И. Увод у јединицу за одвајање ваздуха
Такозвана{0}} јединица за одвајање ваздуха, једноставним речима, је уређај који одваја главне компоненте гаса у ваздуху. Дубоко хлади ваздух до течног стања и користи различите тачке кључања компоненти течног ваздуха да постепено одваја кисеоник, азот и аргон. Ваздух такође садржи ретке гасове као што су хелијум, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, као и нечистоће попут влаге, угљен-диоксида и прашине, које све треба одвојити и пречистити. За већину фабрика, главни задатак јединице за одвајање ваздуха је одвајање и производња чистог кисеоника, азота, аргона итд.
(И) Увод у принцип
Главне компоненте ваздуха су азот, кисеоник и аргон, тако да је главна сврха раздвајања добијање ова три чиста гаса.
Главне нечистоће у ваздуху су влага, угљен-диоксид и угљоводоници.
Одвајање ваздуха је уклањање штетних нечистоћа у ваздуху и раздвајање мешаног гаса у „чисте“ гасове као што су азот, кисеоник и аргон.
Основни принцип одвајања ваздуха је да азот, кисеоник и аргон у ваздуху имају различите тачке мехурића (тачке росе, тачке кључања) и да се одвајају дестилацијом. Њихове тачке кључања су: Н₂: -195,8 степени; О₂: -183,0 степени; Ар: -185,7 степени.
Процес дестилације: На плочи за дестилацију, засићена пара са вишом температуром и засићена течност са нижом температуром су у пуном контакту. Засићена пара ослобађа топлоту засићеној течности и делимично се кондензује; засићена течност упија топлоту и делимично испарава. Кисеоник је компонента високе-тачке{3}}тачке кључања и више се кондензује у течну фазу; азот је компонента ниске -тачке{5}} и више испарава у гасну фазу.
ИИ.Увод у ток процеса
Тренутни ток процеса одвајања ваздуха је отприлике следећи: атмосфера се прво компресује системом компресије, затим улази у систем пред-прелиминарног хлађења, затим улази у систем за пречишћавање да би се уклониле неке нечистоће као што су влага и угљен-диоксид, а затим се даље хлади системом за размену топлоте, а затим улази у комору за хладну дестилацију, укључујући хладну кутију и сл. главни торњеви, главно хлађење, пумпе за течност и друга опрема, а процес дестилације је завршен у овом систему), и коначно улази у резервни систем као што је гасификација производа, компресија и складиштење.
ИИИ. Увод у систем (или опрему) јединице за одвајање ваздуха
(И) Систем компресије
На почетку система за компресију ваздуха налази се ваздушни филтер који се користи за филтрирање механичких нечистоћа у ваздуху. Ту су углавном-филтери за ваздух који се само чисте; сврха компресије је да унапред-компримује ваздух, а опрема углавном укључује парне турбине, ваздушне компресоре, компресоре итд.
Филтер за самочишћење{0}}: Генерално, како се запремина гаса повећава, повећава се и број кертриџа филтера, а такође је већи и број слојева. Двослојни-слојни за ниво од 25.000 и више, и трослојни за ниво од 60.000 и више; један компресор треба да буде опремљен посебним филтером, а постављен је према ветру.
Парна турбина: Пара високог{0}}притиска се шири да би обавила посао, покрећући коаксијално радно коло да се ротира, чиме се постиже рад на радном флуиду. Уобичајени облици укључују потпуну кондензацију, пуни повратни притисак и кондензацију екстракције, а чешће се користи кондензација екстракције.
Ваздушни компресор: Велике јединице за одвајање ваздуха углавном користе изотермне центрифугалне компресоре са једним-осовином. Потрошња енергије увозних је за око 2% мања од домаће, а инвестиције су веће за 80%; излаз је одзрачен, а повратни цевовод није постављен. Постоји минимални усисни проток против-пренапона, а улазна водећа лопатица се користи за регулацију протока. Увозне и домаће јединице су све четири-степене компресије и тростепено-хлађење (последњи степен није хлађен). Главни ваздушни компресор је опремљен системом за прање воде за прање наслага на површини радног кола и волута на сваком нивоу, што је комплетан сет са главним мотором.
Појачивач: Велике јединице за одвајање ваздуха углавном користе изотермне центрифугалне компресоре са једном-осовином и центрифугалне компресоре са зупчаницима. Међу њима, тип зупчаника има већу предност у потрошњи енергије, посебно у условима са релативно великим притиском.
