Ngành Công nghiệp Hóa kim loại – thiết bị tách không khí lớn là một tập hợp thiết bị công nghiệp được sử dụng để tách các thành phần của không khí và sản xuất oxy, nitơ, argon và các loại khí khác có trong không khí tương ứng.
Nhà máy sản xuất tách không khí quy mô lớn trong ngành hóa chất và luyện kim
Nhà máy sản xuất tách không khí quy mô lớn trong ngành hóa chất và luyện kimPhương pháp tách không khí được sử dụng phổ biến nhất là tách bằng chưng cất ở nhiệt độ thấp. Phương pháp tách nhiệt độ thấp thông qua chu trình nén và làm lạnh sâu để biến không khí thành dạng lỏng, sau đó qua quá trình tinh chế ở nhiệt độ thấp dựa trên điểm sôi khác nhau và dần tách từ không khí lỏng để sản xuất oxy, nitơ và argon cùng các khí trơ khác, được sử dụng rộng rãi trong luyện kim truyền thống, ngành hóa than mới, sản xuất phân bón nitơ quy mô lớn, cung cấp khí chuyên nghiệp và các lĩnh vực khác.
Các phương pháp tách khí khác, chẳng hạn như tách màng, hấp phụ dao động áp suất (PSA) và hấp phụ dao động áp suất chân không (VPSA), chủ yếu được sử dụng để tách một thành phần duy nhất từ không khí. Oxy, nitơ và argon có độ tinh khiết cao dùng trong sản xuất thiết bị bán dẫn yêu cầu chưng cất ở nhiệt độ thấp. Tương tự, các nguồn khả thi của các khí quý neon, krypton và xenon cũng được tách bằng chưng cất ở nhiệt độ thấp. Do đó, chưng cất ở nhiệt độ thấp là phương pháp tách khí quan trọng nhất.
Bộ thiết bị tách không khí hoàn chỉnh
Thông số chínhThiết bị tách không khí 50~120000Nm3/h; thiết bị tách không khí nitơ độ tinh khiết cao 50~40000Nm3/h; thiết bị hoá lỏng oxy và nitơ 10~1000TPD; thiết bị tách không khí lỏng sử dụng năng lượng lạnh LNG 100~1000TPD; thiết bị chiết xuất và tinh chế khí hiếm như heli, neon, krypton, xenon và các loại khác.
Đặc điểm kỹ thuật
Công ty đã phát triển thành công thiết bị tách khí siêu lớn cấp 110.000; Cấu hình kế hoạch quy trình tối ưu theo các yêu cầu khác nhau của người dùng. Bao gồm hấp thụ sàng phân tử áp suất thấp hoàn toàn (dòng chảy theo chiều dọc – bán kính), làm mát cơ chế mở rộng tuabin tăng áp trung bình (thấp), nén một phần oxy (bên trong/bên ngoài), nén nitơ (bên trong/bên ngoài), chu trình tăng áp không khí (nitơ), làm mát cơ chế giãn nở chất lỏng, chưng cất nhờ việc lấp đầy cấu trúc, sản xuất argon không chứa hydro, chiết tách khí hiếm, bộ chương trình điều khiển và tối ưu hóa tải tự động hoàn chỉnh của thiết bị tách khí; Tỷ lệ chiết oxy đạt trên 99,6%, tỷ lệ chiết argon đạt trên 80%, và mức tiêu thụ điện cho đơn vị sản xuất oxy có thể đạt thấp nhất 0,34 kW.h/Nm3. Nhiều công nghệ đổi mới độc lập đã được áp dụng thành công trong các thiết bị tách khí cấp 40.000–110.000.
Nguyên lý của thiết bị tách không khí
Sửa chữa nhiệt độ thấp
Phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp liên quan đến làm mát không khí để làm lỏng, và sau đó chưng cất một cách chọn lọc các thành phần ở nhiệt độ sôi khác nhau. Quá trình có thể sản xuất khí tinh khiết cao với tiêu thụ năng lượng cao. Quá trình tách lạnh đòi hỏi bộ trao đổi nhiệt và tháp tách được tích hợp chặt chẽ để có hiệu quả tốt, và tất cả năng lượng làm mát được cung cấp bởi máy nén khí tại lối vào của đơn vị.
