Luchtscheidingseenheid

Wat is een luchtscheidingseenheid?

 

Een luchtscheidingseenheid is een industriële faciliteit. Het functioneert door eerst te koelen en vloeibaar te maken. Vervolgens scheidt cryogene destillatie op basis van de verschillende kookpunten van gassen in de lucht, het scheidt de atmosfeer in hoofdcomponenten, voornamelijk inclusief zuurstof, stikstof en argon. De geproduceerde zuivere gassen worden veel gebruikt in industriële en medische velden. Het proces is energie - intensief en vertrouwt op componenten zoals compressoren, destillatiekolommen en moleculaire zeven. Ook kan een ASU de atmosfeer scheiden in zijn primaire componenten zoals stikstof, zuurstof en soms argon en andere zeldzame gassen, meestal samengesteld uit elementen, waaronder luchtcompressoren, luchtzuiveringssystemen, warmtewisselaars, cryogene koelsystemen en distillatiekolommen.

Luchtscheidingsmethoden

NewTek biedt u met het snijden van - Edge Gas Solutions

Cryogene destillatie

Cryogene destillatie koelt eerst de lucht af om het vloeibaar te maken en scheidt vervolgens selectief zijn componenten op basis van hun kookpuntverschillen door destillatie. Dit produceert hoog - zuiverheidsgas, maar het verbruikt veel energie. Het systeem vereist strak geïntegreerde warmtewisselaars en scheidingskolommen om de efficiëntie te behouden, waarbij koelingsenergie afkomstig is van de inlaatluchtcompressor.
Om lage temperaturen te bereiken, gebruiken luchtscheidingsplanten twee koelcycli: het gebruik van isotherme throttling via een throttling -apparaat of isentropische expansie via een expander. Cryogene apparatuur moet worden ondergebracht in een "koude doos" (geïsoleerde behuizing) om koelverliezen te minimaliseren.

 

Andere methoden voor luchtscheiding

●Membraanscheidingstechnologie: lage energieverbruik en flexibele parameters. Kamer - Temperatuurpolymeermembranen produceren 25% - 50% Oxygen - verrijkte lucht; Ceramic Membranes (ITM en OTM) vereisen temperatuur van 800 - 900 graden en kunnen hoge - zuiverheid zuurstof van meer dan 90%produceren. Ze kunnen worden gebruikt om zuurstof te produceren - uitgeput of stikstof - verrijkt gas voor brandstoftanks voor passagiersvliegtuigen om het risico te verminderen en kunnen ook zuurstofverrijkte lucht leveren voor piloten met een hoog ingedrukt, ongerefoneerde, ongereflureerd vliegtuig.

●Drukzwaaiadsorptie (PSA): werken bij kamertemperatuur en geen liquefactie vereisen, PSA gebruikt zeoliet (een "moleculaire spons") voor hoge {- drukadsorptie en verminderd - drukverdeling om zuurstof en stikstof te scheiden. Deze compacte compressor kan worden gebruikt om draagbare medische zuurstofconcentrators te produceren. Vacuümdruk swing adsorptie (VPSA) is vergelijkbaar, waarbij alleen het doelgas wordt gedesorbeerd bij subatmosferische druk

Ontvang een gratis offerte!

 

Werkprincipe van een luchtscheidingseenheid (ASU)

Hoewel luchtscheidingseenheden een verscheidenheid aan technologieën kunnen gebruiken, zoals membraanscheiding en drukzwaaiadsorptie, blijft cryogene fractionering (destillatie) de reguliere kerntechnologie voor het bereiken van efficiënte, hoog - zuiverheidsscheiding. Het typische werkingsproces is verdeeld in vier belangrijke fasen:

 

 

Compressiefase

Atmosferische lucht wordt eerst in de ASU getrokken en voert vervolgens een multi {- podiumcompressorsysteem in voor druk. Het kerndoel van deze fase is om de luchtdruk te verhogen, waardoor het energieverbruik wordt verminderd en de efficiëntie in de daaropvolgende koel- en scheidingsprocessen wordt verbeterd. De luchtdruk wordt meestal geregeld binnen een bereik van 5-10 barg, waardoor de basis wordt gelegd voor latere processen.

 

Zuiveringsstadium

De onder druk staande lucht gaat eerst door een zuiveringssysteem om onzuiverheden, voornamelijk vocht, koolstofdioxide en sporen van olie, stof en andere verontreinigende stoffen te verwijderen. Deze stap is cruciaal: het zorgt voor de hoge zuiverheid van het uiteindelijke outputgas, die voldoet aan de vereisten van industriële en medische toepassingen; Het voorkomt ook dat onzuiverheden bevriezen of zich ophopen in de daaropvolgende lage - temperatuuromgeving, waardoor blokkering van warmtewisselaars, pijpleidingen en andere apparatuur wordt voorkomen, waardoor stabiele werking van de eenheid wordt gewaarborgd.

