Kriyojenik hava ayırma

Kriyojenik Hava Ayrıştırma Türleri

Kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisi, saf gazların büyük ölçekli üretimi için uygun bir yöntem sunar. Çok düşük sıcaklıklar kullanılarak hava sıvılaştırılır ve daha sonra bileşenlerini ayırmak için damıtılır. Bunu başarmak için Kesirli Damıtma gibi birkaç teknik kullanılabilir; bu, dünya genelindeki ticari ASU tesislerinde kullanılan en popüler işlemdir. O2, N2 ve Ar'yı yüksek saflık seviyelerinde elde etmeyi mümkün kılan diğer yöntemler şunlardır:

• Adsorpsiyon: Basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) kullanarak, ortam sıcaklığında havadan saf Oksijen ve Azot elde edilebilir. Bu durumda, O2, N2 ve diğer gazların karbon moleküler eleklerine bağlanma seviyelerindeki farklılıklar kullanılır. Adından da anlaşılacağı gibi, sistemdeki basınç adsorbe edilen gazları serbest bırakmak için ileri geri salınır. Zeolit elekleri, Azotu diğer gazlardan ayırmak için kullanılan en popüler adsorbanlardan biridir. Azot ana odak noktasıyken, Vakum Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (VPSA) işlemi özellikle Oksijeni hedefler. VPSA tesisleri genellikle PSA tesislerinden daha küçüktür ve daha küçük hacimlerde O2 ihtiyacını karşılamak için idealdir.
• Membranlar: Gaz membran ayrıştırma, farklı gazlar arasında ayrım yapmak için seçici geçirgen membranlar kullanır. Azot membranın içinden geçmesine izin verilirken, Oksijen ve diğer kirleticiler tutulur. Teknik, büyük miktarda Azot ancak sadece küçük miktarda Oksijen gerektiğinde tercih edilir. Membran ayrıştırma üniteleri, küçük boyutlu oldukları ve kurulumu ve çalıştırılması kolay olduğu için büyük bir kolaylık sunar.

Kriyojenik hava ayrıştırma, aşırı yüksek saflıkta büyük hacimlerde Azot, Oksijen ve Argon elde ettiği için üreticiler için hala mevcut en popüler seçenektir. Bu gazlar, sağlık hizmetleri veya çelik üretimi gibi diğer sektörlerde kullanılabilir ve bu da önemlerini daha da vurgular.

Kriyojenik Hava Ayrıştırma Özellikleri ve Bakımı

Özellikler

• Besleme gaz akış hızı:

  Bir kriyojenik hava ayrıştırma ünitesindeki besleme gaz akış hızı tipik olarak metreküp/saat (m3/saat) veya normal metreküp/saat (NCMH) cinsinden ölçülür. NCMH birimi sıcaklığı ve basıncı hesaba katar ve gaz standart koşullar altında olduğunda kullanılır. Örneğin, büyük bir endüstriyel hava ayrıştırma ünitesi 5000 NCMH besleme gazı işleyebilir.

• Saflık:

  Kriyojenik hava ayrıştırma üniteleri, farklı saflık seviyelerinde oksijen, azot ve argon üretebilir. Örneğin, kriyojenik hava ayrıştırma ünitesinden elde edilen oksijenin saflığı, belirli tasarım ve çalışma parametrelerine bağlı olarak %90 ile %99,99 arasında değişebilir. Örneğin, tıbbi kullanım için genellikle %99,90 veya daha yüksek bir oksijen saflığı gereklidir.

• Ürün gaz basıncı:

  Bir kriyojenik hava ayrıştırma ünitesinin ürün gaz basıncı genellikle inç kare başına pound (psi) veya bar cinsinden ölçülür. Tipik bir ünitedeki ürün gazının basıncı 0,1 ile 2 bar arasındadır. Ürün gazlarının basıncı, kolayca taşınabilmeleri veya depolanabilmeleri için yeterince yüksek olmalıdır.

Bakım

• Düzenli kontrol:

  Kriyojenik hava ayrıştırma ünitelerinin düzenli olarak kontrol edilmesi gerekir. Gaz kaçağı veya anormal gürültü olmadığından emin olmak için ekipman, boru hatları, vanalar vb. üzerinde kapsamlı bir kontrol yapılmalıdır. Ünitenin stabil çalışmasını sağlamak için ekipman çalışması da gözlemlenmelidir.

• Kriyojenik sıvı besleme sistemini kontrol edin:

  Kriyojenik hava ayrıştırma ünitesi, normal çalışma koşullarını korumak için kriyojenik sıvı beslemesine bağlıdır. Bu nedenle, boru hatlarında kaçağı veya tıkanıklık olmadığından emin olmak için kriyojenik sıvı besleme sistemini düzenli olarak kontrol etmek gerekir; Depo tanklarının ve buharlaştırma sistemlerinin düzgün çalışmasını sağlamak ve kriyojenik sıvıların kalitesinin gereksinimleri karşıladığından emin olmak için.

