شرکت گروه فناوری هانگژو نوژو، با مسئولیت محدود

فناوری جداسازی کرایوژنیک هوا یکی از روش‌های مهم برای تولید نیتروژن و اکسیژن با خلوص بالا در صنعت مدرن است. این فناوری به طور گسترده در صنایع مختلفی مانند متالورژی، مهندسی شیمی و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مقاله به طور عمیق بررسی می‌کند که چگونه جداسازی کرایوژنیک هوا، نیتروژن و اکسیژن با خلوص بالا تولید می‌کند و همچنین مراحل و تجهیزات کلیدی درگیر در این فرآیند را شرح می‌دهد.

۱. اصول اساسی جداسازی هوای کرایوژنیک

جداسازی برودتی هوا فرآیندی است که اجزای اصلی هوا را با کاهش دما جدا می‌کند. هوا عمدتاً از نیتروژن، اکسیژن و مقدار کمی آرگون تشکیل شده است. با فشرده‌سازی و خنک کردن هوا تا دمای بسیار پایین، هوا مایع می‌شود و سپس از نقاط جوش مختلف هر گاز برای تقطیر و جداسازی نیتروژن و اکسیژن استفاده می‌شود. نقطه جوش نیتروژن -195.8 درجه سانتیگراد و نقطه جوش اکسیژن -183 درجه سانتیگراد است، بنابراین می‌توان آنها را از طریق تقطیر مرحله‌ای به طور جداگانه خالص کرد.

۲. مرحله پیش تصفیه: تصفیه هوا

در فرآیند جداسازی برودتی هوا، پیش‌تصفیه هوا اولین گام حیاتی است. هوا حاوی ناخالصی‌هایی مانند گرد و غبار، دی‌اکسید کربن و رطوبت است که در محیط با دمای پایین منجمد می‌شوند و باعث انسداد تجهیزات می‌شوند. بنابراین، ابتدا هوا تحت مراحل فیلتراسیون، فشرده‌سازی و خشک کردن قرار می‌گیرد تا ناخالصی‌ها و رطوبت آن حذف شود. معمولاً خشک‌کن‌ها و جاذب‌های غربال مولکولی تجهیزات مهمی هستند که برای حذف ناخالصی‌ها از هوا استفاده می‌شوند و پایداری و کارایی فرآیند جداسازی برودتی بعدی را تضمین می‌کنند.

۳. فشرده‌سازی و خنک‌سازی هوا

هوای تصفیه‌شده نیاز به فشرده‌سازی دارد، که معمولاً از طریق چندین کمپرسور انجام می‌شود تا فشار هوا به ۵-۶ مگاپاسکال افزایش یابد. سپس هوای فشرده از طریق مبدل‌های حرارتی با گاز برگشتی در دمای پایین خنک می‌شود و به تدریج دما کاهش می‌یابد تا به نقطه مایع شدن نزدیک شود. در این فرآیند، مبدل‌های حرارتی نقش حیاتی دارند، زیرا می‌توانند به طور مؤثر مصرف انرژی را کاهش داده و راندمان خنک‌سازی را بهبود بخشند و اطمینان حاصل کنند که هوا می‌تواند در شرایط دمای پایین مایع شود و شرایط را برای جداسازی تقطیر بعدی فراهم کند.

۴. مایع‌سازی و تقطیر با هوا

در برج جداسازی برودتی، هوای فشرده و خنک‌شده بیشتر خنک می‌شود تا به حالت مایع درآید. هوای مایع برای جداسازی به برج تقطیر فرستاده می‌شود. برج تقطیر به دو بخش تقسیم می‌شود: برج فشار بالا و برج فشار پایین. در برج فشار بالا، هوا به اکسیژن خام و نیتروژن خام تفکیک می‌شود و سپس اکسیژن خام و نیتروژن خام در برج فشار پایین بیشتر تقطیر می‌شوند تا اکسیژن و نیتروژن با خلوص بالا به دست آید. جداسازی نیتروژن و اکسیژن عمدتاً از خواص فیزیکی مختلف نقاط جوش آنها استفاده می‌کند، بنابراین جداسازی کارآمد در برج تقطیر قابل دستیابی است.

