HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Технология глубокого криогенного разделения воздуха — это метод, позволяющий разделять основные компоненты воздуха (азот, кислород и аргон) при низких температурах. Она широко используется в таких отраслях, как металлургия, химическая промышленность, фармацевтика и электроника. С ростом спроса на газы применение технологии глубокого криогенного разделения воздуха также становится все более распространенным. В данной статье подробно рассматривается производственный процесс глубокого криогенного разделения воздуха, включая принцип его работы, основное оборудование, этапы эксплуатации и его применение в различных отраслях промышленности.

Обзор криогенной технологии разделения воздуха

Основной принцип криогенного разделения воздуха заключается в охлаждении воздуха до чрезвычайно низких температур (обычно ниже -150°C), чтобы компоненты воздуха могли быть разделены в соответствии с их различными температурами кипения. Обычно в криогенной установке разделения воздуха в качестве сырья используется воздух, который проходит такие процессы, как сжатие, охлаждение и расширение, в результате чего из воздуха отделяются азот, кислород и аргон. Эта технология позволяет получать газы высокой чистоты и, благодаря точному регулированию параметров процесса, соответствовать строгим требованиям к качеству газа в различных отраслях промышленности.

Криогенная установка разделения воздуха состоит из трех основных частей: воздушного компрессора, предварительного охладителя воздуха и холодильной камеры. Воздушный компрессор используется для сжатия воздуха до высокого давления (обычно 5-6 МПа), предварительный охладитель снижает температуру воздуха за счет охлаждения, а холодильная камера является основной частью всего процесса криогенного разделения воздуха, включая фракционирующую башню, которая используется для разделения газов.

Сжатие воздуха и охлаждение

Сжатие воздуха является первым этапом криогенной сепарации воздуха, основная цель которого — сжатие воздуха при атмосферном давлении до более высокого давления (обычно 5-6 МПа). После поступления воздуха в систему через компрессор его температура значительно повышается из-за процесса сжатия. Поэтому для снижения температуры сжатого воздуха необходимо провести ряд этапов охлаждения. К распространенным методам охлаждения относятся водяное и воздушное охлаждение, а хороший охлаждающий эффект гарантирует, что сжатый воздух не будет создавать излишнюю нагрузку на оборудование в процессе последующей обработки.

После предварительного охлаждения воздух переходит на следующий этап — предварительное охлаждение. На этапе предварительного охлаждения в качестве охлаждающей среды обычно используется азот или жидкий азот, а с помощью теплообменного оборудования температура сжатого воздуха дополнительно снижается, подготавливая его к последующему криогенному процессу. Благодаря предварительному охлаждению температура воздуха может быть снижена до температуры, близкой к температуре сжижения, что обеспечивает необходимые условия для разделения компонентов в воздухе.

Низкотемпературное расширение и разделение газов

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

В криогенном оборудовании для разделения воздуха сжиженный воздух поступает в холодильную камеру, где ключевой частью для разделения газов является фракционирующая башня. Основной принцип работы фракционирующей башни заключается в использовании разницы температур кипения различных компонентов воздуха, возникающей при подъеме и опускании газов в холодильной камере, для достижения разделения газов. Температура кипения азота составляет -195,8 °C, кислорода -183 °C, а аргона -185,7 °C. Путем регулирования температуры и давления в башне можно добиться эффективного разделения газов.

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

Извлекаемый азот обычно имеет высокую чистоту (выше 99,99%) и широко используется в металлургии, химической промышленности и электронике. Кислород используется в медицине, металлургической промышленности и других энергоемких отраслях, требующих кислорода. Аргон, как инертный газ, обычно извлекается методом газоразделения, имеет высокую чистоту и широко используется в сварке, плавке, лазерной резке и других высокотехнологичных областях. Автоматизированная система управления может регулировать различные параметры процесса в соответствии с фактическими потребностями, оптимизировать эффективность производства и снижать энергопотребление.

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

Применение глубокой криогенной сепарации воздуха

Технология глубокой криогенной сепарации воздуха находит важное применение не только в производстве промышленных газов, но и играет значительную роль во многих других областях. В сталелитейной, химической и нефтехимической промышленности технология глубокой криогенной сепарации воздуха используется для получения газов высокой чистоты, таких как кислород и азот, обеспечивая эффективные производственные процессы. В электронной промышленности азот, получаемый методом глубокой криогенной сепарации воздуха, используется для регулирования атмосферы при производстве полупроводников. В медицинской промышленности кислород высокой чистоты имеет решающее значение для поддержания дыхания пациентов.

Кроме того, технология глубокой криогенной сепарации воздуха также 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 уменьшить объем и снизить транспортные расходы.

Заключение

Технология глубокой криогенной сепарации воздуха, благодаря своей эффективности и точности разделения газов, широко применяется в различных отраслях промышленности. С развитием технологий процесс глубокой криогенной сепарации воздуха станет более интеллектуальным и энергоэффективным, одновременно повышая чистоту разделяемых газов и эффективность производства. В будущем инновации в технологии глубокой криогенной сепарации воздуха с точки зрения защиты окружающей среды и ресурсосбережения также станут ключевым направлением развития отрасли.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com