Kriogeniczna instalacja gazowa

Instalacja gazu kriogenicznego to obiekt przemysłowy, który wytwarza tlen cząsteczkowy , azot cząsteczkowy , argon , krypton , hel i ksenon o stosunkowo wysokiej czystości. Ponieważ powietrze składa się z azotu, najpowszechniejszego gazu w atmosferze, w 78%, z tlenem w 19% i argonem w 1%, a resztę stanowią gazy śladowe, kriogeniczne instalacje gazowe oddzielają powietrze w kolumnie destylacyjnej przy temperaturach kriogenicznych (około 100 K/-173 °C) w celu wytworzenia gazów o wysokiej czystości, takich jak argon, azot, tlen i wiele innych, zawierających 1 ppm lub mniej zanieczyszczeń. Proces opiera się na ogólnej teorii cyklu Hampsona-Linde'a separacji powietrza , którą wynalazł Carl von Linde w 1895 roku.

Skład objętościowy atmosfery ziemskiej.
Wytwórnia Ciekłego Tlenu o wydajności 80 Nm 3 /godz


Zamiar

Instalacja azotu gazowego (GAN) o wydajności 800 Nm 3 /godz

Głównym celem kriogenicznej instalacji azotowej jest dostarczenie klientowi wysokiej czystości azotu gazowego (GAN), ciekłego azotu (LIN), ciekłego argonu (LAR) oraz wysokiej czystości argonu PLAR o wysokiej czystości, wraz z ekstrakcją gazów śladowych, takich jak krypton, ksenon i hel. Płynny materiał o wysokiej czystości, taki jak tlen lub azot, wytwarzany przez instalacje kriogeniczne, jest przechowywany w lokalnym zbiorniku i wykorzystywany jako rezerwa strategiczna. Ciecz ta może być odparowywana w celu pokrycia szczytowego zapotrzebowania lub do użytku, gdy elektrownia jest wyłączona. Argon, ksenon i hel są zwykle sprzedawane klientom w cysternach wysokociśnieniowych lub ciężarówkach bezpośrednio ze względu na mniejsze ilości. Typowe kriogeniczne instalacje azotowe wahają się od 200 stóp 3 /godz. do bardzo dużych zakładów o dziennej wydajności 63 ton azotu dziennie (jak fabryka Cantarell Field w Meksyku).

Kriogeniczna separacja powietrza pozwala uzyskać tlen o wysokiej czystości, wynoszący ponad 99,5%. Otrzymany produkt o wysokiej czystości można przechowywać w postaci cieczy i/lub napełniać nim cylindry . Butle te mogą być nawet dystrybuowane do klientów z sektora medycznego, spawalnicze lub mieszane z innymi gazami i używane jako gaz oddechowy do nurkowania . Zakład produkuje również azot, który jest wykorzystywany do amoniaku dla przemysłu nawozowego , produkcji szkła float , zastosowań petrochemicznych , gazu płuczkowego, oczyszczania gazów aminowych , gazu uszczelniającego łożyska i produkcji poliestru .

Powstały gaz argonowy może być wykorzystany w produkcji półprzewodników i fotowoltaiki .

Moduły roślinne

Instalacja kriogeniczna składa się z następujących elementów:

Pojemnik z ciepłą końcówką (W/E).

chłodnia

Składowanie

Jak działa roślina

Schemat jednostki kriogenicznej separacji powietrza

Ciepły koniec procesu

Powietrze atmosferyczne jest z grubsza filtrowane i sprężane przez sprężarkę, która dostarcza ciśnienie produktu do klienta. Ilość zasysanego powietrza zależy od zapotrzebowania klienta na tlen.

Odbiornik powietrza zbiera kondensat i minimalizuje spadek ciśnienia. Suche i sprężone powietrze opuszcza chłodniczy wymiennik ciepła o temperaturze około 10°C.

W celu dalszego oczyszczenia powietrza procesowego stosuje się różne etapy filtracji . Najpierw usuwana jest większa ilość kondensatu, następnie filtr koalescencyjny działa jak filtr grawitacyjny, a na koniec adsorber wypełniony węglem aktywnym usuwa część węglowodorów .

Ostatnim procesem jednostkowym w pojemniku z ciepłą końcówką jest adsorber zmiennocieplny (TSA). Jednostka oczyszczania powietrza oczyszcza sprężone powietrze procesowe usuwając resztkową parę wodną, ​​dwutlenek węgla i węglowodory . Składa się z dwóch zbiorników, zaworów i układu wydechowego umożliwiającego wymianę naczyń. Podczas gdy jedno ze złóż TSA jest w ruchu, drugie jest regenerowane przez przepływ gazów odlotowych, które są odprowadzane przez tłumik do otoczenia.

