Unit Pemisahan Udara

Apa itu unit pemisahan udara?

 

Unit pemisahan udara adalah fasilitas industri. Ini berfungsi dengan mendinginkan dan mencairkan udara terlebih dahulu. Kemudian, memanfaatkan distilasi kriogenik berdasarkan berbagai titik didih gas di udara, itu memisahkan atmosfer menjadi komponen utama, terutama termasuk oksigen, nitrogen dan argon. Gas murni yang diproduksi banyak digunakan di bidang industri dan medis. Prosesnya adalah energi - intensif dan bergantung pada komponen seperti kompresor, kolom distilasi dan saringan molekuler. Juga, ASU dapat memisahkan atmosfer menjadi komponen utamanya seperti nitrogen, oksigen, dan kadang -kadang argon dan gas langka lainnya, biasanya terdiri dari elemen termasuk kompresor udara, sistem pemurnian udara, penukar panas, sistem pendingin cryogenic dan kolom distilasi.

Metode Pemisahan Udara

NewTek memberi Anda pemotongan - Edge Gas Solutions

Distilasi Cryogenic

Distilasi cryogenic pertama -tama mendinginkan udara untuk mencairkannya, kemudian secara selektif memisahkan komponennya berdasarkan perbedaan titik didihnya melalui distilasi. Ini menghasilkan gas - yang tinggi, tetapi menghabiskan banyak energi. Sistem ini membutuhkan penukar panas yang terintegrasi dan kolom pemisahan untuk mempertahankan efisiensi, dengan energi pendingin yang berasal dari kompresor udara masuk.
Untuk mencapai suhu rendah, pabrik pemisahan udara menggunakan dua siklus pendingin: memanfaatkan pelambatan isotermal melalui perangkat pelambatan, atau ekspansi isentropik melalui expander. Peralatan cryogenic harus ditempatkan di "kotak dingin" (kandang terisolasi) untuk meminimalkan kerugian pendinginan.

 

Metode pemisahan udara lainnya

●Teknologi Pemisahan Membran: Konsumsi energi rendah dan parameter fleksibel. Kamar - membran polimer suhu menghasilkan 25% - 50% oksigen - udara yang diperkaya; Membran keramik (ITM dan OTM) membutuhkan suhu 800 - 900 derajat dan dapat menghasilkan - oksigen yang tinggi melebihi 90%. Mereka dapat digunakan untuk menghasilkan oksigen - habis atau nitrogen - gas yang diperkaya untuk tangki bahan bakar pesawat penumpang untuk mengurangi risiko, dan juga dapat menyediakan udara yang diperkaya oksigen untuk pilot dari pesawat terbang tinggi, tidak bertekanan.

●Tekanan adsorpsi ayunan (PSA): beroperasi pada suhu kamar dan tidak memerlukan pencairan, PSA menggunakan zeolit ​​("spons molekul") untuk adsorpsi tekanan- tinggi dan pengurangan- desorpsi tekanan untuk memisahkan oksigen dan nitrogen. Kompresor kompak ini dapat digunakan untuk memproduksi konsentrator oksigen medis portabel. Vakum tekanan adsorpsi ayunan (VPSA) serupa, dengan hanya gas target yang didesor pada tekanan subatmosfer

Dapatkan penawaran gratis!

 

Prinsip Kerja Unit Pemisahan Udara (ASU)

Meskipun unit pemisahan udara dapat memanfaatkan berbagai teknologi, seperti pemisahan membran dan adsorpsi ayunan tekanan, fraksinasi kriogenik (distilasi) tetap menjadi teknologi inti utama untuk mencapai pemisahan kemurnian yang efisien, tinggi-. Proses operasinya yang khas dibagi menjadi empat tahap utama:

 

 

Tahap kompresi

Udara atmosfer pertama kali ditarik ke ASU dan kemudian memasuki sistem kompresor tahap multi - untuk tekanan. Tujuan inti dari tahap ini adalah untuk meningkatkan tekanan udara, sehingga mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan efisiensi dalam proses pendinginan dan pemisahan berikutnya. Tekanan udara biasanya dikontrol dalam kisaran 5-10 Barg, meletakkan fondasi untuk proses selanjutnya.

 

Tahap pemurnian

Udara bertekanan pertama kali melewati sistem pemurnian untuk menghilangkan kotoran, terutama kelembaban, karbon dioksida, dan jejak jumlah minyak, debu, dan polutan lainnya. Langkah ini sangat penting: memastikan kemurnian tinggi gas output akhir, memenuhi persyaratan aplikasi industri dan medis; Ini juga mencegah kotoran dari pembekuan atau akumulasi dalam lingkungan suhu - rendah berikutnya, mencegah penyumbatan penukar panas, pipa, dan peralatan lainnya, sehingga memastikan operasi unit yang stabil.

