Криогенно разделяне на въздух Генериране на азот: Ръководство за приложение на технологии и оборудване

В сектора на индустриалния газ азотът служи като незаменима суровина, широко използвана в индустрии като химическа обработка, електроника, металургия и консервиране на храни. За много предприятия решението между закупуване на течен азот или инвестиране в -система за генериране на азот на място често зависи от мащаба на потреблението, изискванията за чистота и-дългосрочните разходи. Сред различните технологии за производство на азот, криогенното разделяне на въздуха остава предпочитаният избор за широко-мащабни промишлени проекти поради своите отличителни предимства при приложения с висока-производителност и висока-чистота.

Това ръководство предоставя практически преглед на техническите принципи, състава на оборудването, подходящи приложения и ключови критерии за избор за генериране на азот при криогенно разделяне на въздуха. Той има за цел да оборудва специалистите по инженерство и доставки със систематично разбиране на тази технология. Като специализиран производител на оборудване за криогенно разделяне на въздуха в Китай, Shenger Gas е натрупал богат опит в проекти с оборудване, известно с надеждна стабилност и забележителна енергийна ефективност.

Какво представлява технологията за генериране на азот с криогенно разделяне на въздуха?

За да се разбере криогенното разделяне на въздуха за производство на азот, първо трябва да се разгледат основите на разделянето на въздуха. Околният въздух се състои основно от приблизително 78% азот и 21% кислород, заедно с други редки газове и примеси. Технологията за криогенно разделяне на въздуха, както подсказва името, използва различните точки на кипене на тези компоненти на въздуха (кислород: -183 градуса, азот: -196 градуса). Чрез процеси, включващи компресия, дълбоко охлаждане и дестилация, той отделя течния въздух при криогенни температури, за да произведе азот с висока чистота.

Този процес обикновено протича при температури под -190 градуса, оттук и терминът „криогенен“. В сравнение с адсорбцията с промяна на налягането (PSA) или технологиите за мембранно разделяне, основната характеристика на криогенното разделяне на въздуха е способността му да произвежда не само газообразен азот, но и директно генериране на течен азот. Освен това производствените мощности на единична единица могат да бъдат изключително големи, като постоянно се постигат нива на чистота от 99,999% или по-високи.

Разбивка на основното оборудване и потока на процеса

Пълната азотна инсталация за криогенно разделяне на въздуха не е единична машина, а силно интегрирана система. От инженерна гледна точка, той се състои от няколко ключови звена:

1. Устройство за компресиране и пречистване на въздух: Околният въздух се засмуква от въздушен компресор и се компресира на етапи до необходимото налягане. Сгъстеният въздух, сега при повишена температура, съдържа водна пара, въглероден диоксид и следи от въглеводороди като ацетилен. Тези примеси биха замръзнали при ниски температури и биха блокирали тръбопроводите, което налага пълното им отстраняване чрез система за пречистване (обикновено с помощта на адсорбери с молекулно сито).
2. Модул за охлаждане и втечняване: Пречистеният въздух навлиза в главния топлообменник, където обменя топлина с връщащите се потоци студен газ, постепенно понижавайки температурата си близо до точката на втечняване. Някои конфигурации на процеси включват разширител, където газът се разширява, за да извърши работа, като допълнително намалява температурата и осигурява необходимото охлаждане за системата.
3. Модул за дестилация и разделяне: Това е сърцето на процеса на криогенно разделяне на въздуха. Охладеният въздух постъпва в дестилационната колона. В рамките на колоната възходящата пара и низходящата течност влизат в многократен контакт. Поради разликите в точките на кипене, кислородът с по-висока-точка на кипене- се обогатява в течната фаза, докато азотът с по-ниска-точка на кипене-пречиства в парната фаза. В крайна сметка в горната част на колоната се получава азот с висока -чистота.
4. Устройство за съхранение и доставка: Част от отделения азотен газ се нагрява повторно и се изпраща директно до точката-на-използване чрез тръбопроводи. Всеки азот, произведен в течна форма, се насочва към-изолирани с вакуум резервоари за съхранение (обикновено наричани резервоари за течен азот на Дюар или резервоари). Този течен азот отговаря както на пиковите-нужди за бръснене по време на спешни случаи, така и е удобен за транспортиране с камиони цистерни.