Để đạt được nhiệt độ chưng cất thấp hơn, thiết bị tách không khí cần sử dụng thiết bị giảm tốc để có được công suất làm mát, hiệu ứng giảm tốc đồng nhiệt (chu kỳ làm lỏng Linde), hoặc một máy mở rộng để có được công suất làm mát mở rộng tự nhiên lớn (chu kỳ làm lỏng Crout), để làm lỏng không khí, và thiết bị làm mát phải được giữ trong một nhà cách nhiệt (thường được gọi là “hộp lạnh”).
Các phương pháp tách không khí khác
Công nghệ màng có thể cung cấp một phương pháp thay thế, năng lượng thấp để tách không khí. Ví dụ, màng polymerized hoạt động ở nhiệt độ xung quanh hoặc ấm áp có thể tạo ra không khí giàu oxy (25-50% oxy). Màng gốm có thể cung cấp oxy tinh khiết cao (90% hoặc nhiều hơn), nhưng yêu cầu nhiệt độ cao hơn (800-900 ° C) để hoạt động. Những màng gốm này bao gồm màng vận chuyển ion (ITM) và màng vận chuyển oxy (OTM). Phân tách khí màng được sử dụng để cung cấp khí oxy nghèo và giàu nitơ, thay vì không khí, để lấp đầy bể nhiên liệu của máy bay phản lực, do đó làm giảm đáng kể khả năng xảy ra cháy cháy và nổ vô tình. Thay vào đó, tách khí màng được sử dụng để cung cấp cho phi công không khí giàu oxy trong máy bay bay ở độ cao mà không có cabin áp suất.
Hấp thụ dao động áp suất cung cấp tách oxy hoặc nitơ từ không khí mà không cần hóa lỏng. Quá trình này được vận hành ở nhiệt độ môi trường; Zeolit (những bọt phân tử) được tiếp xúc với không khí áp suất cao, sau đó giải phóng không khí và giải phóng màng hấp phụ của khí mong muốn. Máy nén có kích thước nhỏ hơn nhiều so với các đơn vị hóa lỏng, và các máy tạo oxy di động được chế tạo theo cách này để cung cấp không khí giàu oxy cho mục đích y tế. Hấp phụ dao động biên độ biến thiên chân không là một quá trình tương tự; Khí sản phẩm được lắng từ zeolit ở áp suất dưới áp suất khí quyển.
Bộ phận của thiết bị tách không khí
Bộ phận của thiết bị tách không khíKhông khí nén từ máy nén khí được hệ thống làm mát trước không khí làm mát và lọc sạch, và sau khi sàng phân tử loại bỏ độ ẩm, CO2, hydrocarbon và các tạp chất khác, một phần không khí được gửi trực tiếp lên tháp trên của tháp chưng cất, phần còn lại đi vào máy giãn nở sau khi giãn nở và làm lạnh, và được đưa xuống tháp dưới. Trong cột chưng cất, sau khi hơi lên và chất lỏng rơi trao đổi nhiệt, nitơ có độ tinh khiết cao có thể được lấy từ đỉnh tháp trên, và oxy có độ tinh khiết cao có thể được lấy từ đáy tháp trên.
Hệ thống nén
Hệ thống nén không khí bao gồm bộ lọc đầu vào không khí, máy nén không khí, máy nén không khí làm mát giữa giai đoạn, máy nén không khí tắt không khí và như vậy
Hệ thống làm lạnh trước
Hệ thống làm mát trước không khí bao gồm tháp làm mát bằng nước, tháp làm mát bằng không khí, bơm nước, tủ lạnh v.v.
Hệ thống thanh lọc
Hệ thống thanh lọc sàng phân tử bao gồm bộ hấp thụ sàng phân tử, bộ tắt khí thải nitơ v.v.
Hệ thống trao đổi nhiệt
Hệ thống trao đổi nhiệt tách không khí bao gồm bộ trao đổi nhiệt chính, bộ làm mát phụ v.v.
Hệ thống sửa chữa
Hệ thống chưng cất tách không khí bao gồm cột chưng cất, máy bay hơi ngưng tụ và v.v.
Hệ thống giao hàng sản phẩm
Hệ thống giao hàng sản phẩm bao gồm trạm điều chỉnh áp suất, trạm đo và v.v.
Hệ thống sao lưu lưu trữ chất lỏng
Hệ thống sao lưu bao gồm bể lưu trữ chất lỏng, bể lưu trữ khí, máy bay hơi chất lỏng, v.v.
