โรงงานออกซิเจน

 

ภาพรวม

โรงงานผลิตไนโตรเจนความบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมรวมการอัดอากาศ การทำให้บริสุทธิ์แบบดูดซับ และการกลั่นด้วยความเย็น ผลิตไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.999 เปอร์เซ็นต์

ระบบผลิตไนโตรเจนมีความปลอดภัย เชื่อถือได้ และง่ายต่อการใช้งานและบำรุงรักษา มีให้เลือกหลายแบบขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้า ตัวอย่างเช่น อาจรวมถึงเครื่องระเหยและอุปกรณ์จัดเก็บที่สแตนด์บายเพื่อปรับปรุงความพร้อมใช้งานและความน่าเชื่อถือ หรืออุปกรณ์สร้างของเหลวร่วมเพื่อเสริมอุปกรณ์จัดเก็บของเหลวที่สแตนด์บาย ในทำนองเดียวกัน ระบบผลิตไนโตรเจนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพค่าใช้จ่ายด้านทุน (capex) และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน (OPEX) ตามความต้องการของลูกค้า อุปกรณ์เหล่านี้มีครบชุดสำหรับการติดตั้งอย่างรวดเร็ว

 

1. โรงงานออกซิเจน

 

 

 

2. การเหนี่ยวนำ ASU: อุปกรณ์แยกอากาศจะแยกอากาศออกจากชั้นบรรยากาศออกเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งโดยปกติจะเป็นไนโตรเจนและออกซิเจน และบางครั้งอาจใช้อาร์กอนและก๊าซเฉื่อยที่หายากอื่นๆ

 

 

 

3. กระบวนการผลิต:

 

เพื่อให้ได้อุณหภูมิการกลั่นต่ำ หน่วยแยกอากาศต้องใช้วงจรทำความเย็นที่ทำงานผ่านจูล-ทอมสัน เอฟเฟ็กต์ และอุปกรณ์ทำความเย็นต้องเก็บไว้ในตู้ฉนวน (มักเรียกว่า "กล่องเย็น") การทำให้เย็นลงของก๊าซต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อให้รอบการทำความเย็นนี้ทำงานได้และจ่ายโดยเครื่องอัดอากาศ ASU สมัยใหม่ใช้กังหันขยายเพื่อระบายความร้อน เอาต์พุตของเครื่องขยายช่วยขับเคลื่อนเครื่องอัดอากาศซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพ กระบวนการประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้

 

 

 

ประเภทของ ก่อนอัดอากาศจะถูกกรองล่วงหน้าเพื่อกำจัดฝุ่น

 

 

 

ข. อากาศถูกบีบอัดและแรงดันสุดท้ายในการจัดส่งถูกกำหนดโดยอัตราการคืนสภาพของผลิตภัณฑ์และสถานะของเหลว (ก๊าซหรือของเหลว) ช่วงแรงดันโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 บาร์เกจ การไหลของอากาศยังสามารถบีบอัดให้มีแรงดันต่างกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ ASU ในระหว่างขั้นตอนการบีบอัด น้ำจะควบแน่นในเครื่องทำความเย็นระหว่างสเตจ

 

 

 

C. โดยทั่วไปแล้วอากาศในกระบวนการผลิตจะถูกส่งผ่านตะแกรงกรองโมเลกุลเพื่อกำจัดไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ที่หลงเหลืออยู่ ซึ่งสามารถแช่แข็งและอุดตันอุปกรณ์แช่แข็ง ตะแกรงโมเลกุลได้รับการออกแบบโดยทั่วไปเพื่อกำจัดแก๊สไฮโดรคาร์บอนออกจากอากาศ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้อาจเป็นปัญหาในการกลั่นอากาศในภายหลัง ซึ่งอาจนำไปสู่การระเบิดได้ ต้องสร้างตะแกรงโมเลกุลใหม่ สิ่งนี้ทำได้โดยการติดตั้งหลายหน่วยที่ทำงานในโหมดสลับกันและใช้ก๊าซนอกการผลิตร่วมแบบแห้งเพื่อไล่น้ำออก

 

 

 

ง. อากาศในกระบวนการผลิตจะผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในตัว (โดยปกติจะเป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบจาน) และถูกทำให้เย็นลงด้วยกระแสของผลิตภัณฑ์ (และของเสีย) ที่มีอุณหภูมิต่ำ ส่วนหนึ่งของอากาศกลายเป็นของเหลวเพื่อสร้างของเหลวที่อุดมด้วยออกซิเจน ก๊าซที่เหลือจะเสริมด้วยไนโตรเจนและกลั่นจนเกือบเป็นไนโตรเจนบริสุทธิ์ (โดยทั่วไป < 1ppm) ในคอลัมน์กลั่นความดันสูง (HP) คอนเดนเซอร์ของคอลัมน์นี้ต้องการการทำความเย็น ซึ่งได้มาจากการขยายกระแสที่อุดมด้วยออกซิเจนให้มากขึ้นผ่านวาล์วหรือผ่านตัวขยาย (คอมเพรสเซอร์ย้อนกลับ)

 

 

 

อี อีกทางเลือกหนึ่ง เมื่อ ASU ผลิตออกซิเจนบริสุทธิ์ คอนเดนเซอร์สามารถระบายความร้อนได้โดยการแลกเปลี่ยนความร้อนกับหม้อต้มซ้ำในคอลัมน์การกลั่นแรงดันต่ำ (LP) (ทำงานที่ 1.2-1.3 บาร์สัมบูรณ์) เพื่อลดต้นทุนการบีบอัด คอนเดนเซอร์/หม้อต้มซ้ำแบบรวมของคอลัมน์ HP/LP จะต้องทำงานโดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิเพียง 1-2 องศาเคลวิน โดยต้องใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนอะลูมิเนียมประสานแผ่น ความบริสุทธิ์ของออกซิเจนโดยทั่วไปอยู่ในช่วงตั้งแต่ 97.5 เปอร์เซ็นต์ถึง 99.5 เปอร์เซ็นต์ และส่งผลต่อการนำออกซิเจนกลับมาใช้ใหม่สูงสุด การทำความเย็นที่จำเป็นสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวนั้นได้มาจากเอฟเฟกต์ JT ในเครื่องขยาย ซึ่งจะป้อนอากาศอัดเข้าสู่คอลัมน์แรงดันต่ำโดยตรง ดังนั้นอากาศส่วนหนึ่งจึงไม่ถูกแยกออกจากกันและต้องปล่อยให้ส่วนบนของคอลัมน์ความกดอากาศต่ำเป็นของเสีย

 

 

 

F. เนื่องจากจุดเดือดของอาร์กอน (87.3 K ภายใต้สภาวะมาตรฐาน) อยู่ระหว่างออกซิเจน (90.2 K) และไนโตรเจน (77.4 K) อาร์กอนจึงสะสมอยู่ที่ส่วนล่างของคอลัมน์ความกดอากาศต่ำ เมื่อผลิตอาร์กอน การดึงด้านไอจะถูกดึงจากคอลัมน์ความดันต่ำ ซึ่งความเข้มข้นของอาร์กอนจะสูงที่สุด มันจะถูกส่งไปยังอีกคอลัมน์หนึ่งเพื่อแก้ไขอาร์กอนให้มีความบริสุทธิ์ที่ต้องการ จากจุดที่ของเหลวถูกส่งกลับไปยังตำแหน่งเดิมในคอลัมน์ LP ความบริสุทธิ์ของอาร์กอนที่ต่ำกว่า 1 ppm สามารถทำได้โดยใช้บรรจุภัณฑ์ที่มีโครงสร้างทันสมัยพร้อมแรงดันตกที่ต่ำมาก แม้ว่าอาร์กอนจะมีอยู่ในฟีดที่น้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ แต่คอลัมน์อาร์กอนอากาศต้องการพลังงานจำนวนมากเนื่องจากอัตราส่วนการไหลย้อนสูง (ประมาณ 30) ที่จำเป็นในคอลัมน์อาร์กอน การหล่อเย็นด้วยคอลัมน์อาร์กอนสามารถทำได้โดยของเหลวหรือไนโตรเจนเหลวที่ขยายตัวด้วยความเย็น

 

 

 

G. ในที่สุด ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในรูปก๊าซจะถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิแวดล้อมในอากาศที่ไหลเข้ามา สิ่งนี้ต้องการการผสานรวมทางความร้อนที่ออกแบบอย่างระมัดระวัง ซึ่งต้องคำนึงถึงความทนทานต่อการรบกวน (เนื่องจากการสลับของตะแกรงโมเลกุล) อาจต้องมีการระบายความร้อนจากภายนอกเพิ่มเติมในระหว่างการสตาร์ทเครื่อง

 

ป้ายกำกับยอดนิยม: โรงงานออกซิเจน