 

Tahap pendingin

Udara terkompresi yang dimurnikan memasuki sistem pendingin yang terdiri dari penukar panas dan siklus pendingin (seperti siklus Linde atau Kraut), di mana ia secara bertahap didinginkan hingga suhu rendah. Karena fraksinasi kriogenik didasarkan pada perbedaan titik didih antara komponen gas, proses pendinginan menurunkan udara ke suhu pencairannya, mengubah udara gas menjadi udara cair, mempersiapkannya untuk pemisahan distilasi berikutnya.

 

Tahap pemisahan

Udara cair dimasukkan ke dalam satu - atau multi - menara distilasi tahap, di mana komponennya dipisahkan melalui distilasi fraksional. Perbedaan titik didih antara gas sangat penting untuk pemisahan: nitrogen, dengan titik didih terendah, menguap dan naik dari udara cair terlebih dahulu, dikumpulkan di bagian atas menara. Oksigen, dengan titik didih yang lebih tinggi, tetap di bagian bawah menara dan dikeluarkan sebagai cairan atau gas. Jika Argon perlu dipisahkan, karena titik didihnya terletak antara nitrogen dan oksigen, itu dapat diekstraksi dari tengah menara melalui bagian distilasi khusus.

Proses operasi Unit Pemisahan Udara (ASU) dan komponen inti

 

Udara terkompresi dari kompresor udara pertama kali didinginkan oleh sistem pendingin pra - sebelum dihilangkan dengan sari molekuler untuk menghilangkan kotoran seperti kelembaban, karbon dioksida, dan hidrokarbon. Udara yang dimurnikan kemudian dibagi menjadi dua jalur: satu dikirim langsung ke kolom atas menara distilasi, sementara yang lain diperluas dan didinginkan oleh expander sebelum dikirim ke kolom bawah. Di dalam menara distilasi, uap yang naik dan cairan yang jatuh mengalami pertukaran panas dan pemisahan, pada akhirnya menghasilkan nitrogen kemurnian - tinggi di bagian atas kolom atas dan oksigen kemurnian {4} {4} tinggi di bagian bawah.
 

● Sistem kompresi:

Terdiri dari filter saluran masuk udara (untuk memfilter debu), kompresor udara (untuk menekan udara), pendingin interstage kompresor udara (untuk mengurangi suhu dan mempertahankan efisiensi), dan peredam ventilasi kompresor udara (untuk mengurangi kebisingan).

● Pre - sistem pendingin:
Terdiri dari air - menara pendingin, udara - menara pendingin (untuk menukar panas dan mengurangi suhu), pompa air (untuk menyediakan air pendingin), dan chiller (untuk memberikan pendinginan yang dalam).

● Sistem Pemurnian:
Inti adalah adsorber saringan molekul (untuk menghilangkan kotoran) ditambah dengan peredam ventilasi nitrogen (untuk mengurangi kebisingan knalpot).

● Sistem Pertukaran Panas:

Termasuk penukar panas utama (untuk pertukaran panas antara udara dan - low gas untuk mengurangi suhu) dan subcooler (untuk pendinginan produk cair untuk mengurangi kerugian penguapan).

● Sistem Distilasi:
Termasuk menara distilasi (untuk gas - pemisahan kontak cair) dan kondensor - evaporator (untuk mempertahankan siklus distilasi).

● Sistem Pengiriman Produk:

Terdiri dari stasiun pengatur tekanan (untuk regulasi tekanan) dan stasiun pengukuran (untuk pengukuran aliran).

● Sistem Cadangan Penyimpanan Cairan:

Termasuk tangki penyimpanan cair (untuk menyimpan oksigen cair dan nitrogen cair), tangki penyimpanan gas (untuk produk gas buffering), dan evaporator cair (untuk cairan darurat - ke - konversi gas).

Aplikasi Unit Pemisahan Udara

 

 

 

 

 

Perawatan kesehatan medis
 

Manufaktur industri
 

Makanan dan minuman
 

Produksi energi

 

Unit pemisahan udara dalam proses gas industri

Udara terutama terdiri dari nitrogen (sekitar 78,1%), oksigen (sekitar 20,9%), argon (sekitar 0,9%), dan sejumlah kecil gas lainnya. Saat ini, metode pemisahan udara yang paling banyak digunakan dalam industri adalah pemisahan kriogenik, juga dikenal sebagai distilasi kriogenik. Pada dasarnya, ini melibatkan pencairan gas, biasanya menggunakan metode mekanis seperti pelambatan ekspansi atau ekspansi adiabatik. Udara pertama kali dikompresi dan didinginkan, dan kemudian disuling menggunakan perbedaan titik didih di antara gas untuk memisahkannya.

