Komponen ASU dijelaskan: pemampat, sistem pemurnian, penukar haba, dan lajur penyulingan

Unit pemisahan udara (ASU) adalah kemudahan perindustrian yang memisahkan udara atmosfera ke dalam komponen utamanya (terutamanya nitrogen dan oksigen, dan kadang -kadang gas jarang seperti argon). Atmosfera mengandungi kira -kira 78.1% nitrogen, 20.9% oksigen, dan 0.93% argon, ditambah dengan jumlah gas lain. ASUS menggunakan sumber -sumber semula jadi ini, memisahkan dan membersihkannya melalui kaedah fizikal untuk memenuhi permintaan gas kesucian - dari pelbagai industri - seperti keluli, pemprosesan logam, bahan kimia, semikonduktor, perubatan, pembungkusan makanan, penjanaan kuasa, dan rawatan alam sekitar. Dengan peningkatan permintaan untuk gas perindustrian dari industri moden dan pembuatan, kecekapan tinggi -, kapasiti tinggi -, dan rendah - tenaga - Asus telah menjadi bahagian penting dalam infrastruktur.

ASU tipikal termasuk komponen utama berikut:

Pemampat udara

Sistem Penyucian Air/Pembersihan

Penukar haba/sistem penyejukan kriogenik

Lajur penyulingan/menara/lajur geseran

Sistem tambahan (contohnya, penyimpanan/pengumpulan/sistem pengangkutan) - walaupun bukan "komponen pemisahan teras," mereka sangat penting untuk penghantaran dan penyimpanan gas akhir.

These components work together to create a system from air -> purification -> liquefaction -> separation ->koleksi

Fungsi - mengambil udara atmosfera dan memampatkannya ke tekanan yang lebih tinggi untuk proses penyejukan dan pencairan yang lebih cekap.

Parameter operasi tipikal - biasanya memampatkan udara hingga kira -kira 5 hingga 10 bar tol. Tahap tekanan ini bermanfaat untuk pertukaran haba dan kecekapan pencairan berikutnya.

Kepentingan - Jika pemampatan tidak mencukupi, ketumpatan udara tidak mencukupi, mengakibatkan penyejukan dan pencairan yang tidak mencukupi; Jika mampatan berlebihan, penggunaan tenaga peralatan dan beban mekanikal akan meningkat. Oleh itu, reka bentuk sistem mampatan dan bilangan peringkat mampatan (peringkat - tunggal, multi - peringkat) adalah penting untuk prestasi keseluruhan ASU.

Selain itu, sistem pemampat sering digunakan bersamaan dengan intercoolers dan pemisah untuk menghilangkan kabut minyak, kondensat, dan kekotoran cecair yang dihasilkan semasa pemampatan, meletakkan asas untuk pemurnian dan penyejukan berikutnya. (Untuk sistem pemampatan industri yang lebih kompleks, mampatan peringkat - MULTI - + intercooling + reka bentuk pemisahan minyak/air umumnya disyorkan.)

Tujuan - untuk mengeluarkan kelembapan, karbon dioksida (CO₂), dan bahan pencemar jejak lain (seperti hidrokarbon, kabut minyak, dll) dari udara termampat. Sekiranya kekotoran ini kekal di udara, mereka terdedah kepada pembekuan dan pemejalan semasa penyejukan atau pencairan suhu rendah -, yang membawa kepada penyumbatan paip, kerosakan peralatan, dan kemurnian yang dikurangkan.

Teknologi biasa
Kaedah penjerapan (contohnya, sieves molekul, desiccants)
Sistem Penyerapan Swing Tekanan (PSA) (boleh juga digunakan dalam beberapa ASUS)
Teknologi pemisahan membran (dalam beberapa - rendah - suhu, rendah - keperluan kesucian)

Kepentingan - Tahap pemurnian adalah penting untuk memastikan kesucian gas akhir, operasi stabil, dan keselamatan peralatan. Pembersihan yang tidak lengkap boleh menyebabkan pembekuan peralatan, penyumbatan, output yang dikurangkan, atau gangguan pengeluaran; Ini amat kritikal untuk industri yang memerlukan gas kesucian - (seperti oksigen perubatan, nitrogen semikonduktor, gas lengai, dll.).

