HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Diepcryogene luchtscheiding is een methode om de belangrijkste componenten (stikstof, zuurstof en argon) in de lucht te scheiden door middel van lage temperaturen. Deze technologie wordt veel gebruikt in industrieën zoals de staal-, chemische, farmaceutische en elektronica-industrie. Door de toenemende vraag naar gassen wint ook de toepassing van diepcryogene luchtscheiding steeds meer terrein. Dit artikel bespreekt het productieproces van diepcryogene luchtscheiding uitgebreid, inclusief het werkingsprincipe, de belangrijkste apparatuur, de bedieningsstappen en de toepassingen in diverse industrieën.

Overzicht van cryogene luchtscheidingstechnologie

Het basisprincipe van cryogene luchtscheiding is het koelen van lucht tot extreem lage temperaturen (doorgaans onder -150 °C), zodat de componenten in de lucht kunnen worden gescheiden op basis van hun verschillende kookpunten. Een cryogene luchtscheidingsinstallatie gebruikt doorgaans lucht als grondstof en doorloopt processen zoals compressie, koeling en expansie, waarbij uiteindelijk stikstof, zuurstof en argon uit de lucht worden gescheiden. Deze technologie kan gassen met een hoge zuiverheid produceren en, door de procesparameters nauwkeurig te regelen, voldoen aan de strenge eisen voor gaskwaliteit in diverse industriële sectoren.

De cryogene luchtscheidingsinstallatie bestaat uit drie hoofdonderdelen: een luchtcompressor, een luchtvoorkoeler en een koelbox. De luchtcompressor comprimeert de lucht tot een hoge druk (meestal 5-6 MPa), de voorkoeler verlaagt de temperatuur van de lucht door koeling en de koelbox vormt, samen met de fractioneringstoren, het kernonderdeel van het gehele cryogene luchtscheidingsproces, waarin gasseparatie plaatsvindt.

Luchtcompressie en koeling

Luchtcompressie is de eerste stap in cryogene luchtscheiding. Het belangrijkste doel is om lucht onder atmosferische druk te comprimeren tot een hogere druk (meestal 5-6 MPa). Nadat de lucht via de compressor het systeem binnenkomt, zal de temperatuur ervan aanzienlijk stijgen als gevolg van het compressieproces. Daarom moeten een aantal koelstappen worden uitgevoerd om de temperatuur van de gecomprimeerde lucht te verlagen. Gangbare koelmethoden zijn waterkoeling en luchtkoeling. Een goede koeling zorgt ervoor dat de gecomprimeerde lucht de apparatuur tijdens de daaropvolgende processen niet onnodig belast.

Nadat de lucht eerst is afgekoeld, volgt de volgende fase: voorkoeling. Bij deze voorkoelingsfase wordt meestal stikstof of vloeibare stikstof als koelmiddel gebruikt. Door middel van warmtewisselaars wordt de temperatuur van de perslucht verder verlaagd, ter voorbereiding op het daaropvolgende cryogene proces. Door voorkoeling kan de temperatuur van de lucht worden verlaagd tot dicht bij de liquefactietemperatuur, waardoor de noodzakelijke omstandigheden voor de scheiding van de componenten in de lucht worden gecreëerd.

Lage-temperatuurexpansie en gasseparatie

Nadat de lucht is gecomprimeerd en voorgekoeld, is de volgende cruciale stap de lage-temperatuurexpansie en gasseparatie. Lage-temperatuurexpansie wordt bereikt door de gecomprimeerde lucht snel door een expansieventiel te laten expanderen tot normale druk. Tijdens het expansieproces daalt de temperatuur van de lucht aanzienlijk tot de liquefactietemperatuur. Stikstof en zuurstof in de lucht beginnen bij verschillende temperaturen te liquefiëren vanwege hun verschillende kookpunten.