Node utama dan fungsi aliran proses

● Feed Air Flow

Parameter input mendasar (diukur dalam nm³/h) yang secara langsung menentukan skala/kapasitas produksi ASU (misalnya, 68.500 nm³/jam untuk medium {-} ASU dalam operasi normal).

Abnormalitas: Tiba -tiba meningkatkan kompresor kelebihan beban (konsumsi keausan/energi yang lebih tinggi) dan mengganggu pemurnian/pendinginan/distilasi (gas yang tidak seimbang - cair/termodinamika, efisiensi/hasil yang lebih rendah); Aliran yang terlalu rendah mengurangi pemanfaatan peralatan dan meningkatkan biaya unit.

● Aliran udara terkompresi

Perubahan Laju Aliran Posting - kompresi; Aliran outlet harus cocok dengan proses sistem, memastikan tekanan yang cukup untuk operasi cryogenic/distilasi, dan mempertahankan stabilitas.

Kontrol: Sesuaikan panduan inlet pembukaan baling -baling atau kecepatan kompresor untuk kontrol aliran/tekanan yang tepat.

Risiko: Tekanan berlebih menyebabkan bahaya peralatan; Tekanan yang tidak memadai membatasi pencairan/pemisahan; Aliran yang tidak stabil merusak adsorpsi saringan molekuler (pengangkatan pengotor yang tidak memadai).

● Laju aliran udara yang dimurnikan

Penting untuk pemisahan kriogenik setelah menghilangkan kelembaban/co₂/hidrokarbon melalui pengering udara; membutuhkan stabilitas dan kepatuhan desain.

Dampak: Aliran abnormal tidak seimbang memfraksi gas menara - rasio cair (misalnya, aliran aliran yang berlebihan naik pendakian gas, mengurangi waktu kontak/efisiensi dan kemurnian produk); over - pengotor standar menyebabkan icing/penyumbatan peralatan cryogenic.

● Gas - laju aliran cair di menara distilasi

Gas - laju aliran fase: tombol untuk efisiensi (misalnya, distilasi awal dalam double - Menara yang lebih rendah menghasilkan kenaikan nitrogen/penurunan oksigen - cairan kaya). Aliran yang tepat memastikan gas yang cukup - kontak cair (panas/pertukaran massa); Kelebihan menyebabkan banjir menara (akumulasi cair, disripted disripted) dan efisiensi pemisahan yang rendah.

Cair - laju aliran fase: counterflows dengan gas; aliran (misalnya, oksigen throttled - cairan kaya dari menara bawah ke menara atas) harus cocok dengan aliran gas. Menara banjir berlebih; Insufisiensi mengurangi pengotor pencucian (kemurnian yang buruk); Aliran yang tidak stabil merusak kondensor - Evaporator Heat Exchange (mempengaruhi keseimbangan/pemisahan energi).

● Laju aliran gas dan limbah produk limbah

Aliran oksigen produk: dikendalikan oleh kebutuhan pengguna (misalnya, aliran tinggi untuk pembuatan baja, kemurnian tinggi untuk penggunaan medis); Disesuaikan melalui parameter distilasi (rasio refluks, suhu, tekanan). Fluktuasi dampak produksi (misalnya, efisiensi/kualitas pembuatan baja yang tidak stabil).

Produk Nitrogen Flow: Kontrol dengan tepat (melalui gas distilasi - distribusi cair, nitrogen cair refluks) untuk bahan kimia/elektronik (misalnya, stabil tinggi - nitrogen kemurnian sebagai gas pelindung chip); Penyimpangan menyebabkan oksidasi.

Aliran Gas Limbah: Mengandung gas yang tidak terpisah; Setelah pendinginan expander, sebagian meregenerasi saringan molekul keren, sisa ventilasi. Kelebihan menunjukkan efisiensi pemisahan yang rendah (gas yang terbuang, energi tinggi) dan regenerasi saringan yang buruk (pengurangan adsorpsi/stabilitas).

