Thiết bị tách không khí lạnh quy mô nhỏ áp dụng quy trình áp suất thấp, sử dụng phương pháp đóng băng sâu và chưng cất để khai thác oxy tinh khiết và nitơ tinh khiết từ không khí. Đó là, nguyên tắc chu kỳ làm lạnh turboexpander được sử dụng để làm lỏng không khí. Theo các điểm sôi khác nhau của oxy lỏng và nitơ lỏng, chưng cất thứ cấp được thực hiện trong tháp phân đoạn để có được oxy tinh khiết 99,6% và nitơ tinh khiết 99,99% hoặc nhiều hơn. Theo nhu cầu, thay đổi hoạt động cũng có thể sản xuất một số oxy lỏng, nitơ lỏng và oxy y tế.

Dòng chảy quy trình của máy tách không khí lạnh nhỏ

1. Máy nén khí: Không khí được nén bởi máy nén khí đến 0,5Mpa ~ 0,7Mpa.
2. Làm mát trước: Không khí được làm mát trước đến 5 ℃ ~ 10 ℃ trong đơn vị làm mát trước và độ ẩm được tách ra.
3. Làm sạch: Không khí được làm sạch thông qua sàng phân tử để loại bỏ độ ẩm còn lại, carbon dioxide và hydrocarbon từ khí.
4. Mở rộng không khí: Không khí mở rộng trong bộ mở rộng để cung cấp công suất làm mát cần thiết cho thiết bị.
5. Trao đổi nhiệt: Không khí trao đổi nhiệt với oxy, nitơ và nitơ bị ô nhiễm trong bộ trao đổi nhiệt chính của tháp phân đoạn, và được làm nóng lại nhiệt độ xung quanh bằng nitơ bị ô nhiễm làm mát.
6. Suy làm mát: Không khí lỏng và nitơ lỏng được siêu làm mát bởi nitơ và nitơ bị ô nhiễm trong máy làm mát.
7. Chưng cất: Không khí trải qua chưng cất và tách ở tháp dưới, dẫn đến việc sản xuất khí nitơ ở đỉnh tháp trên.

Thiết bị tách không khí là một hệ thống lớn và phức tạp, chủ yếu bao gồm các hệ thống con sau: hệ thống điện, hệ thống thanh lọc, hệ thống làm lạnh, hệ thống trao đổi nhiệt, hệ thống chưng cất, hệ thống vận chuyển sản phẩm, hệ thống lưu trữ chất lỏng và hệ thống điều khiển.

1. Hệ thống điện: chủ yếu đề cập đến máy nén khí thô. Phần lớn tổng tiêu thụ năng lượng cần thiết cho việc tách không khí là tiêu thụ năng lượng của máy nén khí thô.
2. Hệ thống thanh lọc: Hệ thống thanh lọc bao gồm một hệ thống làm mát không khí và một hệ thống lọc phân tử sàng lọc. Khí nén thô có nhiệt độ cao, và hệ thống làm mát không khí làm giảm nhiệt độ của không khí thông qua trao đổi nhiệt tiếp xúc, trong khi cũng rửa các tạp chất có hại như các chất có tính axit. Hệ thống lọc phân tử sàng lọc tiếp tục loại bỏ các chất có hại như độ ẩm, cacbon dioxit, acetylen, propylen, propan và nitrous oxit từ không khí gây bất lợi cho hoạt động của thiết bị phân tách không khí.
3. Hệ thống làm lạnh: Thiết bị tách không khí được làm lạnh bằng cách mở rộng, và thiết bị làm lạnh tách không khí thường được đề cập đến chủ yếu là máy mở rộng.
4. Hệ thống trao đổi nhiệt: Cân bằng nhiệt của thiết bị tách không khí đạt được thông qua hệ thống làm lạnh và hệ thống trao đổi nhiệt.
5. Hệ thống chưng cất không khí: Hệ thống này là cốt lõi của thiết bị tách không khí và một thiết bị quan trọng để đạt được tách nhiệt độ thấp. Thông thường, một phương pháp chưng cất hai giai đoạn của áp suất cao và thấp được áp dụng. Miễn là nó bao gồm một tháp áp suất thấp, một tháp áp suất trung bình và một máy bay hơi ngưng tụ.
6. Hệ thống vận chuyển sản phẩm: Chủ yếu bao gồm các thông số kỹ thuật khác nhau của máy nén oxy và máy nén nitơ.
7. Hệ thống lưu trữ lỏng: Thiết bị phân tách không khí có thể sản xuất một số sản phẩm nhất định như oxy lỏng và nitơ lỏng, đi vào hệ thống lưu trữ chất lỏng để sử dụng khi cần thiết. Miễn là nó có chứa các bể chứa với các thông số kỹ thuật khác nhau, các máy bơm lỏng nhiệt độ thấp và chất hơi.
8. Hệ thống kiểm soát dụng cụ: Thiết bị phân tách không khí lớn áp dụng hệ thống kiểm soát phân tán máy tính, có thể đạt được điều khiển tự động.
9. Thiết bị tách không khí, một thiết bị cơ bản quan trọng, đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế quốc gia. Cho dù đó là nâng cấp công nghệ và cải tiến quy trình của các ngành công nghiệp truyền thống như luyện Kim, kỹ thuật hóa học và phân bón hoặc sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp tinh chế và hóa chất than mới, thiết bị phân tách không khí là một phần không thể thiếu và quan trọng. Khi nền kinh tế quốc gia chuyển sang giai đoạn phát triển chất lượng cao, sự phát triển bùng nổ của các ngành công nghệ cao và mới nổi như hàng không vũ trụ, điện tử, y tế, năng lượng mới và vật liệu mới sẽ tiếp tục mở rộng thị trường ứng dụng khí.

