1. O princípio de funcionamento desta planta baseia-se no diferente ponto de ebulição de cada gás presente no ar. O ar é comprimido, pré-resfriado e submetido à remoção de H2O e CO2, sendo então resfriado no trocador de calor principal até se liquefazer. Após a retificação, o oxigênio e o nitrogênio produzidos podem ser coletados.
2. Esta planta é de purificação de ar por MS com processo de expansão por turbina a gás. É uma planta comum de separação de ar, que adota enchimento completo e retificação para a produção de argônio.
3. O ar bruto passa por um filtro de ar para remoção de poeira e impurezas mecânicas e entra no compressor de turbina de ar, onde é comprimido a 0,59 MPa. Em seguida, entra no sistema de pré-resfriamento, onde o ar é resfriado a 17 °C. Depois disso, flui para dois tanques de adsorção de peneira molecular, que funcionam em sequência, para a remoção de H₂O, CO₂ e C₂H₂.
1. Após a purificação, o ar se mistura com o ar expandido e reaquecido. Em seguida, é comprimido por um compressor de média pressão, sendo dividido em dois fluxos. Uma parte segue para o trocador de calor principal para ser resfriada a -260 K e, em seguida, é aspirada da parte central do trocador de calor principal para entrar na turbina de expansão. O ar expandido retorna ao trocador de calor principal para ser reaquecido e, após isso, flui para o compressor de reforço de ar. A outra parte do ar é impulsionada por um expansor de alta temperatura e, após o resfriamento, flui para um expansor de reforço de baixa temperatura. Em seguida, segue para uma caixa fria para ser resfriada a aproximadamente 170 K. Parte desse ar ainda estará resfriada e flui para a parte inferior da coluna inferior através do trocador de calor. O restante do ar é aspirado para o expansor de baixa temperatura. Após a expansão, é dividido em duas partes. Uma parte segue para a parte inferior da coluna inferior para retificação, enquanto o restante retorna ao trocador de calor principal e, em seguida, flui para o compressor de reforço de ar após ser reaquecido.
2. Após a retificação primária na coluna inferior, o ar líquido e o nitrogênio líquido puro são coletados na coluna inferior. O nitrogênio líquido residual, o ar líquido e o nitrogênio líquido puro fluem para a coluna superior através do resfriador de ar e nitrogênio líquido. Lá, são retificados novamente e, em seguida, o oxigênio líquido com 99,6% de pureza é coletado na parte inferior da coluna superior e liberado para a produção através da câmara fria.
3. Parte da fração de argônio na coluna superior é aspirada para a coluna de argônio bruto. Esta coluna é composta por duas partes. O refluxo da segunda parte é bombeado para o topo da primeira parte através de uma bomba de líquido. Na coluna de argônio bruto, o argônio bruto é retificado para obter uma concentração de 98,5% de Ar e 2 ppm de O₂. Em seguida, este argônio é direcionado para o meio da coluna de argônio puro através de um evaporador. Após a retificação na coluna de argônio puro, o argônio líquido (99,999% Ar) é coletado na parte inferior da coluna.
4. O nitrogênio residual do topo da coluna superior flui da caixa fria para o purificador como ar regenerativo, o restante segue para a torre de resfriamento.
5. O nitrogênio proveniente do topo da coluna auxiliar da coluna superior flui para fora da caixa fria como produto, passando pelo resfriador e pelo trocador de calor principal. Caso não haja necessidade de nitrogênio, ele pode ser direcionado para a torre de resfriamento de água. Se a capacidade de resfriamento da torre de resfriamento de água for insuficiente, será necessário instalar um chiller.
| Modelo | NZDON-50/50 | NZDON-80/160 | NZDON-180/300 | NZDON-260/500 | NZDON-350/700 | NZDON-550/1000 | NZDON-750/1500 | NZDON-1200/2000/0y |
| Saída de O2 (Nm3/h) | 50 | 80 | 180 | 260 | 350 | 550 | 750 | 1200 |
| Pureza de O2 (%O2) | ≥99,6 | ≥99,6 | ≥99,6 | ≥99,6 | ≥99,6 | ≥99,6 | ≥99,6 | ≥99,6 |
| Saída de N2 (Nm3/h) | 50 | 160 | 300 | 500 | 700 | 1000 | 1500 | 2000 |
| Pureza de N2 (PPm O2) | 9,5 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 |
| Saída de argônio líquido ( Nm3/h) | — | — | — | — | — | — | — | 30 |
| Pureza do argônio líquido (ppm O2 + ppm N2) | — | — | — | — | — | — | — | ≤1,5 ppmO2 + 4 ppmN2 |
| Pureza do argônio líquido (ppm O2 + ppm N2) | — | — | — | — | — | — | — | 0,2 |
| Consumo (kWh/Nm3 O2) | ≤1,3 | ≤0,85 | ≤0,68 | ≤0,68 | ≤0,65 | ≤0,65 | ≤0,63 | ≤0,55 |
| Área ocupada (m3) | 145 | 150 | 160 | 180 | 250 | 420 | 450 | 800 |
1. Compressor de ar: O ar é comprimido a uma baixa pressão de 5 a 7 bar (0,5 a 0,7 MPa). Isso é feito utilizando compressores modernos (tipo parafuso/centrífugo).
2. Sistema de pré-resfriamento: A segunda etapa do processo envolve o uso de um refrigerante para pré-resfriar o ar processado a uma temperatura em torno de 12 °C antes de entrar no purificador.
3. Purificação do ar por purificador: O ar entra em um purificador, composto por dois secadores de peneira molecular que funcionam alternadamente. A peneira molecular separa o dióxido de carbono e a umidade do ar do processo antes que o ar chegue à unidade de separação de ar.
4. Resfriamento criogênico do ar por expansor: O ar deve ser resfriado a temperaturas abaixo de zero para que ocorra a liquefação. A refrigeração criogênica é fornecida por um turboexpansor de alta eficiência, que resfria o ar a temperaturas abaixo de -165 a -170 °C.
5. Separação do ar líquido em oxigênio e nitrogênio por separação de ar
6. Coluna: O ar que entra no trocador de calor de placas aletadas de baixa pressão está livre de umidade, óleo e dióxido de carbono. Ele é resfriado dentro do trocador de calor a temperaturas abaixo de zero pelo processo de expansão do ar no expansor.
7. Espera-se que se alcance uma diferença de temperatura (delta) de apenas 2 graus Celsius na extremidade quente dos trocadores de calor. O ar se liquefaz ao chegar à coluna de separação de ar e é separado em oxigênio e nitrogênio pelo processo de retificação.
O oxigênio líquido é armazenado em um tanque de armazenamento: O oxigênio líquido é armazenado em um tanque conectado ao liquefator, formando um sistema automático. Uma mangueira é usada para retirar o oxigênio líquido do tanque.
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