Ievads
Gaisa atdalīšanas vienība ir svarīgs atbalsta aprīkojums mūsdienu rūpnieciskajā ražošanā. Tās galvenā funkcija ir atdalīt gaisā slāpekļa, skābekļa un citus komponentus un pārveidot tos par augsta tīrības pakāpi gāzveida vai šķidrā formā. To plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā, metalurģijā, biofarmaceitiskos līdzekļos un citos laukos. Strauji attīstoties rūpnieciskajai tehnoloģijai, gaisa atdalīšanas vienības pielietojuma apjoms pastāvīgi paplašinās, un procesa plūsmas izvēle ir kļuvusi par svarīgu problēmu, ar kuru saskaras ķīmiskie uzņēmumi. Šī darba mērķis ir izpētīt dažādu gaisa atdalīšanas metožu priekšrocības un trūkumus un nodrošināt uzņēmumus ar zinātnisku pamatu procesa plūsmas atlasei, pamatojoties uz faktiskajām vajadzībām.
Gaisa atdalīšanas vienības procesa plūsmas nozīme
Ķīmiskajā ražošanā augstas tīrības pakāpes skābeklis un slāpeklis ir galvenās izejvielas. Piemēram, slāpekli bieži izmanto kā aizsardzības gāzi, rezerves gāzi un drošības gāzi, un tā tīrība tieši ietekmē ražošanas efektivitāti un produkta kvalitāti. Tomēr gaisa atdalīšanas ierīču procesa plūsma ir daudzveidīga, un tas, kā izvēlēties labāko risinājumu, ir kļuvis par galveno uzņēmumu problēmu.
Izvēloties procesa plūsmu, uzņēmumiem ir visaptveroši jāņem vērā šādi faktori:
Drošība: procesa plūsmai jābūt augstai uzticamībai, lai nodrošinātu ražošanas drošību.
Ekonomikas ieguvumi: ieguldījumu izmaksas un darbības enerģijas patēriņš ir jākontrolē saprātīgā diapazonā.
Produkta kvalitāte: ievērojiet klientu prasības par gāzes tīrību un izvadi.
Vides aizsardzība: samazināt enerģijas patēriņu un vides piesārņojumu.
Gaisa atdalīšanas metožu klasifikācija
3.1 Kriogēna gaisa atdalīšanas metode
Kriogēna gaisa atdalīšana (kriogēnā destilācija) ir tehnoloģija, ko plaši izmanto ķīmisko vielu uzņēmumi. Tās princips ir kondensēt gaisu šķidrumā un izmantot dažādu gāzes komponentu viršanas punktu atšķirības, lai destilācijas laikā atdalītu augsta tīrības gāzi.
Priekšrocības:
Produkta tīrība ir augsta, un process ir nobriedis un uzticams.
Piemērots liela mēroga ražošanai.
Trūkumi:
Procesa plūsma ir sarežģīta, un ieguldījumu izmaksas ir augstas.
Enerģijas patēriņš ir liels, un ir nepieciešams aprīkojums, piemēram, paplašinātāji.
Saskaņā ar darba spiedienu kriogēno destilāciju var iedalīt trīs veidos: zems spiediens, vidējs spiediens un augsts spiediens. Starp tiem zema spiediena procesam ir zems enerģijas patēriņš, un tā ir pirmā izvēle mūsdienu ķīmiskajiem uzņēmumiem. Turklāt produkta saspiešanas metodes ir sadalītas iekšējā saspiešanā un ārējā saspiešanā. Iekšējā saspiešana ir drošāka, bet kriogēnās šķidruma sistēmas stabilitāte ir būtiska ierīces darbībai.
3.2 Membrānas atdalīšanas metode
Membrānas atdalīšanas tehnoloģija izmanto selektīvās caurlaidības raksturlielumus no puscaurlaidīgām membrānām, lai panāktu gāzes atdalīšanu, izmantojot spiediena starpību.
Priekšrocības:
Vienkārša ierīce, ērta darbība un zema enerģijas patēriņš.
Piemērots maziem un vidējiem uzņēmumiem.
Trūkumi:
Produkta tīrība ir zema (parasti mazāka par 99%).
Piemērots apgabaliem ar zemām tīrības prasībām.
3.3 Spiediena šūpošanās adsorbcijas atdalīšanas metode
Spiediena šūpošanās adsorbcija (PSA) sasniedz gāzes atdalīšanu, izmantojot molekulārā sieta adsorbentu adsorbciju un desorbciju pie dažādiem spiedieniem.
Priekšrocības:
Vienkārša procesa plūsma un augsta automatizācijas pakāpe.
Zemas darbības izmaksas, piemērotas nepārtrauktām skābekļa piegādes vajadzībām.
Trūkumi:
Ir grūti iegūt augstas tīrības produktus.
Ierīces ietilpība ir ierobežota, un lietojumprogrammu diapazons ir šaurs.
Procesa izvēles pamats
4.1
Augsta tīrība un augstas izejas prasības: priekšroka tiek dota kriogēnai gaisa atdalīšanai.
Vienu gāzes un vidējas tīrības prasības: var izmantot membrānas atdalīšanu vai spiediena šūpošanās adsorbciju.
Nelielas ierīces vai skābekļa tīrības prasība, kas lielāka par 90%: priekšroka tiek dota kriogēnai gaisa atdalīšanai.
4.2. Procesa izvēle šķidriem gataviem produktiem
Šķidro produktu sagatavošanai ir nepieciešami zemas temperatūras un zema spiediena apstākļi, tāpēc kriogēnā destilācija ir vienīgā iespējamā iespēja. Citas metodes nevar sasniegt gāzes sašķidrināšanu, kas nav cieti, kas navyogēnos apstākļos.
Secinājums un izredzes
Procesa plūsmas izvēlei gaisa atdalīšanas vienībām jābalstās uz uzņēmuma faktiskajām vajadzībām, produktu īpašībām un ekonomiskajiem ieguvumiem. Kriogēna gaisa atdalīšana ir piemērota augstas tīrības un liela mēroga ražošanai; Membrānas atdalīšana un spiediena šūpošanās adsorbcija ir piemērotāka mazu un vidēju vai zemu tīrības prasībām. Nākotnē ar tehnoloģiskiem sasniegumiem gaisa atdalīšanas procesi būs efektīvāki un enerģijas taupošāki. Ķīmiskajiem uzņēmumiem jāturpina pievērst uzmanību jaunu tehnoloģiju attīstībai un optimizēt esošās procesu plūsmas, lai uzlabotu ražošanas efektivitāti un tirgus konkurētspēju.