(ИИ) Систем предхлађења
Функција система за предхлађење је да претходно охлади ваздух тако да вода, угљен-диоксид, прашина и друге нечистоће у компримованом ваздуху могу бити пречишћене у следећем кораку. Главна опрема укључује ваздушни расхладни торањ, водени расхладни торањ, пумпе за расхладну воду и расхладну воду итд.
Ваздушни расхладни торањ: Постоје два облика: затворена циркулација (кула за хлађење ваздуха је подељена на два дела, горњи и доњи део, а расхлађена вода циркулише између горњег дела ваздушног расхладног торња и воденог расхладног торња) и отворена циркулација (у систем циркулације воде). Затворена циркулација се углавном користи у хемијским постројењима са лошим квалитетом воде, коју треба допунити слатком водом и хемикалијама; Отворена циркулација се широко користи, али систем циркулационе воде такође треба редовно допуњавати свежом водом, а морају се узети у обзир и летњи услови рада. Његов дизајн је генерално 1 метар φ76 куглични прстен од нерђајућег челика (отпорност на високе температуре) на дну, 3 метра φ76 ојачани полипропиленски куглични прстен (велики флукс) и 4 метра φ50 ојачан полипропиленски куглични прстен.
Водени расхладни торањ: Постоје два типа: двостепени тип (када не постоји спољни извор хладноће, хладни капацитет сувог прљавог азота се потпуно обнавља да би се обезбедио систем за пред-хлађење, али отпор је двоструко већи, 7 метара + 7 метара φ50 полипропиленски куглични прстен) и један {8м екстерни извор хладноће (спољни извор{5}) φ50 полипропиленски куглични прстен).
Остало: Генерално, сви улази за воду у систему за пред-хлађење морају да буду опремљени филтерима (обично 6 јединица: 4 пумпе за воду, улаз воде у торањ за хлађење воде и улаз воде на страну за испаравање расхладног уређаја) како би се спречило да нечистоће уђу у систем. Тест ефекта је: излазни гас доњег дела паковања од 4 метра је 1 степен нижи од улазне воде; излазни гас горњег дела паковања од 8 метара је 1 степен виши од воде. Уопштено, термометар је постављен у средини торња за хлађење ваздуха (који се протеже у унутрашњост).
(ИИИ) Систем пречишћавања
Функција система за пречишћавање је уклањање нечистоћа као што су влага, угљен-моноксид, угљен-диоксид, водоник и угљоводоници у ваздуху како би се осигурала чистоћа азота, кисеоника и аргона у производима из ваздуха. Адсорбери који се користе су вертикални аксијални ток, хоризонтални двослојни слој-и вертикални радијални ток.
Вертикални аксијални проток: углавном се користи за опрему за одвајање ваздуха испод нивоа од 10.000 (пречник је достигао 4,6 м), дебљина слоја 1550∽2300 мм, двослојни- или једнослојни- слој се могу распоредити, а дистрибуција протока ваздуха је најбоља.
Хоризонтални двослојни-слој: углавном се користи за велике и средње{1}}опреме за одвајање ваздуха, дебљина слоја 1150 мм (молекуларно сито) + 350 мм (алуминијумски гел).
Вертикални радијални ток: може ефикасно да искористи унутрашњи простор контејнера, тако да се површина адсорпционог слоја истог пречника прошири за око 1,5 пута, ефикасно смањује висину торња, а метода вертикалног постављања заузима мању површину. Пошто је проток ваздуха равномерно распоређен, за разлику од неравномерног протока ваздуха хоризонталног адсорбера, количина молекуларног сита је смањена за 20%, а потрошња енергије регенерације је такође уштеђена за 20%. Међутим, недостатак је што је центар струјања ваздуха концентрисан (област у облику вентилатора-), а време продирања је брже од хоризонталног типа (потребно је ЦО₂<0,5ппм). Дебљина слоја је 1000 мм+200мм, што може задовољити конфигурацију опреме за одвајање ваздуха изнад 20.000 нивоа.
ИВ Систем размене топлоте
Сврха система за размену топлоте је да додатно охлади ваздух за следећу операцију дестилације. Извор хладне енергије је испаравање дела ваздуха кроз турбински експандер. Његова структура је вишеслојна -слојна плоча- типа пераја. Логистика између суседних канала се добро размењује топлотом кроз ребра. Користи се за хлађење компримованог ваздуха који је адсорбован молекуларним ситом за уклањање воде и ЦО₂. Сваки рефлуксни гас (течност) се овде загрева на собну температуру.
