Enota za ločevanje zraka

Kaj je enota za ločevanje zraka?

 

Enota za ločevanje zraka je industrijski objekt. Deluje s hlajenjem in utekočinjenim zrakom. Nato uporabi kriogeno destilacijo, ki temelji na različnih vrelih plinov v zraku, atmosfero loči na glavne komponente, predvsem vključno s kisikom, dušikom in argonom. Proizvedeni čisti plini se pogosto uporabljajo na industrijskih in medicinskih področjih. Proces je energijo - intenziven in se opira na komponente, kot so kompresorji, destilacijski stolpci in molekularni sito. Prav tako lahko ASU loči atmosfero na svoje primarne komponente, kot so dušik, kisik in včasih argon in drugi redki plini, običajno sestavljeni iz elementov, vključno z zračnimi kompresorji, sistemi za čiščenje zraka, toplotnimi izmenjevalci, kriogenimi hladilnimi sistemi in destilacijskimi stebri.

Metode ločevanja zraka

NewTek vam ponuja vrhunske plinske rešitve

Kriogena destilacija

Kriogena destilacija najprej ohladi zrak, da ga utemelji, nato selektivno loči svoje komponente na podlagi njihovih razlik v vrelišču z destilacijo. To proizvaja plin z visoko čistostjo, vendar porabi veliko energije. Sistem potrebuje tesno integrirane toplotne izmenjevalnike in ločitvene stolpce za ohranjanje učinkovitosti, hladilno energijo pa prihaja iz kompresorja za dovodni zrak.
Za doseganje nizkih temperatur naprave za ločevanje zraka uporabljajo dva hladilna cikla: z uporabo izotermalnega dušila prek naprave za plin ali izentropske ekspanzije prek ekspanderja. Kriogena oprema mora biti nameščena v "hladni škatli" (izolirani ograjen prostor), da se čim bolj zmanjša izguba hlajenja.

 

Druge metode ločevanja zraka

●Tehnologija ločevanja membrane: nizka poraba energije in prilagodljivi parametri. Polimerne membrane v sobnih temperaturah proizvajajo 25% -50% zraka, obogatenega s kisikom; Keramične membrane (ITM in OTM) zahtevajo temperature 800-900 stopinj in lahko proizvedejo visoko čistost kisika, ki presega 90%. Uporabljajo se lahko za proizvodnjo plina, ki ga obogali s kisikom, za rezervoarje za gorivo potnikov, obogateni z dušikom, za zmanjšanje tveganja, poleg tega pa lahko zagotovi tudi zrak, obogaten s kisikom, za pilote z visoko višino, brez stavbnih zrakoplovov.

●Adsorpcija tlačne nihanja (PSA): deluje pri sobni temperaturi in ne zahteva utekočinjanja, PSA uporablja zeolit ​​("molekularno gobo") za visokotlačno adsorpcijo in desorpcijo z znižanim tlakom za ločitev kisika in dušika. Ta kompaktni kompresor se lahko uporablja za izdelavo prenosne medicinske koncentratorje kisika. Adsorpcija vakuumske tlačne nihanja (VPSA) je podobna, pri tem, da se pri subatmosferskem tlaku desorbira samo ciljni plin

Pridobite brezplačno ponudbo!

 

Delovno načelo enote za ločevanje zraka (ASU)

Čeprav lahko enote za ločevanje zraka uporabljajo različne tehnologije, kot sta ločevanje membran in adsorpcija tlačne nihanja, kriogena frakcioniranje (destilacija) ostaja glavna jedrna tehnologija za doseganje učinkovitega ločevanja z visoko čistočo. Njegov tipični postopek delovanja je razdeljen na štiri ključne faze:

 

 

Stopnja stiskanja

Atmosferski zrak se najprej vleče v ASU in nato vstopi v večstopenjski sistem kompresorja za tlak. Glavni namen te faze je povečati zračni tlak, s čimer se zmanjša poraba energije in izboljša učinkovitost v poznejših procesih hlajenja in ločevanja. Zračni tlak je običajno nadzorovan v območju od 5 do 10 barg, ki postavlja temelje za nadaljnje procese.