Lợi thế của đơn vị tách không khí lạnh

Lợi thế chính của các đơn vị tách không khí lạnh trong sản xuất khí tinh khiết cao bao gồm độ tinh khiết cao, năng suất cao và ổn định mạnh mẽ. So với các công nghệ tách không khí khác như PSA và tách màng, tách không khí lạnh có thể cung cấp nitơ và oxy tinh khiết cao hơn, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khí tinh khiết cao, chẳng hạn như sản xuất điện tử, y tế và các ngành công nghiệp hóa học. Ngoài ra, đơn vị tách không khí lạnh có công suất sản xuất lớn và có thể sản xuất liên tục và ổn định các sản phẩm quy mô lớn như nitơ lỏng và oxy lỏng để đáp ứng nhu cầu dài hạn của các ngành công nghiệp khác nhau. Một lợi thế khác của công nghệ này là tính linh hoạt của nó, cho phép phục hồi argon và các khí hiếm khác trong khi sản xuất nitơ và oxy tinh khiết cao, do đó tăng cường hiệu quả kinh tế tổng thể của thiết bị.

Để cải thiện hiệu quả sản xuất nitơ tinh khiết cao và oxy tinh khiết hơn nữa, thiết kế và hoạt động của các đơn vị tách không khí lạnh được liên tục tối ưu hóa. Cải thiện hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt là một trong những hướng chính để tối ưu hóa. Bằng cách áp dụng vật liệu và thiết kế cấu trúc mới, tiêu thụ năng lượng có thể giảm và tốc độ làm mát có thể được cải thiện. Thiết kế của các cột chưng cất cũng liên tục cải thiện, đạt được hiệu quả tách cao hơn bằng cách tăng số lượng khay, tối ưu hóa phân phối chất lỏng và cải thiện tiếp xúc khí-chất lỏng. Trong tương lai, với việc áp dụng công nghệ tự động hóa và điều khiển thông minh, các đơn vị tách không khí lạnh sẽ đạt được kiểm soát và tối ưu hóa chính xác hơn, cải thiện hiệu quả sản xuất khí tinh khiết cao hơn, giảm chi phí vận hành và mở rộng các lĩnh vực ứng dụng, chẳng hạn như các ngành sản xuất cao cấp như năng lượng mới, bán dẫn và hàng không vũ trụ.