Защо да изберете криогенно разделяне на въздуха? Анализ на приложимия сценарий

Когато оценяват решенията за генериране на азот, компаниите обикновено сравняват три основни технологии: PSA, мембранно разделяне и криогенно разделяне. Въпреки че криогенното разделяне на въздуха включва по-висока първоначална инвестиция и по-дълги-времена за стартиране, то предлага незаменими предимства в следните сценарии:

1. Търсене в голям-мащаб: Когато консумацията на азот надвиши 2000 Nm³/h или е значително по-висока, пределните ползи от разходите на криогенното решение стават очевидни. За приложения като топене на стомана и широкомащабни-химически проекти, криогенното разделяне на въздуха често е единствената икономически жизнеспособна опция, способна да поддържа непрекъснати, денонощни--операции.
2. Изискване за ултра{0}}висока чистота: Индустрии като електроника, производство на полупроводници, фотоволтаици и някои фармацевтични/химически сектори изискват чистота на азота от 99,999% или по-висока, с изключително строги ограничения за остатъчен кислород и влага. Криогенните процеси доставят надеждно такъв азот с висока -чистота, консистенция, която адсорбционните методи трудно постигат.
3. Необходимост от резервен течен продукт: Много съоръжения изискват не само тръбопроводен газ, но и течен азот за резервни цели или за приложения, които не са свързани с главния тръбопровод. Една единствена единица за криогенно разделяне на въздуха може едновременно да отговори както на газообразните, така и на течните изисквания, значително повишавайки сигурността и гъвкавостта на газоснабдяването на завода.
4. Наличие на оползотворяване на отпадъчна студена енергия: В някои интегрирани проекти, ако процесите нагоре или надолу по веригата генерират криогенна отпадъчна енергия, която може да бъде оползотворена, интегрирането на единица за криогенно отделяне на въздух може допълнително да намали общото потребление на енергия.

Основни съображения за избор на оборудване, работа и поддръжка

За потребители, които планират да инвестират в оборудване за генериране на азот с криогенно разделяне на въздуха, се препоръчват следните размери за предварителна оценка:

1. Определете истинските изисквания: Правете ясна разлика между „средна консумация“ и „пикова консумация“. Криогенните инсталации работят най-ефективно при постоянни натоварвания; честите колебания могат да повлияят както на ефективността, така и на чистотата на продукта. Също така определете окончателно дали е необходим капацитет за производство на течен азот.
2. Съсредоточете се върху показателите за енергийна ефективност: Криогенното разделяне на въздуха е енергоемко-. Ефективността на компресора, температурната диференциална конструкция на топлообменниците и методът на регенерация на пречистващата система влияят пряко върху крайната специфична консумация на енергия (енергия на единица произведен азот). Изборът на опитен доставчик на оборудване с доказан опит в множество успешни инсталации е от решаващо значение.
3. Помислете за поддържащи системи и спомагателни съоръжения: Криогенните инсталации изискват надеждни системи за охлаждаща вода, стабилно електрозахранване и обучен оперативен персонал. По време на фазата на планиране, бюджетът и времето за изпълнение на тези поддържащи комунални услуги трябва да бъдат включени в цялостния проект.
4. Дайте приоритет на безопасността и съответствието: Криогенното оборудване попада в регулаторния обхват на съдовете под налягане и тръбопроводите под налягане. От проектирането и монтажа до пускането в експлоатация, стриктното спазване на съответните национални кодекси и стандарти е задължително. Това включва специфични безопасни разстояния, особено по отношение на потенциалното освобождаване на течен кислород (ако се -произвежда съвместно).

Във все по-разнообразния пейзаж на моделите за промишлени газови доставки, технологията за генериране на азот с криогенно разделяне на въздуха остава „основата“, подкрепяща работата на широкомащабни-промишлени проекти. Въпреки че инвестиционният праг и техническата сложност са по-високи, неговите изключително ниски единични експлоатационни разходи, превъзходна чистота на продукта и гъвкавост от съвместно-производство на течност и газ осигуряват стабилна гаранция за доставка на газ за дългосрочно-развитие на предприятието.

Разбирането на инженерните принципи зад генерирането на азот чрез криогенно разделяне на въздуха позволява по-рационални решения за инвестиране в оборудване, преминавайки отвъд простите сравнения на цените, за да вземе предвид пълния жизнен цикъл и сигурността на доставките. Ако планирате нов промишлен проект или обмисляте надграждане на текущия си модел на доставка на газ, задълбочено проучване на тази технология и технически консултации със специализирани производители като Shenger Gas биха могли потенциално да отключат нови пътища за намаляване на разходите и повишаване на ефективността на вашите операции.