Đơn vị tách không khí

Đơn vị tách không khí là gì?

 

Một đơn vị tách không khí là một cơ sở công nghiệp. Nó hoạt động bằng cách làm mát và không khí hóa lỏng đầu tiên. Sau đó, tận dụng chưng cất đông lạnh dựa trên các điểm sôi khác nhau của khí trong không khí, nó tách khí quyển thành các thành phần chính, chủ yếu bao gồm oxy, nitơ và argon. Các khí tinh khiết được sản xuất được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và y tế. Quá trình này là năng lượng - chuyên sâu và dựa vào các thành phần như máy nén, cột chưng cất và sàng phân tử. Ngoài ra, ASU có thể tách khí quyển thành các thành phần chính của nó như nitơ, oxy, và đôi khi argon và các loại khí hiếm khác, thường bao gồm các yếu tố bao gồm máy nén khí, hệ thống lọc không khí, trao đổi nhiệt, hệ thống làm mát lạnh và cột chưng cất.

Phương pháp tách không khí

Newtek cung cấp cho bạn việc cắt - các giải pháp khí cạnh

Chưng cất đông lạnh

Phép chưng cất đông lạnh đầu tiên làm mát không khí để hóa lỏng nó, sau đó chọn lọc các thành phần của nó dựa trên sự khác biệt điểm sôi của chúng thông qua chưng cất. Điều này tạo ra độ tinh khiết -, nhưng nó tiêu thụ rất nhiều năng lượng. Hệ thống yêu cầu các bộ trao đổi nhiệt tích hợp chặt chẽ và các cột tách để duy trì hiệu quả, với năng lượng làm lạnh đến từ máy nén khí đầu vào.
Để đạt được nhiệt độ thấp, các nhà máy tách không khí sử dụng hai chu kỳ làm lạnh: sử dụng điều chỉnh đẳng nhiệt thông qua một thiết bị điều chỉnh, hoặc mở rộng đẳng hướng thông qua một sự mở rộng. Thiết bị lạnh phải được đặt trong một "hộp lạnh" (vỏ cách điện) để giảm thiểu tổn thất làm mát.

 

Các phương pháp tách không khí khác

●Công nghệ tách màng: Tiêu thụ năng lượng thấp và các thông số linh hoạt. Phòng - màng polymer nhiệt độ tạo ra 25% - 50% oxy - không khí làm giàu; Màng gốm (ITM và OTM) yêu cầu nhiệt độ 800 - 900 độ và có thể tạo ra oxy độ tinh khiết cao- vượt quá 90%. Chúng có thể được sử dụng để sản xuất oxy - đã cạn kiệt hoặc nitơ - khí làm giàu cho các thùng nhiên liệu của máy bay chở khách để giảm rủi ro, và cũng có thể cung cấp không khí làm giàu oxy cho phi công có độ cao cao, không bị cản trở.

●Hấp phụ áp lực (PSA): Hoạt động ở nhiệt độ phòng và không cần hóa lỏng, PSA sử dụng zeolite ("miếng bọt biển phân tử") để hấp phụ áp suất - và giảm - quá trình giải hấp áp lực. Máy nén nhỏ gọn này có thể được sử dụng để sản xuất các bộ tập trung oxy y tế di động. Hấp phụ áp suất chân không (VPSA) là tương tự nhau, chỉ có khí mục tiêu được giải phóng ở áp suất dưới nước

Nhận báo giá miễn phí!

 

Nguyên tắc làm việc của một đơn vị tách không khí (ASU)

Mặc dù các đơn vị tách không khí có thể sử dụng nhiều công nghệ khác nhau, chẳng hạn như tách màng và hấp phụ áp lực, phân đoạn lạnh (chưng cất) vẫn là công nghệ cốt lõi chính để đạt được sự phân tách độ tinh khiết hiệu quả,-. Quá trình hoạt động điển hình của nó được chia thành bốn giai đoạn chính:

 

 

Giai đoạn nén

Không khí khí quyển đầu tiên được rút vào ASU và sau đó nhập hệ thống máy nén giai đoạn đa - để điều áp. Mục đích cốt lõi của giai đoạn này là tăng áp suất không khí, do đó giảm mức tiêu thụ năng lượng và cải thiện hiệu quả trong các quá trình làm mát và phân tách tiếp theo. Áp suất không khí thường được kiểm soát trong phạm vi 5-10 Barg, đặt nền tảng cho các quy trình tiếp theo.

