Con il rapido sviluppo dell'industria chimica, energetica, medica e di altro tipo, la domanda di gas industriali ad elevata purezza (come ossigeno, azoto, argon) continua a crescere.Tecnologia di separazione criogenica dell'aria, in quanto metodo di separazione dei gas su larga scala più maturo, è diventato la soluzione principale del settore grazie alla sua elevata efficienza e stabilità. Questo articolo ne analizzerà i principi tecnici, le differenze nei diversi scenari applicativi e i requisiti di configurazione di base.
Rispetto alle apparecchiature di separazione gas-aria, quelle di separazione liquido-aria richiedono una maggiore capacità di raffreddamento. A seconda della diversa potenza delle apparecchiature di separazione liquido-aria, utilizziamo una varietà di processi di ciclo frigorifero:refrigerazione ad espansione con turbina booster, refrigerazione con preraffreddatore a bassa temperatura, refrigerazione ad espansione con compressore di circolazione ad alta e bassa pressione, ecc., per raggiungere l'obiettivo di ridurre il consumo energetico attraverso vari metodi. Il sistema di controllo adottaSistema di controllo DCS o PLCe supporta gli strumenti di campo per rendere l'intera serie di apparecchiature semplice da utilizzare, stabile e affidabile.
Caratteristiche tecniche: Svolta tecnologica della distillazione criogenica
La tecnologia di separazione dell'aria liquida a freddo profondo comprime e raffredda l'aria a temperature estremamente basse (inferiori a -196 °C) e sfrutta la differenza nei punti di ebollizione di ciascun componente per ottenere la separazione. I principali vantaggi includono:
- Output ad alta purezza:Può produrre ossigeno puro al 99,999%, azoto puro e argon ad alta purezza per soddisfare esigenze di fascia alta, come i semiconduttori e i trattamenti medici.
- Capacità produttiva su larga scala:La produzione giornaliera di una singola unità può raggiungere migliaia di tonnellate, il che la rende adatta alle industrie pesanti come l'industria siderurgica e chimica.
- Ottimizzazione dell'efficienza energetica:Le moderne apparecchiature di separazione dell'aria integrano compressori, espansori e scambiatori di calore ad alta efficienza, riducendo il consumo energetico di oltre il 30%.
Differenze applicative: la domanda del settore guida la differenziazione tecnologica
I diversi settori industriali hanno requisiti diversi per i sistemi di separazione dell'aria fredda profonda, che si dividono principalmente nelle seguenti categorie:
Tipo industriale tradizionale
- Campi di applicazione:metallurgia, petrolchimica.
- Caratteristiche:Concentrarsi sull'ossigeno ad alto flusso (ad esempio come coadiuvante nella combustione dell'acciaio) o sull'azoto (ad esempio come gas protettivo chimico), dotati di grandi serbatoi di stoccaggio e sistemi di trasporto tramite condotte.
Tipo di elevata purezza di grado elettronico
- Campi di applicazione:semiconduttori, fotovoltaico.
- Caratteristiche:è richiesto gas ultrapuro (impurità ≤ 0,1 ppm) e sono configurate torri di distillazione multistadio e moduli di filtrazione di precisione.
Tipo di assistenza sanitaria
- Campi di applicazione:ospedali, prodotti biofarmaceutici.
- Caratteristiche:particolare attenzione alla sicurezza e alla fornitura immediata, spesso dotati di serbatoi di stoccaggio di ossigeno liquido e sistemi di vaporizzazione.
Nuovo tipo di supporto energetico
- Campi di applicazione:energia dell'idrogeno, cattura del carbonio.
- Caratteristiche:funzioni integrate di estrazione di cripton, xeno e altri gas rari, adattate alla filiera dell'energia verde.
Configurazione di base: modulo centrale del sistema di separazione dell'aria
Un set completo di apparecchiature per la separazione profonda dell'aria e del liquido freddo include solitamente i seguenti componenti chiave:
1. Sistema di compressione dell'aria
Compressore centrifugo multistadio, che fornisce la pressione necessaria per la separazione (0,5-1,0 MPa).
2. Unità di preraffreddamento e purificazione
L'adsorbitore a setaccio molecolare rimuove impurità come umidità e CO₂.
3. Attrezzatura criogenica di base
- - Scambiatore di calore principale: scambio termico tra aria e gas prodotto.
- - Torre di distillazione a due stadi: separazione ossigeno/azoto nella torre inferiore, ulteriore purificazione nella torre superiore.
4. Frigorifero ad espansione
Fornisce una capacità di raffreddamento continua per mantenere un ambiente a bassa temperatura.
5. Sistema di stoccaggio e vaporizzazione
Serbatoi di stoccaggio di ossigeno liquido/azoto liquido, pompe criogeniche e vaporizzatori.
Tendenze future: intelligenza e bassa carbonizzazione
La tecnologia globale di separazione dell'aria sta facendo progressi in due direzioni:
- Intelligenza:Ottimizza il consumo energetico tramite algoritmi di intelligenza artificiale e monitora la purezza del gas in tempo reale.
- Verde:Utilizzare energia rinnovabile per azionare i compressori e ridurre l'impronta di carbonio.
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Data di pubblicazione: 27 maggio 2025