Unitatea de separare a aerului

Ce este o unitate de separare a aerului?

 

O unitate de separare a aerului este o instalație industrială. Funcționează mai întâi prin răcire și lichefiere. Apoi, utilizând distilarea criogenică pe baza diferitelor puncte de fierbere ale gazelor din aer, separă atmosfera în componente principale, incluzând în principal oxigen, azot și argon. Gazele pure produse sunt utilizate pe scară largă în domeniile industriale și medicale. Procesul este energetic - intensiv și se bazează pe componente precum compresoare, coloane de distilare și site moleculare. De asemenea, un ASU poate separa atmosfera în componentele sale primare precum azot, oxigen și uneori argon și alte gaze rare, compuse de obicei din elemente, inclusiv compresoare de aer, sisteme de purificare a aerului, schimbătoare de căldură, sisteme de răcire criogenică și coloane de distilare.

Metode de separare a aerului

NewTek vă oferă tăiere - Edge Gas Solutions

Distilarea criogenică

Distilarea criogenică răcește mai întâi aerul pentru a -l lichefia, apoi își separă selectiv componentele pe baza diferențelor punctului lor de fierbere prin distilare. Aceasta produce gaze de puritate -, dar consumă multă energie. Sistemul necesită schimbătoare de căldură strâns integrate și coloane de separare pentru a menține eficiența, energia de refrigerare provenind din compresorul de aer de intrare.
Pentru a obține temperaturi scăzute, instalațiile de separare a aerului folosesc două cicluri de refrigerare: utilizarea accelerației izotermice printr -un dispozitiv de accelerație sau o expansiune izentropică printr -un expander. Echipamentul criogenic trebuie să fie adăpostit într -o „cutie rece” (incintă izolată) pentru a minimiza pierderile de răcire.

 

Alte metode de separare a aerului

●Tehnologia de separare a membranei: consum redus de energie și parametri flexibili. Cameră - Membranele polimerului de temperatură produc 25% - 50% oxigen - aer îmbogățit; Membranele ceramice (ITM și OTM) necesită temperaturi de 800 - 900 de grade și pot produce un nivel ridicat - oxigen de puritate care depășește 90%. Acestea pot fi utilizate pentru a produce oxigen - epuizat sau azot - gaz îmbogățit pentru rezervoarele de combustibil pentru aeronave pentru pasageri pentru a reduce riscul și pot furniza, de asemenea, aer îmbogățit cu oxigen pentru piloți de aeronave nepresurizate, nepresionate.

●Adsorbția de balansare a presiunii (PSA): care funcționează la temperatura camerei și necesitând nicio lichefiere, PSA folosește zeolit ​​(un „burete moleculară”) pentru adsorbția presiunii ridicate - și redus - desorbție de presiune pentru a separa oxigen și azot. Acest compresor compact poate fi utilizat pentru fabricarea concentratoarelor portabile de oxigen medical. Adsorbția de balansare a presiunii în vid (VPSA) este similară, doar gazul țintă fiind desorbit la presiunea subatmosferică

Obțineți o ofertă gratuită!

 

Principiul de lucru al unei unități de separare a aerului (ASU)

Deși unitățile de separare a aerului pot utiliza o varietate de tehnologii, cum ar fi separarea membranei și adsorbția de balansare a presiunii, fracționarea criogenă (distilarea) rămâne tehnologia de bază pentru realizarea unei separații eficiente, ridicate -. Procesul său tipic de funcționare este împărțit în patru etape cheie:

 

 

Etapa de compresie

Aerul atmosferic este mai întâi atras în ASU și apoi intră într -un sistem de compresor multi - pentru presiune. Scopul principal al acestei etape este creșterea presiunii aerului, reducând astfel consumul de energie și îmbunătățind eficiența în procesele ulterioare de răcire și separare. Presiunea aerului este de obicei controlată într-un interval de 5-10 barg, punând bazele proceselor ulterioare.

 

Etapa de purificare

Aerul sub presiune trece mai întâi printr -un sistem de purificare pentru a elimina impuritățile, în principal umiditatea, dioxidul de carbon și urme de ulei, praf și alți poluanți. Acest pas este crucial: asigură puritatea ridicată a gazelor de ieșire finale, îndeplinind cerințele aplicațiilor industriale și medicale; De asemenea, împiedică înghețarea sau acumularea impurităților în mediul de temperatură scăzut - ulterior, prevenind blocarea schimbătoarelor de căldură, conducte și alte echipamente, asigurând astfel funcționarea stabilă a unității.

