تجهیزات جداسازی هوا چه گازهایی می توانند تولید کنند؟
واحدهای جداسازی هوا (ASUs) یکی از حیاتی ترین زیرساخت ها در سیستم های صنعتی مدرن هستند. عملکرد اصلی آنها تبدیل هوا، یک "منبع طبیعی" به گازهای صنعتی با ارزش{1} مختلف است. هوا عمدتاً از نیتروژن، اکسیژن و مقادیر کمی گازهای کمیاب تشکیل شده است. از طریق روشهای جداسازی فیزیکی، میتوان به عرضه صنعتی پایدار، پیوسته و در مقیاس بزرگ- دست یافت.
در حال حاضر، گازهای اصلی تولید شده توسط تجهیزات معمولی جداسازی هوا عبارتند از:
اکسیژن (O2)
اکسیژن یکی از مهم ترین گازهای صنعتی است که به طور گسترده در ذوب فولاد، واکنش های اکسیداسیون شیمیایی، استفاده از انرژی، حفاظت از محیط زیست و زمینه پزشکی استفاده می شود. بسته به نیازهای کاربرد، اکسیژن را می توان به اکسیژن صنعتی،-اکسیژن با خلوص بالا و حتی اکسیژن درجه پزشکی- آماده کرد.
نیتروژن (N2)
نیتروژن، به دلیل بی اثر بودن شیمیایی، به طور گسترده در صنعت به عنوان یک گاز محافظ و جابجایی مورد استفاده قرار می گیرد، که معمولاً در واکنش های شیمیایی، تولید لوازم الکترونیکی، نگهداری مواد غذایی و انبارداری ضد انفجار- یافت می شود.
آرگون (Ar)
آرگون یک گاز خنثی با ارزش-بالا است که عمدتاً در حفاظت از جوشکاری، تولید نیمه هادی، فتوولتائیک و پردازش مواد{1}بالا استفاده میشود و به خلوص و پایداری بالایی نیاز دارد.
گازهای کمیاب (نئون، کریپتون، زنون و غیره)
این گازها معمولاً به عنوان محصولات جانبی استخراج می شوند و عمدتاً در روشنایی، فناوری لیزر، تحقیقات علمی و صنعت الکترونیک استفاده می شوند و دارای ارزش افزوده فنی و اقتصادی بالایی هستند.
از طریق طراحی فرآیند انعطافپذیر، تجهیزات جداسازی هوا میتوانند با توجه به نیازهای پروژه، تولید ترکیبی -گاز یا چند{1}} گازی را به دست آورند و نیازهای متفاوت صنایع مختلف برای انواع گاز و خلوص را برآورده کنند.
عوامل موثر بر وضعیت گازهای صنعتی
گازهای تولید شده توسط تجهیزات جداسازی هوا می توانند در حالت گازی یا مایع باشند. وضعیت نهایی آنها ثابت نیست، بلکه توسط ترکیبی از عوامل فنی و تجاری تعیین می شود.
اول، شرایط دما و فشار عوامل اساسی تعیین کننده حالت گاز هستند. در شرایط برودتی، اکسیژن، نیتروژن و آرگون را می توان با کاهش بیشتر دما و افزایش فشار به مایع تبدیل کرد و اکسیژن مایع، نیتروژن مایع و آرگون مایع را تشکیل داد.
ثانیاً، جریان فرآیند و پیکربندی سیستم مستقیماً بر وضعیت گاز تأثیر می گذارد. هدف برخی از واحدهای جداسازی هوا تامین مداوم گاز است که مستقیماً محصولات گازی را تولید می کند. در حالی که پروژههایی با هدف ذخیرهسازی انرژی، تراشیدن پیک، یا حمل و نقل در مسافتهای طولانی، سیستمهای ذخیرهسازی مایع و برودتی را پیکربندی میکنند.
ثالثاً، سناریوهای برنامه پایین دستی پایه مهمی برای تصمیم گیری-است. برای مثال، گاز پیوسته- با استفاده از سناریوهایی مانند کارخانههای فولاد و پارکهای صنعتی شیمیایی، اغلب از عرضه گاز گازی خط لوله استفاده میکنند. کاربران غیرمتمرکز یا عرضه متقابل{3}}منطقه ای برای شکل مایع مناسب تر هستند.
علاوه بر این، مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی را نمی توان نادیده گرفت. فرآیندهای مایع سازی گاز انرژی- فشرده هستند. بنابراین، در طول مرحله طراحی پروژه، معمولاً باید تعادل جامعی بین هزینه های عملیاتی، انعطاف پذیری و امنیت عرضه ایجاد شود.
تجزیه و تحلیل اصل کار اصلی تجهیزات جداسازی هوا
در حال حاضر، پرکاربردترین فناوری جداسازی هوا در زمینه صنعتی، جداسازی هوای برودتی است. این فناوری بالغ و قابل اعتماد است و برای تولید-گاز در مقیاس بزرگ و با خلوص{2} بالا مناسب است.
