HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Technologie hluboké kryogenní separace vzduchu je metoda, která odděluje hlavní složky (dusík, kyslík a argon) ve vzduchu pomocí nízkých teplot. Je široce používána v průmyslových odvětvích, jako je ocelářský, chemický, farmaceutický a elektronický průmysl. S rostoucí poptávkou po plynech se stále více rozšiřuje i aplikace technologie hluboké kryogenní separace vzduchu. Tento článek podrobně pojednává o výrobním procesu hluboké kryogenní separace vzduchu, včetně jejího pracovního principu, hlavního zařízení, provozních kroků a jejího použití v různých průmyslových odvětvích.

Přehled technologie kryogenní separace vzduchu

Základním principem kryogenní separace vzduchu je ochlazení vzduchu na extrémně nízké teploty (obvykle pod -150 °C), aby bylo možné oddělit složky ve vzduchu podle jejich různých bodů varu. Kryogenní separační jednotka vzduchu obvykle používá jako surovinu vzduch a prochází procesy, jako je komprese, chlazení a expanze, až nakonec oddělí dusík, kyslík a argon ze vzduchu. Tato technologie umožňuje vyrábět vysoce čisté plyny a díky přesné regulaci procesních parametrů splňovat přísné požadavky na kvalitu plynu v různých průmyslových oblastech.

Kryogenní separační jednotka vzduchu se dělí na tři hlavní části: vzduchový kompresor, předchlazovač vzduchu a chladicí box. Vzduchový kompresor se používá ke stlačení vzduchu na vysoký tlak (obvykle 5–6 MPa), předchlazovač snižuje teplotu vzduchu chlazením a chladicí box je klíčovou součástí celého procesu kryogenní separace vzduchu, včetně frakcionační věže, která se používá k dosažení separace plynů.

Stlačování a chlazení vzduchu

Stlačování vzduchu je prvním krokem v kryogenní separaci vzduchu, jehož hlavním cílem je stlačit vzduch při atmosférickém tlaku na vyšší tlak (obvykle 5-6 MPa). Poté, co vzduch vstoupí do systému kompresorem, se jeho teplota v důsledku procesu komprese výrazně zvýší. Proto je nutné provést řadu chladicích kroků, aby se snížila teplota stlačeného vzduchu. Mezi běžné metody chlazení patří chlazení vodou a chlazení vzduchem a dobrý chladicí účinek může zajistit, že stlačený vzduch během následného zpracování nezpůsobuje zbytečné zatížení zařízení.

Po předběžném ochlazení vzduchu vstupuje do další fáze předchlazení. V této fázi se jako chladicí médium obvykle používá dusík nebo kapalný dusík a pomocí zařízení pro výměnu tepla se teplota stlačeného vzduchu dále snižuje, čímž se vzduch připravuje na následný kryogenní proces. Předchlazením lze teplotu vzduchu snížit na teplotu blízkou teplotě zkapalnění, což zajišťuje nezbytné podmínky pro oddělení složek ve vzduchu.

Nízkoteplotní expanze a separace plynů

Po stlačení a předchlazení vzduchu je dalším klíčovým krokem nízkoteplotní expanze a oddělení plynů. Nízkoteplotní expanze se dosahuje rychlou expanzí stlačeného vzduchu expanzním ventilem na normální tlak. Během procesu expanze teplota vzduchu výrazně klesne a dosáhne teploty zkapalňování. Dusík a kyslík ve vzduchu začnou zkapalňovat při různých teplotách v důsledku rozdílů v bodech varu.

V kryogenním zařízení pro separaci vzduchu vstupuje zkapalněný vzduch do chladicí komory, kde je frakcionační věž klíčovou součástí pro separaci plynů. Hlavním principem frakcionační věže je využití rozdílů bodů varu různých složek ve vzduchu, a to v důsledku stoupání a klesání plynu v chladicí komoře, k dosažení separace plynů. Bod varu dusíku je -195,8 °C, kyslíku -183 °C a argonu -185,7 °C. Úpravou teploty a tlaku ve věži lze dosáhnout účinné separace plynů.

Proces separace plynů ve frakcionační věži je velmi přesný. Obvykle se k extrakci dusíku, kyslíku a argonu používá dvoustupňový systém frakcionační věže. Nejprve se v horní části frakcionační věže oddělí dusík, zatímco kapalný kyslík a argon se koncentrují ve spodní části. Pro zlepšení účinnosti separace lze do věže přidat chladič a odpařovač, které mohou proces separace plynů dále přesněji řídit.

Extrahovaný dusík má obvykle vysokou čistotu (nad 99,99 %), široce se používá v metalurgii, chemickém průmyslu a elektronice. Kyslík se používá v lékařství, ocelářském průmyslu a dalších energeticky náročných odvětvích, která kyslík vyžadují. Argon, jako vzácný plyn, se obvykle extrahuje procesem separace plynů, má vysokou čistotu a je široce používán při svařování, tavení a řezání laserem, mimo jiné v high-tech oblastech. Automatizovaný řídicí systém dokáže upravovat různé procesní parametry podle skutečných potřeb, optimalizovat efektivitu výroby a snižovat spotřebu energie.

Optimalizace systému hluboké kryogenní separace vzduchu navíc zahrnuje také technologie úspory energie a regulace emisí. Například rekuperací nízkoteplotní energie v systému lze snížit plýtvání energií a zlepšit celkovou účinnost využití energie. Navíc s rostoucími přísnějšími environmentálními předpisy věnují moderní zařízení pro hlubokou kryogenní separaci vzduchu větší pozornost také snižování emisí škodlivých plynů a zvyšování šetrnosti výrobního procesu k životnímu prostředí.

Aplikace hluboké kryogenní separace vzduchu

Technologie hluboké kryogenní separace vzduchu má nejen důležité uplatnění při výrobě průmyslových plynů, ale hraje také významnou roli v mnoha oblastech. V ocelářském, hnojivovém a petrochemickém průmyslu se technologie hluboké kryogenní separace vzduchu používá k zajištění vysoce čistých plynů, jako je kyslík a dusík, a zajišťuje tak efektivní výrobní procesy. V elektronickém průmyslu se dusík získaný hlubokou kryogenní separací vzduchu používá k regulaci atmosféry při výrobě polovodičů. V lékařství je vysoce čistý kyslík klíčový pro podporu dýchání pacientů.

Technologie hluboké kryogenní separace vzduchu navíc hraje důležitou roli při skladování a přepravě kapalného kyslíku a kapalného dusíku. V situacích, kdy nelze přepravovat plyny pod vysokým tlakem, může kapalný kyslík a kapalný dusík účinně snížit objem a náklady na přepravu.

Závěr

Technologie hluboké kryogenní separace vzduchu se svými efektivními a přesnými schopnostmi separace plynů široce používá v různých průmyslových oblastech. S pokrokem v technologii se proces hluboké kryogenní separace vzduchu stane inteligentnějším a energeticky účinnějším a zároveň zvýší čistotu separace plynů a efektivitu výroby. V budoucnu se inovace technologie hluboké kryogenní separace vzduchu z hlediska ochrany životního prostředí a obnovy zdrojů stanou klíčovým směrem rozvoje průmyslu.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com