Jednotka separace vzduchu

Co je to jednotka separace vzduchu?

 

Jednotka separace vzduchu je průmyslové zařízení. Funguje nejprve chlazením a zkapalněním vzduchu. Poté využívá kryogenní destilaci na základě různých varu plynů ve vzduchu, odděluje atmosféru do hlavních složek, zejména včetně kyslíku, dusíku a argonu. Produkované čisté plyny se široce používají v průmyslových a lékařských oborech. Proces je intenzivní energie - a spoléhá se na komponenty, jako jsou kompresory, destilační sloupce a molekulární síta. ASU také může atmosféru rozdělit na své primární složky, jako je dusík, kyslík a někdy argon a jiné vzácné plyny, obvykle složené z prvků včetně vzduchových kompresorů, systémů čištění vzduchu, výměníků tepla, kryogenní chladicí systémy a sloupce destilací.

Metody oddělení vzduchu

NewTek vám poskytuje řezání - Edge Gas Solutions

Kryogenní destilace

Kryogenní destilace nejprve ochladí vzduch, aby jej zkapalnil, a poté selektivně odděluje své komponenty na základě jejich rozdílů v bodě varu destilací. Tím se produkuje vysoký - čistotní plyn, ale spotřebovává hodně energie. Systém vyžaduje úzce integrované výměníky tepla a separační sloupce, aby udržoval účinnost, s chladicí energií pocházející z vstupního vzduchového kompresoru.
K dosažení nízkých teplot používají rostliny separace vzduchu dva chladicí cykly: využití izotermálního škrtícího škrticího zařízení nebo izontropickou expanzí prostřednictvím expandéru. Kryogenní zařízení musí být umístěna v „studené krabici“ (izolované kryt), aby se minimalizovalo ztráty chlazení.

 

Další metody oddělení vzduchu

●Technologie separace membrány: nízká spotřeba energie a flexibilní parametry. Místnost - Teplotní polymerní membrány produkují 25% - 50% kyslík - obohacený vzduch; Keramické membrány (ITM a OTM) vyžadují teploty 800 - 900 stupňů a mohou produkovat vysoký - čistota kyslíku přesahující 90%. Mohou být použity k produkci kyslíku - vyčerpaný nebo dusík - obohacený plyn pro palivové nádrže osobních letadel, aby se snížilo riziko, a může také poskytnout vzduch obohacený o kyslík pro piloty s vysokou nadmořskou výškou, netlačovaným letadlem.

●Adsorpce tlaku (PSA): PSA pracuje při teplotě místnosti a vyžaduje žádné zkapalnění, používá se zeolitu („molekulární houba“) pro vysokou adsorpci tlaku a sníženou - tlakový desorpce k oddělení kyslíku a dusíku. Tento kompaktní kompresor lze použít k výrobě přenosných lékařských koncentrátorů kyslíku. Adsorpce vakuového tlaku (VPSA) je podobná, přičemž pouze cílový plyn je desorbován při subatmosférickém tlaku

Získejte nabídku zdarma!

 

Pracovní princip jednotky separace vzduchu (ASU)

Přestože jednotky separace vzduchu mohou využívat různé technologie, jako je separace membrány a adsorpce tlaku, kryogenní frakcionace (destilace) zůstává hlavním technologií pro dosažení efektivního a vysokého separace čistoty. Jeho typický provozní proces je rozdělen do čtyř klíčových fází:

 

 

Kompresní fáze

Atmosférický vzduch je poprvé vtažen do ASU a poté vstoupí do multi - fázového kompresorového systému pro tlak. Hlavním účelem této fáze je zvýšit tlak vzduchu, čímž se sníží spotřebu energie a zlepšení účinnosti v následných procesech chlazení a separace. Tlak vzduchu je obvykle kontrolován v rozsahu 5-10 cenných papírů a položí základ pro následující procesy.

 

Fáze čištění

Tlakový vzduch nejprve prochází čisticím systémem, aby odstranil nečistoty, především vlhkost, oxid uhličitý a stopové množství oleje, prachu a dalších znečišťujících látek. Tento krok je zásadní: zajišťuje vysokou čistotu konečného výstupního plynu a splňuje požadavky průmyslových a lékařských aplikací; Zabraňuje také nečistoty v zamrznutí nebo hromadění v následném nízkém teplotním prostředí -, což zabraňuje zablokování výměníků tepla, potrubí a dalších zařízení, čímž zajišťuje stabilní provoz jednotky.