 

Faza čiščenja

Zrak pod tlakom najprej prehaja skozi sistem za čiščenje, da odstrani nečistoče, predvsem vlago, ogljikov dioksid in količine olja, prahu in drugih onesnaževal v sledovih. Ta korak je ključnega pomena: zagotavlja visoko čistost končnega izhodnega plina, ki izpolnjuje zahteve industrijskih in medicinskih aplikacij; Prav tako preprečuje, da bi nečistoče zamrznile ali se nabirale v naslednjem nizkotemperaturnem okolju, prepreči blokado toplotnih izmenjevalnikov, cevovodov in druge opreme, s čimer zagotavlja stabilno delovanje enote.

 

Hladilna stopnja

Prečiščen stisnjen zrak vstopi v hladilni sistem, sestavljen iz toplotnega izmenjevalnika in hladilnega cikla (na primer cikli Linde ali Kraut), kjer se postopoma ohladi na nizko temperaturo. Ker kriogena frakcioniranje temelji na razlikah v vreliščih med plinastimi komponentami, hladilni postopek znižuje zrak na njegovo utekočinjanje temperature, pretvori plinast zrak v tekoči zrak in ga pripravi na nadaljnjo ločevanje destilacije.

 

Faza ločitve

Tekoči zrak se dovaja v eno- ali večstopenjski destilacijski stolp, kjer se njene komponente ločijo z delno destilacijo. Razlike v vreliščih med plini so ključne za ločevanje: dušik, z najnižjo vreliščem, izhlapi in dvigne iz tekočega zraka, ki se zbira na vrhu stolpa. Kisik z višjo vrelišče ostane na dnu stolpa in se odvaja kot tekočina ali plin. Če je treba argon ločiti, saj njegova vrelišče leži med dušikom in kisikom, ga je mogoče izvleči s sredine stolpa skozi specializirano destilacijsko odsek.

Proces obratovanja zraka (ASU) in jedrne komponente

 

Stisnjen zrak iz zračnega kompresorja najprej ohladi sistem predhladitve zraka, preden ga odstranijo molekularni siti, da odstranijo nečistoče, kot so vlaga, ogljikov dioksid in ogljikovodiki. Prečiščeni zrak se nato razdeli na dve poti: ena se pošlje neposredno v zgornji stolpec destilacijskega stolpa, drugi pa razširi in ohladi ekspander, preden ga pošljejo v spodnji stolpec. Znotraj destilacijskega stolpa sta naraščajoča para in padajoča tekočina podvržena izmenjavi toplote in ločevanju, na koncu pa na vrhu zgornjega stolpca in kisik na dnu na vrhu zgornje stolpce povzročijo visoko čistoči.
 

● Sistem stiskanja:

Obsega filter za dovod zraka (za filtriranje prahu), zračni kompresor (za pritisk zraka), hladilnik med zračnim kompresorjem (za zmanjšanje temperature in vzdrževanje učinkovitosti) in zračni kompresor odzračevalnik (za zmanjšanje hrupa).

● Sistem pred hlajenjem:
Obvešča stolp za hlajenje z vodo, stolp za hlajenje zraka (za izmenjavo toplote in znižanje temperature), vodno črpalko (za zagotavljanje hladilne vode) in hladilnik (za globoko hlajenje).

● Čistilni sistem:
Jedro je molekularni sito adsorber (za odstranjevanje nečistoč), skupaj z dušikovim dušilnikom (za zmanjšanje hrupa izpušnih plinov).

● Sistem za izmenjavo toplote:

Vključuje glavni toplotni izmenjevalec (za izmenjavo toplote med zrakom in nizkotemperaturnim plinom za znižanje temperature) in pod hladilnikom (za hlajenje tekočih produktov za zmanjšanje izgub upanja).

● Sistem destilacije:
Vključuje destilacijski stolp (za ločitev kontaktnih kontaktov plina) in kondenzator-počivalnik (za vzdrževanje cikla destilacije).

● Sistem za dostavo izdelkov:

Obsega regulacijsko postajo za regulacijo tlaka (za regulacijo tlaka) in merilno postajo (za merjenje pretoka).

● Sistem za varnostno kopiranje tekočine:

Vključuje rezervoarje za shranjevanje tekočine (za shranjevanje tekočega kisika in tekočega dušika), rezervoarje za shranjevanje plina (za puferne plinaste produkte) in tekoči uparjalnik (za pretvorbo v nujnih pretvorbi tekočine v plini).

