Ханчжоуская технологическая группа Нучжуо, ООО

Технология глубокого криогенного разделения воздуха (ГКРВ) – это метод разделения основных компонентов воздуха (азота, кислорода и аргона) при низких температурах. Она широко применяется в таких отраслях, как сталелитейная, химическая, фармацевтическая и электронная. В связи с растущим спросом на газы применение ГКРВ также находит всё более широкое применение. В данной статье подробно рассматривается производственный процесс ГКРВ, включая принцип работы, основное оборудование, этапы работы и применение в различных отраслях промышленности.

Обзор технологии криогенного разделения воздуха

Основной принцип криогенного разделения воздуха заключается в охлаждении воздуха до экстремально низких температур (обычно ниже -150 °C), что позволяет разделить его компоненты в соответствии с их температурами кипения. Обычно криогенная установка разделения воздуха использует воздух в качестве сырья и проходит такие процессы, как сжатие, охлаждение и расширение, в результате чего из воздуха выделяются азот, кислород и аргон. Эта технология позволяет получать газы высокой чистоты и, благодаря точному регулированию параметров процесса, удовлетворять строгим требованиям к качеству газа в различных отраслях промышленности.

Криогенная установка разделения воздуха состоит из трёх основных частей: воздушного компрессора, предварительного охладителя воздуха и холодильного блока. Воздушный компрессор используется для сжатия воздуха до высокого давления (обычно 5-6 МПа), предварительный охладитель снижает температуру воздуха путём охлаждения, а холодильный блок является ключевым звеном всего процесса криогенного разделения воздуха, включая ректификационную колонну, используемую для разделения газа.

Сжатие и охлаждение воздуха

Сжатие воздуха – это первый этап криогенного разделения воздуха, целью которого является сжатие воздуха при атмосферном давлении до более высокого (обычно 5-6 МПа). После того, как воздух попадает в систему через компрессор, его температура значительно повышается в процессе сжатия. Поэтому для снижения температуры сжатого воздуха необходимо провести ряд этапов охлаждения. К распространённым методам охлаждения относятся водяное и воздушное охлаждение, а хороший охлаждающий эффект гарантирует, что сжатый воздух не создаст ненужной нагрузки на оборудование при последующей обработке.

После предварительного охлаждения воздух поступает на следующую стадию предварительного охлаждения. На стадии предварительного охлаждения в качестве охлаждающей среды обычно используется азот или жидкий азот, а теплообменное оборудование обеспечивает дальнейшее снижение температуры сжатого воздуха, подготавливая его к последующему криогенному процессу. Предварительное охлаждение позволяет снизить температуру воздуха до температуры, близкой к температуре сжижения, что обеспечивает необходимые условия для разделения компонентов.

Низкотемпературное расширение и разделение газа

После сжатия и предварительного охлаждения воздуха следующим ключевым этапом является низкотемпературное расширение и газоразделение. Низкотемпературное расширение достигается путём быстрого расширения сжатого воздуха через регулирующий клапан до нормального давления. В процессе расширения температура воздуха значительно падает, достигая температуры сжижения. Азот и кислород в воздухе начинают сжижаться при разных температурах из-за разницы в температурах кипения.

В криогенном воздухоразделительном оборудовании сжиженный воздух поступает в холодильный блок, где ректификационная колонна является ключевым элементом газоразделения. Основной принцип работы ректификационной колонны заключается в использовании разницы температур кипения различных компонентов воздуха, возникающей при подъеме и опускании газа в холодильном блоке, для достижения газоразделения. Температура кипения азота составляет -195,8 °C, кислорода -183 °C, а аргона -185,7 °C. Регулируя температуру и давление в колонне, можно добиться эффективного газоразделения.

Процесс разделения газа в ректификационной колонне отличается высокой точностью. Обычно для извлечения азота, кислорода и аргона используется двухступенчатая система ректификационной колонны. Сначала азот отделяется в верхней части ректификационной колонны, а жидкий кислород и аргон концентрируются в нижней. Для повышения эффективности разделения в колонну можно добавить охладитель и реиспаритель, что позволяет более точно контролировать процесс разделения газа.

Извлекаемый азот обычно имеет высокую чистоту (более 99,99%) и широко применяется в металлургии, химической промышленности и электронике. Кислород используется в медицине, сталелитейной промышленности и других энергоёмких отраслях, где требуется кислород. Аргон, как инертный газ, обычно извлекается методом газоразделения, обеспечивая высокую чистоту и широко применяясь в сварке, плавке, лазерной резке и других высокотехнологичных областях. Автоматизированная система управления позволяет регулировать различные параметры процесса в соответствии с реальными потребностями, оптимизируя эффективность производства и снижая энергопотребление.

Кроме того, оптимизация системы глубокого криогенного разделения воздуха включает в себя энергосберегающие технологии и технологии контроля выбросов. Например, рекуперация низкотемпературной энергии в системе позволяет сократить потери энергии и повысить общую эффективность её использования. Более того, в условиях ужесточения экологических норм, современное оборудование для глубокого криогенного разделения воздуха также уделяет всё больше внимания снижению выбросов вредных газов и повышению экологичности производственного процесса.

Применение глубокого криогенного разделения воздуха

Технология глубокого криогенного разделения воздуха не только находит важное применение в производстве промышленных газов, но и играет важную роль во многих областях. В сталелитейной промышленности, производстве удобрений и нефтехимической промышленности технология глубокого криогенного разделения воздуха используется для получения высокочистых газов, таких как кислород и азот, что обеспечивает эффективность производственных процессов. В электронной промышленности азот, получаемый методом глубокого криогенного разделения воздуха, используется для контроля атмосферы в производстве полупроводников. В медицинской промышленности высокочистый кислород критически важен для респираторной поддержки пациентов.

Кроме того, технология глубокого криогенного разделения воздуха играет важную роль в хранении и транспортировке жидкого кислорода и жидкого азота. В ситуациях, когда транспортировка газов высокого давления невозможна, жидкий кислород и жидкий азот позволяют эффективно сократить объём и снизить транспортные расходы.

Заключение

Технология глубокого криогенного разделения воздуха, отличающаяся эффективностью и точностью разделения газов, широко применяется в различных отраслях промышленности. С развитием технологий процесс глубокого криогенного разделения воздуха станет более интеллектуальным и энергоэффективным, одновременно повышая чистоту разделения газа и эффективность производства. В будущем инновации в области глубокого криогенного разделения воздуха с точки зрения защиты окружающей среды и восстановления ресурсов также станут ключевым направлением развития отрасли.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com