Технологическая схема воздухоразделительных установок

Технологическая схема воздухоразделительных установок в основном включает в себя несколько основных стадий: сжатие воздуха, очистка воздуха, теплообмен и ректификация.

Первый этап – сжатие воздуха. Воздух поступает в воздушный компрессор через воздушный фильтр; Действуя подобно мощному механическому насосу, компрессор значительно увеличивает давление воздуха. Это важно, поскольку последующие процессы разделения работают наиболее эффективно при определенных условиях давления. Давление сжатого воздуха может достигать значений от нескольких до даже десятков атмосфер.

Сжатый воздух несет в себе значительное количество тепла, что требует его поступления на стадию очистки воздуха. Основная цель очистки воздуха — удаление из сжатого воздуха примесей,-таких как влага, углекислый газ и пыль-. Если эти примеси не удалить, они могут заморозить или засорить трубопроводы последующего оборудования, тем самым нарушая нормальную работу. Общие методы очистки включают адсорбцию на молекулярных ситах и ​​разделение при охлаждении. Молекулярные сита действуют как «супер-абсорбирующие губки», прочно поглощая влагу и углекислый газ; и наоборот, разделение при охлаждении использует разные точки сжижения различных газов при низких температурах, вызывая сначала сжижение и отделение определенных примесей.

Очищенный воздух затем поступает в основной теплообменник. Здесь он подвергается процессу теплообмена с криогенными газами, выходящим из ректификационной колонны. Горячий воздух передает свою тепловую энергию холодным газам, вызывая понижение собственной температуры, в то время как холодные газы поглощают это тепло и повышают температуру. Этот процесс можно сравнить с тем, как два партнера делятся теплом, помогая друг другу достичь более подходящей температуры. В результате этого теплообмена температура воздуха резко падает, приближая его к точке сжижения.

 

Далее охлажденный воздух поступает в ректификционную колонну. Ректификационная колонна служит основным сепарационным компонентом всей установки разделения воздуха. Он функционирует во многом как волшебная башня, способная отделять такие компоненты, как кислород и азот, из входящего потока воздуха. Внутри колонны разделение достигается за счет разницы температур кипения кислорода и азота. Поскольку азот имеет более низкую температуру кипения, чем кислород, азот поднимается внутри колонны, а кислород опускается. Поднимающийся азот проходит несколько стадий ректификации и конденсации, чистота постепенно увеличивается, пока в конечном итоге не становится конечным азотом; Точно так же нисходящий кислород подвергается параллельному процессу и становится конечным кислородом. Одновременно в процессе ректификации выделяется определенное количество аргона; он отводится через специальное отверстие для подачи-со стороны аргона и впоследствии подвергается дальнейшему разделению и очистке с получением конечного продукта аргона.

Часть криогенного газа, выходящего из ректификационной колонны, поступает в основной теплообменник для облегчения теплообмена, а другая часть служит криогенным источником для охлаждения другого оборудования-например, промежуточных охладителей воздушного компрессора-перед возвращением в ректификционную колонну для повторного включения в процесс разделения, тем самым завершая непрерывный цикл.