Kontrol aliran dan metode regulasi

● Peraturan katup

Throttle Valve: Katup throttle adalah perangkat kontrol aliran yang umum digunakan yang mengontrol aliran dengan memvariasikan lubang katup untuk mengubah area aliran fluida. Dalam unit pemisahan udara, katup throttle sering digunakan untuk mengontrol aliran udara umpan, udara terkompresi, dan komponen gas dan cair dalam setiap kolom. Misalnya, sebelum udara memasuki kolom distilasi, katup throttle dapat digunakan untuk menyesuaikan laju aliran untuk memenuhi persyaratan umpan kolom distilasi. Sementara katup throttle menawarkan keuntungan seperti struktur sederhana dan kemudahan operasi, mereka juga menghasilkan penurunan tekanan tertentu selama proses penyesuaian, yang mengakibatkan kehilangan energi.

Katup Pengatur: Katup pengatur biasanya digunakan bersama dengan sistem kontrol otomatis untuk secara otomatis menyesuaikan bukaan katup sesuai dengan laju aliran yang ditetapkan. Katup pengaturan sering dipasang pada titik kontrol aliran kunci dalam unit pemisahan udara, seperti saluran pipa output untuk oksigen produk dan nitrogen. Berdasarkan data aliran waktu - nyata, pengontrol secara otomatis menyesuaikan pembukaan katup untuk mempertahankan laju aliran dalam rentang set. Dibandingkan dengan katup throttle, katup pengaturan menawarkan akurasi regulasi yang lebih tinggi dan respons yang lebih cepat, membuatnya lebih mudah beradaptasi dengan berbagai kondisi operasi selama operasi unit.

● Penyesuaian kompresor

Penyesuaian Baling Panduan Inlet: Untuk kompresor udara sentrifugal, volume udara intake dapat bervariasi dengan menyesuaikan sudut baling -baling pemandu saluran masuk, sehingga mengendalikan laju aliran udara terkompresi. Untuk meningkatkan laju aliran udara terkompresi, pembukaan baling -baling pemandu saluran masuk meningkat untuk memungkinkan lebih banyak udara untuk memasuki kompresor; Sebaliknya, pembukaan baling -baling panduan inlet berkurang untuk mengurangi volume udara intake. Penyesuaian baling -baling panduan inlet menawarkan keuntungan dari rentang penyesuaian yang luas dan konsumsi energi yang relatif minim selama penyesuaian. Ini memastikan bahwa laju aliran udara terkompresi memenuhi persyaratan proses sambil mempertahankan operasi kompresor yang efisien.

Penyesuaian Kecepatan: Laju aliran juga dapat disesuaikan dengan memvariasikan kecepatan kompresor. Menggunakan teknologi regulasi kecepatan frekuensi variabel, kecepatan kompresor dapat disesuaikan secara fleksibel berdasarkan persyaratan aliran aktual. Ketika perangkat membutuhkan laju aliran udara terkompresi yang lebih rendah, kecepatan kompresor berkurang; Ketika laju aliran yang lebih tinggi diperlukan, kecepatan meningkat. Penyesuaian kecepatan menawarkan waktu respons yang cepat dan dapat dengan cepat beradaptasi dengan perubahan laju aliran proses, tetapi menempatkan tuntutan tinggi pada motor dan sistem kontrol.

● Peraturan refluks

Regulasi refluks adalah metode kontrol aliran umum dalam unit pemisahan udara. Misalnya, di kolom distilasi, gas - rasio cairan dalam kolom dikendalikan dengan menyesuaikan laju aliran refluks, sehingga mempengaruhi efisiensi distilasi dan laju aliran produk. Untuk meningkatkan kemurnian produk, laju aliran refluks dapat ditingkatkan untuk memungkinkan bagian distilasi dalam kolom untuk lebih efektif memisahkan kotoran dari gas. Untuk meningkatkan hasil produk, laju aliran refluks dapat dikurangi. Regulasi refluks perlu digunakan bersama dengan metode kontrol aliran lainnya untuk memastikan operasi yang stabil dari kolom distilasi di bawah berbagai kondisi operasi.

Pemantauan Aliran dan Jaminan Keselamatan

● Sistem pemantauan aliran

Untuk secara akurat memantau aliran pada titik -titik kunci ASU, sistem pemantauan aliran canggih biasanya diadopsi, terutama terdiri dari sensor aliran, sirkuit transmisi sinyal, dan instrumen tampilan & kontrol.

●Sensor aliran:

Flowmeters pelat orifice: Ukur aliran melalui diferensial tekanan dari cairan yang melewati lubang; Biaya sederhana, rendah -, tetapi akurasi terbatas.

Vortex Flowmeters: Mendeteksi frekuensi vortex dari cairan yang melewati generator vortex; akurasi tinggi, rentang pengukuran luas.