Aplikacije za ločevanje zraka

 

 

 

 

 

Zdravstveno zdravstveno varstvo
 

Industrijska proizvodnja
 

Hrana in pijača
 

Proizvodnja energije

 

Oddelek za ločevanje zraka v procesu industrijskih plinov

Zrak je sestavljen predvsem iz dušika (približno 78,1%), kisika (približno 20,9%), argona (približno 0,9%) in majhnih količin drugih plinov. Trenutno je najpogosteje uporabljena metoda ločevanja zraka v industriji kriogena ločitev, znana tudi kot kriogena destilacija. V bistvu to vključuje utekočinjenje plina, običajno z mehanskimi metodami, kot so širitev za plin ali adiabatska širitev. Zrak se najprej stisne in ohladi, nato pa destiliran z razlikami v vreliščih med plini, da jih loči.

Ključna vozlišča in funkcije procesnega toka

● pretok zraka

Temeljni vhodni parameter (merjen v NM³/H), ki neposredno določa proizvodno lestvico/zmogljivost ASU (npr. 68.500 nm³/h za srednje veliko ASU pri običajnem delovanju).

Nenormalnosti: nenadni povečajo preobremenitvene kompresorje (večja poraba obrabe/energije) in moti čiščenje/hlajenje/destilacijo (neuravnotežena plinska-tekočina/termodinamika, nižja učinkovitost/donos); Prekomerno nizek pretok zmanjšuje uporabo opreme in poveča stroške na enoto.

● stisnjen pretok zraka

Pretok spreminja po kompresiji; Odtočni tok se mora ujemati s sistemskim postopkom, zagotoviti zadosten pritisk za kriogene/destilacijske operacije in ohraniti stabilnost.

Nadzor: Prilagodite odprtino za dovod za odpiranje ali hitrost kompresorja za natančen nadzor pretoka/tlaka.

Tveganja: prekomerna tlaka povzroča nevarnosti opreme; nezadostne omejitve tlaka utekočinjenje/ločitev; Nestabilen pretok poslabša adsorpcijo molekularne site (neustrezno odstranjevanje nečistoč).

● Prečiščeni pretok zraka

Kritičen za kriogeno ločevanje po odstranitvi vlage/co₂/ogljikovodikov prek zračnih sušilnikov; Zahteva skladnost s stabilnostjo in oblikovanjem.

Vplivi: nenormalni pretok Uravnovešanja frakcioniranja stolpa za plin-tekočino (npr. Prekomerni pretok pospeši vzpon plina, zmanjša čas/učinkovitost stika in čistost izdelka); Prekomerne nečistoče povzročajo zaledenitev/zamašitev kriogene opreme.

● Stopnje pretoka plina-tekočine v stolpih za destilacijo

Hitrost pretoka plinske faze: ključ za učinkovitost (npr. Začetna destilacija v spodnjem stolpu z dvojnim stolpom povzroči naraščajočo tekočino, bogato s kisikom, ki se bori s kisikom). Ustrezen pretok zagotavlja zadostno plinsko-tekočina (izmenjava toplote/mase); Presežek povzroči poplavo stolpa (kopičenje tekočine, motena destilacija) in nizka učinkovitost ločevanja.

Pretok tekočine v fazi: nasprotniki s plinom; Pretok (npr. Trdna tekočina, bogata s kisikom, od spodnjega stolpa do zgornjega stolpa) se mora ujemati s pretokom plina. Prekomerne poplavne stolpe; Če insuficienca zmanjšuje nečistoče (slaba čistost); Nestabilen pretok poslabša toplotno izmenjavo kondenzatorja-aparator (vpliva na energijsko ravnovesje/ločitev).

● Stopnje pretoka plina in odpadnega plina izdelka

Pretok kisika izdelka: nadzorovana s potrebami uporabnikov (npr. Visok pretok za izdelavo jekla, visoka čistost za medicinsko uporabo); Prilagojeno s parametri destilacije (razmerje refluksa, temperatura, tlak). Nihanja vplivajo na proizvodnjo (npr. Nestabilna učinkovitost/kakovost jekla).

Pretok dušika izdelka: natančno nadzorovan (z destilacijsko porazdelitvijo plina-tekočine, refluksni tekoči dušik) za kemikalije/elektroniko (npr. Stabilni dušik z visoko čistočo kot plin, ki ščiti čip); odstopanja povzročajo oksidacijo.

Pretok odpadnega plina: vsebuje neupravičene pline; Po hlajenju ekspanderja del regenerira hladne molekularne site, preostale odprtine. Presežek kaže na nizko učinkovitost ločevanja (zapravljeni plin, visoko energijo) in slabo regeneracijo sita (zmanjšana adsorpcija/stabilnost).