 

Koelpodium

De gezuiverde gecomprimeerde lucht komt een koelsysteem in bestaande uit een warmtewisselaar en een koelcyclus (zoals de Linde- of Kraut -cycli), waar het geleidelijk wordt gekoeld tot een lage temperatuur. Aangezien cryogene fractionering is gebaseerd op de verschillen in kookpunten tussen gasvormige componenten, verlaagt het koelproces de lucht tot zijn vloeibaarmakingstemperatuur, waardoor de gasvormige lucht omzet in vloeibare lucht, waardoor deze wordt bereikt op daaropvolgende destillatiescheiding.

 

Scheidingsstadium

Vloeibare lucht wordt ingevoerd in een enkele - of multi - Stage Distillatietoren, waarbij de componenten worden gescheiden door fractionele destillatie. De verschillen in kookpunten tussen de gassen zijn cruciaal voor scheiding: stikstof, met het laagste kookpunt, verdampt en stijgt eerst uit de vloeibare lucht, die aan de bovenkant van de toren worden verzameld. Zuurstof, met zijn hogere kookpunt, blijft aan de onderkant van de toren en wordt ontslagen als vloeistof of gas. Als argon moet worden gescheiden, omdat het kookpunt tussen stikstof en zuurstof ligt, kan het worden geëxtraheerd uit het midden van de toren via een gespecialiseerde sectie met destillaties.

Luchtscheidingseenheid (ASU) werkingsproces en kerncomponenten

 

De gecomprimeerde lucht uit de luchtcompressor wordt voor het eerst gekoeld door een luchtpre - koelsysteem voordat ze worden verwijderd door moleculaire zeven om onzuiverheden zoals vocht, koolstofdioxide en koolwaterstoffen te verwijderen. De gezuiverde lucht wordt vervolgens opgesplitst in twee paden: de ene wordt rechtstreeks naar de bovenste kolom van de destillatietoren verzonden, terwijl de andere wordt uitgebreid en gekoeld door een expander voordat hij naar de onderste kolom wordt gestuurd. Binnen de destillatietoren ondergaan de stijgende damp en de vallende vloeistof warmte -uitwisseling en scheiding, die uiteindelijk een hoog - zuiverheidsstikstof aan de bovenkant van de bovenste kolom produceren en hoog - zuiverheid zuurstof aan de onderkant.
 

● Compressiesysteem:

Bestaande uit een luchtinlaatfilter (om stof te filteren), een luchtcompressor (om lucht onder druk te zetten), een luchtcompressor -interstage -koeler (om de temperatuur te verminderen en de efficiëntie te behouden), en een luchtcompressor -ventilateur (om geluid te verminderen).

● Pre - koelsysteem:
Bestaande uit een water - koeltoren, een lucht - koeltoren (om warmte uit te wisselen en temperatuur te verlagen), een waterpomp (om koelwater te bieden) en een koelmachine (om diepe koeling te bieden).

● Zuiveringssysteem:
De kern is een moleculaire zeefadsorber (om onzuiverheden te verwijderen) gekoppeld aan een stikstofventielilencer (om uitlaatgeluid te verminderen).

● Warmte -uitwisselingssysteem:

Bevat de hoofdwarmtewisselaar (voor warmte -uitwisseling tussen lucht en laag - temperatuurgas om de temperatuur te verlagen) en de subcooler (voor koelvloeistofproducten om verdampingsverliezen te verminderen).

● Het destillatiesysteem:
Bevat de destillatietoren (voor gas - vloeibare contactscheiding) en de condensor - verdamper (voor het handhaven van de destillatiecyclus).

● Productafgiftesysteem:

Bestaande uit een drukregelingstation (voor drukregelgeving) en een meetstation (voor stroommeting).

● Back -upsysteem voor vloeistofopslag:

Inclusief vloeibare opslagtanks (voor het opslaan van vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof), gasopslagtanks (voor het bufferen van gasvormige producten) en een vloeibare verdamper (voor noodvloeistof - tot - gasconversie).

