Kriyojenik Oksijen Tesisi Nasıl Çalışır?

Kriyojenik Oksijen Tesisi Nedir?
 

Kriyojenik oksijen tesisi, havayı sıvılaştırmak için son derece düşük sıcaklıklar kullanarak ve ardından fraksiyonel damıtma uygulayarak oksijeni (ve çoğunlukla nitrojen ve argonu) ortam havasından ayıran endüstriyel bir tesistir. Kriyojenik hava ayırma olarak bilinen bu işlem, endüstriyel, tıbbi ve diğer uygulamalar için yüksek-saflıkta oksijen üretmek üzere havanın ana bileşenlerinin farklı kaynama noktalarından yararlanır.

 

Kriyojenik Oksijen Tesisi Nasıl Çalışır?

 

Hava Sıkıştırma
Atmosfer havası içeri çekilir ve çok-kademeli kompresörler aracılığıyla orta düzeyde bir basınca kadar sıkıştırılır. shengerhk.com+2hitechgas.com+2

Arıtma
Basınçlı hava, nemi, karbon dioksiti ve hidrokarbonları uzaklaştırmak için moleküler elek yataklarından (veya benzer arıtma ünitelerinden) gönderilir ve kriyojenik soğutmadan önce havanın temiz olması sağlanır.

Ön Soğutma ve Isı Değişimi
Temizlenen hava, dışarı çıkan kriyojenik (soğuk) gazlarla ısı alışverişi yapılarak soğutulduğu bir ısı eşanjöründen geçer. Bu, sıvılaşma noktasına yakın havanın sıcaklığını düşürür.

Genişletme / Soğutma
Soğuk havanın bir kısmı bir genişleticide (veya bir Joule-Thomson valfi aracılığıyla) genişletilir, bu da basıncını azaltır ve onu daha da soğutur. Bu genişleme, kriyojenik sıcaklıklara ulaşmak için gerekli soğutmayı sağlar.

Sıvılaşma
Yeterli soğutmanın ardından havanın bir kısmı yoğunlaşarak sıvı haline gelir. Bu sıvı nitrojen ve oksijen açısından zengindir ancak henüz saf bileşenlere ayrılmamıştır.

 

Fraksiyonel Damıtma (Rektifikasyon)
Sıvı hava damıtma sütunlarına girer (tipik olarak çift-sütunlu bir sistem):

içindeyüksek-basınç sütunu, sıvının bir kısmı daha zengin nitrojen buharına (üstte) ve oksijen-zenginleştirilmiş sıvıya (altta) ayrılır

içindedüşük-basınç sütunuoksijen-zenginleştirilmiş sıvı daha da saflaştırılır. Daha düşük bir sıcaklıkta - kaynayan azot - kaynatılarak uzaklaştırılırken, oksijen daha yüksek kaynama noktası nedeniyle sıvı fazda yoğunlaşır.

Ürün Kurtarma

Oksijen: Saflaştırılmış oksijen, talebe bağlı olarak soğuk sıvı (LOX) olarak veya buharlaştırılarak gaza dönüştürülür. hitechgas.com

Azot: Nitrojen damıtma kolonunun üst kısmından geri kazanılabilir; bazı tesislerde gaz veya sıvılaştırılmış olarak teslim edilir. YG Makina

Gerekirse ek gazlar (argon gibi) yan sütunlar aracılığıyla ayrılabilir.

Isı Geri Kazanımı ve Verimliliği
Dışarı çıkan ürün ve atık akışları (oksijen, nitrojen), gelen havayı ters akışta soğutmak için ısı eşanjörlerinde kullanılır ve böylece enerji verimliliği artar.

 

Yalıtımlı Soğuk Kutu
Kriyojenik damıtma ekipmanı (ısı eşanjörleri ve sütunlar), termal kayıpları en aza indirmek için iyi-yalıtılmış bir muhafaza (soğuk kutu) içine yerleştirilmiştir.

