzująca się wydajnymi i precyzyjnymi możliwościami separacji gazów, znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Wraz z postępem technologicznym, proces głębokiej kriogenicznej separacji powietrza stanie się bardziej inteligentny i energooszczędny, zwiększając jednocześnie czystość separacji gazów i wydajność produkcji. W przyszłości innowacja w technologii głębokiej kriogenicznej separacji powietrza w kontekście ochrony środowiska i odzyskiwania zasobów stanie się kluczowym kierunkiem rozwoju przemysłu.

Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com