HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Technológia hlbokej kryogénnej separácie vzduchu je metóda, ktorá oddeľuje hlavné zložky (dusík, kyslík a argón) vo vzduchu pomocou nízkych teplôt. Je široko používaná v odvetviach, ako je oceliarsky, chemický, farmaceutický a elektronický priemysel. S rastúcim dopytom po plynoch sa čoraz viac rozširuje aj aplikácia technológie hlbokej kryogénnej separácie vzduchu. Tento článok sa podrobne zaoberá výrobným procesom hlbokej kryogénnej separácie vzduchu vrátane jej pracovného princípu, hlavného zariadenia, prevádzkových krokov a jej použitia v rôznych odvetviach.

Prehľad technológie kryogénnej separácie vzduchu

Základným princípom kryogénnej separácie vzduchu je ochladenie vzduchu na extrémne nízke teploty (zvyčajne pod -150 °C), aby sa zložky vo vzduchu mohli oddeliť podľa ich rôznych bodov varu. Kryogénna jednotka na separáciu vzduchu zvyčajne používa ako surovinu vzduch a prechádza procesmi, ako je kompresia, chladenie a expanzia, pričom nakoniec oddeľuje dusík, kyslík a argón od vzduchu. Táto technológia dokáže produkovať vysoko čisté plyny a presnou reguláciou procesných parametrov spĺňa prísne požiadavky na kvalitu plynu v rôznych priemyselných odvetviach.

Kryogénna jednotka na separáciu vzduchu je rozdelená na tri hlavné časti: vzduchový kompresor, predchladič vzduchu a chladiaci box. Vzduchový kompresor sa používa na stláčanie vzduchu na vysoký tlak (zvyčajne 5 – 6 MPa), predchladič znižuje teplotu vzduchu chladením a chladiaci box je jadrom celého procesu kryogénnej separácie vzduchu vrátane frakcionačnej veže, ktorá sa používa na dosiahnutie separácie plynov.

Kompresia a chladenie vzduchu

Kompresia vzduchu je prvým krokom v kryogénnej separácii vzduchu, ktorej hlavným cieľom je stlačiť vzduch pri atmosférickom tlaku na vyšší tlak (zvyčajne 5 – 6 MPa). Po vstupe vzduchu do systému cez kompresor sa jeho teplota v dôsledku procesu kompresie výrazne zvýši. Preto je potrebné vykonať sériu krokov chladenia, aby sa znížila teplota stlačeného vzduchu. Medzi bežné metódy chladenia patrí vodné chladenie a chladenie vzduchom a dobrý chladiaci účinok môže zabezpečiť, že stlačený vzduch počas následného spracovania nespôsobí zbytočné zaťaženie zariadenia.

Po predbežnom ochladení vzduchu vstupuje do ďalšieho stupňa predchladenia. Stupeň predchladenia zvyčajne používa ako chladiace médium dusík alebo kvapalný dusík a pomocou zariadenia na výmenu tepla sa teplota stlačeného vzduchu ďalej znižuje, čím sa pripravuje na následný kryogénny proces. Predchladením sa môže teplota vzduchu znížiť na teplotu blízku teplote skvapalňovania, čím sa zabezpečia potrebné podmienky na oddelenie zložiek vo vzduchu.

Nízkoteplotná expanzia a separácia plynov

Po stlačení a predchladení vzduchu nasleduje ďalší kľúčový krok nízkoteplotná expanzia a oddelenie plynov. Nízkoteplotná expanzia sa dosahuje rýchlou expanziou stlačeného vzduchu cez expanzný ventil na normálny tlak. Počas procesu expanzie teplota vzduchu výrazne klesne a dosiahne teplotu skvapalňovania. Dusík a kyslík vo vzduchu začnú skvapalňovať pri rôznych teplotách v dôsledku rozdielov v ich bodoch varu.