Tugas - penyejukan udara termampat yang disucikan kepada suhu kriogenik yang sangat rendah, mencairkannya untuk mempersiapkan fraksionasi/penyulingan. Biasanya, suhu jatuh ke -150 darjah atau lebih rendah.

Pelaksanaan - Mencapai penurunan secara beransur -ansur dalam suhu udara melalui satu siri tinggi - penukar haba kecekapan dan kitaran penyejukan kriogenik. Penukar haba bertukar haba dengan udara yang dimampatkan, disucikan dan penyejuk kriogenik (dan mungkin beberapa gas refluks) dalam sistem, mencapai penyejukan dan pencairan.

Komponen sistem - Kotak sejuk, penukar haba kriogenik, sistem pemampatan peredaran/pengembangan penyejuk, dan mungkin tenaga refluks - reka bentuk penjimatan (pemulihan haba).

Pertimbangan utama - kecekapan penyejukan, bahan penukar haba dan reka bentuk (keperluan tinggi untuk pengaliran haba dan toleransi kriogenik), dan penggunaan tenaga dan kestabilan kitaran penyejukan. Tinggi - Reka bentuk penukar haba kecekapan dan pengoptimuman kitaran penyejukan secara langsung mempengaruhi penggunaan tenaga dan ekonomi ASU.

Prinsip - Pemisahan dicapai dengan menggunakan perbezaan dalam titik mendidih komponen: komponen utama udara, seperti nitrogen (n₂), oksigen (o₂), dan argon (AR), mempunyai titik mendidih kira -kira kira -kira:

Nitrogen (n₂): -196 darjah

Argon (AR): -186 darjah (jika diekstrak)

Oksigen (o₂): -183 darjah

Operasi - Air cecair diperkenalkan ke dalam lajur penyulingan (atau multi - lajur peringkat). Apabila cecair meningkat dan secara beransur -ansur dipanaskan di dalam lajur, komponen yang berbeza menguap/menguap pada titik mendidih masing -masing. Nitrogen menguap terlebih dahulu dan mempunyai titik mendidih terendah (menghasilkan gas atas nitrogen), manakala wap oksigen adalah titik mendidih paling berat/tertinggi (menghasilkan cecair bawah oksigen); Jika argon hadir, ia biasanya diekstrak dari seksyen pertengahan (titik pengekstrakan perantaraan).

Struktur menara - untuk mendapatkan gas kesucian - tinggi, multi - sistem siri menara (dua - menara atau tiga- menara struktur) biasanya digunakan. Reka bentuk menara, bilangan dulang (atau struktur pembungkusan), nisbah refluks, dan tekanan operasi semuanya mempengaruhi kecekapan dan kesucian pemisahan.

Pemisahan dan pengekstrakan produk - Komponen yang berbeza (gas atau cecair) dikumpulkan di bahagian atas atau bawah menara dan dilepaskan ke sistem penyimpanan/outlet berikutnya.

Berikut adalah aliran proses mudah untuk ASU kriogenik biasa:

Pengambilan gas dan pemampatan: Udara atmosfera ditarik dan bertekanan (5-10 bar) oleh pemampat.

Pembersihan: Udara termampat memasuki sistem pembersihan untuk menghilangkan kekotoran seperti kelembapan, CO₂, dan kabus minyak. Penjerapan (PSA), pemisahan membran, atau teknik penapis molekul digunakan.

Penyejuk & Pencairan: Udara yang disucikan disejukkan kepada suhu yang sangat rendah melalui kotak sejuk, penukar haba, dan kitaran penyejukan, menyebabkan ia cecair. Fraksionasi/Penyulingan: Udara cecair memasuki menara fraksionasi (berpotensi menara panggung multi -), di mana pemisahan dicapai menggunakan perbezaan titik mendidih, dengan komponen gas dipisahkan lapisan oleh lapisan (nitrogen, argon, oksigen, dan lain -lain).

Koleksi, penyimpanan, dan pengangkutan: Gas yang dipisahkan (atau cecair) diekstrak dan disimpan dalam tangki simpanan (tinggi - silinder tekanan atau tangki cecair kriogenik), dan kemudian diangkut ke pengguna akhir melalui saluran paip, trak tangki, atau rangkaian bekalan gas.

