Razložene komponente ASU: kompresorji, čistilni sistem, izmenjevalniki toplote in destilacijski stolpi - Novice o podjetju

Enota za ločevanje zraka (ASU) je industrijski objekt, ki ločuje atmosferski zrak na glavne komponente (predvsem dušik in kisik ter včasih redke pline, kot je argon). Ozračje vsebuje približno 78,1 % dušika, 20,9 % kisika in 0,93 % argona ter sledove drugih plinov. ASU-ji uporabljajo te naravne vire, jih ločujejo in čistijo s fizikalnimi metodami, da bi izpolnili zahteve po visoko-čistem plinu različnih industrij-, kot so jeklarstvo, predelava kovin, kemikalije, polprevodniki, medicina, pakiranje hrane, proizvodnja energije in obdelava okolja. Z naraščajočim povpraševanjem po industrijskih plinih v sodobni industriji in proizvodnji so ASU-ji z visoko-učinkovitostjo, visoko-zmogljivostjo in nizko{10}}porabo-energije postali pomemben del infrastrukture.

Tipični ASU vključuje naslednje ključne komponente:

Zračni kompresorji

Sistem za čiščenje/čiščenje zraka

Toplotni izmenjevalniki/kriogeni hladilni sistem

Destilacijski stolpi/stolpi/torni stolpi

Pomožni sistemi (npr. sistemi za shranjevanje/zbiranje/transport) – Čeprav niso "komponente za ločevanje jedra", so ključni za končno dostavo in shranjevanje plina.

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

Funkcija - Vsebuje atmosferski zrak in ga stisne na višji tlak za učinkovitejše kasnejše postopke hlajenja in utekočinjanja.

Tipični delovni parametri - Običajno stisne zrak na približno 5 do 10 barov. Ta raven tlaka je ugodna za kasnejšo izmenjavo toplote in učinkovitost utekočinjanja.

Pomembnost - Če je kompresija nezadostna, bo gostota zraka neustrezna, kar bo povzročilo nezadostno hlajenje in utekočinjenje; če je kompresija pretirana, se bo poraba energije opreme in mehanska obremenitev povečala. Zato sta zasnova kompresijskega sistema in število stopenj stiskanja (eno-stopenjski, več-stopenjski) ključnega pomena za splošno delovanje ASU.

Poleg tega se kompresorski sistem pogosto uporablja v povezavi z vmesnimi hladilniki in separatorji za odstranjevanje oljne meglice, kondenzata in tekočih nečistoč, ki nastanejo med kompresijo, s čimer se postavi temelj za poznejše čiščenje in hlajenje. (Za bolj zapletene industrijske kompresijske sisteme se na splošno priporoča zasnova z več-stopenjsko kompresijo + vmesnim hlajenjem + ločevanjem olja/vode.)

Namen - Odstranjevanje vlage, ogljikovega dioksida (CO₂) in drugih sledov onesnaževalcev (kot so ogljikovodiki, oljna megla itd.) iz stisnjenega zraka. Če te nečistoče ostanejo v zraku, so nagnjene k zmrzovanju in strjevanju med kasnejšim ohlajanjem pri nizkih-temperaturah ali utekočinjenju, kar povzroči zamašitev cevi, poškodbe opreme in zmanjšano čistost.

Skupne tehnologije
Adsorpcijske metode (npr. molekularna sita, sušilna sredstva)
Adsorpcijski sistemi z nihanjem tlaka (PSA) (lahko se uporabljajo tudi v nekaterih ASU)
Tehnologija ločevanja z membrano (pri nekaterih ne-nizkih-temperaturah, zahtevah nizke-čistosti)

Pomembnost - Stopnja čiščenja je ključna za zagotavljanje čistosti končnega plina, stabilnega delovanja in varnosti opreme. Nepopolno čiščenje lahko povzroči zmrzovanje opreme, blokado, zmanjšano proizvodnjo ali prekinitev proizvodnje; to je še posebej kritično za industrije, ki zahtevajo visoko{2}}čiste pline (kot so medicinski kisik, polprevodniški dušik, inertni plini itd.).

