GRUPO DE TECNOLOGIA HANGZHOU NUZHUO CO.,LTD.

A tecnologia de separação criogênica de ar é um dos métodos importantes para a produção de nitrogênio e oxigênio de alta pureza na indústria moderna. Essa tecnologia é amplamente utilizada em diversos setores, como metalurgia, engenharia química e medicina. Este artigo explorará em profundidade como a separação criogênica de ar produz nitrogênio e oxigênio de alta pureza, bem como as principais etapas e equipamentos envolvidos no processo.

1. Princípio básico da separação criogênica do ar

A separação criogênica do ar é um processo que separa os principais componentes do ar por meio da redução da temperatura. O ar é composto principalmente por nitrogênio, oxigênio e uma pequena quantidade de argônio. Ao comprimir e resfriar o ar a uma temperatura extremamente baixa, ele é liquefeito e, em seguida, os diferentes pontos de ebulição de cada gás são utilizados na destilação para separar o nitrogênio do oxigênio. O ponto de ebulição do nitrogênio é de -195,8°C e o do oxigênio é de -183°C, portanto, eles podem ser purificados separadamente por meio de destilação em etapas.

2. Etapa de pré-tratamento: purificação do ar

No processo de separação criogênica do ar, o pré-tratamento do ar é uma primeira etapa crucial. O ar contém impurezas como poeira, dióxido de carbono e umidade, que congelam em ambientes de baixa temperatura, causando o bloqueio do equipamento. Portanto, o ar é primeiramente submetido às etapas de filtração, compressão e secagem para remover impurezas e umidade. Normalmente, secadores e adsorventes de peneira molecular são equipamentos importantes para remover impurezas do ar, garantindo a estabilidade e a eficiência do processo subsequente de separação criogênica.

3. Compressão e resfriamento de ar

O ar purificado precisa ser comprimido, geralmente por meio de múltiplos compressores, para aumentar a pressão do ar para 5 a 6 megapascais. O ar comprimido é então resfriado por meio de trocadores de calor, com o gás de retorno a baixa temperatura, reduzindo gradualmente a temperatura até se aproximar do ponto de liquefação. Nesse processo, os trocadores de calor desempenham um papel crucial, pois podem reduzir efetivamente o consumo de energia e melhorar a eficiência do resfriamento, garantindo que o ar possa ser liquefeito em condições de baixa temperatura, proporcionando as condições para a subsequente separação por destilação.

4. Liquefação e destilação do ar

Na torre de separação criogênica, o ar comprimido e resfriado é resfriado até o estado liquefeito. O ar liquefeito é enviado para a torre de destilação para separação. A torre de destilação é dividida em duas partes: a torre de alta pressão e a torre de baixa pressão. Na torre de alta pressão, o ar é separado em oxigênio bruto e nitrogênio bruto, e então o oxigênio bruto e o nitrogênio bruto são destilados na torre de baixa pressão para obter oxigênio e nitrogênio de alta pureza. A separação de nitrogênio e oxigênio utiliza principalmente suas diferentes propriedades físicas de pontos de ebulição, permitindo uma separação eficiente na torre de destilação.

5. Processo de purificação

O oxigênio e o nitrogênio separados na torre de destilação ainda contêm uma pequena quantidade de impurezas, por isso precisam ser purificados para atender aos padrões industriais e médicos. A pureza do nitrogênio pode ser melhorada por meio de catalisadores de desoxigenação de hidrogênio, enquanto a pureza do oxigênio pode ser alcançada por meio de processos de redestilação. Para melhorar a pureza do gás produzido, equipamentos como purificadores de nitrogênio e purificadores de oxigênio são geralmente utilizados, obtendo-se, em última análise, produtos de oxigênio e nitrogênio de alta pureza.

6. Aplicações de nitrogênio e oxigênio

O nitrogênio e o oxigênio de alta pureza produzidos pela tecnologia de separação criogênica de ar são amplamente utilizados em diversos setores. O nitrogênio de alta pureza é utilizado na indústria química como gás de proteção e gás de arraste, na indústria alimentícia para conservação e embalagem, e o oxigênio é amplamente utilizado nas indústrias médica e de soldagem. Na indústria metalúrgica, o oxigênio também é utilizado para melhorar a eficiência da combustão e reduzir as emissões de carbono. Nessas aplicações, a pureza do gás é fundamental para determinar sua aplicabilidade, e a tecnologia de separação criogênica de ar tem se destacado por sua eficiência de separação e alta pureza.

7. Vantagens e desafios da tecnologia de separação criogênica de ar

A tecnologia de separação criogênica de ar é a preferida no setor industrial devido à sua alta pureza e alta eficiência. No entanto, essa tecnologia também enfrenta alguns desafios, como alto consumo de energia e altos custos de manutenção de equipamentos. Para reduzir o consumo de energia, os equipamentos modernos de separação criogênica de ar geralmente são equipados com sistemas avançados de economia de energia, como dispositivos de recuperação de calor e sistemas de resfriamento por compressão de múltiplos estágios. Além disso, a aplicação da tecnologia de controle de automação aumentou significativamente a eficiência operacional e a segurança das unidades de separação criogênica de ar profunda. Por meio da otimização tecnológica e do aprimoramento dos equipamentos, a eficiência energética e a estabilidade dos sistemas de separação criogênica de ar profunda têm sido continuamente aprimoradas, promovendo ainda mais sua aplicação em diversos setores.

A separação criogênica profunda do ar é atualmente um dos métodos mais eficazes para a produção de nitrogênio e oxigênio de alta pureza. Ela separa e purifica efetivamente o oxigênio e o nitrogênio do ar por meio de múltiplas etapas, como pré-tratamento do ar, compressão, resfriamento, liquefação e destilação. Embora o processo de separação criogênica profunda do ar tenha alto consumo de energia e equipamentos complexos, seu efeito de separação eficiente e a alta pureza do produto produzido tornam essa tecnologia indispensável em diversos setores.

Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com