HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Diepe cryogene luchtscheidingstechnologie is een methode die de hoofdbestanddelen (stikstof, zuurstof en argon) in de lucht scheidt door middel van lage temperaturen. Het wordt veel gebruikt in industrieën zoals de staal-, chemische, farmaceutische en elektronica-industrie. Met de toenemende vraag naar gassen wordt ook de toepassing van diepe cryogene luchtscheidingstechnologie steeds breder toegepast. Dit artikel bespreekt het productieproces van diepe cryogene luchtscheiding uitgebreid, inclusief het werkingsprincipe, de belangrijkste apparatuur, de operationele stappen en de toepassing ervan in diverse industrieën.

Overzicht van cryogene luchtscheidingstechnologie

Het basisprincipe van cryogene luchtscheiding is het koelen van de lucht tot extreem lage temperaturen (doorgaans lager dan -150 °C), zodat de componenten in de lucht kunnen worden gescheiden op basis van hun verschillende kookpunten. Meestal gebruikt de cryogene luchtscheidingsunit 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 zuiverheidsgraad produceren en, door de procesparameters nauwkeurig te regelen, voldoen aan de strenge eisen voor gaskwaliteit in verschillende industriële sectoren.

De cryogene luchtscheidingsunit bestaat uit drie hoofdonderdelen: een luchtcompressor, een luchtvoorkoeler en een coldbox. De luchtcompressor comprimeert de lucht tot een hoge druk (meestal 5-6 MPa), de voorkoeler verlaagt de temperatuur van de lucht door middel van koeling, en de coldbox vormt het hart van het gehele cryogene luchtscheidingsproces, inclusief de fractioneringstoren, die wordt gebruikt om gas te scheiden.

Luchtcompressie en -koeling

Luchtcompressie is de eerste stap in cryogene luchtscheiding en is er voornamelijk op gericht om de lucht bij atmosferische druk te comprimeren tot een hogere druk (meestal 5-6 MPa). Nadat de lucht via de compressor het systeem is binnengekomen, zal de temperatuur aanzienlijk stijgen door het compressieproces. Daarom moeten een aantal koelstappen worden uitgevoerd om de temperatuur van de perslucht te verlagen. Veelgebruikte koelmethoden zijn waterkoeling en luchtkoeling. Een goed koeleffect zorgt ervoor dat de perslucht de apparatuur tijdens de verdere verwerking niet onnodig belast.

Nadat de lucht voorlopig is afgekoeld, gaat deze naar de volgende fase: voorkoeling. In de voorkoelingsfase wordt meestal stikstof of vloeibare stikstof als koelmedium gebruikt. Via 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 bijna de liquefactietemperatuur, waardoor de nodige omstandigheden worden gecreëerd voor de scheiding van de componenten in de lucht.

Lagetemperatuurexpansie en gasafscheiding

Nadat de lucht is samengeperst en voorgekoeld, is de volgende belangrijke stap de expansie bij lage temperatuur en gasafscheiding. Lagetemperatuurexpansie wordt bereikt door de samengeperste lucht snel via een expansieventiel te laten expanderen tot normale druk. Tijdens het expansieproces daalt de temperatuur van de lucht aanzienlijk en bereikt de liquefactietemperatuur. Stikstof en zuurstof in de lucht beginnen bij verschillende temperaturen vloeibaar te worden vanwege hun kookpuntverschillen.

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

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

De gewonnen stikstof is doorgaans zeer zuiver (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 energieverslindende industrieën die zuurstof nodig hebben. Argon, een edelgas, wordt meestal gewonnen via het gasscheidingsproces, heeft een hoge zuiverheid en wordt veel gebruikt bij lassen, smelten en lasersnijden, naast andere hightechtoepassingen. Het geautomatiseerde besturingssysteem kan verschillende procesparameters aanpassen aan de werkelijke behoeften, de productie-efficiëntie optimaliseren en het energieverbruik verlagen.

Daarnaast omvat de optimalisatie van het diepcryogene luchtscheidingssysteem ook energiebesparende en emissiebeperkende technologieën. Door bijvoorbeeld de lagetemperatuurenergie in het systeem terug te winnen, kan energieverspilling worden verminderd en de algehele energie-efficiëntie worden verbeterd. Bovendien besteden moderne diepcryogene luchtscheidingsapparatuur, met de steeds strengere milieuvoorschriften, steeds meer aandacht aan het verminderen van de uitstoot van schadelijke gassen en het verbeteren van de milieuvriendelijkheid van het productieproces.

Toepassingen van diepe cryogene luchtscheiding

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

Daarnaast speelt diepe 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 effectief volumereductie en lagere transportkosten opleveren.

Conclusie

Diepe cryogene luchtscheidingstechnologie, met zijn efficiënte en nauwkeurige gasscheidingsmogelijkheden, wordt breed toegepast in diverse industriële sectoren. Met de technologische vooruitgang zal het proces van diepe cryogene luchtscheiding intelligenter en energiezuiniger worden, terwijl de zuiverheid van de gasscheiding en de productie-efficiëntie worden verbeterd. In de toekomst zal de innovatie van diepe cryogene luchtscheidingstechnologie op het gebied van milieubescherming en grondstoffenterugwinning ook een belangrijke richting voor de industriële ontwikkeling worden.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com