Air Separation Unit

Hvad er en luftseparationsenhed?

 

En luftseparationsenhed er en industriel facilitet. Det fungerer ved først at afkøling og flydende luft. Derefter, udnyttelse af kryogen destillation baseret på de forskellige kogepunkter af gasser i luften, adskiller den atmosfæren i hovedkomponenter, hovedsageligt inklusive ilt, nitrogen og argon. De producerede rene gasser er vidt brugt inden for industrielle og medicinske områder. Processen er energi - intensiv og er afhængig af komponenter såsom kompressorer, destillationssøjler og molekylssigter. En ASU kan også adskille atmosfæren i sine primære komponenter som nitrogen, ilt og undertiden argon og andre sjældne gasser, typisk sammensat af elementer, herunder luftkompressorer, luftoprensningssystemer, varmevekslere, kryogene kølesystemer og destillationssøjler.

Luftseparationsmetoder

Newtek giver dig skæring - kantgasløsninger

Kryogen destillation

Kryogen destillation afkøler først luft for at flyve den og adskiller derefter selektivt dens komponenter baseret på deres kogepunktforskelle gennem destillation. Dette producerer høj - renhedsgas, men den forbruger en masse energi. Systemet kræver tæt integrerede varmevekslere og separationssøjler for at opretholde effektiviteten, med kølingsenergi kommer fra indgangsluftkompressoren.
For at opnå lave temperaturer anvender luftseparationsanlæg to kølecyklusser: ved hjælp af isotermisk throttling via en gashåndteringsanordning eller isentropisk ekspansion via en ekspander. Kryogent udstyr skal opbevares i en "kold kasse" (isoleret indkapsling) for at minimere køletab.

 

Andre luft adskillelsesmetoder

●Membranseparationsteknologi: lavt energiforbrug og fleksible parametre. Værelse - temperaturpolymermembraner producerer 25% - 50% ilt - beriget luft; Keramiske membraner (ITM og OTM) kræver temperaturer på 800 - 900 grader og kan producere høj - renhedsoxygen, der overstiger 90%. De kan bruges til at producere ilt - udtømt eller nitrogen - beriget gas til passagerflybrændstoftanke for at reducere risikoen og kan også tilvejebringe iltberiget luft til piloter med højhøjde, upressurerede fly.

●Trykgsvingadsorption (PSA): Betjening ved stuetemperatur og kræver ingen flydende virkning, bruger PSA zeolit ​​(en "molekylær svamp") til høj- trykadsorption og reduceret - tryk desorption til separat ilt og nitrogen. Denne kompakte kompressor kan bruges til at fremstille bærbare medicinske iltkoncentratorer. Vakuumtryk sving adsorption (VPSA) er ens, hvor kun målgassen desorberes ved subatmosfærisk tryk

Få et gratis tilbud!

 

Arbejdsprincip for en luftseparationsenhed (ASU)

Selvom luftseparationsenheder kan anvende en række teknologier, såsom membranseparation og trykvingende adsorption, forbliver kryogen fraktionering (destillation) mainstream kerneteknologi til opnåelse af effektiv, høj - renhedsseparation. Dens typiske driftsproces er opdelt i fire nøglefaser:

 

 

Komprimeringstrin

Atmosfærisk luft trækkes først ind i ASU og går derefter ind i en multi - scenekompressorsystem til tryk. Kerneformålet med dette trin er at øge lufttrykket og derved reducere energiforbruget og forbedre effektiviteten i de efterfølgende afkølings- og separationsprocesser. Lufttrykket kontrolleres typisk inden for en række 5-10 Barg og lægger grundlaget for efterfølgende processer.

 

Oprensningstrin

Den trykluft passerer først gennem et oprensningssystem for at fjerne urenheder, primært fugt, kuldioxid og spore mængder olie, støv og andre forurenende stoffer. Dette trin er afgørende: det sikrer den høje renhed af den endelige outputgas, der opfylder kravene til industrielle og medicinske anvendelser; Det forhindrer også, at urenheder fryser eller akkumuleres i den efterfølgende lave - temperaturmiljø, hvilket forhindrer blokering af varmevekslere, rørledninger og andet udstyr og sikrer derved stabil drift af enheden.

