Технологічний потік блоків поділу повітря

Технологічний процес повітророзподільних установок включає в себе кілька основних етапів: стиснення повітря, очищення повітря, теплообмін і ректифікація.

Перший етап - стиснення повітря. Повітря надходить у повітряний компресор через повітряний фільтр; діючи подібно до потужного механічного насоса, компресор значно підвищує тиск повітря. Це важливо, оскільки наступні процеси поділу працюють найбільш ефективно за певних умов тиску. Тиск стисненого повітря може досягати рівнів від кількох до десятків атмосфер.

Стиснене повітря несе значну кількість тепла, що вимагає його надходження на етап очищення повітря. Основною метою очищення повітря є видалення домішок-таких як волога, вуглекислий газ і пил-зі стисненого повітря. Якщо ці домішки не видалити, вони можуть замерзнути або закупорити трубопроводи всередині наступного обладнання, тим самим порушуючи нормальну роботу. Загальні методи очищення включають адсорбцію на молекулярних ситах і розділення охолодженням. Молекулярні сита функціонують як «супер-абсорбуючі губки», міцно поглинаючи вологу та вуглекислий газ; навпаки, охолоджуюча сепарація використовує різні точки зрідження різних газів при низьких температурах, спричиняючи зрідження та виділення певних домішок.

Потім очищене повітря надходить у головний теплообмінник. Тут він проходить процес теплообміну з кріогенними газами, що виходять з ректифікаційної колони. Гаряче повітря передає свою теплову енергію холодним газам, спричиняючи зниження його власної температури, тоді як холодні гази поглинають це тепло та підвищуються температурою. Цей процес можна порівняти з двома партнерами, які діляться теплом, допомагаючи один одному досягти більш прийнятної температури. Після цього теплообміну температура повітря різко падає, наближаючи його до точки розрідження.

 

Далі охолоджене повітря надходить в ректифікаційну колону. Ректифікаційна колона служить основним роздільним компонентом усієї установки поділу повітря. Він функціонує подібно до чарівної вежі, здатної відокремлювати такі складові, як кисень і азот, від вхідного потоку повітря. Усередині колони розділення досягається шляхом використання різниці в точках кипіння між киснем і азотом. Оскільки азот має нижчу температуру кипіння, ніж кисень, азот піднімається в колоні, а кисень опускається. Азот, що піднімається, проходить кілька етапів ректифікації та конденсації, поступово збільшуючи чистоту, доки він остаточно не стане азотом кінцевого продукту; так само кисень, що спадає, проходить паралельний процес, щоб стати кінцевим продуктом кисню. Одночасно в процесі ректифікації утворюється певна кількість аргону; він відводиться через спеціальний аргоновий-отвір, а потім піддається подальшому відокремленню та очищенню для отримання кінцевого продукту аргону.

Частина кріогенного газу, що виходить із ректифікаційної колони, надходить до головного теплообмінника для полегшення теплообміну, а інша частина служить кріогенним джерелом для охолодження іншого обладнання-такого як проміжні охолоджувачі повітряного компресора-перед поверненням у ректифікаційну колону для повторного приєднання до процесу розділення, завершуючи тим самим безперервний цикл.