Jak działa kriogeniczna instalacja tlenowa

Co to jest kriogeniczna instalacja tlenowa?
 

Kriogeniczna instalacja tlenowa to obiekt przemysłowy, który oddziela tlen (a często azot i argon) z powietrza otoczenia poprzez zastosowanie ekstremalnie niskich temperatur do skraplania powietrza, a następnie zastosowanie destylacji frakcyjnej. Proces ten, znany jako kriogeniczna separacja powietrza, wykorzystuje różne temperatury wrzenia głównych składników powietrza w celu wytworzenia-tlenu o wysokiej czystości do zastosowań przemysłowych, medycznych i innych.

 

Jak działa kriogeniczna instalacja tlenowa?

 

Kompresja powietrza
Powietrze atmosferyczne jest zasysane i sprężane-za pomocą wielostopniowych sprężarek do umiarkowanego ciśnienia. shengerhk.com+2hitechgas.com+2

Oczyszczenie
Sprężone powietrze jest przepuszczane przez złoża sit molekularnych (lub podobne jednostki oczyszczające) w celu usunięcia wilgoci, dwutlenku węgla i węglowodorów, zapewniając czystość powietrza przed chłodzeniem kriogenicznym.

Chłodzenie wstępne i wymiana ciepła
Oczyszczone powietrze przechodzi przez wymiennik ciepła, gdzie jest schładzane poprzez wymianę ciepła z wychodzącymi gazami kriogenicznymi (zimnymi). Obniża to temperaturę powietrza w pobliżu punktu skraplania.

Rozbudowa / Chłodzenie
Część zimnego powietrza jest rozprężana w ekspanderze (lub przez zawór Joule’a-Thomsona), który zmniejsza jego ciśnienie i dodatkowo je chłodzi. To rozszerzenie zapewnia chłodzenie niezbędne do osiągnięcia temperatur kriogenicznych.

Skraplanie
Po wystarczającym ochłodzeniu część powietrza skrapla się w ciecz. Ciecz ta jest bogata w azot i tlen, ale nie została jeszcze rozdzielona na czyste składniki.

 

Destylacja frakcyjna (rektyfikacja)
Ciekłe powietrze wchodzi do kolumn destylacyjnych (zwykle jest to system dwu-kolumnowy):

wkolumna wysokiego-ciśnienia, część cieczy jest rozdzielana na bogatszą parę azotu (na górze) i ciecz-wzbogaconą w tlen (na dole)

wkolumna niskiego-ciśnienia, ciecz-wzbogacona w tlen jest dalej oczyszczana. Azot - wrzący w niższej temperaturze - jest odparowywany, podczas gdy tlen koncentruje się w fazie ciekłej ze względu na wyższą temperaturę wrzenia.

Odzyskiwanie produktu

Tlen: Oczyszczony tlen jest pobierany w postaci zimnej cieczy (LOX) lub odparowywany do postaci gazu, w zależności od zapotrzebowania. hitechgas.com

Azot: Azot można odzyskać ze szczytu kolumny destylacyjnej; w niektórych zakładach dostarczany jest w postaci gazu lub skroplonego. Maszyny YG

W razie potrzeby dodatkowe gazy (takie jak argon) można oddzielić za pomocą kolumn bocznych.

Odzysk ciepła i wydajność
Wychodzące strumienie produktów i odpadów (tlen, azot) są wykorzystywane w wymiennikach ciepła do chłodzenia napływającego powietrza w przeciwprądzie-, co poprawia efektywność energetyczną.

 

Izolowana chłodnica
Sprzęt do destylacji kriogenicznej (wymienniki ciepła i kolumny) jest umieszczony w dobrze-izolowanej obudowie (chłodnicy), aby zminimalizować straty ciepła.

 

Kluczowe zalety kriogenicznych instalacji tlenowych

●High purity: Capable of producing very pure oxygen (>95% lub więcej), odpowiednie do wymagających zastosowań przemysłowych lub medycznych.

●Produkcja-na dużą skalę: dobrze-odpowiednia dla środowisk-o wysokich wymaganiach ze względu na ciągłą pracę i dużą wydajność. shengerhk.com

●Możliwość stosowania wielu-produktów: jedna instalacja często może wytwarzać tlen, azot, a nawet argon w postaci płynnej i gazowej. Cryomade.com

●Odzysk energii: wydajne cykle integracji ciepła i rozprężania sprawiają, że proces jest-bardziej energooszczędny, niż oczekiwano.

 

Zastosowania kriogenicznych instalacji tlenowych

●Produkcja przemysłowa: Dostarczanie tlenu do produkcji stali, spawania, produkcji szkła i procesów petrochemicznych.

●Medycyna i opieka zdrowotna: Dostarczanie-tlenu o wysokiej czystości dla szpitali, klinik i służb ratunkowych.

●Badania naukowe: Wspieranie laboratoriów, które wymagają ciekłego tlenu lub gazów obojętnych do eksperymentów kriogenicznych.

●Energia i środowisko: W zakładach zgazowania, systemach spalania lub jako część infrastruktury-wychwytywania dwutlenku węgla.

 

Wniosek

Kriogeniczne instalacje tlenowe wykorzystują fizykę niskich-temperatur i destylację frakcyjną do rozdzielania powietrza na gazy-o wysokiej czystości. Połączenie oczyszczania, wymiany ciepła, rozprężania i destylacji umożliwia tym zakładom dostarczanie tlenu i innych gazów na dużą skalę, z wysoką czystością i wydajnością. Ich solidna konstrukcja i elastyczność sprawiają, że stanowią one kluczową część nowoczesnej infrastruktury gazów przemysłowych.

Często zadawane pytania dotyczące kupujących (6 typowych pytań)

Jaka jest typowa czystość tlenu wytwarzanego przez kriogeniczną instalację tlenową?
Cryogenic plants commonly produce oxygen with purities greater than 95%, and some designs reach >99% tlenu, w zależności od systemu frakcjonowania.

 

Jak energochłonna jest separacja kriogeniczna?
Proces ten wymaga znacznej energii elektrycznej, szczególnie do sprężania powietrza i cyklu chłodniczego. Jednakże wydajne turbiny do odzyskiwania ciepła i rozprężania pomagają zmniejszyć zużycie energii netto. biosng.com+1

 

Czy pojedyncza roślina może wytwarzać zarówno tlen, jak i azot?
Tak. Instalacja kriogenicznej separacji powietrza zazwyczaj wytwarza jednocześnie tlen i azot. Może również wytwarzać argon, jeśli jest skonfigurowany z dodatkową kolumną destylacyjną.

 

Dlaczego potrzebna jest chłodnia?
Zimna komora mieści kolumny destylacyjne i wymienniki ciepła w izolowanej obudowie, aby utrzymać bardzo niskie temperatury i ograniczyć wnikanie ciepła, co ma kluczowe znaczenie dla wydajności.

 

Jakiego rodzaju konserwacji wymaga kriogeniczna instalacja tlenowa?
Konserwacja obejmuje regularną kontrolę sprężarek, złóż sit molekularnych, maszyn rozprężnych, integralności izolacji i systemów oczyszczania, aby zapewnić niezawodne działanie i bezpieczeństwo.

 

Czy kriogeniczna instalacja tlenowa jest opłacalna w przypadku zastosowań-na małą skalę?
Instalacje kriogeniczne stają się najbardziej ekonomiczne na większą skalę (wysokie zapotrzebowanie na tlen), ponieważ mniejsze technologie (takie jak PSA) mogą być bardziej-opłacalne w przypadku wymagań od niskiego-do-przepływu.