Metode nadzora in regulacije pretoka

● Uravnavanje ventilov

Vzponuja za plin: ventil za plin je pogosto uporabljena naprava za nadzor pretoka, ki nadzoruje pretok tako, da spreminja odprtino ventila, da spremeni območje pretoka tekočine. V enotah za ločevanje zraka se za nadzor pretoka dovodnega zraka, stisnjenega zraka in komponent za plin in tekočino znotraj vsakega stolpca pogosto uporabljajo ventili za ločevanje zraka. Na primer, preden zrak vstopi v stolpec za destilacijo, lahko za prilagoditev pretoka pretoka uporabimo ventil za izpolnjevanje zahtev po dovajanju destilacijskega stolpca. Medtem ko ventili za plin ponujajo prednosti, kot so preprosta struktura in enostavnost delovanja, med postopkom nastavitve ustvarijo tudi določen padec tlaka, kar ima za posledico izgubo energije.

Uravnava ventila: Regulacijski ventil se običajno uporablja skupaj z avtomatiziranim krmilnim sistemom za samodejno prilagoditev odprtine ventila glede na nastavljeno pretok. Regulacijski ventili so pogosto nameščeni na ključnih točkah krmiljenja pretoka v enotah za ločevanje zraka, kot so izhodni cevovodi za kisik in dušik izdelka. Na podlagi podatkov o pretoku v realnem času krmilnik samodejno prilagodi odpiranje ventila, da ohrani pretok znotraj nastavljenega območja. V primerjavi z ventili za plin regulacijo ventilov ponujajo večjo natančnost regulacije in hitrejši odziv, zaradi česar so bolj prilagodljivi različnim delovnim pogojem med delovanjem enote.

● Prilagoditev kompresorja

Prilagoditev za vhodne vane: Za centrifugalne kompresorje zraka lahko volumen dovodnega zraka spreminjamo s prilagajanjem kota zaporniških vodnikov in s tem nadzorujemo stisnjen pretok zraka. Za povečanje stisnjenega pretoka zraka se odprtina za dovod vodnika poveča, da se v kompresor lahko vstopi več zraka; Nasprotno pa se odpiranje dovodnih vodnikov zmanjša za zmanjšanje volumna vnosa zraka. Prilagoditev za vhodne vodnike ponuja prednosti širokega območja prilagoditve in relativno minimalno porabo energije med nastavitvijo. To zagotavlja, da stisnjen pretok zraka izpolnjuje zahteve procesa, hkrati pa ohranja učinkovito delovanje kompresorja.

Prilagoditev hitrosti: Pretok lahko prilagodite tudi s spreminjanjem hitrosti kompresorja. S pomočjo tehnologije spremenljive frekvenčne hitrosti hitrosti lahko hitrost kompresorja prilagodite na podlagi dejanskih potreb po pretoku. Kadar naprava zahteva nižjo hitrost stisnjenega zraka, se hitrost kompresorja zmanjša; Ko je potrebna večja hitrost pretoka, se hitrost poveča. Prilagoditev hitrosti ponuja hiter odzivni čas in se lahko hitro prilagodi spremembam pretoka procesa, vendar postavlja velike potrebe po motornem in krmilnem sistemu.

● Regulacija refluksa

Regulacija refluksa je običajna metoda nadzora pretoka v enotah za ločevanje zraka. Na primer, v destilacijskem stolpcu je razmerje med plinsko-tekočino znotraj stolpca nadzorovano s prilagajanjem pretoka refluksa, s čimer vpliva na učinkovitost destilacije in hitrost pretoka izdelka. Za izboljšanje čistosti izdelka se lahko pretok refluksa poveča, da omogočite destilacijski odsek znotraj stolpca, da učinkoviteje ločijo nečistoče od plina. Za povečanje donosa izdelka se lahko zmanjša pretok refluksa. Regulacija refluksa je treba uporabiti v povezavi z drugimi metodami nadzora pretoka, da se zagotovi stabilno delovanje destilacijskega stolpca v različnih obratovalnih pogojih.

Spremljanje pretoka in varnost

● Sistem za spremljanje pretoka

Za natančno spremljanje pretoka na ključnih točkah ASU se običajno sprejme sistem za spremljanje naprednega pretoka, ki je sestavljen predvsem iz senzorjev pretoka, prenosnih tokokrogov signala in instrumentov za prikaz in krmiljenje.

●Senzorji pretoka:

Merilniki pretoka plošče odprtine: izmerite pretok s tlačno diferenciacijo od tekočine, ki prehaja skozi odprtino; Preprosta, poceni, a omejena natančnost.