• Ekipman temizliği ve bakımı:

  Kriyojenik hava ayrıştırma ünitelerinin önemli bileşenlerinin düzenli olarak temizlenmesi ve bakımı gereklidir. Bu, ısı değiştiricilerden, yoğunlaştırıcılardan ve buharlaştırıcılardan kirlilik, oksidasyon vb. temizlenmesini içerebilir. Ayrıca, kompresörlerin ve pompaların yağlama sisteminin sorunsuz çalışma ve uygun yağlama sağlamak için bakımı yapılmalıdır.

• Enstrüman ve kontrol sistemlerinin kalibrasyonu ve ayarı:

  Kriyojenik hava ayrıştırma ünitelerinde, enstrüman ve kontrol sistemlerinin ölçüm, kontrol ve düzenleme işlevleri, ünitenin sorunsuz ve güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak için çok önemlidir. Bu nedenle, doğru ölçümler ve güvenilir kontroller sağlamak için bu enstrümanların rutin işlevsel kontrolleri, kalibrasyonları ve ayarları yapılmalıdır.

Kriyojenik Hava Ayrıştırma Ünitelerinin Uygulamaları

CTAS'lar, O2, N2 ve Ar'nın hayati önem taşıdığı sektörlerde devrim yarattı. İşte kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisinin bazı önemli uygulamaları:

• Tıbbi oksijen tedariki

  Hastanelerin tıbbi sınıf oksijene sürekli ihtiyacı vardır. Bu gereklilik, büyük hacimlerde O2 sağlayabilen ASU'ları zorunlu kılar.

• Endüstriyel oksijen tedariki

  Çelik sektörü oksijene ihtiyaç duyar. ASU'lar çeşitli uygulamalar için N2 sağlar. Kimya sektörü, kaynak ve diğer özel işlevler için argon kullanır.

• Gıda koruma ve dondurarak kurutma

  Gıda sektörünün büyümesi, gıda korumayı talep eder. Yiyecekleri dondurmak ve dondurarak kurutmak için büyük miktarlarda azot gerekir. Kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisi, gereken miktarda azotu sağlar.

• Yarı iletken üretimi

  Yarı iletken çipler, modern teknoloji için olmazsa olmazdır. Yarı iletkenlerin üretim süreci, tertemiz atıl ortamlar gerektirir. Kriyojenik ayrıştırma teknolojisi, Argon gazının hassas bir şekilde çıkarılmasıyla bu ortamları sağlar.

• Cam ambalaj

  N2, cam ambalaj sektöründe kullanılan temel koruyucu atıl atmosferi sağlar. ASU'lar bu ihtiyaç duyulan miktarda azotu sağlar.

• Maden çıkarımı

  N2, maden çıkarım sektöründe flotasyon, öğütme ve liç gibi işlemleri geliştirmek için kullanılır. Değerli mineralleri atık malzemeden ayırmayı iyileştiren düşük sıcaklık ortamları oluşturarak verim ve geri kazanım oranlarını artırır. Ek olarak, azot, mineral işleme sırasında oksidasyonu ve kontaminasyonu önlemek için koruyucu bir atmosfer görevi görür.

• Metalürji

  N2, birçok metalürjik işlemin ayrılmaz bir parçasıdır. Metalürji, ergitme, rafine etme ve çıkarmayı içerir. Kritik metalürjik işlemler yüksek sıcaklıkları içerir. N2, yüksek sıcaklıkta kimyasal reaksiyonlar sırasında istenmeyen oksidasyonu ve kontaminasyonu önleyen koruyucu atıl atmosfer sağlar.

• Madencilik

  N2, madencilik sektöründe çıkarma tekniklerini geliştirmek için yaygın olarak kullanılan çok yönlü bir gazdır. Karbondioksit kaynaklı köpük oluşumu gibi ikincil çıkarma yöntemlerini iyileştirir. Azot ayrıca cevher soğutma, agrega oluşturma ve liçleme işlemlerinde de kullanılır. Düşük sıcaklık koşullarını koruyarak, azot cevher işleme sırasında mikrobiyal aktiviteyi ve bozulmayı en aza indirir ve daha yüksek kalitede çıkarılan malzemeler sağlar.

Kriyojenik Hava Ayrıştırma Nasıl Seçilir

Kriyojenik hava ayrıştırma tesislerine yatırım yapmak veya satmak isteyen işletme alıcıları, belirli ihtiyaçlarına ve uygulamalarına uygun doğru kararı verdiklerinden emin olmak için dikkate almaları gereken birkaç önemli faktör vardır.

