Как работает криогенная кислородная установка

Что такое криогенная кислородная установка?
 

Криогенная кислородная установка — это промышленный объект, который отделяет кислород (а часто азот и аргон) из окружающего воздуха, используя чрезвычайно низкие температуры для сжижения воздуха, а затем применяя фракционную перегонку. Этот процесс, известный как криогенная сепарация воздуха, использует различные температуры кипения основных компонентов воздуха для производства кислорода высокой-чистоты для промышленных, медицинских и других применений.

 

Как работает криогенная кислородная установка?

 

Сжатие воздуха
Атмосферный воздух втягивается и сжимается с помощью многоступенчатых-компрессоров до умеренного давления. shengerhk.com+2hitechgas.com+2

Очистка
Сжатый воздух пропускается через молекулярные сита (или аналогичные устройства очистки) для удаления влаги, углекислого газа и углеводородов, обеспечивая чистоту воздуха перед криогенным охлаждением.

Предварительное охлаждение и теплообмен
Очищенный воздух проходит через теплообменник, где охлаждается за счет обмена тепла с выходящими криогенными (холодными) газами. Это снижает температуру воздуха, близкую к его точке сжижения.

Расширение/Охлаждение
Часть холодного воздуха расширяется в детандере (или через клапан Джоуля-Томсона), что снижает его давление и дополнительно охлаждает. Это расширение обеспечивает охлаждение, необходимое для достижения криогенных температур.

Сжижение
После достаточного охлаждения часть воздуха конденсируется в жидкость. Эта жидкость богата азотом и кислородом, но еще не разделена на чистые компоненты.

 

Фракционная перегонка (ректификация)
Жидкий воздух поступает в дистилляционные колонны (обычно двухколонная система):

Вколонна высокого-давления, часть жидкости разделяется на более богатые пары азота (вверху) и жидкость,-обогащенную кислородом (внизу).

Вколонна низкого-давления, обогащенная кислородом-жидкость подвергается дальнейшей очистке. Азот -, который кипит при более низкой температуре -, выпаривается, а кислород концентрируется в жидкой фазе из-за его более высокой температуры кипения.

Восстановление продукта

Кислород: Очищенный кислород извлекается либо в виде холодной жидкости (LOX), либо испаряется в газ, в зависимости от потребности. hitechgas.com

Азот: Азот можно получить из верхней части дистилляционной колонны; на некоторые заводы его поставляют в газообразном или сжиженном виде. ЮГ Машинери

При необходимости дополнительные газы (например, аргон) можно отделить через боковые колонны.

Рекуперация тепла и эффективность
Выходящие потоки продуктов и отходов (кислород, азот) используются в теплообменниках для охлаждения входящего воздуха в противотоке,-что повышает энергоэффективность.

 

Изолированная холодная коробка
Криогенное дистилляционное оборудование (теплообменники и колонны) размещено в хорошо -изолированном кожухе (холодном боксе) для минимизации тепловых потерь.

 

Ключевые преимущества криогенных кислородных установок

●High purity: Capable of producing very pure oxygen (>95% или выше), подходит для требовательных промышленных или медицинских применений.

●Крупномасштабное-производство: хорошо-подходит для сред с высокими-требованиями благодаря непрерывной работе и большой мощности. shengerhk.com

●Множество-продуктов. Одна установка часто может производить кислород, азот и даже аргон как в жидкой, так и в газообразной форме. Cryomade.com

●Рекуперация энергии. Эффективная интеграция тепла и циклы расширения делают процесс более энергоэффективным-, чем ожидалось.

 

Применение криогенных кислородных установок

●Промышленное производство: Обеспечение кислородом сталеплавильных, сварочных, стекольных и нефтехимических процессов.

●Медицина и здравоохранение: Обеспечение кислородом высокой-чистоты для больниц, клиник и служб экстренной помощи.

●Научные исследования: Поддержка лабораторий, которым требуется жидкий кислород или инертные газы для криогенных экспериментов.

●Энергетика и окружающая среда: На установках газификации, в системах сжигания или в составе инфраструктуры улавливания углерода-.

 

Заключение

Криогенные кислородные установки используют физику низких-температур и фракционную дистилляцию для разделения воздуха на газы-высокой чистоты. Комбинация очистки, теплообмена, расширения и дистилляции позволяет этим установкам доставлять кислород и другие газы в больших количествах с высокой чистотой и эффективностью. Их прочная конструкция и гибкость делают их важной частью современной инфраструктуры промышленного газа.

Часто задаваемые вопросы для покупателей (6 распространенных вопросов)

Какова типичная чистота кислорода, производимого криогенной кислородной установкой?
Cryogenic plants commonly produce oxygen with purities greater than 95%, and some designs reach >99% кислорода, в зависимости от системы фракционирования.

 

Насколько энергоемкой является криогенная сепарация?
Этот процесс требует значительной электроэнергии, особенно для сжатия воздуха и цикла охлаждения. Однако эффективная рекуперация тепла и расширительные турбины помогают снизить чистое потребление энергии. biosng.com+1

 

Может ли одно растение производить и кислород, и азот?
Да. Криогенная установка разделения воздуха обычно производит кислород и азот одновременно. Он также может производить аргон, если оснащен дополнительной дистилляционной колонной.

 

Зачем нужен холодный бокс?
В холодном боксе дистилляционные колонны и теплообменники помещены в изолированный корпус, что позволяет поддерживать очень низкие температуры и ограничивать приток тепла, что имеет решающее значение для эффективности.

 

Какое обслуживание требует криогенная кислородная установка?
Техническое обслуживание включает регулярные проверки компрессоров, молекулярных сит, расширительного оборудования, целостности изоляции и систем очистки для обеспечения надежной работы и безопасности.

 

Экономична ли криогенная кислородная установка для небольших-применений?
Криогенные установки становятся наиболее экономичными в больших масштабах (высокая потребность в кислороде), поскольку более мелкие технологии (например, PSA) могут быть более экономически-эффективными при требованиях к расходу от низкого-до-среднего.