Vortex pretočni meri: Zaznajte vrtinsko frekvenco iz tekočine, ki prehaja skozi vrtinski generator; Visoka natančnost, širok merilni razpon.

Merilniki masnega pretoka: neposredno izmerite masni pretok tekočine, na katerega ne vpliva na spremembe temperature/tlaka/gostote; Ultra visoka natančnost, idealna za merjenje pretoka plina izdelka.

● Nadzor prenosa in zaslona signala:

Senzorji pretoka pretvorijo signale toka v električne/digitalne signale, ki se prenašajo na prikaz in krmiljenje instrumentov. Ti instrumenti prikazujejo tok v realnem času v vsaki točki, sprožijo alarme, če tok presega nastavljene razpone in se poveže s sistemom za avtomatizacijo za samodejno nastavitev pretoka.

●Varnostni ukrepi

Nenormalna nihanja pretoka v ASUS lahko povzročijo varnostna tveganja, kar zahteva učinkovite varnostne ukrepe:

Pretočni alarmi in zagovorniki:
Sistem za spremljanje ima zgornje/spodnje meje alarma; Zvočni/vizualni alarmi se aktivirajo, ko tok ni v dosegu. Naprave za zaklepanje preprečujejo hude nesreče: npr. Samodejno odrivanje zračnih kompresorjev, če je pretok dovodnega zraka prenizek (da se izognemo poškodbam opreme) ali samodejno prilagoditev odprtin ventilov/izklop določene opreme, če tok izdelka oh/n₂ niha nenormalno.

Vzdrževanje in nego opreme:
Redno vzdržujte opremo za spremljanje pretoka, krmilne naprave in celoten ASU: Preglejte senzorje pretoka za blokado/poškodbe (takoj očistite/zamenjajte), preverite/odpravljate napake (zagotovite fleksibilnost/zanesljivost) in preverite ključno opremo (npr. Sprestarji) za stabilno delovanje. To zmanjšuje nepravilnosti pretoka zaradi okvar opreme in izboljša operativno varnost.

Priporočeni parametri pretoka za enote za ločevanje zraka različnih lestvic

●Majhen asus

Primerno za scenarije z majhnim povpraševanjem po plinu, kot so laboratoriji in majhne tovarne.

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%).​

Značilnosti: Natančno nadzorujte pretok vsake komponente, da se zagotovi stabilna oskrba plina visoke čistosti za majhno proizvodnjo ali poskuse.

●Srednje lestvice ASUS

Splošno služijo splošnim industrijskim podjetjem za redno povpraševanje po plinu.

Ključni parametri: pretok pretoka zraka 3.000-20.000 nm³/h; Hitrost pretoka kisika izdelka 1.000-10.000 nm³/h (čistost ≈99,6%), pretok dušika v izdelku 1500-15.000 nm³/h (čistost do 99,99%).

Značilnosti: večje zahteve za nadzor pretoka pri ključnih vozliščih (npr. Dovodni zrak, stisnjen zrak, pretok plinskega-tekočine v stolpih za destilacijo); Za zagotovitev učinkovitega, stabilnega delovanja in kakovosti izdelka se zanašajte na napredne avtomatizirane sisteme in natančno opremo.

●Obsežen ASUS

Uporablja se v obsežnih industrijskih scenarijih, kot so velike jeklarne in kemične rastline.

Ključni parametri: pretok pretoka zraka nad 50.000 nm³/h (nekateri presegajo 100.000 nm³/h, npr. ASU v velikem jeklenem konglomeratu doseže 80.000 nm³/h); Pretok kisika izdelka 30.000-50.000 nm³/h (izpolnjuje stroge potrebe po čistosti za izdelavo jekla), pretok dušika izdelka 40.000-60.000 nm³/h.

Značilnosti: velike težave pri nadzoru pretoka; Zahtevajte bolj napredne in zanesljive tehnologije spremljanja in regulacije, da se zagotovi stabilno in učinkovito delovanje pri visoki obremenitvi, kar zagotavlja neprekinjeni kakovostni plin za obsežno proizvodnjo.

Kot eden najbolj profesionalnih proizvajalcev in dobaviteljev ločitve zraka na Kitajskem vas toplo pozdravljamo na debelo enoto za ločevanje zraka z visoko čistostjo od naše tovarne. Vsi izdelki po meri so z visoko kakovostno in konkurenčno ceno.