Los dispositivos de separación del aire juegan un papel importante en las empresas químicas, y también son un dispositivo de soporte indispensable en el proceso de producción de las empresas químicas. Este artículo presenta brevemente los tres flujos del dispositivo de separación de aire común en las empresas químicas. Cada planta química debe elegir el flujo apropiado del proceso del dispositivo de separación de aire de acuerdo con su situación real para lograr el propósito de reducir el consumo de energía y mejorar los beneficios económicos.
Contenido
1 Proceso de separación de adsorción de balanceo de presión
2. Proceso de separación de membrana
3. Proceso de destilación de baja temperatura
4. Conclusión
1 Proceso de separación de adsorción de balanceo de presión
La torre de adsorción equipada con tamiz molecular es la parte central del proceso de separación de adsorción de swing de presión. En los microporos del tamiz molecular, diferentes componentes tienen diferentes tasas de difusión y adsorción, dando así la separación de nitrógeno y oxígeno. Si la adsorción no alcanza el equilibrio, el nitrógeno o el oxígeno se enriquecerán en la fase gaseosa y formarán el gas del producto correspondiente. Luego se reduce la presión, se eliminan las impurezas adsorbidas y el gas residual y se puede lograr la regeneración.
Hay dos torres de adsorción en el dispositivo de separación de adsorción de swing de presión. La función de la primera torre de adsorción es adsorbe nitrógeno u oxígeno, y la función de la otra torre de adsorción es la desorción y la regeneración. Las dos torres de adsorción pueden funcionar alternativamente bajo la acción de las válvulas neumáticas, produciendo así continuamente nitrógeno u oxígeno. La apertura y el cierre de la válvula neumática se controlan principalmente automáticamente por el controlador del programa PLC.
Las ventajas del proceso de separación de adsorción de oscilación de presión son los parámetros operativos estables, el bajo consumo de energía y el mantenimiento conveniente. La mayoría de ellos son estructuras combinadas montadas en patines, que pueden realizar una operación no tripulada. Pero sus desventajas también son muy obvias. El nitrógeno o oxígeno producido tiene poca pureza y baja presión de gas. La pureza del producto tendrá un gran impacto en el tamaño del equipo y la capacidad del equipo. Esto se debe a que el proceso de separación de adsorción de oscilación de presión La escala del proceso en sí es relativamente pequeña. En general, la presión mínima de gas del producto de adsorción de oscilación de presión es aproximadamente 0. 4MPA, la presión máxima de gas es aproximadamente 0. 8MPA, la pureza del nitrógeno puede alcanzar el 95%~ 99.9%, y la pureza de oxígeno puede alcanzar el 93%± 2%. De acuerdo con el nivel técnico interno actual, la capacidad de producción de nitrógeno de adsorción de swing de presión máxima de un solo conjunto de productos puede alcanzar 1000 nm/h, y la producción de oxígeno de adsorción de balanceo de presión máxima a menudo es difícil de alcanzar 500 nm/h. El producto maduro actual tiene una capacidad de producción de nitrógeno de solo 600 NMH cuando la pureza de nitrógeno alcanza o excede el 99.99%, y la capacidad de producción de oxígeno puede alcanzar 6000 nm²/h ™ cuando la pureza de oxígeno es del 95%~ 99%.
2. Proceso de separación de membrana
Los diferentes gases tienen diferentes coeficientes de difusión y solubilidad en la membrana, en función de la cual se puede realizar la separación de gases, que también es el principio técnico de la tecnología de separación de membrana. El gas mixto produce diferentes tasas de permeación bajo la acción de la diferencia de presión entre la presión y la fuerza impulsora en ambos lados de la membrana. El dióxido de carbono, el hidrógeno, el vapor de agua y el oxígeno tienen tasas de permeación más rápidas, que se enriquecerán en el lado de permeación de la membrana. El argón y el nitrógeno tienen tasas de permeación más lentas, que se conservarán y enriquecerán en el lado de la retención, logrando así la separación del gas mixto.