 

Kølefase

Den oprensede trykluft kommer ind i et kølesystem, der består af en varmeveksler og en kølecyklus (såsom Linde- eller Kraut -cyklusser), hvor det gradvist afkøles til en lav temperatur. Da kryogen fraktionering er baseret på forskellene i kogepunkter mellem gasformige komponenter, sænker afkølingsprocessen luften til dens flydende temperatur og omdanner den gasformige luft til flydende luft og forbereder den til efterfølgende destillationsseparation.

 

Separationsstadium

Flydende luft føres ind i et enkelt - eller multi - trindestillationstårn, hvor dets komponenter er adskilt gennem fraktioneret destillation. Forskellene i kogepunkter mellem gasserne er afgørende for adskillelse: nitrogen, med det laveste kogepunkt, fordamper og stiger først fra den flydende luft og indsamles øverst på tårnet. Oxygen, med sit højere kogepunkt, forbliver i bunden af ​​tårnet og udledes som en væske eller gas. Hvis argon skal adskilles, da dens kogepunkt ligger mellem nitrogen og ilt, kan det udvindes fra midten af ​​tårnet gennem en specialiseret destillationsafdeling.

Luftseparationsenhed (ASU) operationsproces og kernekomponenter

 

Den trykluft fra luftkompressoren afkøles først af en luft før - kølesystem, før den fjernes af molekylsigter for at fjerne urenheder såsom fugt, kuldioxid og kulbrinter. Den oprensede luft opdeles derefter i to stier: den ene sendes direkte til den øverste søjle i destillationstårnet, mens den anden udvides og afkøles af en ekspander, før den sendes til den nedre kolonne. Inden for destillationstårnet gennemgår den stigende damp og den faldende væske varmeudveksling og adskillelse, hvilket i sidste ende producerer høj - renhedsknitrogen øverst på den øverste søjle og høj - renheds ilt i bunden.
 

● Komprimeringssystem:

Omfattende et luftindløbsfilter (for at filtrere støv), en luftkompressor (for at trykke luft), en luftkompressor -interstage -køler (for at reducere temperaturen og opretholde effektiviteten) og en luftkompressor udluftning af lyddæmper (for at reducere støj).

● Pre - kølesystem:
Omfattende et vand - køletårn, et luft - køletårn (for at udveksle varme og reducere temperaturen), en vandpumpe (for at tilvejebringe kølevand) og en køler (for at tilvejebringe dyb køling).

● Oprensningssystem:
Kernen er en molekylær sigte -adsorber (for at fjerne urenheder) kombineret med en nitrogenventilen (for at reducere udstødningsstøj).

● Heat Exchange System:

Inkluderer den vigtigste varmeveksler (til varmeudveksling mellem luft og lav - temperaturgas for at reducere temperaturen) og underkøleren (til køling af flydende produkter for at reducere fordampningstab).

● Destillationssystem:
Inkluderer destillationstårnet (for gas - flydende kontaktadskillelse) og kondensatoren - fordamper (til opretholdelse af destillationscyklus).

● Produktleveringssystem:

Omfattende en trykreguleringsstation (til trykregulering) og en måle station (til flowmåling).

● Backup -system til flydende opbevaring:

Inkluderer flydende opbevaringstanke (til opbevaring af flydende ilt og flydende nitrogen), gasopbevaringstanke (til buffering af gasformige produkter) og en flydende fordamper (til nødvæske - til - gaskonvertering).

Airparation Unit Applications

 

 

 

 

 

Medicinsk sundhedspleje
 

Industriel fremstilling
 

Mad og drikkevarer
 

Energiproduktion

 

Luftseparationsenhed i industrielle gasser -processen

Luft er primært sammensat af nitrogen (ca. 78,1%), ilt (ca. 20,9%), argon (ca. 0,9%) og små mængder andre gasser. I øjeblikket er den mest anvendte luftseparationsmetode i industrien kryogen adskillelse, også kendt som kryogen destillation. I det væsentlige involverer dette gasflydende, typisk ved hjælp af mekaniske metoder, såsom throttling -ekspansion eller adiabatisk ekspansion. Luft komprimeres og afkøles først og destilleres derefter ved hjælp af forskellene i kogepunkter mellem gasser for at adskille dem.

