کارخانه اکسیژن

 

بررسی اجمالی

کارخانه نیتروژن خلوص صنعتی ترکیبی از فشرده سازی هوا، تصفیه جذب و تقطیر برودتی است. آنها نیتروژن تا 99.999 درصد خلوص تولید می کنند.

سیستم های تولید نیتروژن ایمن، قابل اعتماد و آسان برای کار و نگهداری هستند. بسته به نیاز مشتری، چندین گزینه در دسترس است. به عنوان مثال، آنها ممکن است شامل یک تبخیر کننده و دستگاه ذخیره سازی آماده به کار برای بهبود در دسترس بودن و قابلیت اطمینان یا یک دستگاه تولید همزمان مایع برای تکمیل دستگاه ذخیره سازی مایع آماده به کار باشند. به طور مشابه، سیستم تولید نیتروژن می تواند مخارج سرمایه (capex) و مخارج عملیاتی (OPEX) را با توجه به نیاز مشتری بهینه کند. این تجهیزات به طور کامل برای نصب سریع بسته بندی شده اند.

 

1. کارخانه اکسیژن

 

 

 

2. القایی ASU: تجهیزات جداسازی هوا، هوا را از اتمسفر به اجزای اصلی آن، معمولاً نیتروژن و اکسیژن، و گاهی اوقات آرگون و سایر گازهای کمیاب و بی اثر، جدا می کند.

 

 

 

3. فرآیند تولید:

 

برای دستیابی به دمای تقطیر پایین، واحد جداسازی هوا نیاز به یک چرخه تبرید دارد که از طریق اثر ژول تامسون عمل می‌کند و تجهیزات خنک‌کننده باید در یک محفظه عایق (اغلب به عنوان "جعبه سرد" نامیده می‌شود) نگهداری شوند. خنک سازی گاز به انرژی زیادی نیاز دارد تا این چرخه تبرید کار کند و توسط کمپرسور هوا تامین می شود. ASU های مدرن از توربین های انبساط برای خنک سازی استفاده می کنند. خروجی منبسط کننده به راندن کمپرسور هوا کمک می کند که باعث افزایش راندمان می شود. این فرآیند شامل مراحل اصلی زیر است

 

 

 

مرتب کردن بر اساس. قبل از فشرده شدن، هوا از قبل فیلتر می شود تا گرد و غبار حذف شود.

 

 

 

ب هوا فشرده می شود و فشار تحویل نهایی با نرخ بازیابی محصول و حالت سیال (گاز یا مایع) تعیین می شود. محدوده فشار معمولی بین 5 تا 10 بار گیج است. جریان هوا را نیز می توان به فشارهای مختلف فشرده کرد تا کارایی ASU افزایش یابد. در طول فرآیند فشرده سازی، آب در خنک کننده بین مرحله ای متراکم می شود.

 

 

 

ج- هوای فرآیند معمولاً از بستر غربال مولکولی عبور داده می شود تا هر گونه بخار آب باقیمانده و دی اکسید کربن که می تواند تجهیزات برودتی را منجمد و مسدود کند، از بین ببرد. غربال های مولکولی به طور کلی برای حذف هر گونه هیدروکربن های گازی از هوا طراحی شده اند، زیرا می توانند در تقطیرهای بعدی هوا مشکل ساز شوند و به طور بالقوه منجر به انفجار شوند. بستر غربال مولکولی باید بازسازی شود. این کار با نصب واحدهای متعددی که در حالت متناوب کار می کنند و استفاده از گاز تولید مشترک خشک برای دفع آب انجام می شود.

 

 

 

د هوای فرآیند از یک مبدل حرارتی یکپارچه (معمولا یک مبدل حرارتی پره صفحه ای) عبور می کند و در برابر جریان دمای پایین محصول (و ضایعات) خنک می شود. بخشی از هوا مایع می شود و مایع غنی از اکسیژن تشکیل می دهد. گاز باقیمانده با نیتروژن غنی شده و به نیتروژن تقریبا خالص (معمولاً کمتر از 1ppm) در یک ستون تقطیر فشار بالا (HP) تقطیر می شود. کندانسور این ستون نیاز به تبرید دارد که با گسترش بیشتر جریان غنی از اکسیژن از طریق یک شیر یا از طریق یک گسترش دهنده (کمپرسور معکوس) به دست می آید.

 

 

 

ه. روش دیگر، هنگامی که ASU اکسیژن خالص تولید می کند، کندانسور را می توان با تبادل گرما با یک دیگ بخار در یک ستون تقطیر فشار کم (LP) (با فشار 1.{1}}.3 بار مطلق) خنک کرد. برای به حداقل رساندن هزینه های تراکم، کندانسور/جوشگر ترکیبی ستون HP/LP باید با اختلاف دمایی تنها 1-2 درجه کلوین کار کند و به مبدل حرارتی آلومینیومی لحیم شده با باله صفحه ای نیاز دارد. خلوص معمولی اکسیژن از 97.5 درصد تا 99.5 درصد متغیر است و بر حداکثر بازیابی اکسیژن تأثیر می گذارد. تبرید مورد نیاز برای تولید محصولات مایع از طریق اثر JT در منبسط کننده به دست می آید که هوای فشرده را مستقیماً به ستون فشار کم تغذیه می کند. بنابراین قسمتی از هوا جدا نمی شود و باید از قسمت بالایی ستون کم فشار به عنوان جریان زباله خارج شود.

 

 

 

و) از آنجایی که نقطه جوش آرگون (87.3 K در شرایط استاندارد) بین اکسیژن (90.2 K) و نیتروژن (77.4 K) است، آرگون در قسمت پایینی ستون فشار کم تجمع می یابد. هنگام تولید آرگون، یک طرف بخار از ستون فشار کم گرفته می شود، جایی که غلظت آرگون بالاترین است. برای تصحیح آرگون به خلوص مورد نظر به ستون دیگری فرستاده می شود و از آنجا مایع به همان محل در ستون LP بازگردانده می شود. خلوص آرگون زیر 1 ppm را می توان با استفاده از بسته بندی ساختاری مدرن با افت فشار بسیار کم به دست آورد. اگرچه آرگون کمتر از 1 درصد در خوراک وجود دارد، ستون آرگون هوا به دلیل نسبت بالای برگشتی (حدود 30) مورد نیاز در ستون آرگون، به انرژی زیادی نیاز دارد. خنک‌سازی ستون آرگون را می‌توان توسط مایع غنی شده سرد یا نیتروژن مایع فراهم کرد.

 

 

 

ز- در نهایت محصول تولید شده به صورت گازی تا دمای محیط در هوای ورودی گرم می شود. این نیاز به یکپارچگی حرارتی با دقت طراحی شده دارد، که باید استحکام در برابر اختلالات (به دلیل تعویض بسترهای غربال مولکولی) را در نظر بگیرد. ممکن است در هنگام راه اندازی به خنک کننده خارجی اضافی نیز نیاز باشد.

 

تگ های محبوب: کارخانه اکسیژن