การวิเคราะห์กระบวนการเตรียมไนโตรเจนเหลวโดยการแยกอากาศแช่แข็ง

เทคโนโลยีการแยกอากาศแช่แข็งหรือที่เรียกว่าการแยกอากาศแช่แข็งเป็นหนึ่งในวิธีสำคัญที่ใช้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในการผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเตรียมไนโตรเจนเหลว เนื่องจากอุณหภูมิต่ำมากและการใช้งานอย่างกว้างขวางไนโตรเจนเหลวมีบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในการแพทย์อุตสาหกรรมเคมีการแช่แข็งอาหารการรักษาด้วยโลหะและสาขาอื่น ๆ บทความนี้ใช้เทคโนโลยีการแยกอากาศแช่แข็งเพื่อผลิตไนโตรเจนเหลวและอธิบายให้คุณร่วมกับข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

การบีบอัดอากาศและการทำให้บริสุทธิ์

ก่อนอื่นอากาศในสภาพแวดล้อมจะถูกดูดเข้าและกดผ่านชุดคอมเพรสเซอร์ ในระบบอุปกรณ์ความดันอากาศสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 5-8 บาร์ซึ่งเป็นขั้นตอนส่วนใหญ่เพื่อเพิ่มปริมาณออกซิเจนและไนโตรเจนต่อปริมาตรหน่วยโดยเตรียมสำหรับกระบวนการแยกที่ตามมา อากาศอัดมีสิ่งสกปรกเช่นความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะควบแน่นเป็นของแข็งภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำซึ่งจะปิดกั้นอุปกรณ์ ดังนั้นความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์จะต้องถูกลบออกผ่านเตียงทำความเย็นและตัวดูดซับเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพอากาศที่เข้าสู่ขั้นตอนต่อไปของการรักษานั้นบริสุทธิ์

การระบายความร้อนด้วยอากาศและการทำให้เป็นของเหลว

อากาศที่บริสุทธิ์สูง - อากาศความดันจากนั้นเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งเป็น pre - เย็นลงที่อุณหภูมิใกล้กับสถานะของเหลว อุณหภูมิในขั้นตอนนี้มักจะลดลงถึงประมาณ -170 องศาทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบที่เฉพาะเจาะจง ส่วนนี้ของอากาศจะถูกนำไปยังตัวขยายหรือวาล์วคันเร่งทำให้เย็นลงและทำให้เป็นของเหลวบางส่วนโดยการลดแรงดัน ในระหว่างกระบวนการนี้ประมาณ 30% -40% ของอากาศสามารถแปลงเป็นสถานะของเหลวได้

กระบวนการกลั่นในหอคอยแยก

อากาศเหลวจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ที่เรียกว่า "หอคอยแยกอุณหภูมิต่ำ" ซึ่งความแตกต่างของจุดเดือดของส่วนประกอบที่แตกต่างกันจะใช้สำหรับการแยกที่แม่นยำ จุดเดือดของไนโตรเจนประมาณ - 196 องศาในขณะที่จุดเดือดของออกซิเจนคือ - 183 องศาซึ่งหมายความว่าภายใต้เงื่อนไขเดียวกันไนโตรเจนมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นก๊าซมากกว่าออกซิเจน ผ่านการทำความร้อนด้านล่างและการระบายความร้อนสูงสุดไนโตรเจนจะค่อยๆระเหยออกจากส่วนผสมของเหลวและถูกรวบรวมในพื้นที่ด้านบน ในทางตรงกันข้ามส่วนที่อุดมด้วยออกซิเจนจะอยู่ที่ด้านล่างของหอคอยและถูกรวบรวมเป็นผลพลอยได้

การทำให้บริสุทธิ์และการจัดเก็บไนโตรเจนเหลว

ไนโตรเจนเบื้องต้นที่ได้รับจากด้านบนของคอลัมน์แยกยังต้องใช้ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมเพื่อให้ได้มาตรฐานความบริสุทธิ์ที่ต้องการ โดยทั่วไปความต้องการความบริสุทธิ์สำหรับไนโตรเจนเหลวเกรดอุตสาหกรรมอย่างน้อย 99.99% ในขณะที่ในการใช้งานพิเศษบางอย่างเช่นอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์, Ultra - ความบริสุทธิ์สูงสูงถึง 99.999% หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ไนโตรเจนเหลวจะถูกเก็บไว้ในภาชนะหุ้มฉนวนที่ทำขึ้นเป็นพิเศษ ภาชนะประเภทนี้สามารถลดการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและตรวจสอบให้แน่ใจว่าไนโตรเจนเหลวสามารถอยู่ในสถานะอุณหภูมิต่ำได้เป็นเวลานานโดยไม่มีความผันผวนอย่างมีนัยสำคัญ

วิธีการแยกอากาศแบบแช่แข็งนั้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน แต่มีประสิทธิภาพซึ่งเกี่ยวข้องกับการควบคุมความแม่นยำของหลายลิงก์ จากข้อมูลที่เกี่ยวข้องอุปกรณ์แยกอากาศแบบแช่แข็งทั่วไปสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ไนโตรเจนเหลวหลายหมื่นหรือหลายแสนตันทุก ๆ ปี ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและการปรับปรุงข้อกำหนดการป้องกันสิ่งแวดล้อมระบบการแยกอากาศแช่แข็งในอนาคตคาดว่าจะบรรลุอัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นและต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลงให้บริการที่ประหยัดและเชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับผู้ใช้ทั่วโลก