Đơn vị tách không khí lạnh đã trở thành một lựa chọn lý tưởng cho sản xuất nitơ tinh khiết cao và oxy tinh khiết thông qua thiết kế quy trình chính xác và công nghệ tách hiệu quả. Với độ tinh khiết cao, năng suất cao và ổn định cao, tách không khí lạnh đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Khi chọn một đơn vị tách không khí lạnh, các doanh nghiệp nên xem xét sản lượng, hiệu quả năng lượng và nhu cầu bảo trì của thiết bị để đạt được kết quả sản xuất tốt nhất. Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ, các đơn vị tách không khí lạnh sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn trong lĩnh vực khí tinh khiết cao.

Lợi thế kỹ thuật của tách không khí lạnh

Khí nitơ tinh khiết cao
Công nghệ phân tách không khí đông lạnh có thể tạo ra nitơ với độ tinh khiết lên tới 99, 999%, thích hợp cho các ngành với các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng khí, như điện tử, dược phẩm, v.v. Việc sản xuất nitơ tinh khiết cao không chỉ đáp ứng nhu cầu công nghiệp, mà còn cung cấp hỗ trợ khí đáng tin cậy cho nghiên cứu khoa học.
Khả năng kinh tế
Mặc dù đầu tư ban đầu là tương đối cao, do hiệu quả hoạt động cao của hệ thống phân tách không khí đông lạnh và chi phí sản xuất thấp nitơ, nó phù hợp cho sản xuất quy mô lớn. Kinh tế được phản ánh trong tiết kiệm chi phí và hiệu quả cao trong hoạt động dài hạn, làm cho nó cạnh tranh trên thị trường.
Thân thiện với môi trường
Phương pháp này không tạo ra ô nhiễm thứ cấp trong quá trình sản xuất nitơ, đáp ứng các yêu cầu của ngành công nghiệp hiện đại để bảo vệ môi trường. Tiêu thụ năng lượng thấp và phục hồi cao các hệ thống phân tách không khí đông lạnh có hiệu quả làm giảm tác động của chúng đối với môi trường và là một thành phần quan trọng của phát triển bền vững.
Sự linh hoạt
Hệ thống phân tách không khí đông lạnh có thể điều chỉnh linh hoạt việc sản xuất nitơ và oxy theo nhu cầu thực tế, thích ứng với các điều kiện sản xuất khác nhau và đáp ứng nhu cầu thay đổi của các ngành công nghiệp khác nhau. Chế độ hoạt động linh hoạt và lựa chọn cấu hình làm cho hệ thống có khả năng thích nghi cao.

Lĩnh vực ứng dụng của tách không khí lạnh

Công nghiệp hóa chất

Trong công nghiệp hóa chất, nitơ được sử dụng rộng rãi như một khí trơ để ngăn chặn các phản ứng oxy hóa gây ra bởi oxy, đảm bảo sự an toàn và hiệu quả của phản ứng. Ngoài ra, nitơ cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu để tham gia vào các phản ứng tổng hợp và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Bao bì thực phẩm

Nitơ đóng một vai trò trong việc thay thế oxy bên trong bao bì thực phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm và đảm bảo sự tươi mát và an toàn của nó. Bản chất trơ của nitơ ngăn chặn hiệu quả sự oxy hóa và hư hỏng của thực phẩm.

Chế biến Kim loại

Trong quá trình hàn và cắt Kim loại, nitơ được sử dụng như một khí bảo vệ để ngăn chặn quá trình oxy hóa Kim loại và cải thiện chất lượng hàn. Việc sử dụng nitơ có thể cải thiện hiệu suất của các khớp hàn và đảm bảo chất lượng tổng thể của sản phẩm.

Ngành công nghiệp điện tử

Trong quá trình sản xuất các thành phần điện tử, nitơ được sử dụng rộng rãi như một loại khí chống ẩm và bảo vệ để cải thiện sự ổn định và độ tin cậy của sản phẩm. Nitơ tinh khiết cao có thể làm giảm nguy cơ điện và oxy hóa tĩnh, và cải thiện chất lượng các sản phẩm điện tử.

Công nghiệp y tế

Trong thiết bị y tế, nitơ được sử dụng cho một số thiết bị gây mê và hô hấp để đảm bảo bệnh nhân được điều trị an toàn và hiệu quả. Tính chất không độc và trơ của nitơ làm cho nó trở thành một khí quan trọng trong lĩnh vực y tế.