Nøgleknuder og funktioner i processflow

● Foder luftstrøm

En grundlæggende inputparameter (målt i nm³/h), der direkte bestemmer ASU -produktionsskala/kapacitet (f.eks. 68.500 nm³/h for et medium - størrelse ASU under normal drift).

Abnormaliteter: Pludselig øger overbelastningskompressorer (højere slid/energiforbrug) og forstyrrer oprensning/afkøling/destillation (ubalanceret gas - væske/termodynamik, lavere effektivitet/udbytte); Alt for lav strøm reducerer udnyttelse af udstyr og hæver enhedsomkostninger.

● Trykluftstrøm

Flowhastighed ændres post - komprimering; Udløbsstrøm skal matche systemprocessen, sikre tilstrækkeligt tryk til kryogene/destillationsoperationer og opretholde stabilitet.

KONTROL: Juster indløbsvejledning VANE -åbning eller kompressorhastighed for præcis strømning/trykstyring.

Risici: Overtryk forårsager farer på udstyr; Utilstrækkelig tryk begrænser flydende/adskillelse; Ustabil strømning skader molekylær sigteadsorption (utilstrækkelig fjernelse af urenheder).

● Oprenset luftstrømningshastighed

Kritisk for kryogen adskillelse efter fjernelse af fugt/co₂/carbonhydrider via lufttørrere; Kræver stabilitet og designoverholdelse.

Virkninger: unormal strømning af ubalancer fraktioneringstårngas - væskeforhold (f.eks. Overdreven strømning hastighed op gasstigning, hvilket reducerer kontakttid/effektivitet og produktrenhed); Over - standard urenheder forårsager kryogen udstyr glasur/tilstopning.

● Gas - væskestrømningshastigheder i destillationstårne

Gas - Fasestrømningshastighed: Nøgle til effektivitet (f.eks. Indledende destillation i dobbelt - tårn nedre tårn producerer stigende nitrogen/faldende ilt - rig væske). Passende strømning sikrer tilstrækkelig gas - flydende kontakt (varme/masseudveksling); Overskydende forårsager oversvømmelse af tårn (flydende akkumulering, forstyrret destillation) og lav adskillelseseffektivitet.

Væske - Fasestrømningshastighed: modstrømme med gas; Flow (f.eks. Throttled ilt - rig væske fra nedre tårn til øvre tårn) skal matche gasstrømmen. Overskydende oversvømmelsestårne; utilstrækkelighed reducerer vask af urenheder (dårlig renhed); Ustabil strømning skader kondensator - fordamper varmeudveksling (påvirker energibalance/adskillelse).

● Produktgas og affaldsgasstrømningshastigheder

Produkt iltstrøm: kontrolleret af brugerbehov (f.eks. Høj strømning til stålfremstilling, høj renhed til medicinsk brug); justeret via destillationsparametre (refluxforhold, temperatur, tryk). Svingninger påvirker produktionen (f.eks. Ustabil stålfremstillingseffektivitet/kvalitet).

Produktnitrogenstrøm: nøjagtigt kontrolleret (via destillationsgas - væskefordeling, tilbagesvaling flydende nitrogen) til kemikalier/elektronik (f.eks. Stabil høj - renhed nitrogen som chipafskærmning gas); Afvigelser forårsager oxidation.

Affaldsgasstrøm: Indeholder usædvanlige gasser; Efter ekspandering afkøling regenererer delen afkølede molekylssigter, de resterende ventilationsåbninger. Overskydende indikerer lav separationseffektivitet (spildt gas, høj energi) og dårlig sigtefornyelse (reduceret adsorption/stabilitet).

