HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Djup kryogen luftseparationsteknik är en metod som separerar huvudkomponenterna (kväve, syre och argon) i luften genom låga temperaturer. Den används ofta inom industrier som stål, kemi, läkemedel och elektronik. Med den ökande efterfrågan på gaser blir tillämpningen av djup kryogen luftseparationsteknik också alltmer utbredd. Denna artikel kommer att ingående diskutera produktionsprocessen för djup kryogen luftseparation, inklusive dess arbetsprincip, huvudutrustning, driftssteg och dess tillämpning inom olika industrier.

Översikt över kryogen luftseparationsteknik

Grundprincipen för kryogen luftseparation är att kyla luften till extremt låga temperaturer (vanligtvis under -150 °C), så att komponenterna i luften kan separeras enligt deras olika kokpunkter. Vanligtvis använder den kryogena luftseparationsenheten luft som råmaterial och går igenom processer som kompression, kylning och expansion, för att slutligen separera kväve, syre och argon från luften. Denna teknik kan producera gaser med hög renhet och, genom att exakt reglera processparametrar, uppfylla de strikta kraven på gaskvalitet inom olika industriområden.

Den kryogena luftseparationsenheten är uppdelad i tre huvuddelar: luftkompressor, luftförkylare och kylbox. Luftkompressorn används för att komprimera luften till ett högt tryck (vanligtvis 5–6 MPa), förkylaren sänker lufttemperaturen genom kylning, och kylboxen är kärndelen i hela den kryogena luftseparationsprocessen, inklusive fraktioneringstornet, som används för att uppnå gasseparation.

Luftkompression och kylning

Luftkompression är det första steget i kryogen luftseparation, och syftar huvudsakligen till att komprimera luften vid atmosfärstryck till ett högre tryck (vanligtvis 5–6 MPa). Efter att luften har kommit in i systemet genom kompressorn kommer dess temperatur att öka avsevärt på grund av kompressionsprocessen. Därför måste en serie kylningssteg utföras för att minska tryckluftens temperatur. Vanliga kylmetoder inkluderar vattenkylning och luftkylning, och en god kyleffekt kan säkerställa att tryckluften inte orsakar onödig belastning på utrustningen under efterföljande bearbetning.

Efter att luften preliminärt kylts ner går den in i nästa steg av förkylning. Förkylningssteget använder vanligtvis kväve eller flytande kväve som kylmedium, och genom värmeväxlingsutrustning sänks tryckluftens temperatur ytterligare, vilket förbereder den efterföljande kryogena processen. Genom förkylning kan luftens temperatur sänkas till nära kondenseringstemperaturen, vilket ger nödvändiga förutsättningar för separation av komponenterna i luften.

Lågtemperaturexpansion och gasseparation

Efter att luften har komprimerats och förkylts är nästa viktiga steg lågtemperaturexpansion och gasseparation. Lågtemperaturexpansion uppnås genom att snabbt expandera tryckluften genom en expansionsventil till normalt tryck. Under expansionsprocessen kommer luftens temperatur att sjunka avsevärt och nå kondenseringstemperaturen. Kväve och syre i luften börjar kondensera vid olika temperaturer på grund av deras kokpunktsskillnader.

I den kryogena luftseparationsutrustningen kommer den flytande luften in i den kalla lådan, där fraktioneringstornet är den viktigaste delen för gasseparation. Kärnprincipen för fraktioneringstornet är att utnyttja kokpunktskillnaderna för olika komponenter i luften, genom gasens stigande och fallande effekt i den kalla lådan, för att uppnå gasseparation. Kvävets kokpunkt är -195,8 °C, syrets -183 °C och argons -185,7 °C. Genom att justera temperaturen och trycket i tornet kan effektiv gasseparation uppnås.

Gasseparationsprocessen i fraktioneringstornet är mycket exakt. Vanligtvis används ett tvåstegs fraktioneringstornssystem för att extrahera kväve, syre och argon. Först separeras kväve i den övre delen av fraktioneringstornet, medan flytande syre och argon koncentreras i den nedre delen. För att förbättra separationseffektiviteten kan en kylare och återförångare läggas till i tornet, vilket ytterligare kan styra gasseparationsprocessen exakt.

Det extraherade kvävet har vanligtvis hög renhet (över 99,99 %) och används ofta inom metallurgi, kemisk industri och elektronik. Syre används inom medicin, stålindustri och andra högenergikrävande industrier som kräver syre. Argon, som en ädelgas, utvinns vanligtvis genom gasseparationsprocessen, med hög renhet och används ofta inom svetsning, smältning och laserskärning, bland andra högteknologiska områden. Det automatiserade styrsystemet kan justera olika processparametrar efter faktiska behov, optimera produktionseffektiviteten och minska energiförbrukningen.

Dessutom inkluderar optimeringen av det djupa kryogena luftseparationssystemet även energibesparande och utsläppskontrolltekniker. Genom att till exempel återvinna lågtemperaturenergin i systemet kan energiförlusten minskas och den totala energianvändningseffektiviteten förbättras. Med de allt strängare miljöreglerna ägnar modern djup kryogen luftseparationsutrustning också mer uppmärksamhet åt att minska skadliga gasutsläpp och förbättra produktionsprocessens miljövänlighet.

Tillämpningar av djup kryogen luftseparation

Djup kryogen luftseparationsteknik har inte bara viktiga tillämpningar inom produktion av industrigaser, utan spelar även en betydande roll inom flera områden. Inom stål-, gödningsmedels- och petrokemisk industri används djup kryogen luftseparationsteknik för att tillhandahålla högrena gaser som syre och kväve, vilket säkerställer effektiva produktionsprocesser. Inom elektronikindustrin används kvävet som tillhandahålls genom djup kryogen luftseparation för atmosfärskontroll vid halvledartillverkning. Inom medicinindustrin är högrent syre avgörande för patienters andningsstöd.

Dessutom spelar djup kryogen luftseparationsteknik också en viktig roll vid lagring och transport av flytande syre och flytande kväve. I situationer där högtrycksgaser inte kan transporteras kan flytande syre och flytande kväve effektivt minska volymen och sänka transportkostnaderna.

Slutsats

Djupkryogen luftseparationsteknik, med sina effektiva och precisa gasseparationsmöjligheter, används i stor utsträckning inom olika industriområden. Med teknikens framsteg kommer djupkryogen luftseparation att bli mer intelligent och energieffektiv, samtidigt som renheten i gasseparationen och produktionseffektiviteten förbättras. I framtiden kommer innovationen inom djupkryogen luftseparationsteknik, vad gäller miljöskydd och resursåtervinning, också att bli en viktig riktning för industrins utveckling.

Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com