 

Etapa de răcire

Aerul comprimat purificat intră într -un sistem de răcire format dintr -un schimbător de căldură și un ciclu de refrigerare (cum ar fi ciclurile Linde sau Kraut), unde este răcit treptat la o temperatură scăzută. Deoarece fracționarea criogenă se bazează pe diferențele de puncte de fierbere între componentele gazoase, procesul de răcire scade aerul la temperatura de lichefiere, transformând aerul gazous în aer lichid, pregătindu -l pentru separarea ulterioară a distilărilor.

 

Etapa de separare

Aerul lichid este introdus într -un singur turn de distilare a etapei -} sau multi -, unde componentele sale sunt separate prin distilare fracțională. Diferențele dintre punctele de fierbere între gaze sunt cruciale pentru separare: azotul, cu cel mai mic punct de fierbere, se vaporizează și se ridică din aerul lichid mai întâi, fiind colectat în vârful turnului. Oxigenul, cu punctul său de fierbere mai mare, rămâne în partea de jos a turnului și este evacuat ca lichid sau gaz. Dacă argonul trebuie să fie separat, deoarece punctul său de fierbere se află între azot și oxigen, acesta poate fi extras din mijlocul turnului printr -o secțiune de distilare specializată.

Unitatea de separare a aerului (ASU) proces de funcționare și componente de bază

 

Aerul comprimat din compresorul de aer este mai întâi răcit de un sistem de răcire de aer pre - înainte de a fi îndepărtat de sitele moleculare pentru a elimina impurități precum umiditatea, dioxidul de carbon și hidrocarburile. Aerul purificat este apoi împărțit în două căi: una este trimisă direct în coloana superioară a turnului de distilare, în timp ce cealaltă este extinsă și răcită de un expander înainte de a fi trimis în coloana inferioară. În cadrul turnului de distilare, vaporii în creștere și lichidul care se încadrează suferă de schimb de căldură și separare, producând în cele din urmă azot ridicat - puritate în partea de sus a coloanei superioare și oxigen de puritate ridicat - oxigen de puritate în partea de jos.
 

● Sistem de compresie:

Cuprinzând un filtru de intrare de aer (pentru a filtra praful), un compresor de aer (pentru a presuriza aerul), un răcitor de interstație a compresorului de aer (pentru a reduce temperatura și a menține eficiența) și a unui amortizor de aerisire a compresorului de aer (pentru a reduce zgomotul).

● Sistem de răcire pre -:
Care cuprinde un turn de răcire -, un turn de răcire de aer - (pentru a schimba căldura și a reduce temperatura), o pompă de apă (pentru a furniza apă de răcire) și un răcitor (pentru a asigura răcire profundă).

● Sistem de purificare:
Nucleul este un adsorber de sită moleculară (pentru a îndepărta impuritățile) cuplat cu un amortizor de aerisire de azot (pentru a reduce zgomotul de evacuare).

● Sistem de schimb de căldură:

Include principalul schimbător de căldură (pentru schimbul de căldură între aer și gazul de temperatură scăzut - pentru a reduce temperatura) și subcoolerul (pentru răcirea produselor lichide pentru a reduce pierderile de vaporizare).

● Sistem de distilare:
Include turnul de distilare (pentru gaz - Separarea contactului lichid) și condensatorul - evaporator (pentru menținerea ciclului de distilare).

● Sistem de livrare a produselor:

Cuprinzând o stație de reglare a presiunii (pentru reglarea presiunii) și o stație de contorizare (pentru măsurarea debitului).

● Sistem de rezervă pentru stocare lichidă:

Include rezervoare de depozitare lichidă (pentru stocarea oxigenului lichid și azot lichid), rezervoare de depozitare a gazului (pentru tamponarea produselor gazoase) și un evaporator lichid (pentru lichid de urgență - la - conversie a gazului).