 

Stupeň

Purifikovaný stlačený vzduch vstupuje do chladicího systému sestávajícího z tepelného výměníku a chladicího cyklu (jako jsou Linde nebo Kraut Cycles), kde je postupně ochlazován na nízkou teplotu. Protože kryogenní frakcionace je založena na rozdílech v bodech varu mezi plynnými komponenty, proces chlazení snižuje vzduch na jeho teplotu zkapalnění a převádí plynný vzduch na kapalný vzduch a připravuje jej na následnou destilační separaci.

 

Fáze oddělení

Kapalný vzduch se přivádí do jediného - nebo multi - destilační věže, kde jsou jeho komponenty odděleny frakční destilací. Rozdíly v bodech varu mezi plyny jsou zásadní pro separaci: dusík, s nejnižším bodem varu, se nejprve odpařuje a stoupá z tekutého vzduchu a je shromažďován v horní části věže. Kyslík s vyšším bodem varu zůstává na dně věže a je vypouštěn jako kapalina nebo plyn. Pokud je třeba argon oddělit, protože jeho bod varu leží mezi dusíkem a kyslíkem, může být extrahován ze středu věže specializovanou destilační sekcí.

Proces provozního procesu separace vzduchu (ASU) a základní komponenty

 

Komprimovaný vzduch z vzduchového kompresoru je nejprve ochlazen vzduchovým předplynáním chladicího systému před odstraněním molekulárními sítami, aby se odstranily nečistoty, jako je vlhkost, oxid uhličitý a uhlovodík. Čištěný vzduch se poté rozdělí do dvou cest: jeden je odeslán přímo do horního sloupce destilační věže, zatímco druhý je expandován a ochlazen expandérem před odesláním do spodního sloupce. V destilační věži podléhají stoupající páru a padající kapalina výměnu tepla a separaci a nakonec produkují vysoký - čistota dusíku v horní části horního sloupce a vysoký - čistota kyslíku dole.
 

● Kompresní systém:

Zahrnují vzduchový vstupní filtr (pro filtrační prach), vzduchový kompresor (k tlaku vzduchu), interstage chladič vzduchového kompresoru (ke snížení teploty a udržení účinnosti) a tlumič vzduchového kompresoru (ke snížení hluku).

● Pre - chladicí systém:
Skládá se z chladicí věže, která obsahuje chladicí věž -, chladicí věž vzduchu - (pro výměnu tepla a snižování teploty), vodní čerpadlo (za účelem zajištění chladicí vody) a chladicího motoru (za účelem hlubokého ochlazení).

● Čisticí systém:
Jádrem je adsorber molekulárního síta (k odstranění nečistot) spojený s tlumičem dusíku (pro snížení šumu výfukových plynů).

● Systém výměny tepla:

Zahrnuje hlavní výměník tepla (pro výměnu tepla mezi vzduchem a nízkým teplotním plynem - ke snížení teploty) a podchlazení (pro chlazení kapalných produktů pro snížení ztráty odpařování).

● Destilační systém:
Zahrnuje destilační věž (pro plyn - Oddělení kontaktu s kapalinou) a odpařování kondenzátoru - (pro udržení destilačního cyklu).

● Systém dodávání produktů:

Zahrnující stanici regulační tlak (pro regulaci tlaku) a měřicí stanici (pro měření toku).

● Systém zálohování úložiště kapalin:

Zahrnuje nádrže na kapalné nádrže (pro skladování kapalného kyslíku a kapalného dusíku), skladovací nádrže na plyn (pro pufrovací plynné výrobky) a výparník kapaliny (pro nouzovou kapalinu - na - přeměnu plynu).