Flowkontrol- og reguleringsmetoder

● Ventilregulering

Gassventil: En gashåndtagetventil er en almindeligt anvendt flowkontrolindretning, der styrer strømmen ved at variere ventilåbningen for at ændre flugerens strømningsområde. I luftseparationsenheder bruges throttleventiler ofte til at kontrollere strømmen af ​​foderluft, trykluft og gas- og flydende komponenter i hver søjle. For eksempel, inden luft kommer ind i en destillationskolonne, kan en gashåndtagsventil bruges til at justere strømningshastigheden for at imødekomme destillationskolonnens foderkrav. Mens gashåndtagetventiler giver fordele såsom enkel struktur og let drift, genererer de også et bestemt trykfald under justeringsprocessen, hvilket resulterer i energitab.

Regulering af ventil: En regulerende ventil bruges typisk i forbindelse med et automatiseret kontrolsystem til automatisk at justere ventilåbningen i henhold til en indstillet strømningshastighed. Regulering af ventiler installeres ofte ved nøglestrømningspunkter i luftparationsenheder, såsom outputledninger til produktoxygen og nitrogen. Baseret på reelle - tidsstrømningsdata justerer en controller automatisk ventilåbningen for at opretholde strømningshastigheden inden for det indstillede interval. Sammenlignet med gashåndtagetventiler tilbyder reguleringsventiler højere reguleringsnøjagtighed og hurtigere respons, hvilket gør dem mere tilpasningsdygtige til forskellige driftsbetingelser under enhedsdrift.

● Kompressorjustering

Indløbsvejledning Vejjustering: For centrifugal luftkompressorer kan indsugningsluftvolumen varieres ved at justere vinklen på indløbsvejledningen, derved kontrollerer den trykluftstrømningshastighed. For at øge den komprimerede luftstrømningshastighed øges indgangsvejledningen Vejåbning for at give mere luft mulighed for at komme ind i kompressoren; Omvendt reduceres indgangsvejledningen Vane -åbningen for at reducere indsugningsluftvolumen. Indløbsvejledning Vejjustering giver fordelene ved et bredt justeringsområde og relativt minimalt energiforbrug under justering. Dette sikrer, at den komprimerede luftstrømningshastighed opfylder kravene til proces, samtidig med at den opretholdes effektiv kompressordrift.

Hastighedsjustering: Flowhastighed kan også justeres ved at variere kompressorhastigheden. Ved hjælp af reguleringsteknologi med variabel frekvenshastighed kan kompressorhastigheden justeres fleksibelt baseret på faktiske strømningskrav. Når enheden kræver en lavere trykluftstrømningshastighed, reduceres kompressorhastigheden; Når der kræves en højere strømningshastighed, øges hastigheden. Hastighedsjustering tilbyder en hurtig responstid og kan hurtigt tilpasse sig ændringer i processtrømningshastighed, men stiller høje krav til motor- og kontrolsystemet.

● Reflux -regulering

Reflux -regulering er en almindelig flowkontrolmetode i luftseparationsenheder. I en destillationssøjle kontrolleres for eksempel gassen - væskeforholdet i søjlen ved at justere refluksstrømningshastigheden, hvilket påvirker destillationseffektiviteten og produktstrømningshastigheden. For at forbedre produktrenheden kan refluxstrømningshastigheden øges for at muliggøre destillationsafsnittet i søjlen til mere effektivt adskilte urenheder fra gassen. For at øge produktudbyttet kan refluxstrømningshastigheden reduceres. Reflux -regulering skal bruges i forbindelse med andre flowkontrolmetoder for at sikre stabil drift af destillationssøjlen under forskellige driftsbetingelser.

Flowovervågning og sikkerhedssikring

● Flowovervågningssystem

For nøjagtigt at overvåge flow ved ASU -nøglepunkter vedtages et avanceret flowovervågningssystem normalt, hovedsageligt sammensat af flowsensorer, signaltransmissionskredsløb og display- og kontrolinstrumenter.

●Flowsensorer:

Åbningsplade flowmetre: Mål flow via trykforskel fra væske, der passerer gennem en åbning; Enkel, lav - omkostninger, men begrænset nøjagtighed.

Vortex Flowmeters: Detekterer Vortex -frekvens fra væske, der passerer gennem en hvirvelgenerator; høj nøjagtighed, bredt måleområde.

Massestrømmetre: Mål direkte væskemassestrøm, ikke påvirket af temperatur/tryk/densitetsændringer; Ultra - høj nøjagtighed, ideel til produktgasstrømningsmåling.

