בהתבסס על ניתוח מאפייני התהליך של יחידות הפרדת אוויר, מאמר זה מציע טרנספורמציה סבירה של התהליך מנקודות המבט של ספיחת נדנדה לחץ, הפרדת קרום וקירור עמוק קריוגני.
יצרנית יחידת הפרדת אוויר תעשייתית קטנה ובינונית
1 תיאור קצר של תהליך הפרדת האוויר
2 בחירת זרימת תהליכים של יחידת הפרדת אוויר
2.1 בחירת תהליכים לייצור מוצרים נוזליים
1 תיאור קצר של תהליך הפרדת האוויר
לטכנולוגיית ההפרדה האווירית של המדינה שלי יש היסטוריה ארוכה של פיתוח. בימים הראשונים, התהליך הנפוץ היה תהליך ההפרדה הקור העמוק הקריוגני. עם זאת, עם פיתוח הטכנולוגיה והמצב הנוכחי של מכשירי הפרדת אוויר מקומיים, ישנם כיום שלושה תהליכי הפרדת אוויר עיקריים: תהליך ספיחת נדנדה בלחץ, תהליך הפרדת קרום ותהליך זיקוק קריוגני.
1.1 תהליך ספיחת נדנדה בלחץ
תהליך הספיחה של נדנדה בלחץ משתמש בעיקר מסננים מולקולריים כסופגים. באמצעות שינוי הלחץ, מולקולות החנקן והחמצן בחומר הגלם האוויר יוצרים הבדלים בכוח הספיחה בפעולה של המסננת המולקולרית. לאחר פרק זמן ניתן להשיג הפרדת מולקולות חנקן וחמצן (העשרה שלב הספיחה והעשרת שלב הגז), ואז פרוקות מולקולות החנקן והחמצן (תהליך נדנדה בלחץ). ניתן למחזר את המסננת המולקולרית לאחר פריקת מולקולות החנקן והחמצן. תהליך זה של ספיגה ושחרור מולקולות חנקן וחמצן על ידי מסננות מולקולריות ושינוי הלחץ נקרא "תהליך ספיחת נדנדה בלחץ". בתהליך הייצור בפועל, טיהור אוויר נדרש גם כדי להסיר זיהומים באוויר ולשלוח אותו למיכל החיץ. תהליך הייצור של תהליך הספיחה של נדנדה בלחץ אינו מסובך, אך איכות מוצרי החנקן והחמצן המתקבלים נמוכה.
1.2 תהליך הפרדת קרום
באופן עקרוני, טכנולוגיית הפרדת הממברנה מיישמת את עקרון הדיפוזיה, כלומר, על פי ההבדל במקדם פירוק הגז ופיזור הגז בממברנה, מושגים שיעורי חדירות שונים כדי להשיג הפרדת רכיבי אוויר. לא קשה לראות כי הביצועים של קרום ההפרדה קובעים את רמת תהליך הפרדת האוויר. חומר הגלם האווירי פועל משני צידי הממברנה, והחלק עם חדירות מהירה והחלק עם חדירות איטית מופרדים באופן טבעי, אך על מנת להבטיח את התשואה, בדרך כלל משתמשים בזרז: בתהליך הייצור בפועל, הוא עדיין צריך לעבור את מערכת הטיפול המקדים של הטיהור תחילה. תהליך הפרדת הממברנה הוא הגמיש ביותר מבין כל סוגי התהליכים. על ידי החלפת ממברנות חומרי סיבים שונים, ניתן להשיג מוצרי גז מסוגים שונים וטוהרים שונים. מחקרים מעשיים הראו שככל שהלחץ שעומד בפני תהליך ההפרדה של הממברנה גדול יותר, כך התפוקה גדולה יותר, ולכן התפתחות טכנולוגיית קרום הסיבים היא סוגיית הליבה של תהליך זה.
1.3 תהליך זיקוק קריוגני
תהליך הזיקוק הקריוגני הוא גרסה משודרגת לתהליך ההפרדה הקריוגני באוויר קר עמוק. העיקרון שלו הוא להשתמש בתכונות הפיזיות השונות של מולקולות חנקן וחמצן באוויר. למולקולות חמצן ומולקולות חנקן יש נקודות רתיחה שונות. האוויר נוזל תחילה בלחץ גבוה וטמפרטורה נמוכה ואז מזוקק. הפרדת העברת החום הוסבה לאוויר נוזלי, ובכך הפרידה בין מולקולות חמצן ומולקולות חנקן.
