Jednotky na oddeľovanie vzduchu (ASU) sú základné systémy určené na oddeľovanie kyslíka, dusíka a sledovanie vzácnych plynov z atmosférického vzduchu podľa požiadaviek priemyslu. Keďže sektory ako výroba ocele, chemikálie, nová energetika, elektronika a zdravotníctvo čoraz viac vyžadujú plyny vysokej{1}}čistoty a spoľahlivé{2}}dodávky na mieste, technológia separácie vzduchu sa vyvinula z jedného procesu na diverzifikovaný súbor technických ciest. Na základe prevádzkových princípov, aplikačných scenárov a procesných charakteristík možno ASU všeobecne klasifikovať na tlakovú adsorpciu (PSA), kryogénnu destiláciu, membránovú separáciu a pomocné čistiace jednotky, ako sú napríklad absorpčné procesy.
Jednotky na oddeľovanie vzduchu adsorpciou tlakovým výkyvom (PSA).
Technológia Pressure Swing Adsorption (PSA) oddeľuje plyny využívaním rozdielov v adsorpčnej kapacite medzi rôznymi molekulami plynu a špecifickými adsorbentmi. Prostredníctvom opakovaných cyklov tlakovej adsorpcie a beztlakovej desorpcie dosahujú PSA systémy efektívnu separáciu plynov.
Jednotky na separáciu vzduchu-založené na PSA sa vyznačujú relatívne jednoduchým procesným tokom, flexibilnou možnosťou spustenia-zastavenia a nízkou spotrebou energie, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné na výrobu dusíka a kyslíka v malom až strednom meradle-. Systémy PSA dusíka sa široko používajú pri výrobe elektroniky, konzervácii potravín, tepelnom spracovaní kovov a manipulácii s práškom, pričom poskytujú dusík s čistotou od 95 % do 99,999 %.
Hoci PSA nie je navrhnutý na ultra{0}}vysokú{1}}čistotu alebo veľmi rozsiahlu-výrobu plynu, ako je kryogénna separácia vzduchu, ponúka významné výhody v investíciách do zariadenia, prevádzkových nákladoch a jednoduchosti údržby. Výsledkom je, že jednotky PSA sa vo veľkej miere využívajú v malých a stredných{4}}zariadeniach a na-inštaláciách dodávky plynu na mieste.
Kryogénne destilačné jednotky na separáciu vzduchu
Kryogénna destilácia je jednou z najpoužívanejších a technicky vyspelých metód separácie vzduchu, ktorá je vhodná najmä na{0}}výrobu vysoko čistého kyslíka a dusíka{1}. V tomto procese je okolitý vzduch stlačený, čistený a ochladzovaný na teploty blízke-skvapalňovaniu. Po čiastočnom alebo úplnom skvapalnení vzduch vstupuje do destilačnej kolóny, kde rozdiely v bodoch varu umožňujú postupne oddeľovať kyslík, dusík a argón.
Kryogénne jednotky na separáciu vzduchu dokážu spoľahlivo produkovať kyslík s čistotou 99,6 % alebo vyššou a dusík s čistotou 99,999 % alebo vyššou. Umožňujú tiež regeneráciu-argónu vysokej čistoty a určitých vzácnych plynov, vďaka čomu sú ideálne pre oceliarne, uhoľné-chemické projekty, integrované rafinačné komplexy, veľké závody na výrobu amoniaku a centralizované prevádzky na dodávku plynu.
Hoci kryogénne systémy vyžadujú vyššie počiatočné investície a kladú vyššie nároky na napájanie, infraštruktúru a prevádzkové znalosti, ponúkajú jasné výhody v dlhodobej -nepretržitej prevádzke a-veľkoobjemovej produkcii plynu. V dôsledku toho zostáva kryogénna destilácia dominantnou technologickou cestou pre stredné- a veľké-projekty priemyselných plynov.
Membránové separačné vzduchové separačné jednotky
Technológia membránovej separácie sa spolieha na selektívnu permeabilitu semipermeabilných membrán na oddelenie molekúl plynu. V dôsledku rozdielov vo veľkosti molekúl a difúznych charakteristikách umožňuje materiál membrány niektorým zložkám prechádzať rýchlejšie a vytvára prúdy plynu buď -obohatené, alebo dusíkom{2}}.
Membránové-jednotky na separáciu vzduchu sa vyznačujú -kryogénnym procesom, kompaktným usporiadaním systému, malým pôdorysom a rýchlym{2}}zapínaním a vypínaním. Vďaka svojej modulárnej povahe sú dobre-vhodné pre konfigurácie namontované na lyžiach{5}}alebo v kontajneroch. Tieto jednotky sa široko používajú pri preplachovaní potrubí, inertizácii, opláštení dusíkom a protipožiarnej ochrane v ropnom a plynárenskom priemysle, ako aj pri výrobe lítiových batérií, chemickom spracovaní a skladovaní obilia, ktoré si vyžadujú strednú- až vysokú-čistotu dusíka.