In de cryogene luchtscheidingsinstallatie komt de vloeibare lucht in de koude box terecht, waar de fractioneringstoren het belangrijkste onderdeel is voor de gasscheiding. Het kernprincipe van de fractioneringstoren is het benutten van de kookpuntverschillen van de verschillende componenten in de lucht, door het opstijgen en dalen van het gas in de koude box, om gasscheiding te bewerkstelligen. Het kookpunt van stikstof is -195,8 °C, dat van zuurstof is -183 °C en dat van argon is -185,7 °C. Door de temperatuur en druk in de toren aan te passen, kan een efficiënte gasscheiding worden bereikt.

Het gasseparatieproces in de fractioneringstoren is zeer nauwkeurig. Meestal wordt een tweetraps fractioneringstorensysteem gebruikt om stikstof, zuurstof en argon te extraheren. Eerst wordt stikstof afgescheiden in het bovenste deel van de fractioneringstoren, terwijl vloeibare zuurstof en argon worden geconcentreerd in het onderste deel. Om de scheidingsefficiëntie te verbeteren, kunnen een koeler en een herverdamper aan de toren worden toegevoegd, waardoor het gasseparatieproces nog nauwkeuriger kan worden geregeld.

De gewonnen stikstof is doorgaans van hoge zuiverheid (meer dan 99,99%) en wordt veel gebruikt in de metallurgie, chemische industrie en elektronica. Zuurstof wordt gebruikt in de medische sector, de staalindustrie en andere energie-intensieve industrieën die zuurstof vereisen. Argon, als edelgas, wordt meestal gewonnen via een gasseparatieproces, heeft een hoge zuiverheid en wordt veel gebruikt bij lassen, smelten en lasersnijden, naast andere hightech-toepassingen. Het geautomatiseerde besturingssysteem kan diverse procesparameters aanpassen aan de actuele behoeften, de productie-efficiëntie optimaliseren en het energieverbruik verlagen.

Daarnaast omvat de optimalisatie van het diep-cryogene luchtseparatiesysteem ook energiebesparende en emissiebeheersingstechnologieën. Door bijvoorbeeld de lage-temperatuurenergie in het systeem terug te winnen, kan energieverspilling worden verminderd en de algehele energie-efficiëntie worden verbeterd. Bovendien wordt er, met de steeds strengere milieuregelgeving, bij moderne diep-cryogene luchtseparatieapparatuur steeds meer aandacht besteed aan het verminderen van schadelijke gasemissies en het verbeteren van de milieuvriendelijkheid van het productieproces.

Toepassingen van diepe cryogene luchtscheiding

Diepe cryogene luchtscheidingstechnologie heeft niet alleen belangrijke toepassingen in de productie van industriële gassen, maar speelt ook een belangrijke rol in diverse andere sectoren. In de staal-, kunstmest- en petrochemische industrie wordt diepe cryogene luchtscheidingstechnologie gebruikt om zeer zuivere gassen zoals zuurstof en stikstof te leveren, wat efficiënte productieprocessen garandeert. In de elektronica-industrie wordt de stikstof die door diepe cryogene luchtscheiding wordt verkregen, gebruikt voor atmosfeerbeheersing bij de productie van halfgeleiders. In de medische sector is zeer zuivere zuurstof cruciaal voor de ademhalingsondersteuning van patiënten.

Daarnaast speelt diep-cryogene luchtscheidingstechnologie ook een belangrijke rol bij de opslag en het transport van vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof. In situaties waar hogedrukgassen niet getransporteerd kunnen worden, kunnen vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof het volume effectief verminderen en de transportkosten verlagen.

Conclusie

De diep-cryogene luchtseparatietechnologie, met zijn efficiënte en nauwkeurige gasseparatiemogelijkheden, wordt breed toegepast in diverse industriële sectoren. Met de technologische vooruitgang zal het diep-cryogene luchtseparatieproces intelligenter en energiezuiniger worden, terwijl de zuiverheid van de gasseparatie en de productie-efficiëntie worden verbeterd. In de toekomst zal de innovatie van de diep-cryogene luchtseparatietechnologie op het gebied van milieubescherming en grondstoffenrecuperatie een belangrijke richting voor de industriële ontwikkeling vormen.

Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com