 

Kriyojenik Oksijen Tesislerinin Temel Avantajları

●High purity: Capable of producing very pure oxygen (>%95 veya daha yüksek), zorlu endüstriyel veya tıbbi uygulamalar için uygundur.

●Büyük-ölçekli üretim: Sürekli çalışma ve büyük kapasite nedeniyle-yüksek talep-edilen ortamlar için çok uygundur. shengerhk.com

●Çoklu-ürün kapasitesi: Bir tesis sıklıkla hem sıvı hem de gaz halinde oksijen, nitrojen ve hatta argon üretebilir. cryomade.com

●Enerji geri kazanımı: Verimli ısı entegrasyonu ve genişleme döngüleri, süreci beklenenden daha fazla enerji-verimli hale getirir.

 

Kriyojenik Oksijen Tesislerinin Uygulamaları

●Endüstriyel Üretim: Çelik üretimi, kaynak, cam üretimi ve petrokimya prosesleri için oksijen sağlanması.

●Tıp ve Sağlık Hizmetleri: Hastaneler, klinikler ve acil servisler için-yüksek saflıkta oksijen sağlanması.

●Bilimsel Araştırma: Kriyojenik deneyler için sıvı oksijen veya inert gazlara ihtiyaç duyan laboratuvarların desteklenmesi.

●Enerji ve Çevre: Gazlaştırma tesislerinde, yakma sistemlerinde veya karbon-yakalama altyapısının bir parçası olarak.

 

Çözüm

Kriyojenik oksijen tesisleri, havayı yüksek-saflıkta gazlara ayırmak için düşük-sıcaklık fiziğinden ve fraksiyonel damıtmadan yararlanır. Arıtma, ısı değişimi, genleştirme ve damıtmanın birleşimi, bu tesislerin oksijeni ve diğer gazları yüksek saflıkta ve verimlilikle uygun ölçekte dağıtmasına olanak tanır. Sağlam tasarımları ve esneklikleri, onları modern endüstriyel gaz altyapısının kritik bir parçası haline getiriyor.

Alıcı SSS'leri (6 Yaygın Soru)

Kriyojenik oksijen tesisi tarafından üretilen oksijenin tipik saflığı nedir?
Cryogenic plants commonly produce oxygen with purities greater than 95%, and some designs reach >Fraksiyonlama sistemine bağlı olarak %99 oksijen.

 

Kriyojenik ayırma ne kadar enerji yoğundur?
İşlem, özellikle hava sıkıştırma ve soğutma döngüsü için önemli miktarda elektrik gücü gerektirir. Ancak verimli ısı geri kazanımı ve genleşme türbinleri net enerji tüketiminin azaltılmasına yardımcı olur. biosng.com+1

 

Tek bir bitki hem oksijen hem de nitrojen üretebilir mi?
Evet. Kriyojenik hava ayırma tesisi tipik olarak aynı anda oksijen ve nitrojen üretir. Ayrıca ekstra bir damıtma sütunu ile yapılandırılırsa argon da üretebilir.

 

Soğuk kutu neden gereklidir?
Soğuk kutu, çok düşük sıcaklıkları korumak ve verimlilik açısından kritik olan ısı girişini sınırlamak için damıtma kolonlarını ve ısı eşanjörlerini yalıtımlı bir muhafaza içinde barındırır.

 

Kriyojenik oksijen tesisi ne tür bir bakım gerektirir?
Bakım, güvenilir çalışma ve güvenliği sağlamak için kompresörlerin, moleküler elek yataklarının, genleşme makinelerinin, yalıtım bütünlüğünün ve arıtma sistemlerinin düzenli muayenesini içerir.

 

Kriyojenik oksijen tesisi küçük-ölçekli uygulamalar için ekonomik midir?
Kriyojenik tesisler daha büyük ölçeklerde (yüksek oksijen talebi) en ekonomik hale gelir, çünkü daha küçük teknolojiler (PSA gibi) düşük-orta düzey akış gereksinimleri için daha-maliyet açısından verimli olabilir.