 

Giai đoạn thanh lọc

Không khí áp lực trước tiên đi qua một hệ thống thanh lọc để loại bỏ tạp chất, chủ yếu là độ ẩm, carbon dioxide và một lượng dầu, bụi và các chất ô nhiễm khác. Bước này rất quan trọng: nó đảm bảo độ tinh khiết cao của khí đầu ra cuối cùng, đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng công nghiệp và y tế; Nó cũng ngăn chặn các tạp chất đóng băng hoặc tích lũy trong môi trường nhiệt độ thấp tiếp theo -, ngăn chặn sự tắc nghẽn của các bộ trao đổi nhiệt, đường ống và các thiết bị khác, do đó đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.

 

Giai đoạn làm mát

Không khí nén tinh khiết đi vào một hệ thống làm mát bao gồm bộ trao đổi nhiệt và chu trình làm lạnh (như chu kỳ Linde hoặc Kraut), nơi nó được làm mát dần đến nhiệt độ thấp. Do phân đoạn đông lạnh dựa trên sự khác biệt về các điểm sôi giữa các thành phần khí, quá trình làm mát làm giảm không khí xuống nhiệt độ hóa lỏng của nó, chuyển không khí khí thành không khí lỏng, chuẩn bị cho sự phân tách chưng cất tiếp theo.

 

Giai đoạn tách

Không khí lỏng được đưa vào một - hoặc đa - Tháp chưng cất giai đoạn, trong đó các thành phần của nó được tách ra thông qua chưng cất phân đoạn. Sự khác biệt về các điểm sôi giữa các khí là rất quan trọng để tách: nitơ, với điểm sôi thấp nhất, bốc hơi và tăng từ không khí lỏng trước, được thu thập ở đầu tháp. Oxy, với điểm sôi cao hơn, vẫn ở dưới cùng của tòa tháp và được thải ra dưới dạng chất lỏng hoặc khí. Nếu argon cần được tách ra, vì điểm sôi của nó nằm giữa nitơ và oxy, nó có thể được chiết xuất từ ​​giữa tháp thông qua một phần chưng cất chuyên dụng.

Quy trình vận hành đơn vị phân tách không khí (ASU) và các thành phần cốt lõi

 

Không khí nén từ máy nén khí trước tiên được làm mát bằng hệ thống làm mát trước không khí - trước khi được loại bỏ bởi sàng phân tử để loại bỏ các tạp chất như độ ẩm, carbon dioxide và hydrocarbon. Không khí tinh khiết sau đó được chia thành hai đường dẫn: một đường được gửi trực tiếp đến cột trên của tháp chưng cất, trong khi đường kia được mở rộng và làm mát bằng cách mở rộng trước khi được gửi đến cột dưới. Trong tháp chưng cất, hơi tăng và chất lỏng giảm trải qua quá trình trao đổi và tách nhiệt, cuối cùng tạo ra nitơ tinh khiết- ở đỉnh của cột trên và oxy tinh khiết cao- ở phía dưới.
 

● Hệ thống nén:

Bao gồm một bộ lọc đầu vào không khí (để lọc bụi), máy nén khí (để điều áp không khí), bộ làm mát giữa máy nén khí (để giảm nhiệt độ và duy trì hiệu quả) và bộ giảm thanh lỗ thông hơi không khí (để giảm nhiễu).

● Pre - Hệ thống làm mát:
Bao gồm một tháp làm mát -, không khí - tháp làm mát (để trao đổi nhiệt và giảm nhiệt độ), bơm nước (để cung cấp nước làm mát) và máy làm lạnh (để cung cấp làm mát sâu).

● Hệ thống thanh lọc:
Lõi là một adsorber sàng phân tử (để loại bỏ tạp chất) kết hợp với bộ giảm thanh lỗ thông hơi nitơ (để giảm nhiễu khí thải).