Seluruh proses sangat bersepadu, yang memerlukan operasi pemampatan, pemurnian, penyejukan, pemisahan, dan penyimpanan yang diselaraskan untuk memastikan kesucian gas, bekalan stabil, dan kecekapan yang tinggi.

Gas utama yang dipisahkan oleh ASU (oksigen, nitrogen, argon, dan lain -lain) memainkan peranan yang sangat penting dalam pengeluaran perindustrian dan sosial:
Besi dan keluli, metalurgi, pemprosesan logam - oksigen digunakan untuk pembakaran, pemotongan oksigen, dan kimpalan; Nitrogen/argon digunakan untuk perlindungan atmosfera lengai, rawatan haba, dan peleburan.
Kimia/petrokimia/arang batu arang batu - nitrogen digunakan untuk perlindungan lengai, gas pembawa, dan pencairan gas; Oksigen digunakan untuk tindak balas pengoksidaan dan sokongan pembakaran. Pembuatan Semikonduktor/Elektronik - tinggi - kesucian nitrogen/argon digunakan dalam atmosfera lengai untuk mencegah pengoksidaan atau pencemaran.

Perubatan/Pharmaceutical - menyediakan tinggi - oksigen/nitrogen/argon kesucian untuk sokongan pernafasan, pembedahan, farmaseutikal, dan gas makmal.

Pembungkusan makanan/industri makanan - menggunakan nitrogen (gas lengai) sebagai gas pembungkusan untuk memanjangkan hayat rak dan mencegah pengoksidaan.

Tenaga/Perlindungan Alam Sekitar/Rawatan Alam Sekitar - Kuantiti oksigen yang besar digunakan dalam rawatan air sisa/kumbahan, pembakaran, dan proses perlindungan alam sekitar; Nitrogen/Argon juga menjadi semakin penting dalam industri baru seperti tenaga baru dan pembuatan bateri.

Tambahan pula, bagi pengguna dengan skala besar -, tinggi - keperluan gas kesucian (seperti kilang keluli, tumbuhan kimia, pembuatan skala besar -, dan kilang semikonduktor), cryogenic ASU menyediakan kos - efektif, yang boleh dipercayai dan boleh dipercayai. Melalui pengeluaran dan integrasi sistem skala besar -, kos gas unit dapat dikurangkan dengan ketara, mencapai skala ekonomi.

Melalui penjelasan terperinci tentang pelbagai komponen ASU (pemampat, sistem pembersihan udara, penukar haba penyejukan, lajur fraksionasi, dan lain -lain), kita dapat melihat bahawa ASU bukan satu peranti, tetapi sistem yang sangat bersepadu. Setiap bahagian mesti berfungsi dengan tepat dan berkolaborasi untuk mencapai kecekapan tinggi -, tinggi - kesucian, dan pemisahan udara skala besar dan besar.

Dengan peningkatan permintaan perindustrian untuk gas kesucian tinggi - dan keperluan ketat untuk kecekapan tenaga, perlindungan alam sekitar, dan kawalan kos, teknologi ASU terus maju. Asus moden semakin menekankan: kecekapan pertukaran haba yang lebih baik dan mengurangkan penggunaan tenaga penyejukan; Sistem kawalan dan automasi (real - pemantauan masa, pengoptimuman proses); Reka bentuk modular (skid - dipasang/sejuk - integrasi kotak) + kitaran pembinaan lebih cepat + operasi lebih stabil; Pelbagai gas, pelbagai kapasiti pengeluaran, kesucian tinggi + penyesuaian untuk memenuhi keperluan pelanggan - memenuhi pelbagai bidang seperti keluli, kimia, perubatan, semikonduktor, dan tenaga baru.

Bagi syarikat -syarikat seperti anda (terutamanya pembuatan), manakala pengeluaran langsung di ASU mungkin tidak berkaitan secara langsung, memahami bagaimana kemudahan perindustrian asas yang beroperasi membantu dalam memahami rantaian bekalan gas hulu, struktur kos bahan mentah, dan spesifikasi untuk gas perindustrian (oksigen, nitrogen) dalam proses yang melibatkan pemprosesan logam, struktur keluli, dan lukisan yang berkualiti, Penyelarasan.