Luftseparationsenhet

Vad är en luftseparationsenhet?

 

En luftseparationsenhet är en industriell anläggning. Det fungerar genom kylning och flytande luft först. Sedan utnyttjar kryogen destillation baserad på de olika kokpunkterna för gaser i luften, den separerar atmosfären i huvudkomponenter, främst inklusive syre, kväve och argon. De producerade rena gaserna används allmänt inom industriella och medicinska områden. Processen är energi - intensiv och förlitar sig på komponenter som kompressorer, destillationskolumner och molekylsiktar. En ASU kan också separera atmosfären i sina primära komponenter som kväve, syre och ibland argon och andra sällsynta gaser, vanligtvis sammansatta av element inklusive luftkompressorer, luftreningssystem, värmeväxlare, kryogena kylsystem och destillationskolonner.

Luftseparationsmetoder

Newtek ger dig skärning - kantgaslösningar

Kryogen destillation

Cryogenic destillation kyler först luften för att kondensera den och separerar sedan selektivt sina komponenter baserat på deras kokpunktskillnader genom destillation. Detta producerar hög - renhetsgas, men den förbrukar mycket energi. Systemet kräver tätt integrerade värmeväxlare och separationskolonner för att upprätthålla effektiviteten, med kylenergi som kommer från inloppsluftkompressorn.
För att uppnå låga temperaturer använder luftseparationsanläggningar två kylcykler: utnyttjar isotermisk strypning via en strypanordning eller isentropisk expansion via en expander. Kryogen utrustning måste hysas i en "kall låda" (isolerad hölje) för att minimera kylförluster.

 

Andra luftseparationsmetoder

●Membranseparationsteknik: Låg energiförbrukning och flexibla parametrar. Rum - Temperaturpolymermembran producerar 25% - 50% syre - Anrikad luft; Keramiska membran (ITM och OTM) kräver temperaturer på 800 - 900 grader och kan producera höga - renhet syre över 90%. De kan användas för att producera syre - uttömd eller kväve - Anrikad gas för passagerarflygplan för bränsletankar för att minska risken och kan också ge syreberikad luft för piloter med hög höjd, otryckta flygplan.

●Tryck Swing Adsorption (PSA): Arbetar vid rumstemperatur och kräver ingen kondensering, PSA använder Zeolite (en "molekylär svamp") för hög - Tryckadsorption och reducerad - Tryckdesorption för att separera syret och nitrogen. Denna kompakta kompressor kan användas för att tillverka bärbara medicinska syrekoncentratorer. Vakuumtrycksvingadsorption (VPSA) är liknande, med bara målgasen som desorberas vid subatmosfäriskt tryck

Få en gratis offert!

 

Arbetsprincip för en luftavskiljningsenhet (ASU)

Även om luftseparationsenheter kan använda en mängd olika tekniker, såsom membranseparation och trycksvingadsorption, förblir kryogen fraktionering (destillation) mainstream -kärntekniken för att uppnå effektiv, hög - renhetsseparation. Dess typiska driftsprocess är uppdelad i fyra viktiga steg:

 

 

Kompressionssteg

Atmosfärisk luft dras först in i ASU och går sedan in i en multi - scenkompressorsystem för trycksatt. Det kärniga syftet med detta steg är att öka lufttrycket och därmed minska energiförbrukningen och förbättra effektiviteten i de efterföljande kyl- och separationsprocesserna. Lufttrycket styrs vanligtvis inom ett intervall av 5-10 Barg, som lägger grunden för efterföljande processer.

 

Rening

Den trycksatta luften passerar först genom ett reningssystem för att avlägsna föroreningar, främst fukt-, koldioxid och spårmängder olja, damm och andra föroreningar. Detta steg är avgörande: det säkerställer den höga renheten i den slutliga utgångsgasen och uppfyller kraven i industriella och medicinska tillämpningar; Det förhindrar också föroreningar från frysning eller ackumulering i den efterföljande låga - temperaturmiljön, vilket förhindrar blockering av värmeväxlare, rörledningar och annan utrustning, vilket säkerställer stabil drift av enheten.

