مصنع الأكسجين

 

ملخص

يجمع مصنع النيتروجين الصناعي بين ضغط الهواء وتنقية الامتزاز والتقطير المبرد. إنها تنتج نيتروجين يصل إلى نسبة نقاء 99.999٪.

أنظمة توليد النيتروجين آمنة وموثوقة وسهلة التشغيل والصيانة. تتوفر عدة خيارات ، حسب احتياجات العملاء. على سبيل المثال ، قد تتضمن مبخرًا احتياطيًا وجهاز تخزين لتحسين التوافر والموثوقية ، أو جهاز التوليد المشترك للسائل لتكملة جهاز تخزين السائل الاحتياطي. وبالمثل ، يمكن لنظام توليد النيتروجين تحسين النفقات الرأسمالية (النفقات الرأسمالية) ونفقات التشغيل (OPEX) وفقًا لمتطلبات العملاء. هذه المعدات معبأة بالكامل للتركيب السريع.

 

1. مصنع الأكسجين

 

 

 

2. الحث ASU: معدات فصل الهواء تفصل الهواء من الغلاف الجوي إلى مكوناته الرئيسية ، عادة النيتروجين والأكسجين ، وأحيانًا الأرجون والغازات النادرة والخاملة الأخرى.

 

 

 

3. عملية الإنتاج:

 

لتحقيق درجات حرارة منخفضة للتقطير ، تتطلب وحدة فصل الهواء دورة تبريد تعمل من خلال تأثير جول-طومسون ، ويجب الاحتفاظ بمعدات التبريد داخل حاوية عازلة (يشار إليها غالبًا باسم "الصندوق البارد"). يتطلب تبريد الغاز كمية كبيرة من الطاقة لجعل دورة التبريد تعمل ويتم توفيرها بواسطة ضاغط الهواء. تستخدم ASUs الحديثة توربينات التوسعة للتبريد ؛ يساعد خرج الموسع على تشغيل ضاغط الهواء ، مما يزيد من الكفاءة. تتضمن العملية الخطوات الرئيسية التالية

 

 

 

نوع من. قبل أن يتم ضغطه ، يتم ترشيح الهواء مسبقًا لإزالة الغبار.

 

 

 

ب. يتم ضغط الهواء ويتم تحديد ضغط التسليم النهائي بمعدل استرداد المنتج وحالة المائع (غاز أو سائل). يتراوح الضغط النموذجي بين 5 و 10 بار. يمكن أيضًا ضغط تدفق الهواء إلى ضغوط مختلفة لزيادة كفاءة ASU. أثناء عملية الضغط ، يتكثف الماء في المبرد بين المراحل.

 

 

 

يتم تمرير هواء العملية عادةً عبر طبقة غربال جزيئية لإزالة أي بخار ماء متبقي وثاني أكسيد الكربون ، والذي يمكن أن يجمد ويسد معدات التبريد. تم تصميم المناخل الجزيئية بشكل عام لإزالة أي هيدروكربونات غازية من الهواء ، حيث يمكن أن تكون مشكلة في تقطير الهواء اللاحق ، مما قد يؤدي إلى حدوث انفجارات. يجب تجديد طبقة الغربال الجزيئي. يتم ذلك عن طريق تركيب وحدات متعددة تعمل في الوضع المتناوب واستخدام الغازات المنبعثة من الإنتاج المشترك الجاف لامتصاص الماء.

 

 

 

د. يمر هواء العملية من خلال مبادل حراري متكامل (عادة ما يكون مبادل حراري ذو زعنفة) ويتم تبريده مقابل تيار درجة حرارة منخفضة للمنتج (والنفايات). يسيل جزء من الهواء ليشكل سائلًا غنيًا بالأكسجين. يتم إثراء الغاز المتبقي بالنيتروجين وتقطيره إلى نيتروجين نقي تقريبًا (عادةً أقل من 1 جزء في المليون) في عمود التقطير عالي الضغط (HP). يتطلب مكثف هذا العمود التبريد ، والذي يتم الحصول عليه عن طريق توسيع التيار الغني بالأكسجين بشكل أكبر عبر صمام أو من خلال موسع (ضاغط عكسي).

 

 

 

ه. بدلاً من ذلك ، عندما تنتج ASU أكسجينًا نقيًا ، يمكن تبريد المكثف عن طريق تبادل الحرارة مع مرجل إعادة الغلي في عمود تقطير منخفض الضغط (LP) (يعمل عند 1. 2-1. 3 بار مطلق). لتقليل تكاليف الضغط ، يجب أن يعمل المكثف / المرجل المدمج لعمود HP / LP مع اختلاف في درجة الحرارة يبلغ 1-2 درجة كلفن فقط ، مما يتطلب مبادلًا حراريًا مصنوعًا من الألومنيوم المصقول بالنحاس. يتراوح نقاء الأكسجين النموذجي من 97.5 بالمائة إلى 99.5 بالمائة ويؤثر على أقصى استرجاع للأكسجين. يتم الحصول على التبريد المطلوب لإنتاج منتجات سائلة من خلال تأثير JT في الموسع ، والذي يغذي الهواء المضغوط مباشرة في عمود الضغط المنخفض. لذلك ، لا يتم فصل جزء من الهواء ويجب أن يترك الجزء العلوي من عمود الضغط المنخفض كتيار نفايات.

 

 

 

ح- بما أن درجة غليان الأرجون (87.3 كلفن في ظل الظروف القياسية) تقع بين الأكسجين (90.2 كلفن) والنيتروجين (77.4 كلفن) ، يتراكم الأرجون في الجزء السفلي من عمود الضغط المنخفض. عند إنتاج الأرجون ، يتم سحب جانب بخار من عمود الضغط المنخفض ، حيث يكون تركيز الأرجون أعلى. يتم إرساله إلى عمود آخر لتصحيح الأرجون إلى النقاء المطلوب ، حيث يتم إرجاع السائل إلى نفس الموقع في عمود LP. يمكن تحقيق نقاء الأرجون أقل من 1 جزء في المليون باستخدام تعبئة منظمة حديثة مع انخفاض ضغط منخفض للغاية. على الرغم من وجود الأرجون في التغذية عند أقل من 1 في المائة ، فإن عمود الأرجون الهوائي يتطلب الكثير من الطاقة بسبب نسبة الارتداد المرتفعة (حوالي 30) المطلوبة في عمود الأرجون. يمكن توفير تبريد عمود الأرجون بواسطة سائل غني بارد أو نيتروجين سائل.

 

 

 

G. أخيرًا ، يتم تسخين المنتج المنتج في شكل غازي إلى درجة الحرارة المحيطة في الهواء الداخل. يتطلب ذلك تكاملًا حراريًا مصممًا بعناية ، والذي يجب أن يأخذ في الاعتبار متانة الاضطرابات (بسبب تبديل طبقات المنخل الجزيئي). قد يلزم أيضًا تبريد خارجي إضافي أثناء بدء التشغيل.

 

الوسم : مصنع الأكسجين