Hvordan kryogent oksygenanlegg fungerer

Hva er en kryogen oksygenplante?
 

Et kryogent oksygenanlegg er et industrianlegg som skiller oksygen (og ofte nitrogen og argon) fra omgivelsesluften ved å bruke ekstremt lave temperaturer for å gjøre luften flytende og deretter bruke fraksjonert destillasjon. Denne prosessen, kjent som kryogen luftseparasjon, utnytter de forskjellige kokepunktene til luftens hovedkomponenter for å produsere oksygen med høy-renhet for industrielle, medisinske og andre bruksområder.

 

Hvordan fungerer et kryogent oksygenanlegg?

 

Luftkompresjon
Atmosfærisk luft trekkes inn og komprimeres via fler-kompressorer til et moderat trykk. shengerhk.com+2hitechgas.com+2

Rensing
Den komprimerte luften sendes gjennom molekylsiktsenger (eller lignende renseenheter) for å fjerne fuktighet, karbondioksid og hydrokarboner, for å sikre at luften er ren før kryogen avkjøling.

Forkjøling og varmeveksling
Den rensede luften passerer gjennom en varmeveksler hvor den avkjøles ved å utveksle varme med de utgående kryogene (kalde) gassene. Dette senker temperaturen på luften nær flytendepunktet.

Utvidelse / Nedkjøling
En del av den kalde luften utvides i en ekspander (eller via en Joule–Thomson-ventil), som reduserer trykket og kjøler det ytterligere ned. Denne utvidelsen gir den nødvendige kjølingen for å nå kryogene temperaturer.

Likvefaksjon
Etter tilstrekkelig avkjøling kondenserer en del av luften til væske. Denne væsken er rik på nitrogen og oksygen, men ennå ikke separert i rene komponenter.

 

Fraksjonert destillasjon (rektifisering)
Den flytende luften kommer inn i destillasjonskolonner (vanligvis et dobbelt-kolonnesystem):

Ihøytrykkskolonnen-, en del av væsken separeres i rikere nitrogendamp (øverst) og oksygen-anriket væske (nederst)

Ilavtrykkskolonnen-, renses den oksygen-anrikede væsken ytterligere. Nitrogen - som koker ved lavere temperatur - kokes av, mens oksygen konsentreres i væskefasen på grunn av dets høyere kokepunkt.

Produktgjenoppretting

Oksygen: Det rensede oksygenet trekkes ut, enten som en kald væske (LOX) eller fordampes til gass, avhengig av behov. hitechgas.com

Nitrogen: Nitrogen kan gjenvinnes fra toppen av destillasjonskolonnen; i noen anlegg leveres den som gass eller flytende. YG Maskiner

Ytterligere gasser (som argon) kan separeres via sidesøyler om nødvendig.

Varmegjenvinning og effektivitet
Det utgående produktet og avfallsstrømmene (oksygen, nitrogen) brukes i varmevekslere for å avkjøle den innkommende luften i motstrøm-, noe som forbedrer energieffektiviteten.

 

Isolert kjøleboks
Det kryogene destillasjonsutstyret (varmevekslere og kolonner) er plassert i et godt-isolert kabinett (kaldboks) for å minimere termiske tap.

 

Viktige fordeler med kryogene oksygenplanter

●High purity: Capable of producing very pure oxygen (>95 % eller høyere), egnet for krevende industrielle eller medisinske applikasjoner.

●Produksjon i stor-skala: Vel-egnet for miljøer med høy-etterspørsel på grunn av kontinuerlig drift og stor kapasitet. shengerhk.com

●Multi-produktkapasitet: Én plante kan ofte produsere oksygen, nitrogen og til og med argon i både flytende og gassform. cryomade.com

●Energigjenvinning: Effektiv varmeintegrering og ekspansjonssykluser gjør prosessen mer-energieffektiv enn forventet.

 

Anvendelser av kryogene oksygenplanter

●Industriell produksjon: Tilførsel av oksygen til stålproduksjon, sveising, glassproduksjon og petrokjemiske prosesser.

●Medisinsk og helsevesen: Gir oksygen med høy-renhet til sykehus, klinikker og nødetater.

●Vitenskapelig forskning: Støtter laboratorier som krever flytende oksygen eller inerte gasser for kryogeniske eksperimenter.

●Energi og miljø: I gassifiseringsanlegg, forbrenningssystemer eller som en del av karbonfangstinfrastrukturen-.

 

Konklusjon

Kryogene oksygenplanter utnytter lav-temperaturfysikk og fraksjonert destillasjon for å separere luft til gasser med høy-renhet. Kombinasjonen av rensing, varmeveksling, ekspansjon og destillasjon gjør at disse plantene kan levere oksygen og andre gasser i stor skala, med høy renhet og effektivitet. Deres robuste design og fleksibilitet gjør dem til en kritisk del av moderne industriell gassinfrastruktur.

Vanlige spørsmål om kjøpere (6 vanlige spørsmål)

Hva er den typiske renheten til oksygen produsert av en kryogen oksygenplante?
Cryogenic plants commonly produce oxygen with purities greater than 95%, and some designs reach >99 % oksygen, avhengig av fraksjoneringssystemet.

 

Hvor energikrevende er kryogen separasjon?
Prosessen krever betydelig elektrisk kraft, spesielt for luftkompresjon og kjølesyklusen. Effektiv varmegjenvinning og ekspansjonsturbiner bidrar imidlertid til å redusere netto energiforbruk. biosng.com+1

 

Kan en enkelt plante produsere både oksygen og nitrogen?
Ja. Et kryogent luftseparasjonsanlegg produserer vanligvis oksygen og nitrogen samtidig. Den kan også produsere argon hvis den er konfigurert med en ekstra destillasjonskolonne.

 

Hvorfor er en kjøleboks nødvendig?
Kuldeboksen rommer destillasjonskolonnene og varmevekslerne i et isolert kabinett for å opprettholde svært lave temperaturer og begrense varmeinntrengning, noe som er avgjørende for effektiviteten.

 

Hva slags vedlikehold krever et kryogent oksygenanlegg?
Vedlikehold inkluderer regelmessig inspeksjon av kompressorer, molekylsiktsenger, ekspansjonsmaskineri, isolasjonsintegritet og rensesystemer for å sikre pålitelig drift og sikkerhet.

 

Er en kryogen oksygenplante økonomisk for små-applikasjoner?
Kryogene anlegg blir mest økonomiske i større skalaer (høyt oksygenbehov), ettersom mindre teknologier (som PSA) kan være mer kostnadseffektive- for lave-til-middels strømningskrav.