 

Kylstadium

Den renade tryckluften kommer in i ett kylsystem bestående av en värmeväxlare och en kylcykel (såsom Linde- eller Kraut -cyklerna), där det gradvis kyls till en låg temperatur. Eftersom kryogen fraktionering är baserad på skillnaderna i kokpunkter mellan gasformiga komponenter, sänker kylningsprocessen luften till dess kondenseringstemperatur, och omvandlar den gasformiga luften till flytande luft, beredar den för efterföljande destillationsseparation.

 

Separationsstadium

Flytande luft matas in i en enda - eller multi - stegdestillationstorn, där dess komponenter separeras genom fraktionerad destillation. Skillnaderna i kokpunkter mellan gaserna är avgörande för separering: kväve, med dess lägsta kokpunkt, förångas och stiger från vätskeluften först och samlas in på toppen av tornet. Syre, med sin högre kokpunkt, förblir i botten av tornet och släpps ut som en vätska eller gas. Om argon måste separeras, eftersom dess kokpunkt ligger mellan kväve och syre, kan den extraheras från mitten av tornet genom en specialiserad destillationssektion.

Luftseparationsenhet (ASU) driftsprocess och kärnkomponenter

 

Den komprimerade luften från luftkompressorn kyls först av en luft före - kylsystem innan den tas bort av molekylsiktar för att avlägsna föroreningar såsom fukt, koldioxid och kolväten. Den renade luften delas sedan upp i två stigar: den ena skickas direkt till den övre kolonnen i destillationstornet, medan det andra utvidgas och kyls av en expander innan den skickas till den nedre kolumnen. Inom destillationstornet genomgår den stigande ångan och den fallande vätskan värmeväxling och separering, vilket i slutändan producerar högt - renhetskväve längst upp i den övre kolonnen och hög - renhet syre längst ner.
 

● Komprimeringssystem:

Består av ett luftinloppsfilter (för att filtrera damm), en luftkompressor (för att trycksätta luft), en luftkompressor interstage kylare (för att minska temperaturen och upprätthålla effektiviteten) och en luftkompressorventilen (för att minska bruset).

● Pre - kylsystem:
Består av ett vatten - kyltorn, en luft - kyltorn (för att byta värme och minska temperaturen), en vattenpump (för att ge kylvatten) och en kylare (för att ge djup kylning).

● Reningssystem:
Kärnan är en molekylsiktadsorber (för att ta bort föroreningar) i kombination med en kväve -ventilationsljuddämpare (för att minska avgasbruset).

● Värmekörssystem:

Inkluderar den huvudsakliga värmeväxlaren (för värmeväxling mellan luft och låg - temperaturgas för att minska temperaturen) och underkylaren (för kylning av flytande produkter för att minska förångningsförluster).

● Destillationssystem:
Inkluderar destillationstornet (för gas - vätskekontaktseparation) och kondensorn - evaporator (för att upprätthålla destillationscykeln).

● Produktsystem:

Innefattande en tryckregleringsstation (för tryckreglering) och en mätstation (för flödesmätning).

● Likvätska förvaringssystem:

Inkluderar flytande lagringstankar (för lagring av flytande syre och flytande kväve), gaslagringstankar (för buffertgaster) och en flytande förångare (för nödvätska - till - gasomvandling).

Applikationer för luftseparationsenhet

 

 

 

 

 

Sjukvård
 

Industrianläggning
 

Mat och dryck
 

Energiproduktion

 

Luftseparationsenhet i industriella gaserprocessen

Luft består främst av kväve (cirka 78,1%), syre (cirka 20,9%), argon (cirka 0,9%) och små mängder andra gaser. För närvarande är den mest använda luftseparationsmetoden i industrin kryogen separering, även känd som kryogen destillation. I huvudsak involverar detta gasvätska, vanligtvis med hjälp av mekaniska metoder såsom strypande expansion eller adiabatisk expansion. Luft komprimeras först och kyls och destilleras sedan med skillnaderna i kokpunkter mellan gaser för att separera dem.