Aplicații ale unității de separare a aerului

 

 

 

 

 

Asistență medicală
 

Fabricare industrială
 

Mâncare și băuturi
 

Producția de energie

 

Unitatea de separare a aerului în procesul de gaze industriale

Aerul este compus în principal din azot (aproximativ 78,1%), oxigen (aproximativ 20,9%), argon (aproximativ 0,9%) și cantități mici de alte gaze. În prezent, cea mai utilizată metodă de separare a aerului în industrie este separarea criogenică, cunoscută și sub denumirea de distilare criogenă. În esență, aceasta implică lichefierea gazelor, folosind de obicei metode mecanice, cum ar fi expansiunea accelerației sau expansiunea adiabatică. Aerul este mai întâi comprimat și răcit, apoi distilat folosind diferențele de puncte de fierbere între gaze pentru a le separa.

Noduri cheie și funcții ale fluxului de proces

● Fluxul de aer de alimentare

Un parametru de intrare fundamental (măsurat în Nm³/h) care determină direct scala/capacitatea de producție ASU (de exemplu, 68.500 nm³/h pentru un mediu - ASU sub funcționare normală).

Anomalii: crește brusc compresoarele de suprasarcină (consum de uzură mai mare/energie) și perturba purificarea/răcirea/distilarea (gaz dezechilibrat - lichid/termodinamică, eficiență mai mică/randament); Fluxul excesiv de scăzut reduce utilizarea echipamentelor și crește costurile unitare.

● Fluxul de aer comprimat

Modificări de debit Modificări post - compresie; Fluxul de ieșire trebuie să corespundă procesului de sistem, să asigure o presiune suficientă pentru operațiunile criogene/de distilare și să mențină stabilitatea.

Control: Reglați deschiderea paletei de ghidare de intrare sau viteza compresorului pentru un control precis de curgere/presiune.

Riscuri: suprapresiunea provoacă pericole pentru echipamente; Limitele de presiune insuficiente lichefierea/separarea; Fluxul instabil afectează adsorbția sită moleculară (îndepărtarea inadecvată a impurității).

● Debitul de aer purificat

Critic pentru separarea criogenică după îndepărtarea umidității/CO₂/hidrocarburilor prin uscătoare de aer; Necesită stabilitate și conformitate cu proiectarea.

Impacturi: dezechilibre anormale de flux Fracționând gazul turn - Raportul lichid (de exemplu, viteza excesivă a debitului până la ascensiunea gazului, reducând timpul de contact/eficiența și puritatea produsului); peste - impurități standard provoacă echipamente criogene glazură/înfundare.

● Gaz - Debitul de lichid în turnurile de distilare

GAS - Debit de fază: Cheie pentru eficiență (de exemplu, distilarea inițială în dublu - turnul de jos al turnului produce azot în creștere/oxigen descendent - lichid bogat). Fluxul adecvat asigură suficient gaz - contact lichid (schimb de căldură/masă); Excesul cauzează inundațiile turnului (acumularea de lichid, distilarea perturbată) și eficiența scăzută a separarii.

Lichid - debit de fază: contrafracțiuni cu gaz; Fluxul (de exemplu, oxigenul accelerat - lichidul bogat de la turnul inferior la turnul superior) trebuie să se potrivească cu fluxul de gaz. Excesul de turnuri de inundații; Insuficiența reduce spălarea impurității (puritate slabă); Fluxul instabil afectează condensatorul - Evaporator Schimb de căldură (afectează echilibrul/separarea energetică).

● Debitul de gaze de produse și deșeuri reziduale

Debit de oxigen al produsului: controlat de nevoile utilizatorilor (de exemplu, flux ridicat pentru realizarea oțelului, puritate ridicată pentru utilizare medicală); Reglat prin parametri de distilare (raport de reflux, temperatură, presiune). Fluctuațiile de impact asupra producției (de exemplu, eficiența/calitatea instalabilă a oțelului).

Produs Flux de azot: controlat precis (prin distilare gaz - Distribuție lichidă, reflux lichid azot) pentru substanțe chimice/electronice (de exemplu, stabil - puritate azot ca gaz de protecție a cipului); Abaterile provoacă oxidare.

Fluxul de gaze reziduale: conține gaze nereparate; După răcirea expandrării, o parte regenerează sitele moleculare răcoroase, orificiile de aerisire. Excesul indică o eficiență scăzută de separare (gaz irosit, energie ridicată) și regenerare slabă a sitei (adsorbție/stabilitate redusă).

