شرکت گروه فناوری هانگژو نوژو، با مسئولیت محدود

فناوری جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا روشی است که اجزای اصلی (نیتروژن، اکسیژن و آرگون) موجود در هوا را از طریق دماهای پایین جدا می‌کند. این فناوری به طور گسترده در صنایعی مانند فولاد، شیمیایی، دارویی و الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. با افزایش تقاضا برای گازها، کاربرد فناوری جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا نیز روز به روز گسترده‌تر می‌شود. این مقاله به طور کامل فرآیند تولید جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا، از جمله اصول کار، تجهیزات اصلی، مراحل عملیاتی و کاربرد آن در صنایع مختلف را مورد بحث قرار خواهد داد.

مروری بر فناوری جداسازی هوای کرایوژنیک

اصل اساسی جداسازی هوای کرایوژنیک، خنک کردن هوا تا دماهای بسیار پایین (عموماً زیر -150 درجه سانتیگراد) است، به طوری که اجزای موجود در هوا بتوانند بر اساس نقاط جوش مختلفشان از هم جدا شوند. معمولاً واحد جداسازی هوای کرایوژنیک از هوا به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کند و فرآیندهایی مانند فشرده‌سازی، خنک‌سازی و انبساط را طی می‌کند و در نهایت نیتروژن، اکسیژن و آرگون را از هوا جدا می‌کند. این فناوری می‌تواند گازهای با خلوص بالا تولید کند و با تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند، الزامات سختگیرانه کیفیت گاز را در زمینه‌های مختلف صنعتی برآورده سازد.

واحد جداسازی هوای کرایوژنیک به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: کمپرسور هوا، پیش‌خنک‌کننده هوا و جعبه سرد. کمپرسور هوا برای فشرده‌سازی هوا تا فشار بالا (معمولاً 5-6 مگاپاسکال) استفاده می‌شود، پیش‌خنک‌کننده دمای هوا را از طریق خنک‌سازی کاهش می‌دهد و جعبه سرد بخش اصلی کل فرآیند جداسازی هوای کرایوژنیک، از جمله برج جداسازی است که برای دستیابی به جداسازی گاز استفاده می‌شود.

فشرده سازی و خنک سازی هوا

فشرده‌سازی هوا اولین گام در جداسازی برودتی هوا است که عمدتاً با هدف فشرده‌سازی هوا در فشار اتمسفر تا فشار بالاتر (معمولاً 5-6 مگاپاسکال) انجام می‌شود. پس از ورود هوا به سیستم از طریق کمپرسور، دمای آن به دلیل فرآیند فشرده‌سازی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. بنابراین، برای کاهش دمای هوای فشرده باید یک سری مراحل خنک‌سازی انجام شود. روش‌های رایج خنک‌سازی شامل خنک‌سازی با آب و خنک‌سازی با هوا است و یک اثر خنک‌سازی خوب می‌تواند تضمین کند که هوای فشرده در طول پردازش‌های بعدی بار غیرضروری بر تجهیزات وارد نمی‌کند.

پس از خنک شدن اولیه هوا، وارد مرحله بعدی پیش خنک سازی می‌شود. مرحله پیش خنک سازی معمولاً از نیتروژن یا نیتروژن مایع به عنوان محیط خنک کننده استفاده می‌کند و از طریق تجهیزات تبادل حرارت، دمای هوای فشرده بیشتر کاهش می‌یابد و برای فرآیند برودتی بعدی آماده می‌شود. از طریق پیش خنک سازی، دمای هوا می‌تواند تا نزدیکی دمای مایع شدن کاهش یابد و شرایط لازم برای جداسازی اجزای موجود در هوا فراهم شود.

انبساط در دمای پایین و جداسازی گاز

پس از فشرده‌سازی و پیش‌سردسازی هوا، مرحله کلیدی بعدی انبساط در دمای پایین و جداسازی گاز است. انبساط در دمای پایین با انبساط سریع هوای فشرده از طریق یک شیر انبساط تا فشار عادی حاصل می‌شود. در طول فرآیند انبساط، دمای هوا به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و به دمای مایع شدن می‌رسد. نیتروژن و اکسیژن موجود در هوا به دلیل تفاوت در نقطه جوش، در دماهای مختلف شروع به مایع شدن می‌کنند.

