Unitățile de separare a aerului (ASU) sunt sisteme esențiale concepute pentru a separa oxigenul, azotul și urmărirea gazelor rare din aerul atmosferic în funcție de cererea industrială. Pe măsură ce sectoare precum producția de oțel, chimicale, energie nouă, electronică și asistența medicală necesită din ce în ce mai mult gaze de-puritate ridicată și aprovizionare de încredere-la locație, tehnologia de separare a aerului a evoluat dintr-un singur proces într-un set diversificat de rute tehnice. Pe baza principiilor de funcționare, scenariilor de aplicare și caracteristicilor procesului, ASU-urile pot fi clasificate pe scară largă în Adsorbție prin fluctuație de presiune (PSA), distilare criogenică, separare prin membrană și unități auxiliare de purificare, cum ar fi procesele de absorbție.
Unități de separare a aerului cu adsorbție prin variație de presiune (PSA).
Tehnologia Pressure Swing Adsorption (PSA) separă gazele prin exploatarea diferențelor de capacitate de adsorbție dintre diferitele molecule de gaz și adsorbanți specifici. Prin cicluri repetate de adsorbție sub presiune și desorbție depresurizată, sistemele PSA realizează o separare eficientă a gazelor.
Unitățile de separare a aerului bazate pe PSA-au un flux de proces relativ simplu, o capacitate flexibilă de pornire-oprire și un consum redus de energie, ceea ce le face deosebit de potrivite pentru producția de azot și oxigen la scară mică până la medie-. Sistemele de azot PSA sunt utilizate pe scară largă în producția de electronice, conservarea alimentelor, tratarea termică a metalelor și manipularea pulberii, oferind azot cu purități cuprinse între 95% și 99,999%.
Deși PSA nu este proiectat pentru producția de gaz de puritate ultra--super-înaltă sau la scară foarte mare-, cum ar fi separarea criogenică a aerului, oferă avantaje semnificative în investițiile în echipamente, costurile de operare și ușurința întreținerii. Ca rezultat, unitățile PSA sunt adoptate pe scară largă în instalațiile mici și mijlocii-și în instalațiile de alimentare cu gaz-la fața locului.
Unități de separare a aerului de distilare criogenică
Distilarea criogenică este una dintre metodele cele mai utilizate și mai mature din punct de vedere tehnic pentru separarea aerului, în special potrivită pentru producția la scară mare-de oxigen și azot de înaltă puritate-. În acest proces, aerul ambiant este comprimat, purificat și răcit la temperaturi apropiate de-lichefiere. Odată lichefiat parțial sau complet, aerul intră într-o coloană de distilare, unde diferențele de puncte de fierbere permit oxigenului, azotului și argonului să fie separate pas cu pas.
Unitățile de separare a aerului criogenic pot produce în mod fiabil oxigen cu purități mai mari sau egale cu 99,6% și azot cu purități mai mari sau egale cu 99,999%. Ele permit, de asemenea, recuperarea de-argon de înaltă puritate și a anumitor gaze rare, făcându-le ideale pentru fabrici de oțel, proiecte chimice-de cărbune, complexe integrate de rafinare, uzine mari de amoniac și operațiuni centralizate de furnizare a gazelor.
Deși sistemele criogenice necesită investiții inițiale mai mari și impun cerințe mai mari în ceea ce privește alimentarea cu energie, infrastructura și expertiza operațională, ele oferă avantaje clare în funcționarea continuă pe termen lung-și producția de gaze cu volum mare-. Ca urmare, distilarea criogenică rămâne calea tehnologică dominantă pentru proiectele industriale de gaze la scară medie- și-la scară mare.
Unități de separare a aerului de separare cu membrană
Tehnologia de separare a membranei se bazează pe permeabilitatea selectivă a membranelor semipermeabile pentru a separa moleculele de gaz. Datorită diferențelor de dimensiune moleculară și caracteristici de difuzie, materialul membranei permite trecerea mai rapidă a anumitor componente, producând fluxuri de gaz îmbogățite cu oxigen-, fie cu azot-.
Unitățile de separare a aerului bazate pe membrană-au un proces non-criogenic, un sistem compact, o amprentă redusă și pornire-și oprire rapidă. Natura lor modulară le face bine-potrivite pentru configurații montate pe skid-sau containerizate. Aceste unități sunt utilizate pe scară largă în epurarea conductelor, inertizarea, acoperirea cu azot și protecția împotriva incendiilor în industria petrolului și gazelor, precum și în fabricarea bateriilor cu litiu, procesarea chimică și aplicațiile de depozitare a cerealelor care necesită azot de puritate medie- până la{8}}înaltă.