Nyckelnoder och funktioner för processflöde

● Mata luftflöde

En grundläggande ingångsparameter (mätt i nm³/h) som direkt bestämmer ASU -produktionsskala/kapacitet (t.ex. 68 500 nm³/h för ett medium - storlek ASU under normal drift).

Avvikelser: Plötsliga ökar överbelastningskompressorer (högre slitage/energiförbrukning) och störande rening/kylning/destillation (obalanserad gas - vätska/termodynamik, lägre effektivitet/utbyte); Alltför lågt flöde minskar utrustningsanvändningen och höjer enhetskostnaderna.

● Komprimerad luftflöde

Flödeshastighetsförändringar Post - Komprimering; Utloppsflödet måste matcha systemprocessen, säkerställa tillräckligt tryck för kryogena/destillationsoperationer och upprätthålla stabilitet.

Kontroll: Justera inloppsguide Vane öppnings- eller kompressorhastighet för exakt flödes/tryckkontroll.

Risker: Övertryck orsakar faror för utrustning; Otillräckliga tryckgränser kondensering/separering; Instabil flöde försämrar molekylsiktadsorption (otillräcklig borttagning av föroreningar).

● Renad luftflödeshastighet

Kritisk för kryogen separering efter avlägsnande av fukt/co₂/kolväten via lufttorkar; kräver stabilitet och designöverensstämmelse.

Effekter: Onormalt flöde obalanserar fraktionering av torngas - vätskeförhållande (t.ex. överdrivet flödeshastighet uppstiger gasuppstigningen, minskar kontakttiden/effektiviteten och produktrenheten); Över - Standardföroreningar orsakar kryogen utrustning Isbildning/igensättning.

● Gas - vätskeflödeshastigheter i destillationstorn

Gas - Fasflödeshastighet: Nyckel för effektivitet (t.ex. initial destillation i dubbel - Tower Lower Tower producerar stigande kväve/fallande syre - rik vätska). Lämpligt flöde säkerställer tillräcklig gas - vätskekontakt (värme/massutbyte); Överskott orsakar översvämningar av tornet (flytande ackumulering, störd destillation) och låg separationseffektivitet.

Liquid - Fasflödeshastighet: motflöden med gas; Flöde (t.ex., strypat syre - Rik vätska från nedre torn till övre tornet) måste matcha gasflödet. Överskott av översvämningar torn; Insufficiens minskar tvätten av föroreningar (dålig renhet); Instabil flöde försämrar kondensorn - Evaporator värmeutbyte (påverkar energibalansen/separationen).

● Produktgas- och avfallsgasflödeshastigheter

Produkt syreflöde: kontrolleras av användarens behov (t.ex. högt flöde för ståltillverkning, hög renhet för medicinskt bruk); Justerat via destillationsparametrar (återflödesförhållande, temperatur, tryck). Fluktuationer påverkar produktionen (t.ex. instabil ståltillverkningseffektivitet/kvalitet).

Produktkväveflöde: exakt kontrollerad (via destillationsgas - vätskedistribution, refluxvätskekväve) för kemikalier/elektronik (t.ex. Avvikelser orsakar oxidation.

Avfallsgasflöde: Innehåller oseparerade gaser; Efter expanders kylning regenererar delen svala molekylsiktar, resten ventiler. Överskott indikerar låg separationseffektivitet (bortkastad gas, hög energi) och dålig siktregenerering (reducerad adsorption/stabilitet).