תהליך זה שומר על מספר גדול של אמצעים מסורתיים ביישומים בפועל, כגון מדחסי אוויר, מכשירי טיהור, מערכות חילופי חום ומערכות זיקוק. בהשוואה לשני התהליכים הראשונים, לתהליך הזיקוק הקריוגני יש מאפיין ברור מאוד, כלומר הוא יכול להשיג טוהר גבוה של מוצרים. תהליך הזיקוק הקריוגני מושפע מתהליכים חדשים, בעיקר בגלל תהליך מורכב משלו ופגמים כמו זמן הפעלה ארוך של מכשירים. בפרט, אי הנוחות הנגרמת על ידי המכשיר עצמו, כולל מדחסי אוויר, מטהרים, מערכות חילופי חום וכו ', עלות ההשקעה הראשונית גבוהה בהרבה מזו של תהליכי הפרדת מסננת מולקולרית וממברנה.
עם זאת, אין להכחיש כי אי אפשר להשיג מוצרי חנקן וחמצן טוהר גבוה (במיוחד מוצרים נוזליים) בטמפרטורת החדר, והתהליך הקור העמוק הקריוגני עדיין חיוני.
2 בחירת זרימת תהליכים של יחידת הפרדת אוויר
ליחידות הפרדת אוויר יש מגוון רחב של יישומים והן מסוגים שונים. תעשיות שונות צריכות לבצע בחירות משלהן על סמך הצרכים שלהן. לאחר הבנת עקרונות התהליך העיקריים של יחידות הפרדת אוויר, יש צורך גם לקבוע איזו צורה של מוצר (נוזל או גז) המשתמש רוצה לייצר. NewTek קיבלה את המלצות הבחירה הבאות.
2.1 בחירת תהליכים לייצור מוצרים נוזליים
חומרי הגלם המתאימים ליחידת הפרדת האוויר ולתהליך הם בצורת גז, ולחץ גבוה, טמפרטורה נמוכה ותנאים אחרים נדרשים להמירם לצורת נוזלים. בהתבסס על מאפייני התהליכים לעיל, לא קשה לשפוט כי תהליך הזיקוק בטמפרטורה נמוכה הוא הבחירה הטובה ביותר להשיג מוצרים נוזליים. הסיבה לכך היא שתחתים בתנאים שאינם נמוכים בטמפרטורה, למרות שניתן להשתמש במסננות מולקולריות או ממברנות הפרדה כדי להשיג אוסף של מולקולות חנקן וחמצן, בלחץ אטמוספרי, נקודת הרתיחה של חמצן (חמצן טהור) היא 90.17K ({5}}. 98 מעלות). נקודת הרתיחה של חנקן (חנקן טהור) היא 77.35K (-195. 80C). אי אפשר ליצור צורה נוזלית.
לכן, כדי להשיג מוצרים נוזליים, יש לקחת בחשבון טמפרטורה ולחץ. במקביל, גם דרישות תהליך האחסון של מוצרים נוזליים מחמירים מאוד, הדורשים תנאים קפדניים להשגת עגינה בתהליך הייצור.
2.2 בחירת תהליכים לייצור מוצרים גזים
תהליך הייצור של מוצרים גזים כולל מגוון רחב של אפשרויות. בנוסף לתהליכי זיקוק שאינם קריוגניים, נפוצים יותר מסננות מולקולריות וממברנות ההפרדה. שני התהליכים יכולים להשיג ייצור מחזורי ולחסוך עלויות. עם זאת, החיסרון הוא שלא ניתן להשיג מוצרים עם טוהר גבוה יותר. עבור מוצרים גזים מסוימים הדורשים טוהר גבוה יותר, נעשה שימוש בעיקר בהפרדת אוויר נמוך אוויר נמוך בטמפרטורה נמוכה. הסיבה היא שלמרות שספיחה, הפרדת קרום ותהליכים אחרים
יכול להשיג את המטרה של הפרדת אוויר, ישנם פגמים טבעיים (מגבלות תהליכים) בחילוץ טוהר גבוה. תהליך הזיקוק המלא של הפרדת אוויר בלחץ נמוך בטמפרטורה נמוכה בטמפרטורה נמוכה יכול להשיג רמת תהליך של 99.99% טוהר.
3 מסקנה
באמצעות ההקדמה לעיל, NewTek ניתח את תהליכי הפרדת האוויר העיקריים. מצד אחד, הופעתם של תהליכים חדשים הגדילה מאוד את התפוקה של תהליך הפרדת האוויר, חסכה עלויות ושיפור היעילות; אך מצד שני, תהליכים חדשים אינם יכולים להחליף לחלוטין תהליכים מסורתיים. על מנת להשיג מוצרים בעלי טוהר גבוה, לתהליכים מסורתיים עדיין יש סיכויי פיתוח. קבוצת Newtek תתחיל במערכת התהליכים לפיתוח עתידי של תהליך הפרדת אוויר כדי לענות על צרכי הפיתוח הכלכלי ואקולוגיה סביבתית.
תגיות פופולריות: יחידת הפרדת אוויר תעשייתית, יצרני יחידות הפרדת אוויר תעשייתי, ספקים