Toepassingen voor luchtscheidingseenheid

 

 

 

 

 

Medische gezondheidszorg
 

Industriële productie
 

Eten en dranken
 

Energieproductie

 

Luchtscheidingseenheid in het industriële gassenproces

Lucht bestaat voornamelijk uit stikstof (ongeveer 78,1%), zuurstof (ongeveer 20,9%), argon (ongeveer 0,9%) en kleine hoeveelheden andere gassen. Momenteel is de meest gebruikte methode voor luchtscheiding in de industrie cryogene scheiding, ook bekend als cryogene destillatie. In wezen omvat dit gas liquefactie, meestal met behulp van mechanische methoden zoals throttling -expansie of adiabatische expansie. Lucht wordt eerst gecomprimeerd en gekoeld en vervolgens gedistilleerd met behulp van de verschillen in kookpunten tussen gassen om ze te scheiden.

Belangrijkste knooppunten en functies van processtroom

● Voersluchtstroom

Een fundamentele invoerparameter (gemeten in nm³/h) die direct de ASU -productieschaal/capaciteit bepaalt (bijv. 68.500 nm³/h voor een medium - formaat ASU onder normaal werking).

Afwijkingen: plotseling verhoogt overbelastingscompressoren (hoger slijtage/energieverbruik) en verstoren zuivering/koeling/destillatie (onevenwichtig gas - vloeistof/thermodynamica, lagere efficiëntie/opbrengst); Overdreven lage stroom vermindert het gebruik van apparatuur en verhoogt de eenheidskosten.

● Gecomprimeerde luchtstroom

Stroomsnelheid verandert post - compressie; Uitlaatstroom moet overeenkomen met het systeemproces, voldoende druk zorgen voor cryogene/destillatiewerkzaamheden en stabiliteit behouden.

Controle: Pas de opening van de inlaatgeleideraankleed of compressorsnelheid aan voor precieze stroom/drukregeling.

Risico's: overdruk veroorzaakt gevaren van apparatuur; onvoldoende druklimieten vloeibaarmaking/scheiding; Een onstabiele stroming schaadt moleculaire zeefadsorptie (ontoereikende onzuiverheidsverwijdering).

● Gezuiverde luchtstroomsnelheid

Kritisch voor cryogene scheiding na het verwijderen van vocht/co₂/koolwaterstoffen via luchtdrogers; Vereist stabiliteit en ontwerpcompliantie.

Impacts: abnormale stroming onevenwichtigheden fractioneringstorengas - vloeistofverhouding (bijv. Overmatige stroom versnelt gasstimulatie, het verminderen van de contacttijd/-efficiëntie en productzuiverheid); Over - Standaardonzuiverheden veroorzaken cryogene apparatuur icing/verstopping.

● Gas - vloeibare stroomsnelheden in destillatietorens

GAS - fase stroomsnelheid: sleutel voor efficiëntie (bijv. Initiële destillatie in dubbele - toren onderste toren produceert stijgende stikstof/dalende zuurstof - rijke vloeistof). Geschikte stroom zorgt voor voldoende gas - vloeistofcontact (warmte/massa -uitwisseling); Overmaat veroorzaakt torenoverstromingen (vloeistofophoping, verstoorde destillatie) en lage scheidingsefficiëntie.

Vloeistof - fase stroomsnelheid: tegenstroom met gas; Flow (bijv. Gedrijven Oxygen - Rijke vloeistof van onderste toren naar bovenste toren) moet overeenkomen met de gasstroom. Overtollige overstromingen torens; Insufficiëntie vermindert de onzuiverheid wassen (slechte zuiverheid); Onstabiele stroom schaadt condensor - verdamperwarmtewisseling (beïnvloedt de energiebalans/scheiding).

● Productgas- en afvalgasstroomsnelheden

Productzuurstofstroom: geregeld door gebruikersbehoeften (bijv. Hoge stroom voor stalen, hoge zuiverheid voor medisch gebruik); Aangepast via destillatieparameters (refluxverhouding, temperatuur, druk). Schommelingen Impactproductie (bijv. Efficiëntie/kwaliteit van onstabiele stalen).

Productstikstofstroom: precies geregeld (via destillatiegas - vloeistofverdeling, reflux vloeibare stikstof) voor chemicaliën/elektronica (bijv. Stabiel hoog - zuiverheidsstikstof als chipafschermingsgas); afwijkingen veroorzaken oxidatie.

Afvalgasstroom: bevat niet -gescheiden gassen; Na het koelen van de uitbreiding regenereert deel koele moleculaire zeven, restopeningen. Overmaat geeft een lage scheidingsefficiëntie aan (verspilde gas, hoge energie) en slechte zeefregeneratie (verminderde adsorptie/stabiliteit).

