A tecnologia de separação de ar criogênica, também conhecida como separação criogênica do ar, é um dos métodos principais usados na indústria moderna para produzir gases de pureza altos - em larga escala, especialmente para a preparação de nitrogênio líquido. Devido à sua temperatura extremamente baixa e ao uso generalizado, o nitrogênio líquido desempenha um papel insubstituível na medicina, indústria química, criopreservação de alimentos, tratamento de metal e outros campos. Este artigo usa a tecnologia de separação de ar criogênica para produzir nitrogênio líquido e explica a você em combinação com dados relevantes.
Compressão e purificação do ar
Primeiro, o ar no ambiente é sugado e pressurizado através de uma série de compressores. No sistema de equipamentos, a pressão do ar pode ser aumentada para 5-8 bar, uma etapa principalmente para aumentar o conteúdo de oxigênio e nitrogênio por unidade de volume, preparando-se para o processo de separação subsequente. O ar comprimido contém impurezas como umidade e dióxido de carbono, que se condensarão em sólidos em condições de baixa temperatura, bloqueando o equipamento. Portanto, a umidade e o dióxido de carbono devem ser removidos através do leito mais frio e adsorvente para garantir que a qualidade do ar que entra na próxima etapa do tratamento seja pura.
Resfriamento de ar e liquefação
O ar de pressão alto purificado - entra no trocador de calor, onde é pré -- resfriado a uma temperatura próxima ao estado líquido. Dependendo do design específico, a temperatura nesse estágio geralmente cai em cerca de -170 graus. Essa parte do ar será então direcionada para a válvula expansor ou acelerador, resfriada ainda mais e parcialmente liquefeita, reduzindo a pressão. Durante esse processo, cerca de 30% a 40% do ar podem ser convertidos em estado líquido.
Processo de destilação na torre de separação
O ar liquefeito é enviado para um dispositivo chamado "torre de separação de baixa temperatura", onde a diferença de ponto de ebulição de diferentes componentes é usada para separação precisa. O ponto de ebulição do nitrogênio tem cerca de - 196 graus, enquanto o ponto de ebulição do oxigênio é - 183 grau, o que significa que, sob as mesmas condições, o nitrogênio se torna mais provável que se torne um gás que o oxigênio. Através do aquecimento do fundo e do resfriamento superior, o nitrogênio evapora gradualmente da mistura líquido e é coletado na área superior. Por outro lado, a parte rica em oxigênio permanece no fundo da torre e é coletada como um subproduto.
Purificação e armazenamento de nitrogênio líquido
O nitrogênio preliminar obtido da parte superior da coluna de separação também requer uma etapa de purificação adicional para atingir o padrão de pureza desejado. De um modo geral, o requisito de pureza para o nitrogênio líquido de grau industrial é de pelo menos 99,99%, enquanto em determinadas aplicações especiais, como a indústria eletrônica, a Ultra - alta pureza de até 99,999% pode ser necessária. Após a purificação, o nitrogênio líquido será armazenado em um recipiente isolado especialmente feito. Esse tipo de recipiente pode reduzir efetivamente a transferência de calor e garantir que o nitrogênio líquido possa permanecer em um estado de baixa temperatura por um longo tempo sem volatilidade significativa.
O método de separação de ar criogênico é na verdade um fluxo de processo complexo, mas eficiente, que envolve o controle de precisão de vários links. De acordo com dados relevantes, um equipamento típico de separação de ar criogênico pode produzir dezenas de milhares ou mesmo centenas de milhares de toneladas de produtos de nitrogênio líquido todos os anos, atendendo às necessidades de todas as esferas da vida. Com o avanço da tecnologia e a melhoria dos requisitos de proteção ambiental, espera -se que o futuro sistema de separação de ar criogênico atinja mais índices de eficiência energética e menores custos operacionais, fornecendo serviços mais econômicos e confiáveis aos usuários em todo o mundo.
