Tvornica kisika

 

Pregled

Postrojenje za industrijsku čistoću dušika kombinira kompresiju zraka, adsorpcijsko pročišćavanje i kriogenu destilaciju. Oni proizvode dušik čistoće do 99,999 posto.

Sustavi za proizvodnju dušika sigurni su, pouzdani i jednostavni za rukovanje i održavanje. Dostupno je nekoliko opcija, ovisno o potrebama kupaca. Na primjer, mogu uključivati ​​rezervni isparivač i uređaj za pohranjivanje radi poboljšanja dostupnosti i pouzdanosti ili uređaj za kogeneraciju tekućine kao dopunu pričuvnog uređaja za pohranu tekućine. Slično tome, sustav za proizvodnju dušika može optimizirati kapitalne izdatke (capex) i operativne izdatke (OPEX) prema zahtjevima kupaca. Ova oprema je potpuno zapakirana za brzu montažu.

 

1. Tvornica kisika

 

 

 

2. ASU Indukcija: Oprema za odvajanje zraka odvaja zrak od atmosfere na glavne komponente, obično dušik i kisik, a ponekad i argon i druge rijetke i inertne plinove.

 

 

 

3. Proizvodni proces:

 

Da bi se postigle niske temperature destilacije, jedinica za odvajanje zraka zahtijeva ciklus hlađenja koji radi kroz Joule-Thomsonov efekt, a oprema za hlađenje mora se držati unutar izolacijskog kućišta (često se naziva "hladna kutija"). Hlađenje plina zahtijeva veliku količinu energije kako bi ovaj rashladni ciklus funkcionirao, a osigurava ga zračni kompresor. Moderni ASU koriste ekspanzijske turbine za hlađenje; izlaz ekspandera pomaže u pogonu kompresora zraka, što povećava učinkovitost. Proces uključuje sljedeće glavne korake

 

 

 

Vrsta. Prije komprimiranja, zrak se prethodno filtrira kako bi se uklonila prašina.

 

 

 

b. Zrak je komprimiran, a konačni tlak isporuke određen je brzinom obnavljanja proizvoda i stanjem tekućine (plin ili tekućina). Tipični rasponi tlaka su između 5 i 10 bara. Protok zraka također se može komprimirati na različite tlakove kako bi se povećala učinkovitost ASU-a. Tijekom procesa kompresije voda se kondenzira u međustupanjskom hladnjaku.

 

 

 

C. Procesni zrak obično prolazi kroz sloj molekularnog sita kako bi se uklonila zaostala vodena para i ugljični dioksid, koji se mogu smrznuti i začepiti kriogenu opremu. Molekularna sita općenito su dizajnirana za uklanjanje bilo kakvih plinovitih ugljikovodika iz zraka, budući da oni mogu predstavljati problem u kasnijim destilacijama zraka, što može dovesti do eksplozija. Sloj molekularnog sita mora se regenerirati. To se postiže instaliranjem više jedinica koje rade u izmjeničnom načinu rada i korištenjem suhog koprodukcijskog otpadnog plina za desorpciju vode.

 

 

 

d. Procesni zrak prolazi kroz integrirani izmjenjivač topline (obično pločasto-rebrasti izmjenjivač topline) i hladi se u odnosu na niskotemperaturnu struju proizvoda (i otpada). Dio zraka se ukapljuje u tekućinu bogatu kisikom. Preostali plin je obogaćen dušikom i destiliran do gotovo čistog dušika (obično < 1 ppm) u visokotlačnoj (HP) destilacijskoj koloni. Kondenzator ove kolone zahtijeva hlađenje, koje se postiže daljnjim širenjem struje bogatije kisikom kroz ventil ili kroz ekspander (obrnuti kompresor).

 

 

 

e. Alternativno, kada ASU proizvodi čisti kisik, kondenzator se može ohladiti izmjenom topline s reboilerom u destilacijskoj koloni niskog tlaka (LP) (koja radi na 1.2-1.3 bara apsolutno). Kako bi se smanjili troškovi kompresije, kombinirani kondenzator/ponovni kotao HP/LP kolone mora raditi s temperaturnom razlikom od samo 1-2 stupnjeva Kelvina, što zahtijeva lemljeni aluminijski izmjenjivač topline s pločastim rebrima. Tipična čistoća kisika kreće se od 97,5 posto do 99,5 posto i utječe na maksimalni oporavak kisika. Hlađenje potrebno za proizvodnju tekućih proizvoda postiže se JT efektom u ekspanderu, koji dovodi komprimirani zrak izravno u stup niskog tlaka. Stoga se dio zraka ne odvaja i mora napustiti gornji dio stupca niskog tlaka kao otpadni tok.

 

 

 

F. Budući da je vrelište argona (87,3 K u standardnim uvjetima) između kisika (90,2 K) i dušika (77,4 K), argon se nakuplja u donjem dijelu stupca niskog tlaka. Prilikom proizvodnje argona, parna strana se izvlači iz stupca niskog tlaka, gdje je koncentracija argona najveća. Šalje se u drugu kolonu da ispravi argon do željene čistoće, odakle se tekućina vraća na isto mjesto u LP koloni. Čistoća argona ispod 1 ppm može se postići korištenjem modernog strukturiranog pakiranja s vrlo niskim padom tlaka. Iako je argon prisutan u napajanju u količini manjoj od 1 posto, kolona zračnog argona zahtijeva mnogo energije zbog visokog omjera refluksa (oko 30) potrebnog u koloni argona. Hlađenje stupca argona može se osigurati hladnom ekspandiranom bogatom tekućinom ili tekućim dušikom.

 

 

 

G. Konačno, proizvod proizveden u plinovitom obliku zagrijava se na temperaturu okoline u ulaznom zraku. To zahtijeva pažljivo osmišljenu toplinsku integraciju, koja mora uzeti u obzir otpornost na smetnje (zbog prebacivanja slojeva molekularnih sita). Dodatno vanjsko hlađenje također može biti potrebno tijekom pokretanja.

 

Popularni tagovi: postrojenje kisika