Flowcontrole- en regulatiemethoden

● Klepregelgeving

Gasklep: een gasklep is een veelgebruikte stroomregelingsinrichting die de stroom regelt door de klepopening te variëren om het stroomoppervlak van de vloeistof te veranderen. In luchtscheidingseenheden worden gaskleppen vaak gebruikt om de stroom van voederlucht, perslucht en de gas- en vloeistofcomponenten in elke kolom te regelen. Voordat lucht bijvoorbeeld een destillatiekolom binnengaat, kan een gasklep worden gebruikt om de stroomsnelheid aan te passen om te voldoen aan de voedingsvereisten van de destillatiekolom. Hoewel gaskleppen voordelen bieden, zoals eenvoudige structuur en werkgemak, genereren ze ook een bepaalde drukval tijdens het aanpassingsproces, wat resulteert in energieverlies.

Regulerende klep: een regulerende klep wordt meestal gebruikt in combinatie met een geautomatiseerd besturingssysteem om de opening van de klep automatisch aan te passen aan een ingestelde debiet. Regulerende kleppen worden vaak geïnstalleerd op sleutelstroomcontrolepunten in luchtscheidingseenheden, zoals de uitgangspijpleidingen voor productzuurstof en stikstof. Gebaseerd op reële - tijdstroomgegevens, past een controller automatisch de opening van de klep aan om het stroomsnelheid binnen het ingestelde bereik te handhaven. In vergelijking met gaskleppen bieden regulerende kleppen een hogere regelgeving van de regelgeving en een snellere respons, waardoor ze zich meer aanpassen aan verschillende bedrijfsomstandigheden tijdens de werking van de eenheid.

● Compressoraanpassing

Inlaatgeleideraanpassing: voor centrifugale luchtcompressoren kan het inlaatluchtvolume worden gevarieerd door de hoek van de inlaatgeleiderschoepen aan te passen, waardoor de persluchtstroomsnelheid wordt geregeld. Om het gecomprimeerde luchtstroomsnelheid te verhogen, wordt de opening van de inlaatgeleider verhoogd om meer lucht in de compressor te laten komen; Omgekeerd wordt de opening van de inlaatgids verlaagd om het inlaatluchtvolume te verminderen. Inlaatgeleideraanpassing biedt de voordelen van een breed aanpassingsbereik en relatief minimaal energieverbruik tijdens aanpassing. Dit zorgt ervoor dat het gecomprimeerde luchtdebiet voldoet aan de procesvereisten met behoud van een efficiënte compressoroperatie.

Snelheidaanpassing: het stroomsnelheid kan ook worden aangepast door de compressorsnelheid te variëren. Met behulp van variabele frequentiesnelheidsreguleringstechnologie kan de compressorsnelheid flexibel worden aangepast op basis van de werkelijke stroomvereisten. Wanneer het apparaat een lagere gecomprimeerde luchtstroomsnelheid vereist, wordt de compressorsnelheid verlaagd; Wanneer een hoger debiet vereist is, wordt de snelheid verhoogd. Snelheidsaanpassing biedt een snelle responstijd en kan zich snel aanpassen aan veranderingen in het procesdebiet, maar stelt hoge eisen aan het motor- en besturingssysteem.

● Refluxregulering

Refluxregulatie is een veel voorkomende flowcontrolemethode in luchtscheidingseenheden. In een destillatiekolom bijvoorbeeld wordt het gas - vloeistofverhouding binnen de kolom geregeld door de stroomsnelheid van de reflux aan te passen, waardoor de destillatie -efficiëntie en productstroomsnelheid worden beïnvloed. Om de productzuiverheid te verbeteren, kan de stroomsnelheid van de reflux worden verhoogd om de sectie destillatie in de kolom in staat te stellen onzuiverheden van het gas effectiever te scheiden. Om de productopbrengst te verhogen, kan de stroomsnelheid van de reflux worden verminderd. Refluxregulering moet worden gebruikt in combinatie met andere flowcontrolemethoden om een ​​stabiele werking van de destillatiekolom onder verschillende bedrijfsomstandigheden te waarborgen.

Flow monitoring en veiligheidsborging

● Stroombewakingssysteem

Om de stroom op ASU -sleutelpunten nauwkeurig te volgen, wordt meestal een geavanceerd stroombewakingssysteem gebruikt, voornamelijk samengesteld uit stroomsensoren, signaaltransmissiecircuits en display & bedieningsinstrumenten.

●Flowsensoren:

Openingsplaatstroommeters: meet de stroom via drukverschil van vloeistof die door een opening gaat; Eenvoudige, laag - kosten, maar beperkte nauwkeurigheid.