● Hệ thống trao đổi nhiệt:

Bao gồm bộ trao đổi nhiệt chính (để trao đổi nhiệt giữa không khí và thấp - khí nhiệt độ để giảm nhiệt độ) và bộ cung điện (để làm mát các sản phẩm chất lỏng để giảm tổn thất hóa hơi).

● Hệ thống chưng cất:
Bao gồm tháp chưng cất (cho khí - tách tiếp xúc chất lỏng) và thiết bị ngưng tụ - (để duy trì chu kỳ chưng cất).

● Hệ thống phân phối sản phẩm:

Bao gồm một trạm điều chỉnh áp suất (để điều chỉnh áp suất) và trạm đo sáng (để đo lưu lượng).

● Hệ thống sao lưu lưu trữ chất lỏng:

Bao gồm các bể chứa chất lỏng (để lưu trữ oxy lỏng và nitơ lỏng), bể chứa khí (để đệm các sản phẩm khí) và thiết bị bay hơi lỏng (đối với chất lỏng khẩn cấp - thành - chuyển đổi khí).

Ứng dụng đơn vị tách không khí

 

 

 

 

 

Chăm sóc sức khỏe y tế
 

Sản xuất công nghiệp
 

Thức ăn và đồ uống
 

Sản xuất năng lượng

 

Đơn vị tách không khí trong quy trình khí công nghiệp

Không khí chủ yếu bao gồm nitơ (khoảng 78,1%), oxy (khoảng 20,9%), argon (khoảng 0,9%) và một lượng nhỏ các loại khí khác. Hiện tại, phương pháp tách không khí được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành là tách đông lạnh, còn được gọi là chưng cất đông lạnh. Về cơ bản, điều này liên quan đến hóa lỏng khí, thường sử dụng các phương pháp cơ học như mở rộng điều chỉnh hoặc mở rộng đáng tin cậy. Không khí đầu tiên được nén và làm mát, và sau đó chưng cất bằng cách sử dụng sự khác biệt về các điểm sôi giữa các khí để tách chúng ra.

Các nút và chức năng chính của luồng quy trình

● Thức ăn không khí

Một tham số đầu vào cơ bản (được đo bằng NM³/H) trực tiếp xác định thang đo/công suất sản xuất ASU (ví dụ: 68.500nm³/h đối với ASU có kích thước - trung bình trong hoạt động bình thường).

Bất thường: Tăng đột ngột máy nén quá tải (tiêu thụ hao mòn/năng lượng cao hơn) và phá vỡ tinh chế/làm mát/chưng cất (khí không cân bằng - chất lỏng/nhiệt động lực học, hiệu quả/năng suất thấp hơn); Dòng chảy quá thấp làm giảm việc sử dụng thiết bị và tăng chi phí đơn vị.

● Lưu lượng khí nén

Tốc độ dòng thay đổi bài - nén; Lưu lượng đầu ra phải phù hợp với quá trình hệ thống, đảm bảo đủ áp lực cho các hoạt động đông lạnh/chưng cất và duy trì sự ổn định.

Kiểm soát: Điều chỉnh hướng dẫn đầu vào mở hoặc tốc độ máy nén để điều khiển dòng/áp suất chính xác.

Rủi ro: áp lực gây ra các mối nguy của thiết bị; không đủ áp suất giới hạn hóa lỏng/phân tách; Dòng chảy không ổn định làm suy yếu sự hấp phụ sàng phân tử (loại bỏ tạp chất không đầy đủ).

● Tốc độ luồng không khí tinh khiết

Quan trọng cho việc tách đông lạnh sau khi loại bỏ độ ẩm/Co₂/hydrocarbon thông qua máy sấy không khí; Yêu cầu sự ổn định và tuân thủ thiết kế.

Tác động: Dòng chảy bất thường mất cân bằng Gas Tháp phân đoạn - Tỷ lệ chất lỏng (ví dụ: dòng chảy quá mức tăng tốc độ tăng khí, giảm thời gian tiếp xúc/hiệu quả và độ tinh khiết của sản phẩm); Trên - Các tạp chất tiêu chuẩn gây ra sự đóng băng/tắc nghẽn thiết bị đông lạnh.