V kryogénnom zariadení na separáciu vzduchu vstupuje skvapalnený vzduch do chladiacej komory, kde je frakcionačná veža kľúčovou súčasťou separácie plynov. Hlavným princípom frakcionačnej veže je využitie rozdielov bodov varu rôznych zložiek vo vzduchu, v dôsledku stúpania a klesania plynu v chladiacej komore, na dosiahnutie separácie plynov. Bod varu dusíka je -195,8 °C, kyslíka je -183 °C a argónu je -185,7 °C. Úpravou teploty a tlaku vo veži je možné dosiahnuť účinnú separáciu plynov.

Proces separácie plynov vo frakcionačnej veži je veľmi presný. Na extrakciu dusíka, kyslíka a argónu sa zvyčajne používa dvojstupňový systém frakcionačnej veže. Najprv sa v hornej časti frakcionačnej veže separuje dusík, zatiaľ čo v spodnej časti sa koncentruje kvapalný kyslík a argón. Na zlepšenie účinnosti separácie je možné do veže pridať chladič a odparovač, ktoré môžu ešte presnejšie riadiť proces separácie plynov.

Extrahovaný dusík má zvyčajne vysokú čistotu (nad 99,99 %), široko používaný v metalurgii, chemickom priemysle a elektronike. Kyslík sa používa v medicíne, oceliarskom priemysle a iných energeticky náročných odvetviach, ktoré vyžadujú kyslík. Argón ako vzácny plyn sa zvyčajne extrahuje procesom separácie plynov, má vysokú čistotu a široko sa používa pri zváraní, tavení a rezaní laserom, okrem iných high-tech oblastí. Automatizovaný riadiaci systém dokáže upraviť rôzne procesné parametre podľa skutočných potrieb, optimalizovať efektivitu výroby a znížiť spotrebu energie.

Okrem toho optimalizácia systému hlbokej kryogénnej separácie vzduchu zahŕňa aj technológie na úsporu energie a reguláciu emisií. Napríklad spätným získavaním nízkoteplotnej energie v systéme je možné znížiť plytvanie energiou a zlepšiť celkovú účinnosť využitia energie. Navyše, s čoraz prísnejšími environmentálnymi predpismi, moderné zariadenia na hlbokú kryogénnu separáciu vzduchu venujú väčšiu pozornosť aj znižovaniu emisií škodlivých plynov a zvyšovaniu ekologickosti výrobného procesu.

Aplikácie hlbokej kryogénnej separácie vzduchu

Technológia hlbokej kryogénnej separácie vzduchu má nielen dôležité uplatnenie pri výrobe priemyselných plynov, ale zohráva významnú úlohu aj vo viacerých oblastiach. V oceliarskom, hnojivom a petrochemickom priemysle sa technológia hlbokej kryogénnej separácie vzduchu používa na zabezpečenie vysoko čistých plynov, ako je kyslík a dusík, čím sa zabezpečujú efektívne výrobné procesy. V elektronickom priemysle sa dusík získaný hlbokou kryogénnou separáciou vzduchu používa na reguláciu atmosféry pri výrobe polovodičov. V medicínskom priemysle je vysoko čistý kyslík kľúčový pre podporu dýchania pacientov.

Okrem toho, technológia hlbokej kryogénnej separácie vzduchu zohráva dôležitú úlohu aj pri skladovaní a preprave kvapalného kyslíka a kvapalného dusíka. V situáciách, keď nie je možné prepravovať plyny pod vysokým tlakom, môže kvapalný kyslík a kvapalný dusík účinne znížiť objem a znížiť náklady na prepravu.

Záver

Technológia hlbokej kryogénnej separácie vzduchu s jej efektívnymi a presnými schopnosťami separácie plynov sa široko používa v rôznych priemyselných oblastiach. S pokrokom v technológii sa proces hlbokej kryogénnej separácie vzduchu stane inteligentnejším a energeticky úspornejším a zároveň zvýši čistotu separácie plynov a efektivitu výroby. V budúcnosti sa inovácia technológie hlbokej kryogénnej separácie vzduchu z hľadiska ochrany životného prostredia a obnovy zdrojov stane kľúčovým smerom rozvoja priemyslu.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com