• Arz-talep analizi

  İlk olarak, hedeflenen pazarın öngörülen gaz ihtiyaçlarını analiz edin. Gerekli olacak oksijen, azot ve argon hacimlerine ve saflıklarına bakın. Hedeflenen iş alanında yüksek saflıkta oksijen veya endüstriyel sınıf azot için büyüyen bir pazar var mı? Kriyojenik hava ayrıştırma tankları satın almak ve depolamakla karşılaştırıldığında, yerinde gaz üretimi ekonomik olarak uygulanabilir mi?

• Teknoloji seçenekleri

  Çift kolonlu ve karışık soğutucu akışkanlı işlemler gibi çeşitli kriyojenik hava ayrıştırma teknolojilerine aşina olun. Hedeflenen uygulama ve pazar için gerekli gaz saflığını, verimliliği ve üretim kapasitesini sağlayacak bir teknoloji seçmek için her birinin avantajlarını ve dezavantajlarını anlayın. Daha sonra gaz üretim ağını genişletmek bir olasılık ise, gelecekte ölçeklenebilirliği göz önünde bulundurun.

• Ekipman seçimi

  Yönetim katılımının gerekli olduğu yerlerde, belirli ihtiyaçlara uygun olan kriyojenik hava ayrıştırma ünitesinin (CASU) temel ekipman bileşenlerini seçin. Yüksek performanslı damıtma kolonları, fraksiyonlayıcılar, düzelticiler, ısı değiştiriciler, soğuk kutular ve kompresör setleri seçin. Optimal ayrıştırma verimliliği, termal entegrasyon ve sıkıştırma kapasitesi gerektirin. İstenilen sonuçları elde etmek için tüm bileşenlerin sorunsuz ve güvenilir bir şekilde entegre edilmesi için tasarlandığından emin olun, böylece verimlilik ve ürün kalitesi artırılsın.

• Yasal uyumluluk ve izinler

  Planlanan hava ayrıştırma ünitesiyle ilgili yasal gereklilikleri ve düzenlemeleri anlayın. Çalışma, emisyonlar ve güvenlik uyumluluğu için gerekli izinleri inceleyin. Potansiyel risklerden ve uygulamada gecikmelerden kaçınmak için projenin başlangıcından itibaren yetkililerle yakın iş birliği içinde çalışın.

Kriyojenik Hava Ayrıştırma SSS

S1: Kriyojenik ve kriyojenik olmayan hava ayrıştırma işlemleri arasındaki farklar nelerdir?

C1: Kriyojenik hava ayrıştırma, gazları çok düşük sıcaklıklarda ayıran bir teknolojidir. Gaz damıtma ve fraksiyonlamayı içerir. Kriyojenik olmayan hava ayrıştırma teknolojileri, gazları oda sıcaklığında ayırır; bunlar arasında basınç salınımlı adsorpsiyon ve membran ayrıştırma bulunur. Kriyojenik teknik, saf gazların yüksek verimleri için daha etkili ve uygundur. Kriyojenik olmayan teknolojiler, ayrıştırılmış gazlara olan talebin daha düşük olduğu daha küçük ölçekli operasyonlar için tercih edilir.

S2: Bir kriyojenik hava ayrıştırma ünitesinin (ASU) temel bileşenleri nelerdir?

C2: Bir kriyojenik hava ayrıştırma ünitesi, bir hava ön işleme sistemi, bir birincil ayrıştırma ünitesi, bir ürün geri kazanım sistemi ve bir atık işleme sisteminden oluşur. Ön işleme sistemi, havadan kirleticileri giderir. Birincil ayrıştırma ünitesi, damıtma kolonları kullanılarak azot, oksijen ve soy gazların ayrıldığı yerdir. Geri kazanım sistemi ürünleri toplar, atık işleme sistemi ise yan ürünleri ele alır.

S3: Kriyojenik hava ayrıştırma tesislerinin bazı uygulamaları nelerdir?

C3: Kriyojenik hava ayrıştırma tesisleri, yüksek saflıkta oksijen, azot ve argon üretir. Sıvı oksijen, havacılık ve çelik üretimi sektörlerinde kullanılır. Azot, gıda ambalajından yarı iletken üretimine kadar çeşitli amaçlara hizmet eder. Argon, kaynakta ve değerli metaller için bir koruyucu olarak uygulamalarıyla değer verilen atıl bir gazdır.

S4: Kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisindeki trendler nelerdir?

C4: Bir trend, enerji tüketimini azaltmak için optimize edilmiş işlemlerle enerji tasarruflu tasarımlardır. Bir diğer yön ise küçük ölçekli kullanım için kompakt ASU'lar inşa etmektir. Üçüncü trend ise ASU'ları güneş ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla entegre etmektir.