فصل الهواء وعملية التقطير

نباتات فصل الهواء فصل الهواء في الغلاف الجوي في مكوناته الرئيسية ، وعادة ما يكون النيتروجين والأكسجين ، وأحيانًا الأرجون وغيرها من الغازات النادرة والخاملة.الطريقة الأكثر شيوعًا لفصل الهواء هي التقطير الكسري. يتم استخدام وحدات فصل الهواء السيريوجيني (ASUS) لتزويد النيتروجين أو الأكسجين وغالبًا ما تنتج الأرجون في نفس الوقت. يتم استخدام الامتزاز (VPSA) تجاريًا لفصل المكونات المفردة عن الهواء العادي. تتطلب غازات الأكسجين العالية والنيتروجين والأرجون المستخدمة في تصنيع جهاز أشباه الموصلات تقطيرًا برئويًا. تم استردادها في عمليات فصل الهواء المتقدمة.

عملية التقطير المبردة

يمكن فصل الغازات النقية عن الهواء عن طريق التبريد أولاً حتى يتم المسال بها ، ثم تقطير المكونات بشكل انتقائي في درجات حرارة غليان مختلفة. القرن وما زال يستخدم اليوم لإنتاج غازات عالية النقاء. لقد طورها في عام 1895 ؛ ظلت العملية أكاديمية بحتة لمدة سبع سنوات قبل استخدامها لأول مرة في التطبيقات الصناعية (1902) ضغط في مدخل الوحدة.

1. لتحقيق التقطير المبرد ، يتطلب ASU دورة تبريد تعمل باستخدام تأثير Joule-Thomson ، ويجب الاحتفاظ بالمعدات الباردة في حاوية معزولة (غالبًا ما تسمى "صندوق بارد "). تبريد الغاز يتطلب الكثير من الطاقة لجعل دورة التبريد هذه تعمل ويتم توفيرها بواسطة ضاغط الهواء. يساعد ناتج الموسع على دفع ضاغط الهواء لتحقيق مزيد من الكفاءة. تتكون العملية من الخطوات الرئيسية التالية: الترشيح المسبق للغبار في الهواء قبل الضغط.

2. يتم ضغط الهواء ، ويتم تحديد ضغط التسليم النهائي حسب معدل استرداد المنتج وحالة السائل (الغاز أو السائل). تتراوح نطاقات الضغط النمطية بين 5 و 10 شريط. ضغوط مختلفة لزيادة كفاءة ASU. أثناء الضغط ، يتكثف الماء في برودة interstage.

3. يتم تمرير الهواء المعالجة عادةً عبر سرير من المناخل الجزيئية لإزالة أي بخار ماء متبقي وكذلك ثاني أكسيد الكربون ، والذي يمكن أن يتجمد ويتوصيل المعدات المبردة. يتم تصميم المناخات الجزيئية عمومًا لإزالة أي هيدروكربونات غازية من الهواء ، كما يمكن أن تكون هذه هيئة الجزيئية لإزالة أي هيدروكربونات غازية من الهواء تسبب الانفجارات أثناء تقطير الهواء اللاحق. يجب تجديد أسرة الغربال الجزيئي. يتم تحقيق ذلك عن طريق تثبيت وحدات متعددة تعمل في وضع بالتناوب واستخدام هواء العادم الجاف الذي تم إنشاؤه المشترك إلى ماء Desorb.

4. يمر عملية الهواء عبر مبادل حراري متكامل (عادةً ما يكون مبادل حراري للألواح) ويتم تبريده في تيار درجة الحرارة المنخفضة للمنتج (والنفايات). جزء من مسائل الهواء لتشكيل سائل غني بالأكسجين. يتم تقطير الغاز المتبقي ، المخصب في النيتروجين ، إلى النيتروجين النقي تقريبًا (عادة <1 جزء في المليون) في عمود تقطير عالي الضغط (HP). ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق زيادة توسيع نطاق أكثر تخصيص الأكسجين من خلال صمام أو من خلال ضاغط عكسي).

5. من الناحية المتخلفة ، عندما تنتج ASU الأكسجين النقي ، يمكن تبريد المكثف عن طريق التبادل الحراري مع عمود التقطير في الضغط المنخفض (LP) (يعمل عند 1.2-1.3 شريط ABS). لتقليل تكاليف الضغط ، المكثف المشترك /يجب أن تعمل REBOILER من عمود HP/LP مع اختلاف في درجة الحرارة من 1-2 كلفن فقط ، والتي تتطلب مبادلات حرارية للألومنيوم للألواح. يتم الحصول على المنتج السائل باستخدام تأثير Joule-Thomson في الموسع ، والذي يغذي الهواء المضغوط مباشرة في عمود الضغط المنخفض. لذلك ، لا يتم فصل جزء معين من الهواء ويجب أن يتركه من الجزء العلوي من عمود الضغط المنخفض كدفق العادم.

6.SENCES نقطة غليان الأرجون (87.3 K في ظل الظروف القياسية) بين الأكسجين (90.2 K) ونيتروجين (77.4 K) ، يتراكم الأرجون في الجزء السفلي من العمود الضغط المنخفض. يتم رسم بخار السحب الجانبي من عمود الضغط المنخفض مع أعلى تركيز من الأرجون. يمكن تحقيق المستويات 1 جزء في المليون باستخدام التعبئة المنظمة الحديثة مع انخفاض ضغط منخفض للغاية. على الرغم من أن محتوى الأرجون أقل من 1 ٪ في التغذية ، يتطلب عمود Air Argon الكثير من الطاقة بسبب نسبة الارتجاع العالية (حوالي 30) عمود الأرجون. يمكن توفير تبريد عمود الأرجون عن طريق التمدد البارد السائل الغني أو النيتروجين السائل.

7. فصاعدا ، يتم تسخين المنتج الناتج في شكل الغاز إلى درجة حرارة المحيطة بالنسبة للهواء الوارد. وهذا يتطلب التكامل الحراري المصمم بعناية ، والذي يجب أن يأخذ في الاعتبار المتانة ضد الاضطرابات (بسبب تبديل سرير الغربال الجزيئي. قد يتطلب ذلك أيضًا إضافيًا. التبريد الخارجي أثناء بدء التشغيل.