Introducción:Las unidades de separación del aire siguen siendo equipos críticos en una amplia gama de aplicaciones e industrias.
A medida que la demanda de gases industriales continúa creciendo, las unidades de separación de aire (ASU) proporcionan una forma confiable y eficiente de producir gases de la pureza requerida. Al mismo tiempo, el proceso de separación del aire es una forma rentable de producir gases de alta pureza en comparación con otros métodos, capaz de producirse en grandes cantidades, logrando así economías de escala y reduciendo los costos de producción de unidades a lo largo del tiempo. Pero, ¿qué es exactamente una unidad de separación de aire (ASU)? ¿Cómo funciona? ¿Cuáles son sus principales aplicaciones? La siguiente es una guía de ASUS basada en nuestra experiencia en ingeniería criogénica y el diseño y fabricación de tales estructuras.
¿Qué es una unidad de separación de aire?
Una unidad de separación de aire (ASU) es una instalación industrial utilizada para separar el aire atmosférico en sus componentes principales (es decir, nitrógeno, oxígeno y, a veces, argón y otros gases nobles). Dichas unidades generalmente consisten en elementos como compresores de aire, sistemas de purificación de aire, intercambiadores de calor, sistemas de enfriamiento criogénico y columnas de destilación.
¿Cómo funcionan las unidades de separación de aire?
Aunque las unidades de separación de aire pueden realizar una variedad de métodos, la destilación fraccional es la principal tecnología de separación utilizada.
El principal principio de trabajo de una unidad de separación de aire (ASU) es separar el aire a través de un proceso de licuefacción y destilación. El funcionamiento típico de una unidad de separación de aire se describe a continuación:
Compresión:
En esta etapa, el aire atmosférico se dibuja en la unidad de separación de aire (ASU) y su presión aumenta por una serie de compresores. El propósito es aumentar la eficiencia de los procesos posteriores de enfriamiento y separación, y el rango de presión típico es de entre 5 y 10 bares.
Purificación: antes del procesamiento adicional, el aire comprimido generalmente se purifica para eliminar las impurezas (incluida la humedad, el dióxido de carbono o los contaminantes traza). Este paso asegura que el gas separado sea de alta pureza y evite problemas como congelar o obstruir equipos criogénicos.
Enfriamiento:
El aire comprimido purificado se enfría a bajas temperaturas a través de una serie de intercambiadores de calor y ciclos de refrigeración. Dado que la destilación criogénica se basa en la diferencia en los puntos de ebullición de diferentes componentes, el aire está licuado.
Separación:
El aire ahora frío y licuado se alimenta a una columna de destilación (o una serie de columnas de destilación) para separar el aire en sus componentes principales en función de las diferencias en los puntos de ebullición:
El nitrógeno tiene un punto de ebullición más bajo (-196 grados o -321 grados F) que el oxígeno (-183 grados o -297 grados F).
Si se separa, el argón tiene un punto de ebullición aún más bajo (-186 grados o -303 grados F).
A medida que el aire aumenta en la columna, la temperatura aumenta gradualmente y los diferentes componentes se evaporan en sus respectivos puntos de ebullición. Por ejemplo, el vapor rico en oxígeno se eleva a la parte superior de la columna, mientras que el líquido rico en nitrógeno se acumula en la parte inferior. Si está presente argón, generalmente se extrae como un subproducto en un punto intermedio en la columna.
Colección, almacenamiento y entrega:
Los gases separados se recogen y se envían a tanques de almacenamiento (tanques de presión o tanques criogénicos). Los gases se pueden distribuir y suministrar a diversas industrias y aplicaciones, dependiendo de los requisitos de pureza.
En estas operaciones, el funcionamiento de la unidad de separación de aire es crucial, presentando una estrecha integración de intercambiadores de calor y columnas de separación para garantizar su eficiencia.
Aplicaciones de ASU
Cuidado de la salud:
El uso de oxígeno y otros gases técnicos en la industria de la salud puede beneficiarse de ASU
Procesos industriales:
Las unidades de separación del aire son parte de la tecnología criogénica utilizada en la industria para procesos como la fabricación de metales, la producción de productos químicos y el tratamiento de aguas residuales. También se utiliza para producir gases de alta pureza para procesos como la fabricación de obleas y la fabricación de dispositivos en la industria de semiconductores.
Comida y bebidas:
El nitrógeno es parte de los llamados "gases alimenticios" y se usa en la industria de alimentos y bebidas para empaquetar y preservar productos.
Producción de energía:
Las unidades de separación de aire (ASUS) pueden proporcionar oxígeno de alta pureza para los procesos de combustión en centrales eléctricas y molinos de acero.
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