Thiết bị phân tách không khí nhiệt độ thấp (Thiết bị phân tách không khí đông lạnh)
Nguyên lý của thiết bị phân tách không khí nhiệt độ thấp
Nguyên lý của thiết bị phân tách không khí nhiệt độ thấp chủ yếu dựa trên các đặc tính của các loại khí khác nhau ở các điểm sôi khác nhau ở nhiệt độ thấp. Quá trình cụ thể như sau:
Nén và làm mát: Đầu tiên, không khí được nén qua hệ thống nén không khí để tăng áp suất của không khí. Sau đó, hệ thống làm mát và làm sạch không khí được sử dụng để làm mát và làm sạch không khí nén để loại bỏ độ ẩm và tạp chất.
Hóa lỏng và tách biệt: Không khí được làm mát và tinh khiết trước khi đi vào hệ thống chỉnh lưu, và thông qua làm mát và mở rộng thêm trong cột chỉnh lưu, nhiệt độ của không khí giảm xuống dưới điểm hóa lỏng, do đó trở thành không khí lỏng. Không khí lỏng được tách ra trong cột chưng cất theo các điểm sôi khác nhau của mỗi thành phần, điểm sôi thấp nitơ được bay hơi đầu tiên, và điểm sôi cao của oxy được để lại ở dưới cùng của tháp.
Thu thập sản phẩm: Nitơ, oxy và các sản phẩm khác được tách ra thông qua hệ thống phân phối sản phẩm để sử dụng sau đó. Đồng thời, các sản phẩm lỏng như oxy lỏng và nitơ lỏng được tạo ra trong quá trình phân tách vào hệ thống dự phòng lưu trữ lỏng để lưu trữ và bốc hơi.
Tóm lại, thiết bị tách không khí nhiệt độ thấp nhận ra sự tách biệt hiệu quả của các thành phần khác nhau trong không khí thông qua các bước nén, làm mát, hóa lỏng và tách, và cung cấp các nguồn khí quan trọng cho sản xuất công nghiệp và nghiên cứu khoa học.
Thiết bị phân tách không khí nhiệt độ thấp
Thiết bị phân tách không khí nhiệt độ thấp chủ yếu gồm các hệ thống sau:
Hệ thống lọc không khí: Thiết bị chính bao gồm các bộ lọc không khí tự làm sạch để lọc ra các tạp chất cơ học trong không khí và đảm bảo chất lượng không khí đi vào hệ thống tiếp theo.
Hệ thống nén khí: Hệ thống trước nén không khí thông qua tuabin hơi, bộ siêu tăng áp, máy nén khí và các thiết bị khác để tăng áp suất của không khí và cung cấp các điều kiện cho quá trình làm mát và tách tiếp theo.
Hệ thống làm mát và làm sạch không khí: bao gồm tháp làm mát không khí, tháp làm mát nước, máy lọc phân tử sàng lọc và các thiết bị khác. Tháp làm mát không khí và tháp làm mát bằng nước thông qua vai trò của nước lạnh và nước làm mát, không khí nén ban đầu được làm lạnh, và các tạp chất như nước và carbon dioxide được loại bỏ. Bộ lọc màng phân tử tiếp tục hấp thụ các hydrocacbon như nước, CO2 và axetylen trong không khí, làm cho không khí tinh khiết hơn.
Hệ thống trao đổi nhiệt: chủ yếu bao gồm các bộ trao đổi nhiệt chính và subcooler và các thiết bị khác, được sử dụng để trao đổi nhiệt trong quá trình tách không khí để cải thiện hiệu quả phân tách.
Hệ thống chỉnh lưu: Đây là phần cốt lõi của thiết bị tách không khí nhiệt độ thấp, chủ yếu bao gồm tháp chỉnh lưu (bao gồm tháp trên và tháp dưới), máy bay hơi ngưng tụ và các thiết bị khác. Bằng cách kiểm soát nhiệt độ và áp suất, cột chưng cất có thể dần dần tách khí với các điểm sôi khác nhau ở các độ cao khác nhau.
Hệ thống phân phối sản phẩm: bao gồm các trạm điều chỉnh áp suất, trạm đo và các thiết bị khác, được sử dụng để tách oxy, nitơ và các sản phẩm khác được gửi ra khỏi thiết bị để sử dụng tiếp theo.
Hệ thống dự phòng lưu trữ lỏng: bao gồm bể lưu trữ lỏng, bể lưu trữ khí, máy bay hơi lỏng và thiết bị khác, được sử dụng để lưu trữ và làm bốc hơi oxy lỏng đã tách, nitơ lỏng và các sản phẩm khác.