Proces coldbox

Powietrze procesowe wchodzi do głównego wymiennika ciepła w komorze chłodniczej, gdzie jest chłodzone w przeciwprądzie ze strumieniem gazów odlotowych. Powietrze procesowe po opuszczeniu głównego wymiennika ciepła ma temperaturę około –112°C i jest częściowo skroplone. Całkowite upłynnienie uzyskuje się poprzez odparowanie schłodzonego ciekłego tlenu w kotle . Po przejściu przez zawór kontroli czystości powietrze procesowe wchodzi na górę kolumny destylacyjnej i przepływa w dół przez materiał wypełniający.

Strumień odparowanych par tlenu w płaszczu kotła odprowadzany jest z powrotem do kolumny destylacyjnej. Unosi się przez materiał wypełniający kolumnę i napotyka opadający strumień ciekłego powietrza procesowego.

Ciekłe powietrze opadające w dół kolumny traci azot . Staje się bogatszy w tlen i gromadzi się u podstawy kolumny jako czysty ciekły tlen . Wypływa do kotła do zaworu produktu ciekłego komory chłodniczej. Analizator tlenu on-line steruje otwieraniem zaworu produktu płynnego w celu przeniesienia czystego ciekłego tlenu pod niskim ciśnieniem do zbiornika magazynowego .

Unosząca się para tlenu staje się bogata w azot i argon . Opuszcza kolumnę i opuszcza zimną skrzynkę w temperaturze otoczenia przez główny wymiennik ciepła jako gaz odlotowy. Ten gaz odlotowy zapewnia gaz oczyszczający do regeneracji jednostki TSA i do chłodzenia turbiny chłodniczej .

Turbiny umieszczone u podstawy komory chłodniczej zapewniają chłodzenie procesu. Strumień gazu pod wysokim ciśnieniem z głównych wymienników ciepła jest schładzany i rozprężany do niskiego ciśnienia w turbinie. To zimne powietrze powraca do strumienia odpadów wymiennika ciepła , aby wprowadzić chłodzenie. Energia usunięta przez turbinę pojawia się ponownie jako ciepło w zamkniętym obwodzie hamulca pneumatycznego turbiny. chłodnicy powietrze-powietrze przez gazy odlotowe z komory chłodniczej.

Proces przechowywania i odparowywania

Ciecz ze zbiornika jest sprężana do wysokiego ciśnienia w kriogenicznej pompie cieczy . Następnie jest odparowywany w parowniku z otaczającym powietrzem w celu wytworzenia gazowego tlenu lub azotu. Gaz pod wysokim ciśnieniem może następnie przechodzić do butli przez kolektor gazu lub być doprowadzany do rurociągu produktu klienta.

Aplikacje

Zastosowania tlenu o wysokiej czystości

Zastosowania do produkcji azotu o wysokiej czystości

Zastosowania argonu o wysokiej czystości


Aplikacje dla ksenonu

Zobacz też

  1. ^ „Co to jest ASU?” . Ranczo Kriogenika . Ranczo kriogeniczne . Źródło 1 grudnia 2022 r .
  2. ^ „Przegląd kriogenicznej separacji powietrza” . Przegląd kriogenicznych systemów separacji i skraplania powietrza . Uniwersalne gazy przemysłowe . Źródło 1 grudnia 2022 r .
  3. Bibliografia _ „Projektowanie, ładowanie i instalacja ciekłego argonu” . Masowy transport argonu . Bezpieczny . Źródło 2 grudnia 2022 r .
  4. Bibliografia _ „Co to jest gaz oczyszczający azot” . Co to jest gaz oczyszczający azot . Źródło 1 grudnia 2022 r .
  5. ^ a b „Co argon ma wspólnego z niedoborem chipów półprzewodnikowych?” . Co ma wspólnego argon z niedoborem chipów półprzewodnikowych? . Powietrze Gór Skalistych . Źródło 1 grudnia 2022 r .
  6. ^ a b „Gas Recovery and Recycle Limited, GR2L, opracowała unikalny, zamknięty obieg, system odzyskiwania i oczyszczania gazu przedmuchującego argon, ArgonØ, do recyklingu gazu przedmuchowego argonu o wysokiej czystości, używanego do produkcji płytek krzemowych do zastosowań fotowoltaicznych " . Wafle Do Słonecznego PV . Źródło 1 grudnia 2022 r .
  7. ^ ab Produkty , Linde. „Produkty SPECTRA” . Produkty SPECTRA . Źródło 2 grudnia 2022 r .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cryogenic_gas_plant&oldid=1142345718 ”