Строго говорећи, дизајн вишеструких токова мешаних медија у истом измењивачу топлоте може аутоматски уравнотежити пренос топлоте сваког медијума и минимизирати потрошњу енергије. Међутим, за процес унутрашње компресије, сви измењивачи топлоте ће бити размењивачи топлоте високог{1}}притиска, што ће повећати улагања. Због тога је економичније одвојити високи и ниски притисак за унутрашње компресијске измењиваче топлоте изнад 20.000 нивоа, а сви измењивачи топлоте високог{5}}подешавања су конфигурисани испод 20.000 нивоа.
В Систем фракционисања
Сврха система за фракционисање је да пречишћени и дубоко охлађени компримовани ваздух фракционише корак по корак у кисеоник, азот, аргон итд. Главна опрема је расхладна кутија (укључујући главни торањ, главно хлађење, подхладњак, торањ сировог аргона, пумпу за течни кисеоник, пумпу за течност итд.).
Хладна кутија: То је квадратна или округла метална конструкција, која је највиши симбол радионице за одвајање ваздуха. Напуњен је бисерним песком како би се смањио губитак хладноће. Ваздух се одваја у хладној кутији кроз ефекат дестилације на плочи торња и паковању.
Дестилациони торањ: Тело торња је цилиндрично, са више слојева ситастих плоча у доњем торњу, преливна канта је постављена на плочу сита, преливна преграда и густо прекривена малим рупама; горњи торањ је опремљен редовним паковањем и разводником течности. Током дестилације у доњем торњу, течност тече кроз сваку плочу сита од врха до дна један по један. Због дејства преливне бране, на педалу се формира одређена висина нивоа течности. Када гас прође кроз мале рупице на плочи сита одоздо према горе, долази у контакт са течношћу и ствара мехуриће, повећавајући површину контакта гаса{3}}течности, чинећи размену топлоте и масе ефикасном. Компоненте са ниском-тачком кључања постепено испаравају, а компоненте са високо-тачком кључања постепено постају течне. На врху торња се добија чист азот са ниском тачком кључања, а на дну торња се добијају течне компоненте ваздуха-богате кисеоником са високом тачком кључања. Током дестилације у горњем торњу, гас пролази кроз разводник и диже се дуж плоче за паковање. Течност се равномерно распоређује по плочи за паковање од врха до дна кроз разводник воде. На површини паковања, гас и течност су у потпуном контакту ради ефикасне размене топлоте и масе. Садржај кисеоника са ниском-тачком кључања у растућем гасу наставља да расте, а кисеоник са високо-компонентом кључања се испере у великим количинама да би се формирала рефлуксна течност, и коначно ниска-тачка кључања чисти азот се добија на врху торња, а висока тачка{16} на дну течности се добија у бои.
ВИ Резервни систем складиштења и испаравања
Чувати, испарити и напунити фракционисани течни кисеоник, течни азот и течни аргон. Главна опрема укључује резервоар за складиштење криогене течности, испаривач, пумпу за пуњење боца, платформу за пуњење итд.
Кисеоник и азотни производи под ниским-притиском: подесите вентил за регулацију производа и путању протока за одзрачивање, одзрачивање у пригушивач (унутрашњи делови азота су угљенични челик, унутрашњи делови кисеоника су нерђајући челик).
Прљави азот: подесите на испуштање у расхладни торањ за воду (за испуштање прљавог азота, издвајање регенерисаног гаса и подешавање притиска у горњем торњу). Пречник торња за хлађење воде је потребан да би се испунили захтеви за пражњење. Нарочито када се уведе азот, притисак у горњем торњу се не може подићи. Отпор торња за хлађење воде је 6кПа (8 метара високо паковање), цевовод и вентил су 4кПа, а разлика притиска у атмосфери је 2кПа, укупно 12кПа.
Кисеонички производи-под високим притиском: за одзрачивање се користи-двостепено пригушивање. Прво, производни гас-под високим притиском се гаси на 10барГ, пролази кроз ексцентрични редуктор, монел плоча за смањење буке се поставља у средину, а затим се пречник цевовода проширује кроз ексцентрични редуктор. Брзина протока кисеоника се контролише испод 10 м/с, а затим се пригушује и испушта у торањ пригушивача. Елемент пригушивача је од нерђајућег челика.
Азотни-производи под високим притиском: Азотни производи се прво пригушују на 10 бара, пролазе кроз плочу за смањење буке од нерђајућег челика, а затим пролазе у торањ пригушивача ради пригушивања и одзрачивања. Елемент пригушивача је угљенични челик.
Вентил за кисеоник: Неопходно је да се њиме не управља ручно (регулациони вентил је забрањен да има ручни точак, а ручни вентил је постављен унутар зида отпорног на експлозију{0}}).