Flödeskontroll och regleringsmetoder

● Ventilreglering

Gasspjällventil: En gasreglage är en vanligt förekommande flödeskontrollanordning som styr flödet genom att variera ventilöppningen för att ändra flödesområdet för vätskan. I luftseparationsenheter används gasventiler ofta för att kontrollera flödet av foderluft, tryckluft och gas- och vätskekomponenter i varje kolonn. Innan luften kommer in i en destillationskolonn kan till exempel en gasventil användas för att justera flödeshastigheten för att uppfylla destillationskolumnens foderkrav. Medan gasventiler erbjuder fördelar som enkel struktur och enkel drift, genererar de också ett visst tryckfall under justeringsprocessen, vilket resulterar i energiförlust.

Regleringsventil: En regleringsventil används vanligtvis i samband med ett automatiserat styrsystem för att automatiskt justera ventilöppningen enligt en inställd flödeshastighet. Regleringsventiler installeras ofta vid nyckelflödeskontrollpunkter i luftseparationsenheter, såsom utgångsrörledningar för produktens syre och kväve. Baserat på Real - tidsflödesdata justerar en styrenhet automatiskt ventilöppningen för att bibehålla flödeshastigheten inom setområdet. Jämfört med gasventiler erbjuder regleringsventiler högre regleringsnoggrannhet och snabbare respons, vilket gör dem mer anpassningsbara till olika driftsförhållanden under enhetens drift.

● Kompressorjustering

Inloppshandbokskoveljustering: För centrifugalluftkompressorer kan insugningsluftvolymen varieras genom att justera vinkeln på inloppsstyrningsskovlarna och därigenom kontrollera tryckluftflödeshastigheten. För att öka den tryckluftsflödeshastigheten ökas inloppsguide skovelöppningen så att mer luft kommer in i kompressorn; Omvänt minskas inloppsguide -skovelöppningen för att minska inloppsvolymen. Inloppsguide Vane justering erbjuder fördelarna med ett brett justeringsområde och relativt minimal energiförbrukning under justering. Detta säkerställer att tryckluftflödeshastigheten uppfyller processkraven samtidigt som man upprätthåller effektiv kompressordrift.

Hastighetsjustering: Flödeshastigheten kan också justeras genom att variera kompressorhastigheten. Med hjälp av variabel frekvenshastighetsregleringsteknik kan kompressorhastigheten flexibelt justeras baserat på faktiska flödeskrav. När enheten kräver en lägre tryckluftflödeshastighet reduceras kompressorhastigheten; När en högre flödeshastighet krävs ökas hastigheten. Hastighetsjustering erbjuder en snabb responstid och kan snabbt anpassa sig till förändringar i processflödeshastigheten, men ställer höga krav på motor- och kontrollsystemet.

● Refluxreglering

Refluxreglering är en vanlig flödeskontrollmetod i luftseparationsenheter. I en destillationskolonn styrs till exempel gasen - vätskevätske i kolonnen genom att justera återflödesflödeshastigheten och därmed påverka destillationseffektiviteten och produktflödeshastigheten. För att förbättra produktrenheten kan återflödesflödeshastigheten ökas för att möjliggöra destillationssektionen i kolumnen för att mer effektivt separera föroreningar från gasen. För att öka produktutbytet kan återflödesflödeshastigheten minskas. Refluxreglering måste användas i samband med andra flödeskontrollmetoder för att säkerställa stabil drift av destillationskolonnen under olika driftsförhållanden.

Flödesövervakning och säkerhetssäkring

● Flödesövervakningssystem

För att exakt övervaka flödet vid ASU -nyckelpunkter, används ett avancerat flödesövervakningssystem vanligtvis, främst bestående av flödessensorer, signalöverföringskretsar och visning och kontrollinstrument.

●Flödesensorer:

ORIFICE Plate Flowmeters: Mät flödet via tryckskillnaden från vätska som passerar genom en öppning; Enkel, låg - kostnad, men begränsad noggrannhet.

Vortex Flowmeters: Detektera virvelfrekvens från vätska som passerar genom en virvelgenerator; Hög noggrannhet, brett mätområde.