Las ventajas del proceso de separación de la membrana son la velocidad de inicio rápida, la pequeña huella, el bajo consumo de energía, el bajo ruido, la estructura de equipos compactos y la operación no tripulada. La estructura del equipo de separación de membrana es relativamente simple. Se puede convertir en un tipo de contenedor, montado en el patín o tipo de caja. Es relativamente conveniente de instalar. El gas de producto calificado se puede proporcionar en 5 a 15 minutos, y tiene una tasa de operación más rápida. Sin embargo, debido a la estructura simple del equipo, la calidad de la membrana afectará directamente la calidad de la membrana. Afectar la vida útil del equipo de separación de membrana. Y una vez que la membrana envejece, es inconveniente reemplazarla o repararla. Otra desventaja del proceso de separación de la membrana es que tiene una capacidad de separación limitada y baja pureza del gas del producto. La pureza de los productos de nitrógeno es de aproximadamente 95%~ 99%, y la pureza de los productos de oxígeno es de aproximadamente 45%. A menudo se usa en industrias que no requieren alta pureza de gas de producto, como la industria médica, la industria del tratamiento de aguas residuales y la combustión enriquecida con oxígeno, etc.
3. Proceso de destilación de baja temperatura
El nitrógeno y el oxígeno tienen diferentes puntos de ebullición. Usando esta característica, el nitrógeno y el oxígeno pueden separarse a través del proceso de destilación de baja temperatura. El punto de ebullición del gas se ve afectado por la temperatura y la presión. En el proceso de destilación, el entorno de baja temperatura y alta presión se usa para licuar primero el aire, y luego la torre de destilación se usa para la transferencia de masa y la transferencia de calor para separar el nitrógeno y el oxígeno en el aire.
Las ventajas del proceso de destilación de baja temperatura son la presión de gas suficiente, la alta pureza de gas y la gran producción de gas, lo que puede satisfacer las necesidades de producción de las empresas químicas. Sin embargo, las empresas tienen las desventajas del rango de ajuste de carga pequeña, el tiempo de inicio largo y la operación compleja. Es más adecuado cuando se requiere una cantidad estable y una gran dosis de suministro de gas continuo. Con el desarrollo de la industria, el sistema de control de DCS se ha introducido en el proceso de destilación criogénica, lo que ha mejorado sus deficiencias hasta cierto punto. Según las necesidades del usuario, el proceso de destilación criogénica tiene los siguientes flujos de proceso.
(1) Destilación completa sin hidrógeno para producir argón.
La destilación completa sin hidrógeno para producir tecnología de argón se basa en tecnología de embalaje estructurada y se utiliza principalmente en equipos grandes y medianos. Su propósito es obtener el argón del producto. El flujo del proceso es obtener primero el argón del proceso a través del proceso tradicional, y luego realizar la destilación de baja temperatura en el argón del proceso para eliminar el nitrógeno de él para obtener el argón del producto requerido. Sus ventajas son una operación conveniente, proceso simple, estable y seguro, y alta pureza de gas. Sin embargo, tiene baja confiabilidad, consume hidrógeno durante el proceso de preparación, genera altos costos y tiene un alto riesgo.
(2) Embalaje estructurado.
El embalaje estructurado tiene tres ventajas: primero, tiene un bajo consumo de energía y puede realizar un intercambio de calor continuo. La superficie del embalaje forma una película líquida debido al líquido de reflujo, reduciendo así la resistencia de la torre superior. Hay diferentes rutas de flujo entre el vapor y el líquido, lo que reduce en gran medida la resistencia de la torre superior del embalaje. En segundo lugar, el argón, el nitrógeno y el oxígeno tienen una alta tasa de separación. La presión de funcionamiento de la torre superior puede reducirse en un 15%~ 20%, y la presión de la torre inferior puede reducirse, lo que conduce a la separación de argón, nitrógeno y oxígeno, mejorando así la tasa de extracción de gases. Puede aumentar la tasa de extracción de argón en un 5%~ 10%y la tasa de extracción de oxígeno en un 1%~ 3%. Tercero, se puede operar y cambiar en una amplia gama. El contacto con gas-líquido de la torre empaquetada es continuo, y la torre empaquetada tiene un pequeño volumen de retención, por lo que puede hacer grandes cambios dentro de un cierto rango. La torre empaquetada tiene un rango de carga del 40%~ 120%, y una operación de condición operativa variable más rápida.
4. Conclusión
Este artículo presenta brevemente los tres flujos del proceso de separación de aire comúnmente utilizados en las compañías químicas actuales. Estos tres flujos de proceso de separación de aire tienen sus propias ventajas y desventajas. Las compañías químicas deben elegir el flujo apropiado del proceso de separación del aire de acuerdo con sus necesidades reales y mejorar continuamente la tecnología de separación del aire.