گردش کار اصلی آن شامل مراحل کلیدی زیر است:
فشرده سازی و پیش تصفیه هوا: هوای محیط ابتدا تا فشار معینی فشرده می شود و سپس از دستگاه هایی مانند غربال های مولکولی عبور می کند تا رطوبت، دی اکسید کربن و ناخالصی ها را حذف کند و از یخ زدگی یا انسداد در دماهای پایین جلوگیری کند.
خنکسازی تبادل حرارت و تبرید عمیق: هوای از پیش تصفیهشده وارد یک سیستم تبادل حرارتی میشود، جایی که گرما را با گاز برگشت{0}در دمای پایین مبادله میکند و بهتدریج خنک میشود و نزدیک به دمای مایع شدن خود میشود.
جداسازی ستون تقطیر: با استفاده از تفاوت در نقاط جوش گازهای مختلف (نیتروژن تقریباً 196- درجه، اکسیژن تقریباً 183- درجه، آرگون تقریباً 186 درجه)، جداسازی لایه و افزایش خلوص در یک ستون تقطیر حاصل می شود.
خالص سازی و خروجی محصول: در نهایت محصولاتی مانند اکسیژن، نیتروژن و آرگون که مشخصات طراحی را برآورده می کنند، به دست می آیند و مطابق طراحی سیستم به صورت گازی یا مایع خروجی می شوند.
سیستم های جداسازی هوا برودتی مزایایی مانند عملکرد پایدار، خلوص محصول بالا و سازگاری قوی را ارائه می دهند که آنها را به تجهیزات اصلی پشتیبانی برای صنایع متالورژی، شیمیایی و انرژی تبدیل می کند.
زمینه های کاربردی اصلی و ارزش صنعت گازهای جداسازی هوا
با ارتقای سیستم های صنعتی جهانی، حوزه های کاربرد گازهای جداسازی هوا به طور مداوم در حال گسترش است و ارزش استراتژیک آنها به طور فزاینده ای برجسته می شود.
صنعت متالورژی: فولادسازی غنی شده با اکسیژن{0}}به طور قابل توجهی راندمان و ظرفیت احتراق را بهبود می بخشد. نیتروژن برای بازپخت و درمان ضد اکسیداسیون استفاده می شود.
صنایع شیمیایی: مواد اولیه اولیه را برای فرآیندهایی مانند شیمی هوا، شیمی زغال سنگ، آمونیاک مصنوعی و متانول فراهم می کند.
صنعت نساجی و مواد: برای اصلاح پلیمر، حفاظت از گاز بی اثر و کنترل پایداری فرآیند استفاده می شود.
صنعت الکترونیک و نیمه هادی ها: نیتروژن و آرگون با خلوص بالا- رسانه های ضروری برای تولید و بسته بندی تراشه هستند.
انرژی و حفاظت از محیط زیست: در فرآیندهای حفاظت از محیط زیست مانند گازی شدن زغال سنگ، تصفیه فاضلاب و نیترات زدایی و گوگردزدایی شرکت می کند.
تحقیقات پزشکی و علمی: اکسیژن پزشکی، ذخیره سازی برودتی و کنترل محیط آزمایشگاهی.
تجهیزات جداسازی هوا دیگر تنها یک دستگاه تامین گاز نیست، بلکه یک گره سیستمی حیاتی است که چندین زنجیره صنعتی را در بر می گیرد.
روند توسعه صنعت و اهمیت راه حل های EPC کلید در دست
با روند فعلی پروژههای صنعتی بزرگتر، سیستماتیکتر و یکپارچهتر، پروژههای جداسازی هوا تقاضاهای بیشتری را برای همکاری مهندسی و قابلیتهای یکپارچهسازی سیستم ایجاد میکنند. مدلهای سنتی تهیه تجهیزات غیرمتمرکز دیگر برای پاسخگویی به نیازهای جامع پروژههای پیچیده از نظر زمانبندی، کیفیت و قابلیت اطمینان عملیاتی کافی نیستند.
در این زمینه، راه حل های EPC & Turnkey به تدریج به انتخاب اصلی تبدیل می شوند.
NEWTEK با بهرهگیری از تخصص و قابلیتهای یکپارچهسازی منابع خود در زمینه مهندسی گاز، راهحلهای یک-از طراحی تا بهرهبرداری را به مشتریان ارائه میدهد: پوشش طراحی مهندسی، تهیه تجهیزات، ساخت و ساز و راهاندازی سیستم. خدمات رسانی به صنایعی که بخشهای مختلف از جمله نساجی، متالورژی و مواد شیمیایی را در بر میگیرد. حل موثر چالش های ارتباطی، رابط و هماهنگی در پروژه های بزرگ و پیچیده؛ حصول اطمینان از-تحویل به موقع پروژه، راه اندازی روان، و عملکرد پایدار درازمدت-. از طریق مدلهای EPC و Turnkey، NEWTEK به مشتریان کمک میکند تا پروژههای پیچیده جداسازی هوا را به داراییهای صنعتی قابل کنترل، قابل اعتماد و پایدار تبدیل کنند و واقعاً از شروع پروژه تا بهرهبرداری به «تحویل یک{3}}توسط، نگرانی{4}}رایگان» دست یابند.
