HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

La tecnologia de separació criogènica profunda d'aire és un mètode que separa els components principals (nitrogen, oxigen i argó) de l'aire a baixes temperatures. S'utilitza àmpliament en indústries com la siderúrgica, química, farmacèutica i electrònica. Amb la creixent demanda de gasos, l'aplicació de la tecnologia de separació criogènica profunda d'aire també s'està estenent cada cop més. Aquest article tractarà a fons el procés de producció de la separació criogènica profunda d'aire, incloent-hi el seu principi de funcionament, els principals equips, els passos d'operació i la seva aplicació en diverses indústries.

Visió general de la tecnologia de separació d'aire criogènic

El principi bàsic de la separació criogènica d'aire és refredar l'aire a temperatures extremadament baixes (generalment per sota de -150 °C), de manera que els components de l'aire es puguin separar segons els seus diferents punts d'ebullició. Normalment, la unitat de separació criogènica d'aire utilitza aire com a matèria primera i passa per processos com la compressió, el refredament i l'expansió, separant finalment el nitrogen, l'oxigen i l'argó de l'aire. Aquesta tecnologia pot produir gasos d'alta puresa i, mitjançant la regulació precisa dels paràmetres del procés, complir els requisits estrictes de qualitat del gas en diferents camps industrials.

La unitat de separació d'aire criogènic es divideix en tres parts principals: compressor d'aire, prerefrigerador d'aire i caixa freda. El compressor d'aire s'utilitza per comprimir l'aire a una pressió alta (normalment de 5 a 6 MPa), el prerefrigerador redueix la temperatura de l'aire mitjançant el refredament i la caixa freda és la part central de tot el procés de separació d'aire criogènic, inclosa la torre de fraccionament, que s'utilitza per aconseguir la separació de gasos.

Compressió i refrigeració de l'aire

La compressió d'aire és el primer pas en la separació criogènica d'aire, que té com a objectiu principal comprimir l'aire a pressió atmosfèrica a una pressió més alta (normalment 5-6 MPa). Després que l'aire entri al sistema a través del compressor, la seva temperatura augmentarà significativament a causa del procés de compressió. Per tant, s'ha de dur a terme una sèrie de passos de refredament per reduir la temperatura de l'aire comprimit. Els mètodes de refredament habituals inclouen el refredament per aigua i el refredament per aire, i un bon efecte de refredament pot garantir que l'aire comprimit no causi una càrrega innecessària a l'equip durant el processament posterior.

Després que l'aire s'hagi refredat preliminarment, passa a la següent etapa de prerefredament. L'etapa de prerefredament sol utilitzar nitrogen o nitrogen líquid com a medi refrigerant i, mitjançant equips d'intercanvi de calor, la temperatura de l'aire comprimit es redueix encara més, preparant-lo per al procés criogènic posterior. Mitjançant el prerefredament, la temperatura de l'aire es pot reduir fins a una temperatura propera a la de liqüefacció, proporcionant les condicions necessàries per a la separació dels components de l'aire.

Expansió a baixa temperatura i separació de gasos

Després de comprimir i prerefredar l'aire, el següent pas clau és l'expansió a baixa temperatura i la separació de gasos. L'expansió a baixa temperatura s'aconsegueix expandint ràpidament l'aire comprimit a través d'una vàlvula d'expansió fins a la pressió normal. Durant el procés d'expansió, la temperatura de l'aire baixarà significativament, arribant a la temperatura de liqüefacció. El nitrogen i l'oxigen de l'aire començaran a liqüefar-se a diferents temperatures a causa de les diferències en els seus punts d'ebullició.

A l'equip de separació d'aire criogènic, l'aire liquat entra a la caixa freda, on la torre de fraccionament és la part clau per a la separació de gasos. El principi bàsic de la torre de fraccionament és utilitzar les diferències de punts d'ebullició dels diferents components de l'aire, a través del gas que puja i baixa a la caixa freda, per aconseguir la separació de gasos. El punt d'ebullició del nitrogen és de -195,8 °C, el de l'oxigen és de -183 °C i el de l'argó és de -185,7 °C. Ajustant la temperatura i la pressió a la torre, es pot aconseguir una separació de gasos eficient.

El procés de separació de gasos a la torre de fraccionament és molt precís. Normalment, s'utilitza un sistema de torre de fraccionament de dues etapes per extreure nitrogen, oxigen i argó. Primer, el nitrogen se separa a la part superior de la torre de fraccionament, mentre que l'oxigen líquid i l'argó es concentren a la part inferior. Per millorar l'eficiència de la separació, es pot afegir un refrigerador i un reevaporador a la torre, que poden controlar amb més precisió el procés de separació de gasos.

El nitrogen extret sol ser d'alta puresa (superior al 99,99%), àmpliament utilitzat en metal·lúrgia, indústria química i electrònica. L'oxigen s'utilitza en medicina, indústria siderúrgica i altres indústries d'alt consum d'energia que requereixen oxigen. L'argó, com a gas rar, s'extreu normalment mitjançant el procés de separació de gasos, amb alta puresa i àmpliament utilitzat en soldadura, fosa i tall per làser, entre altres camps d'alta tecnologia. El sistema de control automatitzat pot ajustar diversos paràmetres del procés segons les necessitats reals, optimitzar l'eficiència de la producció i reduir el consum d'energia.

A més, l'optimització del sistema de separació criogènica profunda d'aire també inclou tecnologies d'estalvi d'energia i control d'emissions. Per exemple, recuperant l'energia a baixa temperatura del sistema, es pot reduir el malbaratament d'energia i es pot millorar l'eficiència general de la utilització de l'energia. A més, amb les regulacions ambientals cada cop més estrictes, els equips moderns de separació criogènica profunda d'aire també presten més atenció a la reducció de les emissions de gasos nocius i a la millora del respecte pel medi ambient del procés de producció.

Aplicacions de la separació criogènica profunda de l'aire

La tecnologia de separació d'aire criogènic profund no només té aplicacions importants en la producció de gasos industrials, sinó que també juga un paper significatiu en múltiples camps. En les indústries de l'acer, els fertilitzants i la petroquímica, la tecnologia de separació d'aire criogènic profund s'utilitza per proporcionar gasos d'alta puresa com ara oxigen i nitrogen, garantint processos de producció eficients. En la indústria electrònica, el nitrogen proporcionat per la separació d'aire criogènic profund s'utilitza per al control de l'atmosfera en la fabricació de semiconductors. En la indústria mèdica, l'oxigen d'alta puresa és crucial per al suport respiratori dels pacients.

A més, la tecnologia de separació criogènica profunda de l'aire també juga un paper important en l'emmagatzematge i el transport d'oxigen líquid i nitrogen líquid. En situacions on no es poden transportar gasos a alta pressió, l'oxigen líquid i el nitrogen líquid poden reduir eficaçment el volum i disminuir els costos de transport.

Conclusió

La tecnologia de separació criogènica profunda per aire, amb les seves capacitats de separació de gasos eficients i precises, s'aplica àmpliament en diversos camps industrials. Amb l'avanç de la tecnologia, el procés de separació criogènica profunda per aire esdevindrà més intel·ligent i eficient energèticament, alhora que millorarà la puresa de la separació de gasos i l'eficiència de la producció. En el futur, la innovació de la tecnologia de separació criogènica profunda per aire en termes de protecció del medi ambient i recuperació de recursos també esdevindrà una direcció clau per al desenvolupament de la indústria.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com