Trebuie remarcat faptul că separarea prin membrană nu poate atinge, de obicei, purități ultra-de gaze de la sine. Tehnologia este cea mai eficientă pentru producerea de azot în intervalul de puritate 95%–99,5% sau fluxuri-imbogățite cu oxigen și este adesea integrată în amonte de PSA sau sistemele criogenice ca o etapă de pre-concentrare sau-economisire a energiei.
Absorbție și alte procese auxiliare de separare
Procesele de absorbție folosesc solvenți lichizi pentru a absorbi selectiv componente specifice dintr-un amestec de gaze, realizând separarea sau purificarea. În sistemele de separare a aerului, absorbția nu este în general utilizată ca metodă de separare primară; în schimb, joacă un rol cheie în îndepărtarea impurităților și rafinarea gazului.
Aplicațiile tipice includ utilizarea solvenților chimici pentru a absorbi dioxidul de carbon-prevenirea CO₂ să înghețe și blocarea echipamentelor la temperaturi scăzute-și îndepărtarea țintită a urmelor de impurități, cum ar fi SO₂, NOx și anumiți compuși organici. Acești pași ajută la îmbunătățirea stabilității operaționale și a duratei de viață a unităților de separare a aerului din aval.
Procesele de absorbție sunt în mod obișnuit integrate cu uscare, filtrare, oxidare catalitică și alte etape de purificare pentru a forma un lanț complet de pre-tratare a aerului și de purificare-a gazului rezidual. Ca atare, ele sunt unități auxiliare esențiale care asigură funcționarea stabilă-pe termen lung a sistemelor de separare criogenică a aerului, PSA și separare cu membrană.
Cum să alegeți unitatea potrivită de separare a aerului
Diferite tipuri de unități de separare a aerului oferă avantaje distincte și au limite specifice de aplicare. Atunci când selectează un ASU, companiile ar trebui să evalueze următorii factori cheie:
- Scara producției și planurile de extindere viitoare: volumul de gaz necesar și creșterea așteptată a capacității în următorii 5-10 ani determină dacă un ASU criogenic, un sistem PSA sau o unitate de separare cu membrană este mai potrivită.
- Puritatea produsului și stabilitatea aprovizionării: aplicațiile care necesită puritate ridicată și fluctuații minime favorizează de obicei sistemele criogenice sau soluțiile combinate, cum ar fi "purificarea criogenică + fină". Pentru aplicațiile generale de inertizare sau de suport-de ardere, PSA și unitățile cu membrană sunt adesea suficiente.
- Costul total și eficiența energetică: Selecția nu trebuie să se bazeze numai pe prețul de achiziție a echipamentului. Costul energiei electrice, orele anuale de funcționare, cheltuielile de întreținere și cerințele de muncă trebuie luate în considerare. Pentru o durată lungă-funcționare continuă, ASU criogenice oferă adesea costuri unitare mai mici pentru gaz.
- Condițiile amplasamentului și constrângerile de mediu: spațiul disponibil, infrastructura energetică, structura conductelor, distanța de transport al gazelor și cerințele locale de conformitate cu mediul influențează toate configurația finală a procesului.
În proiectele practice de inginerie, nicio tehnologie nu poate îndeplini pe deplin toate cerințele. Utilizarea combinată a separării criogenice a aerului, PSA, separarea prin membrană și purificarea bazată pe absorbție-a devenit o tendință comună. Prin integrarea adecvată a acestor procese, întreprinderile pot asigura calitatea gazului și fiabilitatea furnizării, reducând în același timp costurile totale ale ciclului de viață.
Shenger Gas s-a specializat de mult în echipamente industriale de gaze și în ingineria sistemelor de separare a aerului. Pe baza nevoilor operaționale ale industriilor precum oțelul, produsele chimice, energia nouă, electronica, depozitarea cerealelor și aplicațiile offshore, compania oferă soluții integrate care acoperă proiectarea proceselor, selecția echipamentelor, fabricarea-sistemei complete, instalarea, punerea în funcțiune și asistența operațională pe termen lung-. Acest lucru permite utilizatorilor să atingă un echilibru optim între siguranță, fiabilitate și performanța economică generală.