Metode de control și reglare a fluxului

● Reglarea supapei

Supapă de accelerație: O supapă de accelerație este un dispozitiv de control al debitului utilizat frecvent care controlează debitul prin variația deschiderii valvei pentru a schimba zona de curgere a fluidului. În unitățile de separare a aerului, supapele de accelerație sunt adesea utilizate pentru a controla fluxul de aer de alimentare, aerul comprimat și componentele de gaz și lichid din fiecare coloană. De exemplu, înainte de a intra în aer într -o coloană de distilare, o supapă de accelerație poate fi utilizată pentru a regla debitul pentru a satisface cerințele de alimentare ale coloanei de distilare. În timp ce supapele de accelerație oferă avantaje, cum ar fi structura simplă și ușurința de funcționare, acestea generează, de asemenea, o anumită cădere de presiune în timpul procesului de reglare, ceea ce duce la pierderea de energie.

Supapă de reglare: O supapă de reglare este de obicei utilizată împreună cu un sistem de control automat pentru a regla automat deschiderea supapei în funcție de un debit setat. Supapele de reglare sunt adesea instalate în punctele de control ale fluxului cheie în unitățile de separare a aerului, cum ar fi conductele de ieșire pentru oxigenul și azotul produsului. Pe baza datelor de flux de timp -, un controler ajustează automat deschiderea supapei pentru a menține debitul în intervalul setat. În comparație cu supapele de accelerație, supapele de reglare oferă o precizie mai mare a reglării și un răspuns mai rapid, ceea ce le face mai adaptabile la diferite condiții de operare în timpul funcționării unității.

● Reglarea compresorului

Reglarea paletei de ghidare de intrare: Pentru compresoarele de aer centrifugal, volumul de aer de admisie poate fi variat prin reglarea unghiului paletelor de ghidare de intrare, controlând astfel debitul de aer comprimat. Pentru a crește debitul de aer comprimat, deschiderea paletei de ghidare de intrare este crescută pentru a permite mai mult aer să intre în compresor; În schimb, deschiderea paletei de ghidare de intrare este scăzută pentru a reduce volumul de aer de admisie. Reglarea paletei de ghidare de intrare oferă avantajele unui interval de ajustare larg și un consum de energie relativ minim în timpul ajustării. Acest lucru asigură că debitul de aer comprimat îndeplinește cerințele procesului, menținând în același timp funcționarea eficientă a compresorului.

Reglarea vitezei: debitul poate fi, de asemenea, ajustat prin variația vitezei compresorului. Folosind tehnologia de reglare a vitezei frecvenței variabile, viteza compresorului poate fi ajustată flexibil pe baza cerințelor reale de debit. Când dispozitivul necesită un debit de aer comprimat mai mic, viteza compresorului este redusă; Când este necesar un debit mai mare, viteza este crescută. Reglarea vitezei oferă un timp de răspuns rapid și se poate adapta rapid la modificările debitului procesului, dar depune cerințe mari pe sistemul motor și de control.

● Reglarea refluxului

Reglarea refluxului este o metodă comună de control al fluxului în unitățile de separare a aerului. De exemplu, într -o coloană de distilare, raportul lichid de gaz - în interiorul coloanei este controlat prin reglarea debitului de reflux, influențând astfel eficiența distilărilor și debitul produsului. Pentru a îmbunătăți puritatea produsului, debitul de reflux poate fi crescut pentru a permite secțiunii de distilare din coloană să separe mai eficient impuritățile de gaz. Pentru a crește randamentul produsului, debitul de reflux poate fi redus. Reglarea refluxului trebuie utilizată în combinație cu alte metode de control al fluxului pentru a asigura funcționarea stabilă a coloanei de distilare în diferite condiții de operare.

Monitorizarea fluxurilor și asigurarea siguranței

● Sistem de monitorizare a fluxului

Pentru a monitoriza cu exactitate fluxul în punctele cheie ASU, este de obicei adoptat un sistem avansat de monitorizare a fluxului, compus în principal din senzori de debit, circuite de transmisie a semnalului și instrumente de afișare și control.

●Senzori de debit:

Fluxuri de plăci de orificiu: Măsurați debitul prin diferențial de presiune față de fluidul care trece printr -un orificiu; Cost simplu, scăzut -, dar precizie limitată.

Fluxuri de vortex: detectați frecvența vortexului de la trecerea fluidului printr -un generator de vortex; O precizie ridicată, o gamă largă de măsurare.