Vortex Flowmeters: detecteer vortexfrequentie van vloeistof die door een vortexgenerator gaat; Hoge nauwkeurigheid, breed meetbereik.

Massa -stroommeters: meet direct de massale massastroming van de vloeistof, onaangetast door temperatuur/druk/dichtheidsveranderingen; Ultra - Hoge nauwkeurigheid, ideaal voor productgasstroommeting.

● Signaaltransmissie en weergave:

Stroomsensoren converteren stroomsignalen in elektrische/digitale signalen, verzonden naar display en bedieningsinstrumenten. Deze instrumenten tonen reële - tijdstroom op elk punt, activeer alarmen als de stroom de setbereiken overschrijdt en verbinding maken met het automatiseringssysteem voor automatische stroomaanpassing.

●Veiligheidsmaatregelen

Abnormale stromingsschommelingen in ASUS kunnen veiligheidsrisico's veroorzaken, waardoor effectieve veiligheidsmaatregelen nodig zijn:

Flowalarmen en vergrendeling:
Het bewakingssysteem heeft bovenste/onderste alarmlimieten; Hoorbare/visuele alarmen activeren wanneer de stroom buiten bereik is. Interlock -apparaten voorkomen ernstige ongevallen: bijv. Auto - Uitschakeling van luchtcompressoren Als de voedingsluchtstroom te laag is (om schade aan apparatuur te voorkomen), of auto - aanpassing van klepopeningen/afsluiting van specifieke apparatuur als product o₂/n₂ stroom fluctueert abnormaal.

Onderhoud en zorg van apparatuur:
Houd regelmatig stroombewakingsapparatuur, besturingsapparaten en de gehele ASU: inspecteer stroomsensoren op blokkade/schade (onmiddellijk schoon/vervangen), controleer/debug -kleppen (zorg voor flexibiliteit/betrouwbaarheid) en inspecteer belangrijke apparatuur (bijv. Compressoren) op stabiele prestaties. Dit vermindert de stroomafwijkingen van fouten van apparatuur en verbetert de operationele veiligheid.

Aanbevolen stroomparameters voor luchtscheidingseenheden van verschillende schalen

●Kleine {- schaal asus

Geschikt voor scenario's met een lage gasvraag, zoals laboratoria en kleine fabrieken.

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%).​

Kenmerken: regelen precies de stroomsnelheid van elke component om een ​​stabiele toevoer van hoog {- zuiverheidsgas voor kleine - schaalproductie of experimenten te waarborgen.

●Medium - schaal asus

Bedenk algemene industriële ondernemingen om aan de reguliere gasvraag te voldoen.

Kernparameters: procesluchtstroomsnelheid 3.000-20.000 nm³/h; Productzuurstofdebiet 1.000-10.000 nm³/u (zuiverheid ≈99,6%), productstikstofdebiet 1.500-15.000 nm³/u (zuiverheid tot 99,99%).

Kenmerken: hogere vereisten voor stroomcontrole op sleutelknooppunten (bijv. Voederslucht, gecomprimeerde lucht, gas - vloeistofstroom in destillatietorens); Vertrouw op geavanceerde geautomatiseerde systemen en precisieapparatuur om een ​​efficiënte, stabiele werking en productkwaliteit te garanderen.

●Grote {- schaal asus

Gebruikt in grote {- schaal industriële productiescenario's, zoals grote staalfabrieken en chemische fabrieken.

Kernparameters: procesluchtstroomsnelheid van meer dan 50.000 nm³/u (sommige overschrijden 100.000 nm³/u, bijvoorbeeld een ASU in een groot stalen conglomeraat bereikt 80.000 nm³/h); Productzuurstofstroomsnelheid 30.000-50.000 nm³/u (voldoet aan strikte zuiverheidsvereisten voor stalen), productstikstofstroomsnelheid 40.000-60.000 nm³/h.

Kenmerken: hoge moeilijkheid in stroomcontrole; Vereisen meer geavanceerde en betrouwbare monitoring- en regulatietechnologieën om een ​​stabiele en efficiënte werking onder hoge belasting te garanderen, waardoor continu hoog - kwaliteitsgas voor grote - schaalproductie biedt.

Als een van de meest professionele fabrikanten van luchtscheidingseenheid en leveranciers in China, verwelkomen we u van harte in de groothandel High Purity Air Separation Unit van onze fabriek. Alle op maat gemaakte producten zijn met hoge kwaliteit en concurrerende prijs.