Cryogene luchtscheidingstechnologie wordt veel gebruikt bij de productie van vloeibare zuurstof. Cryogene luchtscheidingstechnologie, ook wel "cryogene lucht" -technologie genoemd, verwijst naar de technologie die gebruik maakt van cryogene destillatie om verschillende gascomponenten uit de lucht te scheiden. Bovendien is het betrokken geweest bij veel industrieën, vooral bij de productie van vloeibare zuurstof door cryogene luchtscheiding. Het heeft aanzienlijke voordelen laten zien, die de kernrol en technische superioriteit van cryogene luchtscheidingstechnologie bij de gasproductie volledig weerspiegelen.
Het principe van het produceren van vloeibare zuurstof door cryogene luchtscheiding
Cryogene luchtscheiding is gebaseerd op verschillende groepen kookpunten in verschillende componenten in de lucht. Bij lage temperaturen wordt de lucht gescheiden in verschillende gasproducten. De belangrijkste producten zijn onder meer zeldzame gassen zoals zuurstof, stikstof en fazant, waarbij vloeibare zuurstof een van de belangrijke producten is. De kern van deze technologie is het creëren en gebruiken van een omgeving met lage temperaturen om de scheiding van lucht en de destillatie van lucht te bereiken.
Vergelijking van luchtcomponentenwaarden
De lucht bestaat hoofdzakelijk uit ongeveer 78% stikstof, ongeveer 21% zuurstof en andere kleine hoeveelheden gassen zoals gasvormig gas en kooldioxide. Het kookpunt van deze gassen bij verschillende temperaturen is verschillend. Onder hen is het kookpunt van stikstof -195.8 graad C, het kookpunt van zuurstof is -183.0 graad C, en het kookpunt van de tekens is {{6 }}.7 graden C. Met deze kookpuntverschillen kunnen verschillende gassen in de lucht worden gescheiden door middel van de cryogene luchtscheidingstechnologie.
De belangrijkste stappen bij het produceren van vloeibare zuurstof
1. Perslucht
Eerst werd de lucht uit de atmosfeer ingeademd in de compressor. Na meerdere compressieniveaus nam de druk toe tot 2-10 mPa. Het compressieproces zal de luchttemperatuur verhogen, dus de lucht moet de lucht met een koeler naar de normale temperatuur afkoelen om de energie die nodig is voor daaropvolgende koeling te verminderen.
2. Lucht zuiveren
De perslucht bevat onzuiverheden zoals vocht, kooldioxide en koolwaterstoffen. Deze onzuiverheden zullen bij lage temperatuur bevriezen, waardoor de pijpleiding verstopt raakt en het scheidingseffect wordt beïnvloed. Daarom moeten deze onzuiverheden via het luchtzuiveringssysteem worden verwijderd.
3. Voorkoude lucht
De gezuiverde lucht moet verder worden gekoeld om de warmtebelasting die de hoofdwarmte-uitwisseling binnenkomt te verminderen. Het voorkoelen wordt meestal voltooid door een reeks warmtewisselaars. Deze warmtewisselaars gebruiken vloeibaar gas (zoals vloeibare stikstof) als koelmedium om de lucht af te koelen tot bijna de vloeibaarmakingstemperatuur.
4. Hoofdwarmtewisselingskoeling
Na de voorkoude lucht komt de lucht de hoofdwarmtewisselaar binnen en de warmte wisselt warmte uit met het luchtstromende gas dat terugkeert vanaf de bovenkant van de destillatietoren om de temperatuur verder te verlagen. Het ontwerp van het hoofdwarmtewisselaarapparaat is zeer kritisch en het is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de lucht voldoende temperatuur bereikt voordat deze de destillatietoren binnengaat.
5. Luchtliquefactie
De luchttemperatuur na de koeling van de hoofdwarmtewisselaar is gedaald tot ongeveer -170 graad C, en de lucht begon op dat moment gedeeltelijk vloeibaar te worden. Om de temperatuur verder te verlagen wordt meestal gebruik gemaakt van het expansiemechanisme. De expander koelt de lucht verder af tot onder -190 graad C door middel van een thermisch expansieproces, zodat de lucht volledig vloeibaar wordt gemaakt.
6. Scheiding scheiding
De vloeibaar gemaakte lucht komt de destillatietoren binnen en wordt gescheiden op basis van de kookpuntverschillen van elke component. De destillatietoren is verdeeld in twee delen: bovenste toren en onderste toren:
Lagere toren: De vloeibare lucht komt eerst de onderste toren binnen. Door verdamping en condensatie worden stikstof en zuurstof gescheiden. Het stikstofrijke gas wordt aan de bovenkant van de onderste toren gegenereerd en aan de onderkant wordt zuurstofrijke vloeistof gegenereerd.
De bovenste toren: De zuurstofrijke vloeistof die door de onderste toren wordt gegenereerd, komt de bovenste toren binnen en scheidt verder de zeer zuivere vloeibare zuurstof af. De bovenkant van de toren genereert zeer zuivere stikstof en de onderkant verkrijgt zeer zuivere vloeibare zuurstof.
7. Productextract
De vloeibare zuurstof die uit de bodem van de spermatoren wordt gehaald, wordt verder behandeld, zoals filteren, ontvochtigen, etc. om de productkwaliteit te garanderen. Vloeibare zuurstof kan worden opgeslagen bij lage temperaturen en via het pompsysteem naar de gebruikerszijde worden getransporteerd.
Toepassing van voordelen van cryogene luchtscheidingstechnologie
Cryogene luchtscheidingstechnologie wordt veel gebruikt in de chemische, metallurgische, medische, ruimtevaart- en andere gebieden. In de chemische industrie is vloeibare zuurstof een belangrijk oxidatiemiddel dat wordt gebruikt voor de synthese van de productie van chemicaliën zoals ammoniak en methanol. In de metallurgische industrie wordt vloeibare zuurstof gebruikt voor het smelten van staal, waardoor de verbrandingsefficiëntie en de productkwaliteit worden verbeterd. Op medisch gebied wordt vloeibare zuurstof gebruikt voor ademhalingsbehandeling en eerste hulp. Op het gebied van de lucht- en ruimtevaart heeft vloeibare zuurstof als raketpropeller de kenmerken van hoge energie-efficiëntie en milieubescherming.
Het produceren van vloeibare zuurstof door cryogene luchtscheiding is een efficiënte en betrouwbare luchtscheidingsmethode. Door een meerstaps koel- en destillatieproces kan zeer zuivere vloeibare zuurstof worden geproduceerd. Deze technologie heeft brede toepassingsmogelijkheden op veel gebieden, en de toekomstige ontwikkelingsrichting zal meer aandacht besteden aan energie-efficiëntie, miniaturisatie, intelligentie en milieubescherming. Door voortdurende technologische innovatie en optimalisatie zal cryogene luchtscheidingstechnologie een grotere rol spelen in de industriële productie en milieubescherming.