● Gas - tốc độ dòng chất lỏng trong các tháp chưng cất

Khí - Tốc độ dòng chảy: Khóa cho hiệu quả (ví dụ, chưng cất ban đầu trong gấp đôi - tháp thấp hơn tạo ra oxy nitơ/giảm dần - chất lỏng phong phú). Lưu lượng thích hợp đảm bảo đủ khí - tiếp xúc chất lỏng (trao đổi nhiệt/khối lượng); Nguyên nhân vượt quá lũ lụt (tích lũy chất lỏng, chưng cất bị gián đoạn) và hiệu quả phân tách thấp.

Chất lỏng - Tốc độ dòng chảy: Tốc độ ngược với khí; Flow (ví dụ: oxy được điều chỉnh - chất lỏng phong phú từ tháp dưới đến tháp trên) phải phù hợp với dòng khí. Tháp lũ dư thừa; Sự thiếu hụt làm giảm rửa tạp chất (độ tinh khiết kém); Dòng chảy không ổn định làm suy yếu bộ ngưng tụ - Trao đổi nhiệt thiết bị bay hơi (ảnh hưởng đến cân bằng năng lượng/phân tách).

● Tỷ lệ dòng khí và khí thải sản phẩm

Dòng oxy sản phẩm: Được kiểm soát bởi nhu cầu của người dùng (ví dụ: lưu lượng cao cho sản xuất thép, độ tinh khiết cao để sử dụng y tế); Điều chỉnh thông qua các thông số chưng cất (tỷ lệ trào ngược, nhiệt độ, áp suất). Biến động tác động đến sản xuất (ví dụ: hiệu quả/chất lượng sản xuất thép không ổn định).

Dòng nitơ sản phẩm: Kiểm soát chính xác (thông qua khí chưng cất - Phân phối chất lỏng, nitơ lỏng trào ngược) cho hóa chất/điện tử (ví dụ, ổn định cao- nitơ tinh khiết như khí che chắn chip); Độ lệch gây ra quá trình oxy hóa.

Dòng khí thải: chứa khí không phân biệt; Sau khi mở rộng làm mát, một phần tái tạo sàng phân tử mát mẻ, lỗ thông hơi còn lại. Thừa cho thấy hiệu quả phân tách thấp (khí thải, năng lượng cao) và tái tạo sàng kém (giảm hấp phụ/ổn định).

Phương pháp điều khiển và điều chỉnh dòng chảy

● Quy định van

Van bướm ga: Van bướm ga là một thiết bị điều khiển dòng chảy thường được sử dụng để điều khiển dòng chảy bằng cách thay đổi lỗ mở của van để thay đổi diện tích dòng chảy của chất lỏng. Trong các đơn vị tách không khí, các van bướm ga thường được sử dụng để kiểm soát luồng không khí thức ăn, khí nén và các thành phần khí và chất lỏng trong mỗi cột. Ví dụ, trước khi không khí vào cột chưng cất, một van bướm ga có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ dòng chảy để đáp ứng các yêu cầu cấp dữ liệu của cột chưng cất. Mặc dù các van bướm ga cung cấp các lợi thế như cấu trúc đơn giản và dễ vận hành, chúng cũng tạo ra một sự sụt giảm áp suất nhất định trong quá trình điều chỉnh, dẫn đến mất năng lượng.

Van điều chỉnh: Một van điều chỉnh thường được sử dụng cùng với hệ thống điều khiển tự động để tự động điều chỉnh mở van theo tốc độ dòng được đặt. Các van điều chỉnh thường được lắp đặt tại các điểm kiểm soát dòng chính trong các đơn vị tách không khí, chẳng hạn như các đường ống đầu ra cho oxy sản phẩm và nitơ. Dựa trên dữ liệu dòng thời gian -, bộ điều khiển tự động điều chỉnh việc mở van để duy trì tốc độ dòng trong phạm vi tập hợp. So với các van bướm ga, các van điều chỉnh cung cấp độ chính xác quy định cao hơn và phản ứng nhanh hơn, làm cho chúng thích nghi hơn với các điều kiện hoạt động khác nhau trong quá trình vận hành đơn vị.