Naloga - Hlajenje prečiščenega stisnjenega zraka na izjemno nizke kriogene temperature, njegovo utekočinjenje za pripravo na frakcioniranje/destilacijo. Običajno temperatura pade na -150 stopinj ali nižje.

Implementacija - Doseganje postopnega zniževanja temperature zraka z vrsto visoko{1}}učinkovitih izmenjevalnikov toplote in kriogenih hladilnih ciklov. Toplotni izmenjevalniki izmenjujejo toploto s stisnjenim, prečiščenim zrakom in kriogenim hladilnim sredstvom (in po možnosti nekaj povratnega plina) v sistemu, s čimer dosežejo hlajenje in utekočinjenje.

Komponente sistema - Hladilna škatla, kriogeni toplotni izmenjevalniki, kompresijski/ekspanzijski sistem kroženja hladilnega sredstva in po možnosti zasnova, ki-varčuje povratno energijo (rekuperacija toplote).

Ključni premisleki - Učinkovitost hlajenja, materiali in zasnova toplotnega izmenjevalnika (visoke zahteve glede prevodnosti toplote in kriogene tolerance) ter poraba energije in stabilnost hladilnega cikla. Visok{2}}zasnova toplotnega izmenjevalnika in optimizacija hladilnega cikla neposredno vplivata na porabo energije in ekonomičnost ASU.

Načelo - Ločevanje dosežemo z uporabo razlik v vreliščih komponent: glavne sestavine zraka, kot so dušik (N₂), kisik (O₂) in argon (Ar), imajo vrelišča približno:

Dušik (N₂): –196 stopinj

Argon (Ar): –186 stopinj (če je ekstrahiran)

Kisik (O₂): –183 stopinj

Delovanje - Utekočinjeni zrak se uvede v destilacijsko kolono (ali več-stopenjsko kolono). Ko se tekočina dviga in postopoma segreva znotraj kolone, različne komponente izhlapijo/uparijo pri svojih vrelišču. Dušik najprej izhlapi in ima najnižje vrelišče (proizvaja zgornji dušikov plin), medtem ko so kisikove pare najtežje/najvišje vrelišče (proizvajajo kisikovo spodnjo tekočino); če je argon prisoten, se običajno ekstrahira iz vmesnega odseka (vmesna ekstrakcijska točka).

Struktura stolpa - Za pridobivanje plinov visoke-čistosti se običajno uporabljajo sistemi z več-stolpami (dve-stolpni ali tri-stolpne strukture), zlasti kadar je treba hkrati ekstrahirati dušik, kisik in argon. Zasnova stolpa, število pladnjev (ali struktura embalaže), refluksno razmerje in delovni tlak vplivajo na učinkovitost in čistost ločevanja.

Ločevanje in ekstrakcija produkta - Različne komponente (plinaste ali tekoče) se zbirajo na vrhu ali dnu stolpa in odvajajo v naslednje skladiščne/odvodne sisteme.

Sledi poenostavljen potek postopka za tipični kriogeni ASU:

Dovod in stiskanje plina: Atmosferski zrak se vsesa in stisne (5–10 barov) s kompresorjem.

Čiščenje: Stisnjen zrak vstopi v čistilni sistem za odstranjevanje nečistoč, kot so vlaga, CO₂ in oljna meglica. Uporabljajo se tehnike adsorpcije (PSA), membranskega ločevanja ali molekularnega sita.

Hlajenje in utekočinjanje: prečiščen zrak se ohladi na izjemno nizke temperature prek hladilne škatle, izmenjevalnika toplote in hladilnega cikla, zaradi česar se utekočini. Frakcioniranje/destilacija: utekočinjeni zrak vstopi v frakcionirni stolp (po možnosti več-stopenjski stolp), kjer se ločevanje doseže z uporabo razlik v vreliščih, pri čemer so plinske komponente ločene plast za plastjo (dušik, argon, kisik itd.).

Zbiranje, shranjevanje in prevoz: ločeni plin (ali tekočina) se ekstrahira in shrani v rezervoarjih za shranjevanje (-visokotlačne jeklenke ali rezervoarji za kriogene tekočine) in se nato prepelje do končnega uporabnika prek cevovodov, tovornjakov s cisternami ali omrežij za oskrbo s plinom.

