La separació criogènica profunda d'aire és un procés que separa l'oxigen, el nitrogen i altres gasos de l'aire mitjançant tecnologia de baixa temperatura. Com a mètode avançat de producció de gas industrial, la separació criogènica profunda d'aire s'utilitza àmpliament en indústries com la metal·lúrgia, l'enginyeria química i l'electrònica. El disseny d'equips complets de separació criogènica profunda d'aire requereix no només precisió tècnica, sinó també el compliment dels estàndards industrials i els requisits dels clients per garantir un funcionament estable i beneficis econòmics. Aquest article tractarà els requisits de disseny d'equips complets de separació criogènica profunda d'aire, cobrint les consideracions bàsiques del disseny, els punts d'enginyeria i les precaucions en aplicacions pràctiques.
1. Requisits bàsics de disseny
Quan es dissenya un equip complet de separació criogènica profunda d'aire, els primers requisits bàsics que s'han de determinar inclouen la capacitat de producció, les condicions de l'aire brut, la puresa i la quantitat del producte, etc. Segons els diferents camps d'aplicació, la capacitat de producció d'un equip complet de separació criogènica profunda d'aire varia molt, generalment des de centenars fins a milers de metres cúbics per hora. A més, cal eliminar les impureses de l'aire brut, com la humitat i el diòxid de carboni, mitjançant una etapa de pretractament per garantir que l'equip pugui realitzar operacions criogèniques profundes en condicions estables i sense pertorbacions. Per tant, el disseny del sistema de pretractament ha de tenir en compte completament els nivells de contaminants de l'aire local i l'entorn de funcionament de l'equip.
2. Consideracions sobre el disseny del sistema
El procés de disseny dels equips de separació d'aire criogènic profund implica múltiples sistemes clau, com ara el sistema de compressió, el sistema d'intercanvi de calor, el sistema de torre de separació i el sistema de destil·lació. El disseny del sistema de compressió ha de garantir un subministrament eficient i fiable d'aire a alta pressió adequat per a la separació criogènica profunda. Els intercanviadors de calor són els components principals que asseguren la realització del procés criogènic profund, que requereix una alta eficiència tèrmica. Normalment, s'utilitzen intercanviadors de calor de plaques i aletes per garantir una transferència de calor eficient i un flux de gas uniforme. Al mateix temps, el disseny de la torre de separació i el sistema de destil·lació han de complir els requisits de puresa del gas producte, per la qual cosa la selecció de l'embalatge, les safates i l'optimització de les condicions del procés de destil·lació també són particularment importants. A la torre de destil·lació, diversos components del gas es separen eficaçment mitjançant processos repetits d'intercanvi de calor i evaporació de condensació, formant gasos d'oxigen, nitrogen o argó d'alta puresa.
3. Sistemes d'automatització i control
El control automatitzat és una part indispensable del disseny de sistemes de separació d'aire criogènic profund. Els equips moderns de separació d'aire criogènic profund complets solen integrar un sistema de control totalment automatitzat per aconseguir un control precís de paràmetres com la temperatura, la pressió i el flux. Això no només redueix significativament la dificultat operativa, sinó que també millora la seguretat i l'estabilitat del sistema. El sistema de control de processos sol consistir en un PLC (controlador lògic programable) i un DCS (sistema de control distribuït), que recopilen paràmetres clau en temps real per al control i l'optimització, garantint el funcionament estable de l'equip en diverses condicions de càrrega. Per fer front a emergències, el sistema de control també necessita tenir capacitats de diagnòstic de fallades, capaces de detectar ràpidament possibles problemes i prendre les mesures corresponents.
4. Consideracions sobre l'estalvi d'energia i la protecció del medi ambient
L'estalvi d'energia és una consideració important en el disseny d'equips de separació d'aire criogènic profund. El disseny eficient dels compressors i intercanviadors de calor juga un paper significatiu en la reducció del consum d'energia. A més, la recuperació de calor residual és una mesura comuna d'estalvi d'energia, que pot utilitzar la calor residual del procés de refrigeració per proporcionar suport energètic a altres processos, millorant així l'eficiència general de la utilització de l'energia. Pel que fa a la protecció del medi ambient, el disseny de la separació d'aire criogènic profund ha de tenir en compte completament els possibles problemes de contaminació ambiental en el procés de producció, com ara la contaminació acústica i les emissions de gasos d'escapament. Durant la fase de disseny, cal afegir un tractament d'aïllament acústic i plans adequats de tractament de gasos d'escapament per complir amb els requisits de les normatives i normes de protecció ambiental pertinents.
5. Cost-eficàcia i selecció d'equips
L'avaluació de la rendibilitat d'un equip complet de separació criogènica profunda d'aire afecta directament el seu disseny i selecció. Sota la premissa de complir els requisits de producció, la selecció i l'escala de l'equip han de ser el més baixes possible pel que fa al cost d'inversió inicial i al cost operatiu. La selecció de materials de fabricació, l'eficiència de l'intercanvi de calor, els tipus de compressors i les opcions de flux del procés són factors clau que afecten la rendibilitat. La selecció adequada de l'equip no només redueix la inversió inicial, sinó que també redueix eficaçment els costos de manteniment i operació a llarg termini, aconseguint així un major rendiment econòmic durant el procés de producció.
6. Instal·lació i posada en marxa in situ
El disseny d'equips complets de separació criogènica d'aire profund no es limita a la fase de dibuix; també cal tenir en compte els requisits per a la instal·lació i la posada en marxa in situ. Durant la fase d'instal·lació, s'ha de garantir una alineació precisa de cada component per evitar fuites a les connexions de les canonades. Durant el procés de posada en marxa, cal una inspecció exhaustiva de l'estat de funcionament de cada sistema per garantir que l'equip funcioni en les seves condicions òptimes. A causa de la complexitat dels equips de separació criogènica d'aire profund, la posada en marxa sol ser duta a terme per un equip d'enginyeria professional, incloent múltiples proves i ajustos de paràmetres com la puresa del gas, la pressió i el cabal, complint en última instància els requisits de disseny i els estàndards del client.
Amb els canvis continus en les demandes industrials i els avenços tecnològics, el disseny dels equips de separació criogènica profunda d'aire també s'optimitza constantment. Els futurs equips de separació criogènica profunda d'aire posaran més èmfasi en la intel·ligència i l'ecologia. Mitjançant la introducció de tecnologies de detecció avançades i tecnologies de la Internet de les Coses (IoT), els equips poden aconseguir una monitorització i gestió remotes i poden optimitzar el consum d'energia de manera més eficaç. A més, l'aplicació de nous materials, com ara materials d'intercanvi de calor eficients i materials estructurals més resistents a baixes temperatures, millorarà encara més el rendiment i la vida útil dels equips. En el context de la transformació contínua de l'estructura energètica, els equips de separació criogènica profunda d'aire també s'utilitzaran més àmpliament en la producció d'energia neta com l'hidrogen, contribuint a la consecució de l'objectiu de neutralitat de carboni.
Per a qualsevol necessitat d'oxigen/nitrogen, poseu-vos en contacte amb nosaltres:
Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723
Email :anna.chou@hznuzhuo.com
Data de publicació: 23 de juny de 2025