Aplikace separace vzduchu

 

 

 

 

 

Lékařská zdravotní péče
 

Průmyslová výroba
 

Jídlo a nápoje
 

Produkce energie

 

Jednotka separace vzduchu v procesu průmyslových plynů

Vzduch je primárně složen z dusíku (přibližně 78,1%), kyslíku (přibližně 20,9%), argonu (přibližně 0,9%) a malého množství dalších plynů. V současné době je nejpoužívanější metodou separace vzduchu v průmyslu kryogenní separace, známá také jako kryogenní destilace. V zásadě to zahrnuje zkapalnění plynu, obvykle za použití mechanických metod, jako je expanze škrticího nebo adiabatického expanze. Vzduch je nejprve komprimován a ochlazen a poté destilován pomocí rozdílů v bodech varu mezi plyny, aby je oddělil.

Klíčové uzly a funkce toku procesu

● Flow Air Flow

Základní vstupní parametr (měřený v nm³/h), který přímo určuje produkční stupnici/kapacitu ASU (např. 68 500 nm³/h pro médium - velikosti ASU při normálním provozu).

Abnormality: Náhlé zvyšuje kompresory přetížení (vyšší opotřebení/spotřeba energie) a narušení čištění/chlazení/destilace (nevyvážený plyn - kapalina/termodynamika, nižší účinnost/výnos); příliš nízký průtok snižuje využití zařízení a zvyšuje jednotkové náklady.

● Tok stlačeného vzduchu

Změny průtoku po - komprese; Tok výstupního toku musí odpovídat procesu systému, zajistit dostatečný tlak pro kryogenní/destilační operace a udržovat stabilitu.

Ovládání: Upravte příručku pro otevření lopatky nebo rychlost kompresoru pro přesné řízení průtoku/tlaku.

Rizika: přetlak způsobuje nebezpečí vybavení; Nedostatečné tlakové limity zkapalňují/separace; Nestabilní tok zhoršuje adsorpci molekulárního síta (nedostatečné odstranění nečistot).

● Purifikovaný průtok vzduchu

Kritické pro kryogenní separaci po odstranění vlhkosti/CO₂/uhlovodíků prostřednictvím sušičky na vzduchu; Vyžaduje stabilitu a dodržování konstrukcí.

Dopady: Abnormální tok nevyváží frakcionací věžový plyn - poměr kapaliny (např. Nadměrný tok zrychluje stoupání plynu, čímž se zmenší doba kontaktu/účinnost a čistota produktu); Over - Standardní nečistoty způsobují polevu kryogenního zařízení/ucpávání.

● Plyn - tekutých průtoků v destilačních věžích

Plyn - fázový průtok: Klíč pro účinnost (např. Počáteční destilace ve dvojité - Věž Dolní věž produkuje stoupající dusík/sestupný kyslík - bohatá kapalina). Vhodný tok zajišťuje dostatek plynu - kontakt s kapalinou (Heat/Mass Exchange); Přebytek způsobuje povodeň věže (akumulace kapaliny, narušená destilace) a nízkou účinnost separace.

Liquid - fázový průtok: protiplyne s plynem; Tok (např. Škrtaný kyslík - Bohatá kapalina od spodní věže k horní věži) musí odpovídat průtoku plynu. Nadbytečné povodní věže; Nedostatečnost snižuje mytí nečistot (špatná čistota); Nestabilní tok zhoršuje kondenzátor - Výměna tepla (ovlivňuje energetickou rovnováhu/separaci).

● Průtoky plynu a odpadního plynu produktu

Tok kyslíku produktu: řízený potřebami uživatelů (např. Vysoký průtok pro výrobu oceli, vysoká čistota pro lékařské použití); upraveno destilační parametry (poměr refluxu, teplota, tlak). Kolísání dopadů na produkci (např. Nestabilní účinnost/kvalita oceli).

Produktový dusík tok: Přesně kontrolovaný (prostřednictvím destilačního plynu - Distribuce kapaliny, refluxní kapalný dusík) pro chemikálie/elektroniku (např. Stabilní vysoký - čistota dusíku jako čipový stínící plyn); Odchylky způsobují oxidaci.

Plok odpadního plynu: Obsahuje neoddělené plyny; Po chlazení expandéru část regeneruje chladné molekulární síta, zbývající větrací otvory. Přebytek ukazuje nízkou účinnost separace (zbytečný plyn, vysoká energie) a špatnou regeneraci síta (snížená adsorpce/stabilita).