۵. فرآیند تصفیه

اکسیژن و نیتروژن جدا شده در برج تقطیر هنوز حاوی مقدار کمی ناخالصی هستند، بنابراین برای مطابقت با استانداردهای صنعتی و پزشکی نیاز به خالص‌سازی بیشتر دارند. خلوص نیتروژن را می‌توان از طریق کاتالیزورهای اکسیژن‌زدایی هیدروژن بهبود بخشید، در حالی که خلوص اکسیژن را می‌توان از طریق فرآیندهای تقطیر مجدد به دست آورد. برای بهبود خلوص گاز تولیدی، معمولاً از تجهیزاتی مانند تصفیه‌کننده‌های نیتروژن و تصفیه‌کننده‌های اکسیژن استفاده می‌شود و در نهایت محصولات اکسیژن و نیتروژن با خلوص بالا به دست می‌آید.

۶. کاربردهای نیتروژن و اکسیژن

نیتروژن و اکسیژن با خلوص بالا که توسط فناوری جداسازی هوای کرایوژنیک تولید می‌شوند، به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. نیتروژن با خلوص بالا در صنایع شیمیایی به عنوان گاز محافظ و گاز حامل، در صنایع غذایی برای نگهداری و بسته‌بندی و اکسیژن به طور گسترده در صنایع پزشکی و جوشکاری استفاده می‌شود. در صنعت متالورژی، اکسیژن نیز برای بهبود راندمان احتراق و کاهش انتشار کربن استفاده می‌شود. در این کاربردها، خلوص گاز کلید تعیین کاربرد آن است و فناوری جداسازی هوای کرایوژنیک به دلیل جداسازی کارآمد و خروجی با خلوص بالا، به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است.

۷. مزایا و چالش‌های فناوری جداسازی هوای کرایوژنیک

فناوری جداسازی هوای کرایوژنیک به دلیل خلوص بالا و راندمان بالا در بخش صنعت مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، این فناوری با چالش‌هایی مانند مصرف بالای انرژی و هزینه‌های بالای نگهداری تجهیزات نیز مواجه است. برای کاهش مصرف انرژی، تجهیزات مدرن جداسازی هوای کرایوژنیک معمولاً با سیستم‌های پیشرفته صرفه‌جویی در انرژی مانند دستگاه‌های بازیابی گرما و سیستم‌های خنک‌کننده فشرده چند مرحله‌ای ارائه می‌شوند. علاوه بر این، کاربرد فناوری کنترل اتوماسیون، راندمان عملیاتی و ایمنی واحدهای جداسازی هوای کرایوژنیک عمیق را به طور قابل توجهی افزایش داده است. از طریق بهینه‌سازی فناوری و بهبود تجهیزات، راندمان انرژی و پایداری سیستم‌های جداسازی هوای کرایوژنیک عمیق به طور مداوم بهبود یافته و کاربرد آنها را در صنایع مختلف بیشتر می‌کند.

جداسازی عمیق هوا به روش کرایوژنیک در حال حاضر یکی از مؤثرترین روش‌ها برای تولید نیتروژن و اکسیژن با خلوص بالا است. این روش به طور مؤثر اکسیژن و نیتروژن را از هوا از طریق مراحل مختلفی مانند پیش‌تصفیه هوا، فشرده‌سازی، خنک‌سازی، مایع‌سازی و تقطیر جدا و خالص‌سازی می‌کند. اگرچه فرآیند جداسازی عمیق هوا به روش کرایوژنیک مصرف انرژی بالا و تجهیزات پیچیده‌ای دارد، اما اثر جداسازی کارآمد و خروجی محصول با خلوص بالا، این فناوری را در صنایع مختلف ضروری می‌کند.

آنا تلفن/واتساپ/ویچت:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com