Celoten proces je visoko integriran in zahteva usklajeno delovanje sistemov za stiskanje, čiščenje, hlajenje, ločevanje in shranjevanje, da se zagotovi čistost plina, stabilna dobava in visoka učinkovitost.

Glavni plini, ločeni z ASU (kisik, dušik, argon itd.), igrajo izjemno pomembno vlogo v industrijski in družbeni proizvodnji:
Železo in jeklo, metalurgija, obdelava kovin-Kisik se uporablja za zgorevanje, rezanje s kisikom in varjenje; dušik/argon se uporablja za zaščito inertne atmosfere, toplotno obdelavo in taljenje.
Kemična/petrokemična/premogovna kemična industrija-Dušik se uporablja za inertno zaščito, nosilni plin in redčenje plina; kisik se uporablja za oksidacijske reakcije in podporo gorenju. Proizvodnja polprevodnikov/elektronike - Visok-dušik/argon se uporablja v inertnih atmosferah za preprečevanje oksidacije ali kontaminacije.

Medicina/farmacevtika - Zagotavljanje-kisika/dušika/argona visoke čistosti za podporo dihanju, kirurgijo, farmacevtske izdelke in laboratorijske pline.

Embalaža za hrano/živilska industrija - Uporaba dušika (inertni plin) kot plina za pakiranje za podaljšanje roka uporabnosti in preprečevanje oksidacije.

Energija/varstvo okolja/ravnanje z okoljem - Velike količine kisika se uporabljajo pri čiščenju odpadne vode/odplak, sežiganju in postopkih varstva okolja; dušik/argon postaja vse bolj pomemben tudi v nastajajočih panogah, kot sta nova energija in proizvodnja baterij.

Poleg tega za uporabnike z velikimi-potrebami po plinu visoke-čistosti (kot so jeklarne, kemične tovarne, velike-proizvodnje in tovarne polprevodnikov), Cryogenic ASU zagotavlja stroškovno-učinkovite, stabilne in zanesljive rešitve. S -veliko obsegom proizvodnje in sistemsko integracijo je mogoče stroške plina na enoto občutno znižati, s čimer dosežemo ekonomijo obsega.

S podrobno razlago različnih komponent ASU (kompresor, sistem za čiščenje zraka, hladilni izmenjevalnik toplote, frakcionirna kolona itd.) lahko vidimo, da ASU ni ena sama naprava, ampak zelo integriran sistem. Vsak del mora delovati natančno in sodelovati, da doseže visoko-učinkovitost, visoko-čistost ter veliko-ločevanje zraka in oskrbo s plinom.

Z naraščajočim industrijskim povpraševanjem po visoko{0}}čistih plinih in strogimi zahtevami glede energetske učinkovitosti, varstva okolja in nadzora stroškov tehnologija ASU nenehno napreduje. Sodobni ASU vse bolj poudarjajo: izboljšano učinkovitost izmenjave toplote in zmanjšano porabo hladilne energije; Nadzorni sistemi in avtomatizacija (-nadzor v realnem času, optimizacija procesov); Modularna zasnova (integracija s-vgrajeno/hladno-zaboj) + hitrejši gradbeni cikli + stabilnejše delovanje; Več plinov, več proizvodnih zmogljivosti, visoka čistost + prilagajanje potrebam strank - za zadovoljevanje različnih področij, kot so jeklo, kemikalije, medicina, polprevodniki in nova energija.

Za podjetja, kot je vaše (predvsem proizvodno), medtem ko neposredna proizvodnja v ASU morda ni neposredno povezana, razumevanje delovanja takšnih osnovnih industrijskih objektov pomaga razumeti nabavno verigo plina, strukturo stroškov surovin ter povpraševanje in specifikacije za industrijske pline (kisik, dušik) v procesih, ki vključujejo obdelavo kovin, jeklene konstrukcije, varjenje in barvanje-, kar lahko vpliva na nabavo, načrtovanje proizvodnje, kakovost nadzor in usklajevanje dobavne verige.