Metody řízení toku a regulace

● Regulace ventilu

Škrticí ventil: Škrticí ventil je běžně používané zařízení pro řízení toku, které řídí tok změnou otvoru ventilu, aby se změnila plocha průtoku tekutiny. U jednotek separace vzduchu se škrticí ventily často používají k řízení toku přívodního vzduchu, stlačeného vzduchu a plynových a kapalných složek v každém sloupci. Například předtím, než vzduch vstoupí do destilační sloupce, může být k úpravě průtoku tak, aby splňoval požadavky na snímání sloupce destilace. Zatímco ventily škrticí klapky nabízejí výhody, jako je jednoduchá struktura a snadnost provozu, během procesu nastavení také generují určitý pokles tlaku, což má za následek ztrátu energie.

Regulační ventil: Regulační ventil se obvykle používá ve spojení s automatizovaným řídicím systémem pro automatické upravení otvoru ventilu podle nastaveného průtoku. Regulační ventily jsou často instalovány v bodech řízení klíčů v jednotkách separace vzduchu, jako jsou výstupní potrubí pro produktový kyslík a dusík. Na základě reálných dat časového toku reálného - ovladač automaticky upravuje otevření ventilu, aby udržoval průtok v rozsahu set. Ve srovnání s ventily škrticí klapky nabízejí regulační ventily vyšší přesnost regulace a rychlejší odezvu, takže je přizpůsobivější různým provozním podmínkám během provozu jednotky.

● Nastavení kompresoru

Vstupní příručka Nastavení lopatky: U odstředivých vzduchových kompresorů může být objem sacího vzduchu změněn nastavením úhlu vstupních vodicích lopatků, čímž ovládá průtok stlačeného vzduchu. Pro zvýšení průtoku stlačeného vzduchu se zvýší otevření vstupního vodítka, aby se umožnilo více vzduchu vstoupit do kompresoru; Naopak, otevření vstupního vodítka je sníženo, aby se snížil objem sacího vzduchu. Nastavení vstupního vodítka nabízí výhody širokého rozsahu nastavení a relativně minimální spotřeby energie během úpravy. Tím je zajištěno, že průtok stlačeného vzduchu splňuje požadavky na proces při zachování efektivního provozu kompresoru.

Nastavení rychlosti: průtok lze také upravit změnou rychlosti kompresoru. Pomocí technologie regulace rychlosti frekvence s proměnnou frekvencí lze rychlost kompresoru flexibilně upravit na základě skutečných požadavků na tok. Pokud zařízení vyžaduje nižší průtok stlačeného vzduchu, sníží se rychlost kompresoru; Pokud je vyžadován vyšší průtok, rychlost se zvýší. Nastavení rychlosti nabízí rychlou dobu odezvy a může se rychle přizpůsobit změnám průtoku procesu, ale na motorický a řídicí systém klade vysoké požadavky.

● Regulace refluxu

Regulace refluxu je běžnou metodou řízení toku u jednotek separace vzduchu. Například ve sloupci destilace je poměr kapaliny ve sloupci řízen upravením průtoku refluxu, čímž ovlivňuje účinnost destilace a průtok produktu. Pro zlepšení čistoty produktu lze zvýšit průtok refluxu, aby se destilační část ve sloupci umožnila účinněji oddělit nečistoty od plynu. Pro zvýšení výnosu produktu lze snížit průtok refluxu. Regulace refluxu je třeba použít ve spojení s jinými metodami řízení toku, aby se zajistila stabilní provoz destilační sloupce za různých provozních podmínek.

Monitorování toku a zajištění bezpečnosti

● Systém monitorování toku

K přesnému sledování toku v klíčových bodech ASU se obvykle přijímá systém monitorování pokročilého toku, hlavně složeného z senzorů toku, obvodů přenosu signálu a zobrazení a ovládání nástrojů.

●Senzory toku:

Průtokovníky destičky pro otvor: Změřte tok tlakového rozdílu od tekutiny procházející otvorem; jednoduché, nízké - náklady, ale omezená přesnost.

Vortexové průtoky: Detekujte frekvenci víru z tekutiny procházející generátorem víru; vysoká přesnost, široký rozsah měření.