Fluxuri de masă: măsurați direct fluxul de masă fluid, neafectat de modificări de temperatură/presiune/densitate; Ultra - Precizie ridicată, ideală pentru măsurarea fluxului de gaze de produs.

● Transmisia semnalului și controlul afișajului:

Senzorii de flux convertesc semnalele de debit în semnale electrice/digitale, transmise la instrumente de afișare și control. Aceste instrumente arată fluxul de timp real - în fiecare punct, declanșează alarme dacă debitul depășește intervalele de setare și se conectează la sistemul de automatizare pentru reglarea automată a fluxului.

●Măsuri de siguranță

Fluctuațiile anormale de debit în ASUS pot provoca riscuri de siguranță, necesitând măsuri eficiente de siguranță:

Alarme de flux și blocaje:
Sistemul de monitorizare are limite de alarmă superioare/inferioare; Alarmele audibile/vizuale activează atunci când fluxul este în afara razei. Dispozitivele de interblocare previne accidente severe: de exemplu, oprirea automată - a compresoarelor de aer dacă fluxul de aer de alimentare este prea scăzut (pentru a evita deteriorarea echipamentelor) sau automat - reglarea deschiderilor de valve/oprirea echipamentelor specifice dacă produsul o₂/n₂ fluxul fluctuează abnormal.

Întreținerea și îngrijirea echipamentelor:
Mențineți în mod regulat echipamentele de monitorizare a fluxului, dispozitivele de control și întregul ASU: inspectați senzorii de debit pentru blocare/deteriorare (curățați/înlocuiți prompt), supape de verificare/depanare (asigurați flexibilitate/fiabilitate) și inspectați echipamentele cheie (de exemplu, compresoare) pentru o performanță stabilă. Acest lucru reduce anomaliile de curgere din eșecurile echipamentelor și îmbunătățește siguranța operațională.

Parametri de curgere recomandate pentru unități de separare a aerului de diferite scări

●Scara mică - ASUS

Potrivit pentru scenarii cu cerere scăzută de gaz, cum ar fi laboratoare și mici fabrici.

Core Parameters: Process air flow rate 50-500 Nm³/h; product oxygen flow rate 10-200 Nm³/h (purity >99.5%), product nitrogen flow rate 20-300 Nm³/h (purity >99.9%).​

Caracteristici: Controlează precis debitul fiecărei componente pentru a asigura furnizarea stabilă de gaze de puritate ridicate - pentru producție sau experimente de scară mică -.

●MEDIU - Scale ASUS

Serviți pe scară largă întreprinderi industriale generale pentru a răspunde cererii obișnuite de gaze.

Parametri de bază: procesul de debit de aer de proces 3.000-20.000 nm³/h; Debitul de oxigen al produsului 1.000-10.000 nm³/h (puritate ≈99,6%), debitul de azot al produsului 1.500-15.000 nm³/h (puritate până la 99,99%).

Caracteristici: cerințe mai mari pentru controlul debitului la nodurile cheie (de exemplu, aer de alimentare, aer comprimat, gaz - flux de lichid în turnuri de distilare); Se bazează pe sisteme automatizate avansate și echipamente de precizie pentru a asigura o funcționare eficientă și stabilă și o calitate a produsului.

●Scară mare - asus

Folosit în scenarii de producție industrială la scară mare -, cum ar fi fabricile mari de oțel și plantele chimice.

Parametri de bază: procesul de debit de aer de proces peste 50.000 nm³/h (unii depășesc 100.000 nm³/h, de exemplu, un ASU într -un conglomerat mare de oțel ajunge la 80.000 nm³/h); Debitul de oxigen al produsului 30.000-50.000 nm³/h (îndeplinește cerințele stricte de puritate pentru realizarea oțelului), debitul de azot al produsului 40.000-60.000 nm³/h.

Caracteristici: dificultăți mari în controlul debitului; Solicitați tehnologii de monitorizare și reglare mai avansate și mai fiabile pentru a asigura o funcționare stabilă și eficientă sub sarcină mare, oferind un gaz de calitate continuu - pentru producția de scară mare -.

Ca unul dintre cei mai profesioniști producători și furnizori de unități de separare a aerului din China, vă întâmpinăm cu căldură la unitatea de separare a aerului de înaltă puritate de înaltă puritate de fabrica noastră. Toate produsele personalizate sunt cu prețuri de înaltă calitate și competitive.