Je potrebné poznamenať, že membránová separácia zvyčajne nemôže dosiahnuť ultra{0}}vysokú čistotu plynu sama osebe. Táto technológia je najúčinnejšia na výrobu dusíka v rozsahu čistoty 95 % – 99,5 % alebo prúdov obohatených o kyslík-a je často integrovaná pred PSA alebo kryogénnymi systémami ako pred-koncentrácia alebo fáza{6}}úspory energie.
Absorpcia a iné pomocné separačné procesy
Absorpčné procesy využívajú kvapalné rozpúšťadlá na selektívnu absorpciu špecifických zložiek zo zmesi plynov, čím sa dosiahne separácia alebo čistenie. V systémoch separácie vzduchu sa absorpcia vo všeobecnosti nepoužíva ako primárna separačná metóda; namiesto toho hrá kľúčovú úlohu pri odstraňovaní nečistôt a rafinácii plynu.
Typické aplikácie zahŕňajú použitie chemických rozpúšťadiel na absorbovanie oxidu uhličitého-zabraňujúce zamrznutiu CO₂ a blokovanie zariadení pri nízkych teplotách- a cielené odstránenie stopových nečistôt, ako sú SO₂, NOx a určité organické zlúčeniny. Tieto kroky pomáhajú zlepšiť prevádzkovú stabilitu a životnosť zaradených jednotiek na separáciu vzduchu.
Absorpčné procesy sú bežne integrované so sušením, filtráciou, katalytickou oxidáciou a ďalšími krokmi čistenia, aby sa vytvoril kompletný reťazec pred{0}}úpravy vzduchu a čistenia koncového- plynu. Ako také sú základnými pomocnými jednotkami, ktoré zaisťujú-dlhodobú stabilnú prevádzku systémov kryogénnej separácie vzduchu, PSA a membránových separačných systémov.
Ako si vybrať správnu jednotku na oddeľovanie vzduchu
Rôzne typy jednotiek na separáciu vzduchu ponúkajú výrazné výhody a majú špecifické hranice použitia. Pri výbere ASU by spoločnosti mali posúdiť tieto kľúčové faktory:
- Rozsah výroby a plány budúcej expanzie: Požadovaný objem plynu a očakávaný rast kapacity počas nasledujúcich 5–10 rokov určujú, či je vhodnejšia kryogénna jednotka ASU, PSA alebo membránová separačná jednotka.
- Čistota produktu a stabilita dodávky: Aplikácie vyžadujúce vysokú čistotu a minimálne kolísanie zvyčajne uprednostňujú kryogénne systémy alebo kombinované riešenia, ako napríklad „kryogénne + jemné čistenie“. Pre všeobecné aplikácie na podporu inertizácie alebo spaľovania- často postačujú PSA a membránové jednotky.
- Celkové náklady a energetická účinnosť: Výber by sa nemal spoliehať len na nákupnú cenu zariadenia. Je potrebné zvážiť náklady na elektrickú energiu, ročné prevádzkové hodiny, náklady na údržbu a pracovné požiadavky. Pre dlhotrvajúcu-pretržitú prevádzku kryogénne jednotky ASU často ponúkajú nižšie jednotkové náklady na plyn.
- Podmienky na mieste a environmentálne obmedzenia: Dostupný priestor, energetická infraštruktúra, usporiadanie plynovodov, vzdialenosť prepravy plynu a miestne požiadavky týkajúce sa životného prostredia ovplyvňujú konečnú konfiguráciu procesu.
V praktických inžinierskych projektoch žiadna jednotlivá technológia nemôže úplne splniť všetky požiadavky. Kombinované používanie kryogénnej separácie vzduchu, PSA, membránovej separácie a čistenia založeného-na absorpcii sa stalo bežným trendom. Vhodnou integráciou týchto procesov môžu podniky zabezpečiť kvalitu plynu a spoľahlivosť dodávok a zároveň znížiť celkové náklady na životný cyklus.
Spoločnosť Shenger Gas sa dlhodobo špecializuje na priemyselné plynové zariadenia a inžinierstvo systémov separácie vzduchu. Na základe prevádzkových potrieb priemyselných odvetví, ako sú oceliarsky, chemický, nová energetika, elektronika, skladovanie obilia a aplikácie na mori, spoločnosť poskytuje integrované riešenia zahŕňajúce návrh procesov, výber zariadení, kompletnú-výrobu systému, inštaláciu, uvedenie do prevádzky a dlhodobú{2}}podporu prevádzky. To umožňuje používateľom dosiahnuť optimálnu rovnováhu medzi bezpečnosťou, spoľahlivosťou a celkovým ekonomickým výkonom.