Flowmeters massa: secara langsung mengukur aliran massa cairan, tidak terpengaruh oleh perubahan suhu/tekanan/kepadatan; Ultra - akurasi tinggi, ideal untuk pengukuran aliran gas produk.

● Transmisi Sinyal & Kontrol Tampilan:

Sensor aliran mengubah sinyal aliran menjadi sinyal listrik/digital, ditransmisikan untuk menampilkan & mengontrol instrumen. Instrumen -instrumen ini menunjukkan aliran waktu- yang nyata di setiap titik, pemicu alarm jika aliran melebihi rentang set, dan sambungkan ke sistem otomasi untuk penyesuaian aliran otomatis.

●Langkah -langkah keamanan

Fluktuasi aliran abnormal pada ASUS dapat menyebabkan risiko keamanan, membutuhkan langkah -langkah keamanan yang efektif:

Alarm Aliran & Interlocks:
Sistem pemantauan memiliki batas alarm atas/bawah; Alarm Audible/Visual aktif saat aliran di luar jangkauan. Perangkat interlock mencegah kecelakaan parah: misalnya, otomatis - shutdown kompresor udara jika aliran udara umpan terlalu rendah (untuk menghindari kerusakan peralatan), atau auto - penyesuaian pembukaan katup/shutdown peralatan spesifik jika produk o₂/n₂ aliran tidak berubah.

Pemeliharaan & Perawatan Peralatan:
Secara teratur mempertahankan peralatan pemantauan aliran, perangkat kontrol, dan seluruh ASU: Periksa sensor aliran untuk penyumbatan/kerusakan (bersih/ganti segera), periksa/debug katup (pastikan fleksibilitas/reliabilitas), dan periksa peralatan utama (mis., Kompresor) untuk kinerja yang stabil. Ini mengurangi kelainan aliran dari kegagalan peralatan dan meningkatkan keamanan operasional.

Parameter aliran yang disarankan untuk unit pemisahan udara dari skala yang berbeda

●Skala kecil - asus

Cocok untuk skenario dengan permintaan gas rendah, seperti laboratorium dan pabrik kecil.

Core Parameters: Process air flow rate 50-500 Nm³/h; product oxygen flow rate 10-200 Nm³/h (purity >99.5%), product nitrogen flow rate 20-300 Nm³/h (purity >99.9%).​

Karakteristik: Kontrol dengan tepat laju aliran masing -masing komponen untuk memastikan pasokan stabil - Gas kemurnian untuk produksi atau percobaan skala kecil- {1} {1}.

●Medium - skala asus

Melayani perusahaan industri umum secara luas untuk memenuhi permintaan gas reguler.

Parameter inti: Proses laju aliran udara 3.000-20.000 nm³/jam; Laju aliran oksigen produk 1.000-10.000 nm³/jam (kemurnian ≈99,6%), laju aliran nitrogen produk 1.500-15.000 nm³/jam (kemurnian hingga 99,99%).

Karakteristik: Persyaratan yang lebih tinggi untuk kontrol aliran pada node kunci (misalnya, udara umpan, udara terkompresi, gas - aliran cair di menara distilasi); mengandalkan sistem otomatis dan peralatan presisi canggih untuk memastikan operasi yang efisien dan stabil dan kualitas produk.

●Skala besar - asus

Digunakan dalam skenario produksi industri skala {{0} {skala besar, seperti pabrik baja besar dan pabrik kimia.

Parameter inti: Proses laju aliran udara lebih dari 50.000 nm³/jam (beberapa melebihi 100.000 nm³/jam, misalnya, ASU dalam konglomerat baja besar mencapai 80.000 nm³/jam); Laju aliran oksigen produk 30.000-50.000 nm³/jam (memenuhi persyaratan kemurnian yang ketat untuk pembuatan baja), laju aliran nitrogen produk 40.000-60.000 nm³/jam.

Karakteristik: Kesulitan tinggi dalam kontrol aliran; Membutuhkan teknologi pemantauan dan regulasi yang lebih maju dan andal untuk memastikan operasi yang stabil dan efisien di bawah beban tinggi, memberikan gas berkualitas tinggi - yang tinggi untuk produksi skala besar-.

Sebagai salah satu produsen dan pemasok unit pemisahan udara paling profesional di Cina, kami dengan hangat menyambut Anda di unit pemisahan udara kemurnian tinggi grosir dari pabrik kami. Semua produk yang dibuat khusus dengan kualitas tinggi dan harga kompetitif.