Massflödesmätare: Mät direkt vätskemassflödet, som inte påverkas av temperatur/tryck/densitetsförändringar; Ultra - Hög noggrannhet, idealisk för mätning av produktgasflödet.

● Signalöverföring och visningskontroll:

Flödessensorer omvandlar flödesignaler till elektriska/digitala signaler, överförda till visning och kontrollinstrument. Dessa instrument visar verkliga - tidsflöde vid varje punkt, utlöser larm om flödet överskrider inställda intervall och ansluter till automatiseringssystemet för automatisk flödesjustering.

●Säkerhetsåtgärder

Onormala flödesfluktuationer i ASUS kan orsaka säkerhetsrisker, vilket kräver effektiva säkerhetsåtgärder:

Flödeslarm & låsningar:
Övervakningssystemet har övre/lägre larmgränser; hörbara/visuella larm aktiveras när flödet är utanför räckvidden. Interlock -enheter förhindrar allvarliga olyckor: t.ex. auto - avstängning av luftkompressorer om foderluftflödet är för lågt (för att undvika utrustningskada), eller auto - Justering av ventilöppningar/avstängning av specifik utrustning om produkt o₂/n₂ flödesfluktuerar onormalt.

Utrustningens underhåll och vård:
Underhåll regelbundet flödesövervakningsutrustning, kontrollenheter och hela ASU: Kontrollera flödessensorer för blockering/skada (ren/ersätt snabbt), kontrollera/felsöka ventiler (säkerställa flexibilitet/tillförlitlighet) och inspektera nyckelutrustning (t.ex. kompressorer) för stabila prestanda. Detta minskar flödesavvikelser från utrustningsfel och förbättrar den operativa säkerheten.

Rekommenderade flödesparametrar för luftseparationsenheter i olika skalor

●Liten - skala asus

Lämplig för scenarier med låg gasbehov, till exempel laboratorier och små fabriker.

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%).​

Egenskaper: Kontrollera exakt flödeshastigheten för varje komponent för att säkerställa stabil tillförsel av hög - renhetgas för små - skala produktion eller experiment.

●Medium - skala asus

Tjänar allmänt allmänna industriföretag för att möta regelbunden gasbehov.

Kärnparametrar: Process Luftflödeshastighet 3 000-20 000 nm³/h; Produktens syreflödeshastighet 1 000-10 000 nm³/h (renhet ≈99,6%), produktkväveflödeshastighet 1 500-15 000 nm³/h (renhet upp till 99,99%).

Egenskaper: Högre krav för flödeskontroll vid nyckelnoder (t.ex. foderluft, tryckluft, gas - vätskeflöde i destillationstorn); Lita på avancerade automatiserade system och precisionsutrustning för att säkerställa effektiv, stabil drift och produktkvalitet.

●Stor - skala asus

Används i stora - Skala industriella produktionsscenarier, såsom stora stålverk och kemiska anläggningar.

Kärnparametrar: Process Luftflödeshastighet över 50 000 nm³/h (vissa överstiger 100 000 nm³/h, t.ex. en ASU i ett stort stålkonglomerat når 80 000 nm³/h); Produktens syreflödeshastighet 30 000-50 000 nm³/h (uppfyller strikta renhetskrav för ståltillverkning), produktkväveflödeshastighet 40 000-60 000 nm³/h.

Egenskaper: Hög svårighet i flödeskontroll; Kräva mer avancerad och pålitlig övervaknings- och regleringsteknik för att säkerställa stabil och effektiv drift under hög belastning, vilket ger kontinuerlig hög - Kvalitetsgas för stora - Skalaproduktion.

Som en av de mest professionella tillverkarna av luftseparationsenheter och leverantörer i Kina välkomnar vi dig varmt till grossistens luftseparationsenhet från vår fabrik. Alla specialanpassade produkter är med hög kvalitet och konkurrenskraftigt pris.