Cum separă ASU criogenic componentele aerului?

Cum separă ASU criogenic componentele aerului?

În calitate de furnizor de unități criogenice de separare a aerului (ASU), am asistat direct la procesul remarcabil al modului în care aceste sisteme sofisticate separă eficient componentele aerului. ASU criogenice joacă un rol crucial în diverse industrii, de la asistența medicală la producție, prin furnizarea de oxigen de înaltă puritate, azot și argon. În acest blog, voi aprofunda principiile științifice și procesul pas cu pas din spatele separării aerului efectuate de ASU criogenice.

Bazele compoziției aerului

Înainte de a explora procesul de separare, este esențial să înțelegem compoziția aerului. Aerul este un amestec compus în principal din azot (aproximativ 78%), oxigen (aproximativ 21%), argon (aproximativ 0,93%) și urme de alte gaze, cum ar fi dioxid de carbon, neon, heliu și cripton. Cheia separării acestor componente constă în proprietățile lor fizice diferite, în special în punctele de fierbere. Azotul are un punct de fierbere de -195,8°C, oxigenul fierbe la -183°C, iar argonul la -185,9°C.

Procesul criogenic de separare a aerului

1. Compresia aerului

Primul pas în procesul criogenic ASU este compresia aerului. Aerul atmosferic este aspirat în sistem și comprimat la o presiune ridicată, de obicei în jur de 5 - 10 bar. Această compresie crește și temperatura aerului. Aerul comprimat trece apoi printr-un răcitor pentru a-și reduce temperatura și pentru a elimina căldura generată în timpul compresiei. Compresia este crucială, deoarece permite o prelucrare ulterioară mai eficientă și ajută la îndepărtarea impurităților.

2. Pre-purificare

După comprimare și răcire, aerul conține diverse impurități, cum ar fi vapori de apă, dioxid de carbon și hidrocarburi. Aceste impurități pot îngheța la temperaturi criogenice și pot provoca blocaje în sistem. Pentru a preveni acest lucru, aerul comprimat trece printr-o unitate de pre-purificare. Această unitate constă de obicei din site moleculare care adsorb vapori de apă, dioxid de carbon și unele hidrocarburi. Sitele moleculare sunt materiale poroase cu o dimensiune specifică a porilor care le permite să prindă selectiv anumite molecule. Etapa de pre-purificare asigură funcționarea pe termen lung și fiabilitatea ASU criogenice.

3. Răcirea la temperaturi criogenice

Odată ce aerul este purificat, acesta este răcit la temperaturi extrem de scăzute. Acest lucru se realizează printr-o serie de schimbătoare de căldură. Aerul prepurificat este contra-răcit în prezent împotriva fluxurilor de produse reci și a fluxurilor de refrigerare din schimbătoarele de căldură. Pe măsură ce aerul se răcește, se apropie de punctul său de lichefiere. Procesul de răcire este controlat cu atenție pentru a se asigura că aerul atinge temperatura potrivită pentru o separare eficientă în coloanele de distilare ulterioare.

4. Distilarea

Distilarea este inima procesului criogenic de separare a aerului. Aerul răcit și parțial lichefiat intră într-o coloană de distilare. Un ASU criogenic are de obicei două coloane principale de distilare: coloana de înaltă presiune și coloana de joasă presiune.

• Coloana de înaltă presiune: Aerul intră în coloana de înaltă presiune din partea de jos. Pe măsură ce aerul lichid se ridică prin coloană, acesta este separat treptat în funcție de diferitele puncte de fierbere ale componentelor sale. Azotul, cu punctul de fierbere cel mai scăzut, se vaporizează mai întâi și se ridică în vârful coloanei. Oxigenul, fiind mai greu și având un punct de fierbere mai mare, rămâne mai ales în faza lichidă la baza coloanei. Coloana de înaltă presiune funcționează la o presiune de aproximativ 5 - 6 bar.
• Coloana de joasă presiune: Vaporii bogați în azot din partea de sus a coloanei de înaltă presiune și lichidul bogat în oxigen din partea de jos a coloanei de înaltă presiune sunt apoi alimentați în coloana de joasă presiune. Coloana de joasă presiune funcționează la o presiune mai mică, de obicei în jur de 1,2 - 1,4 bar. În această coloană, are loc o separare suplimentară. Vaporii bogati in azot sunt purificati in continuare pentru a produce azot de inalta puritate in partea superioara a coloanei de joasa presiune. Lichidul bogat în oxigen este rafinat pentru a produce oxigen de înaltă puritate în partea inferioară a coloanei. Argonul, care are un punct de fierbere între azot și oxigen, se acumulează într-o secțiune specifică a coloanei de joasă presiune și poate fi extras ca produs separat.

5. Recuperarea și stocarea produsului

După distilare, azotul, oxigenul și argonul separat sunt recuperați ca produse. Produsele gazoase sunt în continuare comprimate și trimise în rezervoare de stocare sau direct la aplicațiile de utilizare finală. Produsele lichide pot fi depozitate în rezervoare de stocare criogenice pentru utilizare ulterioară sau transport.

Aplicații ale produselor criogenice ASU

Oxigen

Oxigenul produs de ASU criogenice este utilizat pe scară largă în industria sănătății pentru sprijinul medical al respirației. De asemenea, este folosit în industria metalică pentru fabricarea oțelului. În fabricarea oțelului, oxigenul este introdus în cuptor pentru a reacționa cu impurități precum carbonul, siliciul și manganul, ceea ce ajută la producerea de oțel de înaltă calitate.

Azot

Azotul are numeroase aplicații. În industria alimentară, este utilizat pentru ambalarea alimentelor pentru a preveni oxidarea și deteriorarea. În industria electronică, azotul este folosit ca gaz de purjare în timpul fabricării semiconductoarelor pentru a crea o atmosferă inertă.

Argon

Argonul este utilizat în mod obișnuit în aplicațiile de sudare. Oferă un gaz de protecție inert care protejează zona de sudură de oxigenul atmosferic și azotul, rezultând o sudură de calitate superioară.

Ofertele noastre ASU criogenice

În calitate de furnizor ASU criogenic, oferim o gamă largă de produse pentru a satisface diferitele nevoi ale clienților. NoastreUnitate criogenică de separare a aeruluieste proiectat pentru o eficiență ridicată și o funcționare fiabilă. De asemenea, oferimInstalație criogenică de separare a aeruluişiInstalație de separare a aerului lichidopțiuni, care pot fi personalizate în funcție de cerințele specifice ale clienților.

ASU-urile noastre criogenice sunt construite cu tehnologie avansată și materiale de înaltă calitate. Ne asigurăm că produsele noastre sunt eficiente din punct de vedere energetic și au un impact redus asupra mediului. Echipa noastră de experți este întotdeauna gata să ofere asistență tehnică și servicii post-vânzare clienților noștri.

Contactați-ne pentru achiziții

Dacă sunteți interesat de produsele noastre criogenice ASU sau aveți întrebări despre procesul de separare a aerului, vă încurajăm să ne contactați. Suntem dornici să discutăm despre cerințele dumneavoastră specifice și să vă oferim o soluție personalizată. Indiferent dacă aveți nevoie de o unitate la scară mică pentru un laborator sau de o instalație la scară mare pentru o aplicație industrială, vă putem oferi ASU criogenic potrivit pentru dvs.

Referințe

• Kohl, AL și Nielsen, RB (1997). Purificarea gazelor. Gulf Publishing Company.
• Perry, RH și Green, DW (1997). Manualul inginerilor chimiști al lui Perry. McGraw - Hill.