● Điều chỉnh máy nén

Hướng dẫn đầu vào Điều chỉnh cánh: Đối với máy nén khí ly tâm, thể tích không khí nạp có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh góc của các van hướng dẫn đầu vào, do đó kiểm soát tốc độ dòng khí nén. Để tăng tốc độ dòng khí nén, lỗ mở hướng dẫn đầu vào được tăng lên để cho phép nhiều không khí vào máy nén; Ngược lại, lỗ mở hướng dẫn đầu vào bị giảm để giảm thể tích không khí. Hướng dẫn đầu vào Điều chỉnh Vane cung cấp các lợi thế của phạm vi điều chỉnh rộng và mức tiêu thụ năng lượng tương đối tối thiểu trong quá trình điều chỉnh. Điều này đảm bảo rằng tốc độ dòng khí nén đáp ứng các yêu cầu quá trình trong khi duy trì hoạt động máy nén hiệu quả.

Điều chỉnh tốc độ: Tốc độ dòng chảy cũng có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ máy nén. Sử dụng công nghệ điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi, tốc độ máy nén có thể được điều chỉnh linh hoạt dựa trên các yêu cầu lưu lượng thực tế. Khi thiết bị yêu cầu tốc độ dòng khí nén thấp hơn, tốc độ máy nén sẽ giảm; Khi cần có tốc độ dòng chảy cao hơn, tốc độ được tăng lên. Điều chỉnh tốc độ cung cấp thời gian phản hồi nhanh và có thể nhanh chóng thích ứng với các thay đổi về tốc độ dòng chảy của quá trình, nhưng đặt ra nhu cầu cao trên động cơ và hệ thống điều khiển.

● Quy định trào ngược

Quy định trào ngược là một phương pháp kiểm soát dòng chảy phổ biến trong các đơn vị tách không khí. Ví dụ, trong một cột chưng cất, tỷ lệ chất lỏng của khí - trong cột được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng hồi lưu, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả chưng cất và tốc độ dòng sản phẩm. Để cải thiện độ tinh khiết của sản phẩm, tốc độ dòng hồi lưu có thể được tăng lên để cho phép phần chưng cất trong cột để tách các tạp chất tách biệt hiệu quả hơn với khí. Để tăng năng suất sản phẩm, tốc độ dòng hồi lưu có thể giảm. Quy định trào ngược cần được sử dụng cùng với các phương pháp điều khiển dòng chảy khác để đảm bảo hoạt động ổn định của cột chưng cất trong các điều kiện hoạt động khác nhau.

Giám sát dòng chảy và đảm bảo an toàn

● Hệ thống giám sát dòng chảy

Để giám sát chính xác dòng chảy tại các điểm khóa ASU, một hệ thống giám sát lưu lượng tiên tiến thường được áp dụng, chủ yếu bao gồm các cảm biến dòng chảy, mạch truyền tín hiệu và các dụng cụ hiển thị & điều khiển.

●Cảm biến dòng chảy:

Kho lưu trữ mảng lỗ: Đo lưu lượng thông qua chênh lệch áp suất từ ​​chất lỏng đi qua một lỗ; Đơn giản, thấp - Chi phí, nhưng độ chính xác hạn chế.

Dòng chảy xoáy: phát hiện tần số xoáy từ chất lỏng đi qua một máy phát xoáy; Độ chính xác cao, phạm vi đo rộng.

Lưu lượng kế khối: Đo trực tiếp lưu lượng khối chất lỏng, không bị ảnh hưởng bởi thay đổi nhiệt độ/áp suất/mật độ; Ultra - Độ chính xác cao, lý tưởng cho phép đo lưu lượng khí sản phẩm.

● Kiểm soát truyền tín hiệu & điều khiển hiển thị:

Cảm biến dòng chảy chuyển đổi tín hiệu dòng chảy thành tín hiệu điện/kỹ thuật số, được truyền đến các dụng cụ hiển thị & điều khiển. Các công cụ này hiển thị thực tế - luồng thời gian tại mỗi điểm, kích hoạt báo động nếu luồng vượt quá phạm vi đặt và kết nối với hệ thống tự động hóa để điều chỉnh luồng tự động.