● Signal transmission og displaystyring:

Flowsensorer konverterer flowsignaler til elektriske/digitale signaler, transmitteret til visning og kontrolinstrumenter. Disse instrumenter viser reelle - tidsstrømning på hvert punkt, udløser alarmer, hvis strømmen overstiger indstillede intervaller og opretter forbindelse til automatiseringssystemet til automatisk strømningsjustering.

●Sikkerhedsforanstaltninger

Unormale strømningssvingninger i ASUS kan forårsage sikkerhedsrisici, hvilket kræver effektive sikkerhedsforanstaltninger:

Flow Alarmer & Interlocks:
Overvågningssystemet har øvre/nedre alarmgrænser; Audible/visuelle alarmer aktiveres, når strømmen er uden for rækkevidde. Interlock -enheder forhindrer alvorlige ulykker: f.eks. Auto - Lukning af luftkompressorer, hvis tilførselsluftstrømmen er for lav (for at undgå udstyrsskader), eller auto - Justering af ventilåbninger/nedlukning af specifikt udstyr, hvis produktet o₂/n₂ flow svinges abnormalt.

Udstyrsvedligeholdelse og pleje:
Oprethold regelmæssigt flowovervågningsudstyr, kontrolenheder og hele ASU: Inspicér flowsensorer for blokering/skade (rent/udskift hurtigt), kontroller/debug -ventiler (sikre fleksibilitet/pålidelighed), og inspicér nøgleudstyr (f.eks. Kompressorer) for stabil ydelse. Dette reducerer flow abnormaliteter fra udstyrsfejl og forbedrer operationel sikkerhed.

Anbefalede flowparametre til luft adskillelsesenheder i forskellige skalaer

●Lille - skala Asus

Velegnet til scenarier med lav gasfterspørgsel, såsom laboratorier og små fabrikker.

Core Parameters: Process air flow rate 50-500 Nm³/h; product oxygen flow rate 10-200 Nm³/h (purity >99.5%), product nitrogen flow rate 20-300 Nm³/h (purity >99.9%).​

Karakteristika: Kontroller nøjagtigt strømningshastigheden for hver komponent for at sikre stabil levering af høj - renhedsgas for små - skalaproduktion eller eksperimenter.

●Medium - skala Asus

Service af generelle industrielle virksomheder i vid udstrækning for at imødekomme den almindelige efterspørgsel efter gas.

Kerneparametre: Processeluftstrømningshastighed 3.000-20.000 nm³/h; Produkt iltstrømningshastighed 1.000-10.000 nm³/h (renhed ≈99,6%), produktnitrogenstrømningshastighed 1.500-15.000 nm³/h (renhed op til 99,99%).

Karakteristika: Højere krav til strømningskontrol ved nøgleknuder (f.eks. Foderluft, trykluft, gas - væskestrøm i destillationstårne); Stol på avancerede automatiserede systemer og præcisionsudstyr for at sikre effektiv, stabil drift og produktkvalitet.

●Stor - skala Asus

Brugt i store - skala industrielle produktionsscenarier, såsom store stålfabrikker og kemiske planter.

Kerneparametre: Processeluftstrømningshastighed over 50.000 nm³/h (nogle overstiger 100.000 nm³/h, f.eks. En ASU i et stort stålkonglomerat når 80.000 nm³/h); Produkt iltstrømningshastighed 30.000-50.000 nm³/h (opfylder strenge renhedskrav til stålproduktion), produktnitrogenstrømningshastighed 40.000-60.000 nm³/h.

Karakteristika: Høje vanskeligheder med flowkontrol; Kræv mere avancerede og pålidelige overvågnings- og reguleringsteknologier for at sikre stabil og effektiv drift under høj belastning, hvilket giver kontinuerlig høj - kvalitetsgas til store- skalaproduktion.

Som en af ​​de mest professionelle producenter og leverandører af luftseparationsenheder i Kina, byder vi dig varmt velkommen til engrossalg af høj renhedsluftsseparationsenhed fra vores fabrik. Alle specialfremstillede produkter er med høj kvalitet og konkurrencedygtig pris.