Com o rápido desenvolvimento das indústrias química, energética, médica e outras, a demanda por gases industriais de alta pureza (como oxigênio, nitrogênio, argônio) continua a crescer.Tecnologia de separação criogênica de ar, como o método de separação de gases em larga escala mais maduro, tornou-se a solução central da indústria com sua alta eficiência e estabilidade. Este artigo analisará seus princípios técnicos, diferenças em diferentes cenários de aplicação e requisitos básicos de configuração.
Comparado aos equipamentos de separação de gás e ar, os equipamentos de separação de ar líquido exigem maior capacidade de resfriamento. De acordo com a potência dos equipamentos de separação de ar líquido, utilizamos uma variedade de processos de ciclo de refrigeração:refrigeração de expansão de turbina de reforço, refrigeração de pré-resfriador de baixa temperatura, refrigeração de expansão de expansor de alta e baixa pressão de compressor de circulação, 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 PLC, e auxilia os instrumentos de campo a 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 líquido a frio profundo comprime e resfria o ar a temperaturas extremamente baixas (abaixo de -196 °C) e utiliza a diferença nos pontos de ebulição de cada componente para obter a separação. As principais vantagens incluem:
- Saída de alta pureza:Ele pode produzir oxigênio 99,999% puro, nitrogênio puro e argônio de alta pureza para atender a necessidades de ponta, como semicondutores e tratamento médico.
- Capacidade de produção em larga escala:A produção diária de uma única unidade pode chegar a milhares de toneladas, o que é adequado para indústrias pesadas, como siderúrgica e química.
- Otimização da eficiência energética:Equipamentos modernos 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 indústrias 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:Foco em oxigênio de alto fluxo (como auxiliar de combustão na fabricação de aço) ou nitrogênio (como gás de proteção química), equipado com grandes tanques de armazenamento e sistemas de transporte por dutos.
Tipo de alta pureza de grau eletrônico
- Áreas de aplicação:semicondutores, energia fotovoltaica.
- 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, biofármacos.
- Características:ênfase na segurança e fornecimento imediato, muitas vezes equipados com tanques de armazenamento de oxigênio líquido e sistemas de vaporização.
Novo tipo de suporte de energia
- 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 de separação de ar líquido frio profundo geralmente inclui os seguintes componentes principais:
1. Sistema de compressão de ar
Compressor centrífugo multiestágio, fornecendo a pressão necessária para 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 principal
- - Trocador de calor principal: troca de calor entre o ar e o gás do produto.
- - Torre de destilação de dois estágios: separação de oxigênio/nitrogênio na torre inferior, purificação adicional na torre superior.
4. Refrigerador expansível
Fornece capacidade de resfriamento contínua 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 avançando em duas direções:
- Inteligência:Otimize o consumo de energia por meio de algoritmos de IA e monitore a pureza do gás em tempo real.
- Verde:Use energia renovável para acionar unidades compressoras e reduzir a pegada de carbono.
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Horário de publicação: 27 de maio de 2025