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Com o rápido desenvolvimento das indústrias química, energética, médica e outras, a demanda por gases industriais de alta pureza (como oxigênio, nitrogênio e argônio) continua a crescer.Tecnologia de separação de ar criogênicoA separação de gases por aspersão, o método mais consolidado em larga escala, tornou-se a solução central da indústria devido à sua alta eficiência e estabilidade. Este artigo analisará seus princípios técnicos, diferenças em diversos cenários de aplicação e requisitos básicos de configuração.
Em comparação com os equipamentos de separação de ar por gás, os equipamentos de separação de ar por líquido requerem maior capacidade de refrigeração. De acordo com a produção dos equipamentos de separação de ar por líquido, utilizamos diversos processos de ciclo de refrigeração:Refrigeração por expansão com turbina auxiliar, refrigeração com pré-resfriador de baixa temperatura, refrigeração por expansão com compressor de circulação de alta e baixa pressão., etc., para atingir o objetivo de reduzir o consumo de energia por meio de vários métodos. O sistema de controle adotaSistema de controle DCS ou PLCe auxilia os instrumentos de campo para tornar todo o conjunto de equipamentos simples de operar, estável e confiável.
Características técnicas: Avanço tecnológico da destilação criogênica
A tecnologia de separação de ar por líquido em temperaturas extremamente baixas comprime e resfria o ar a temperaturas abaixo de -196 °C e utiliza a diferença nos pontos de ebulição de cada componente para realizar a separação. As principais vantagens incluem:
- Saída de alta pureza:Ela pode produzir oxigênio com 99,999% de pureza, nitrogênio puro e argônio de alta pureza para atender a necessidades sofisticadas, como semicondutores e tratamentos médicos.
- Capacidade de produção em larga escala:A produção diária de uma única unidade pode atingir milhares de toneladas, o que é adequado para indústrias pesadas, como a siderúrgica e a química.
- Otimização da eficiência energética:Os modernos equipamentos de separação de ar integram compressores, expansores e trocadores de calor de alta eficiência, reduzindo o consumo de energia em mais de 30%.
Diferenças de aplicação: a demanda da indústria impulsiona a diferenciação tecnológica.
Diferentes setores industriais têm diferentes requisitos para sistemas de separação de ar frio profundo, que são divididos principalmente nas seguintes categorias:
Tipo industrial tradicional
- Áreas de aplicação:Metalurgia, petroquímica.
- Características:O foco está no fornecimento de oxigênio de alto fluxo (como auxiliar de combustão na fabricação de aço) ou nitrogênio (como gás de proteção química), com grandes tanques de armazenamento e sistemas de transporte por dutos.
tipo de alta pureza de grau eletrônico
- Áreas de aplicação:semicondutores, células fotovoltaicas.
- Características:É necessário gás ultrapuro (impurezas ≤ 0,1 ppm), e torres de destilação de múltiplos estágios e módulos de filtragem de precisão são configurados.
Tipo de assistência médica
- Áreas de aplicação:Hospitais, biofarmacêutica.
- Características:Ênfase na segurança e no fornecimento imediato, frequentemente equipadas com tanques de armazenamento de oxigênio líquido e sistemas de vaporização.
Novo tipo de suporte energético
- Áreas de aplicação:Energia de hidrogênio, captura de carbono.
- Características:Funções integradas de extração de criptônio, xenônio e outros gases raros, adaptadas à cadeia da indústria de energia verde.
Configuração básica: módulo central do sistema de separação de ar
Um conjunto completo de equipamentos para separação de ar líquido a frio profundo geralmente inclui os seguintes componentes principais:
1. Sistema de compressão de ar
Compressor centrífugo multiestágios, que fornece a pressão necessária para a separação (0,5-1,0 MPa).
2. Unidade de pré-resfriamento e purificação
O adsorvente de peneira molecular remove impurezas como umidade e CO₂.
3. Equipamento criogênico central
- - Trocador de calor principal: troca de calor entre o ar e o gás de produto.
- - Torre de destilação em dois estágios: separação de oxigênio/nitrogênio na torre inferior, purificação adicional na torre superior.
4. Refrigerador de expansão
Fornece capacidade de resfriamento contínuo para manter um ambiente de baixa temperatura.
5. Sistema de armazenamento e vaporização
Tanques de armazenamento de oxigênio líquido/nitrogênio líquido, bombas criogênicas e vaporizadores.
Tendências futuras: inteligência e baixa carbonização.
A tecnologia global de separação de ar está apresentando avanços em duas frentes:
- Inteligência:Otimize o consumo de energia por meio de algoritmos de IA e monitore a pureza do gás em tempo real.
- Verde:Utilizar energia renovável para acionar unidades compressoras e reduzir a pegada de carbono.
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Data da publicação: 27 de maio de 2025