●Các biện pháp an toàn

Biến động dòng chảy bất thường trong ASUS có thể gây ra rủi ro an toàn, đòi hỏi các biện pháp an toàn hiệu quả:

Báo động dòng chảy & khóa liên động:
Hệ thống giám sát có giới hạn báo động trên/dưới; Báo động có thể nghe được/trực quan kích hoạt khi luồng nằm ngoài phạm vi. Các thiết bị khóa liên động ngăn ngừa tai nạn nghiêm trọng: ví dụ: tự động - tắt máy nén khí nếu lưu lượng không khí thức ăn quá thấp (để tránh hư hỏng thiết bị) hoặc tự động -

Bảo trì và chăm sóc thiết bị:
Thường xuyên duy trì thiết bị giám sát dòng chảy, thiết bị điều khiển và toàn bộ ASU: Kiểm tra cảm biến dòng chảy để tắc nghẽn/hư hỏng (sạch/thay thế kịp thời), kiểm tra/gỡ lỗi van (đảm bảo tính linh hoạt/độ tin cậy) và kiểm tra thiết bị chính (ví dụ, máy nén) để có hiệu suất ổn định. Điều này làm giảm bất thường dòng chảy từ các lỗi thiết bị và cải thiện an toàn hoạt động.

Các tham số dòng được đề xuất cho các đơn vị tách không khí của các thang đo khác nhau

●Nhỏ - ASUS

Thích hợp cho các kịch bản với nhu cầu khí thấp, chẳng hạn như phòng thí nghiệm và các nhà máy nhỏ.

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%).​

Đặc điểm: Kiểm soát chính xác tốc độ dòng chảy của từng thành phần để đảm bảo nguồn cung cấp ổn định của khí tinh khiết - cho sản xuất hoặc thử nghiệm tỷ lệ nhỏ-.

●Trung bình - ASUS

Phục vụ rộng rãi các doanh nghiệp công nghiệp nói chung để đáp ứng nhu cầu khí đốt thường xuyên.

Thông số cốt lõi: Tốc độ dòng không khí quá trình 3.000-20.000nm³/h; Tốc độ dòng oxy sản phẩm 1.000-10.000nm³/h (độ tinh khiết ≈99,6%), tốc độ dòng nitơ sản phẩm 1.500-15.000nm³/h (độ tinh khiết lên tới 99,99%).

Đặc điểm: Yêu cầu cao hơn đối với điều khiển dòng chảy tại các nút chính (ví dụ: không khí nạp, khí nén, khí - dòng chất lỏng trong các tháp chưng cất); Dựa vào các hệ thống tự động tiên tiến và thiết bị chính xác để đảm bảo hoạt động hiệu quả, ổn định và chất lượng sản phẩm.

●Lớn - ASUS

Được sử dụng trong các kịch bản sản xuất công nghiệp quy mô lớn -, chẳng hạn như các nhà máy thép lớn và nhà máy hóa học.

Các thông số cốt lõi: Tốc độ dòng không khí quá trình trên 50.000nm³/h (một số vượt quá 100.000nm³/h, ví dụ, ASU trong một tập đoàn thép lớn đạt 80.000nm³/h); Tốc độ dòng oxy sản phẩm 30.000-50.000nm³/h (đáp ứng các yêu cầu độ tinh khiết nghiêm ngặt đối với sản xuất thép), tốc độ dòng nitơ sản phẩm 40.000-60.000nm³/h.

Đặc điểm: Khó khăn cao trong kiểm soát dòng chảy; Yêu cầu các công nghệ giám sát và điều chỉnh đáng tin cậy cao hơn và đáng tin cậy hơn để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả dưới tải cao, cung cấp khí chất lượng cao liên tục - cho sản xuất quy mô lớn-.

Là một trong những nhà sản xuất và nhà cung cấp đơn vị phân tách không khí chuyên nghiệp nhất ở Trung Quốc, chúng tôi nồng nhiệt chào đón bạn đến đơn vị tách không khí tinh khiết bán buôn từ nhà máy của chúng tôi. Tất cả các sản phẩm được sản xuất tùy chỉnh với chất lượng cao và giá cả cạnh tranh.