Ханчжоуская технологическая группа Нучжуо, ООО

Технология криогенного разделения воздуха является одним из важных методов получения азота и кислорода высокой чистоты в современной промышленности. Эта технология широко применяется в различных отраслях, таких как металлургия, химическое машиностроение и медицина. В данной статье подробно рассматривается процесс криогенного разделения воздуха, позволяющий получать азот и кислород высокой чистоты, а также основные этапы и оборудование, используемые в этом процессе.

1. Основной принцип криогенного разделения воздуха

Криогенное разделение воздуха — это процесс разделения основных компонентов воздуха путём понижения температуры. Воздух в основном состоит из азота, кислорода и небольшого количества аргона. Сжатие и охлаждение воздуха до крайне низкой температуры позволяет сжижать его, а затем использовать различные температуры кипения каждого газа для дистилляции, разделяющей азот и кислород. Температура кипения азота составляет -195,8 °C, а кислорода — -183 °C, поэтому их можно очищать раздельно путём ступенчатой дистилляции.

2. Этап предварительной обработки: очистка воздуха

В процессе криогенного разделения воздуха предварительная подготовка воздуха является важнейшим первым этапом. Воздух содержит примеси, такие как пыль, углекислый газ и влага, которые замерзают при низких температурах, вызывая засорение оборудования. Поэтому воздух сначала подвергается фильтрации, сжатию и осушке для удаления примесей и влаги. Как правило, осушители и адсорберы на основе молекулярных сит являются важным оборудованием для удаления примесей из воздуха, обеспечивая стабильность и эффективность последующего процесса криогенного разделения.

3. Сжатие и охлаждение воздуха

Очищенный воздух необходимо сжать, как правило, несколькими компрессорами, чтобы повысить давление до 5-6 мегапаскалей. Затем сжатый воздух охлаждается в теплообменниках, где возвращаемый газ имеет низкую температуру, постепенно снижая температуру до точки сжижения. В этом процессе теплообменники играют решающую роль, поскольку они позволяют эффективно снизить энергопотребление и повысить эффективность охлаждения, обеспечивая сжижение воздуха при низких температурах, что создает условия для последующего дистилляционного разделения.

4. Сжижение и дистилляция воздуха

В криогенной разделительной колонне сжатый и охлаждённый воздух дополнительно охлаждается до сжиженного состояния. Сжиженный воздух направляется в дистилляционную колонну для разделения. Дистилляционная колонна разделена на две части: колонну высокого давления и колонну низкого давления. В колонне высокого давления воздух разделяется на сырой кислород и сырой азот, которые затем подвергаются дальнейшей перегонке в колонне низкого давления для получения кислорода и азота высокой чистоты. Разделение азота и кислорода в основном основано на различных физических свойствах, а именно на их температурах кипения, что позволяет добиться эффективного разделения в дистилляционной колонне.

5. Процесс очистки

Кислород и азот, разделённые в дистилляционной колонне, всё ещё содержат небольшое количество примесей, поэтому их необходимо дополнительно очищать для соответствия промышленным и медицинским стандартам. Чистота азота может быть повышена с помощью катализаторов деоксигенации водорода, а чистота кислорода – с помощью процессов повторной дистилляции. Для повышения чистоты получаемого газа обычно используется такое оборудование, как азотоочистители и кислородоочистители, что в конечном итоге позволяет получать кислород и азот высокой чистоты.

6. Применение азота и кислорода

Высокочистые азот и кислород, получаемые с помощью технологии криогенного разделения воздуха, широко применяются во многих отраслях промышленности. Высокочистый азот используется в химической промышленности в качестве защитного и транспортирующего газа, в пищевой промышленности для консервации и упаковки, а кислород широко используется в медицине и сварочном производстве. В металлургической промышленности кислород также используется для повышения эффективности сгорания и снижения выбросов углерода. В этих областях применения чистота газа является ключевым фактором, определяющим его применимость, и технология криогенного разделения воздуха получила широкое признание благодаря своей эффективности разделения и высокой чистоте на выходе.

7. Преимущества и проблемы технологии криогенного разделения воздуха

Технология криогенного разделения воздуха пользуется популярностью в промышленности благодаря высокой чистоте и эффективности. Однако эта технология также сталкивается с рядом проблем, таких как высокое энергопотребление и высокие затраты на обслуживание оборудования. Для снижения энергопотребления современное криогенное оборудование для разделения воздуха обычно оснащается передовыми энергосберегающими системами, такими как устройства рекуперации тепла и многоступенчатые системы компрессионного охлаждения. Более того, применение технологий автоматизированного управления значительно повысило эксплуатационную эффективность и безопасность установок глубокого криогенного разделения воздуха. Благодаря технологической оптимизации и совершенствованию оборудования, энергоэффективность и стабильность систем глубокого криогенного разделения воздуха постоянно повышаются, что способствует их применению в различных отраслях промышленности.

Глубокое криогенное разделение воздуха в настоящее время является одним из наиболее эффективных методов получения азота и кислорода высокой чистоты. Этот метод позволяет эффективно отделять и очищать кислород и азот из воздуха, используя несколько этапов, таких как предварительная обработка воздуха, сжатие, охлаждение, сжижение и дистилляция. Несмотря на высокое энергопотребление и сложную конструкцию оборудования, эффективный эффект разделения и выход высокочистого продукта делают эту технологию незаменимой во многих отраслях промышленности.

Анна Тел./Whatsapp/Wechat: +86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com