Hmotnostní průtoky: Přímo měří hmotnostní průtok tekutin, nedotčené změnami teploty/tlaku/hustoty; Ultra - Vysoká přesnost, ideální pro měření toku plynu produktu.

● Ovládání přenosu signálu a ovládání zobrazení:

Senzory průtoku převádějí tokové signály na elektrické/digitální signály, přenášené pro zobrazení a ovládací nástroje. Tyto nástroje ukazují reálný časový tok - v každém bodě, spusťte alarmy, pokud tok přesahuje nastavené rozsahy a připojte se k automatickému systému pro automatické nastavení toku.

●Bezpečnostní opatření

Abnormální kolísání toku v ASUS může způsobit bezpečnostní rizika, což vyžaduje účinná bezpečnostní opatření:

Alarmy a blokování toku:
Monitorovací systém má horní/dolní limity poplachu; Zvukové/vizuální alarmy se aktivují, když je tok mimo rozsah. Propojení zařízení zabraňují závažným nehodám: např., Auto - Vypnutí vzduchových kompresorů, pokud je tok vzduchu napájecího vzduchu příliš nízký (aby se zabránilo poškození zařízení) nebo auto - Úpravy otvorů ventilu/vypnutí konkrétního zařízení, pokud tok produktu O₂/N₂ kolísá abnormálně.

Údržba a péče o vybavení:
Pravidelně udržujte zařízení monitorování toku, ovládací zařízení a celý ASU: Zkontrolujte senzory toku pro blokování/poškození (okamžitě čistě/nahraďte), kontrolu/ladění ventilů (zajistit flexibilitu/spolehlivost) a zkontrolovat klíčové zařízení (např. Kompresory), zda není stabilní výkon. To snižuje abnormality toku z poruch zařízení a zlepšuje provozní bezpečnost.

Doporučené parametry toku pro jednotky separace vzduchu různých měřítek

●Malý - měřítko asus

Vhodné pro scénáře s nízkou poptávkou z plynu, jako jsou laboratoře a malé továrny.

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%).​

Charakteristiky: Přesně ovládejte průtok každé komponenty, abyste zajistili stabilní dodávku vysokého - čistotního plynu pro malé - měřítko nebo experimenty.

●Střední - měřítko asus

Široce slouží obecným průmyslovým podnikům, aby uspokojily pravidelnou poptávku po plynu.

Parametry jádra: Procesní průtok vzduchu 3 000–20 000 nm³/h; Průtok kyslíku produktu 1 000-10 000 nm³/h (čistota ~ 99,6%), průtok dusíku produktu 1 500–15 000 nm³/h (čistota až 99,99%).

Charakteristiky: Vyšší požadavky na kontrolu toku v klíčových uzlech (např., Vzduchový vzduch, stlačený vzduch, plyn - tok kapaliny v destilačních věžích); Spolehněte se na pokročilé automatizované systémy a přesné zařízení, abyste zajistili efektivní, stabilní provoz a kvalitu produktu.

●Velká - měřítko asus

Používá se ve velkých scénářích průmyslové výroby ve velkém -, jako jsou velké ocelářské mlýny a chemické rostliny.

Parametry jádra: Procesní průtok vzduchu nad 50 000 nm³/h (některé přesahují 100 000 nm³/h, např. ASU ve velkém ocelovém konglomerátu dosahuje 80 000 nm³/h); Průtok kyslíku produktu 30 000–50 000 nm³/h (splňuje přísné požadavky na čistotu pro výrobu oceli), průtok dusíku produktu 40 000-60 000 nm³/h.

Charakteristiky: Vysoké potíže s kontrolou toku; Vyžadujte pokročilejší a spolehlivější technologie monitorování a regulace, abyste zajistili stabilní a efektivní provoz při vysokém zatížení a poskytovali kontinuální vysoký - kvalitní plyn pro velkou produkci -.

Jako jeden z nejprofesionálnějších výrobců a dodavatelů leteckých jednotek v Číně vás vřele vítáme, abyste byli od naší továrny velkoobchodní jednotku separace vzduchu s vysokou čistotou. Všechny produkty na zakázku jsou s vysokou kvalitou a konkurenceschopnou cenou.