در تجهیزات جداسازی هوای کرایوژنیک، هوای مایع وارد جعبه سرد می‌شود، جایی که برج تقطیر بخش کلیدی جداسازی گاز است. اصل اساسی برج تقطیر، استفاده از اختلاف نقطه جوش اجزای مختلف هوا، از طریق بالا و پایین رفتن گاز در جعبه سرد، برای دستیابی به جداسازی گاز است. نقطه جوش نیتروژن -195.8 درجه سانتیگراد، اکسیژن -183 درجه سانتیگراد و آرگون -185.7 درجه سانتیگراد است. با تنظیم دما و فشار در برج، می‌توان به جداسازی کارآمد گاز دست یافت.

فرآیند جداسازی گاز در برج تقطیر بسیار دقیق است. معمولاً از یک سیستم برج تقطیر دو مرحله‌ای برای استخراج نیتروژن، اکسیژن و آرگون استفاده می‌شود. ابتدا نیتروژن در قسمت بالایی برج تقطیر جدا می‌شود، در حالی که اکسیژن مایع و آرگون در قسمت پایینی متمرکز می‌شوند. برای بهبود راندمان جداسازی، می‌توان یک خنک‌کننده و تبخیرکننده مجدد به برج اضافه کرد که می‌تواند فرآیند جداسازی گاز را با دقت بیشتری کنترل کند.

نیتروژن استخراج‌شده معمولاً خلوص بالایی (بالای ۹۹.۹۹٪) دارد و به‌طور گسترده در متالورژی، صنایع شیمیایی و الکترونیک استفاده می‌شود. اکسیژن در پزشکی، صنایع فولاد و سایر صنایع پرمصرف انرژی که به اکسیژن نیاز دارند، استفاده می‌شود. آرگون، به‌عنوان یک گاز نادر، معمولاً از طریق فرآیند جداسازی گاز، با خلوص بالا استخراج می‌شود و به‌طور گسترده در جوشکاری، ذوب و برش لیزری و سایر زمینه‌های فناوری پیشرفته استفاده می‌شود. سیستم کنترل خودکار می‌تواند پارامترهای مختلف فرآیند را با توجه به نیازهای واقعی تنظیم کند، راندمان تولید را بهینه کند و مصرف انرژی را کاهش دهد.

علاوه بر این، بهینه‌سازی سیستم جداسازی هوای کرایوژنیک عمیق شامل فناوری‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای نیز می‌شود. به عنوان مثال، با بازیابی انرژی دمای پایین در سیستم، می‌توان اتلاف انرژی را کاهش داد و راندمان کلی مصرف انرژی را بهبود بخشید. علاوه بر این، با افزایش مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی، تجهیزات مدرن جداسازی هوای کرایوژنیک عمیق نیز توجه بیشتری به کاهش انتشار گازهای مضر و افزایش سازگاری با محیط زیست در فرآیند تولید دارند.

کاربردهای جداسازی عمیق هوا به روش کرایوژنیک

فناوری جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا نه تنها کاربردهای مهمی در تولید گازهای صنعتی دارد، بلکه نقش مهمی در زمینه‌های مختلف ایفا می‌کند. در صنایع فولاد، کود و پتروشیمی، از فناوری جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا برای تأمین گازهای با خلوص بالا مانند اکسیژن و نیتروژن استفاده می‌شود و فرآیندهای تولید کارآمد را تضمین می‌کند. در صنعت الکترونیک، نیتروژنی که توسط جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا تأمین می‌شود، برای کنترل جو در تولید نیمه‌هادی‌ها استفاده می‌شود. در صنعت پزشکی، اکسیژن با خلوص بالا برای پشتیبانی تنفسی بیماران بسیار مهم است.

علاوه بر این، فناوری جداسازی عمیق هوا به روش کرایوژنیک نیز نقش مهمی در ذخیره‌سازی و حمل و نقل اکسیژن مایع و نیتروژن مایع ایفا می‌کند. در شرایطی که گازهای پرفشار قابل حمل نیستند، اکسیژن مایع و نیتروژن مایع می‌توانند به طور مؤثر حجم را کاهش داده و هزینه‌های حمل و نقل را پایین بیاورند.

نتیجه‌گیری

فناوری جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا، با قابلیت‌های جداسازی گاز کارآمد و دقیق خود، به طور گسترده در زمینه‌های مختلف صنعتی کاربرد دارد. با پیشرفت فناوری، فرآیند جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا هوشمندتر و از نظر انرژی کارآمدتر خواهد شد، در حالی که خلوص جداسازی گاز و راندمان تولید را افزایش می‌دهد. در آینده، نوآوری در فناوری جداسازی عمیق کرایوژنیک هوا از نظر حفاظت از محیط زیست و بازیابی منابع نیز به یک جهت کلیدی برای توسعه صنعت تبدیل خواهد شد.

آنا تلفن/واتساپ/ویچت:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com