Kryogen gasanläggning

En kryogen gasanläggning är en industriell anläggning som skapar molekylärt syre , molekylärt kväve , argon , krypton , helium och xenon med relativt hög renhet. Eftersom luft består av kväve, den vanligaste gasen i atmosfären, till 78 %, med syre på 19 % och argon på 1 %, med spårgaser som utgör resten, separerar kryogena gasanläggningar luft inuti en destillationskolonn vid kryogena temperaturer (cirka 100 K/-173 °C) för att producera gaser med hög renhet som argon, kväve, syre och många fler med 1 ppm eller mindre föroreningar. Processen är baserad på den allmänna teorin om Hampson-Linde-cykeln för luftseparation , som uppfanns av Carl von Linde 1895.

Sammansättning av jordens atmosfär i volym.
Anläggning för flytande syre med en produktionshastighet på 80 Nm 3 /timme


Syfte

Gasformigt kväve (GAN) anläggning med produktionshastighet på 800 Nm 3 /timme

Huvudsyftet med en kryogen kväveanläggning är att förse en kund med högrent gasformigt kväve (GAN), flytande kväve (LIN), flytande argon (LAR) och högrent argon PLAR med hög renhet, tillsammans med utvinning av spårgaser som krypton, xenon och helium. Högrent flytande material såsom syre eller kväve som produceras av kryogena växter lagras i en lokal tank och används som en strategisk reserv. Denna vätska kan förångas för att täcka toppar i efterfrågan eller för användning när anläggningen är offline. Argon, xenon och helium säljs vanligtvis till kunder i högtryckstankbilar eller lastbilar direkt på grund av de mindre volymerna. Typiska kryogena kväveanläggningar sträcker sig från 200 ft 3 /timme till mycket stora anläggningar med en daglig kapacitet på 63 ton kväve per dag (som Cantarell Field- anläggningen i Mexiko).

Den kryogena luftseparationen uppnår högrent syre på mer än 99,5 %. Den resulterande produkten med hög renhet kan lagras som en vätska och/eller fyllas i cylindrar . Dessa cylindrar kan till och med distribueras till kunder inom den medicinska sektorn, svetsas eller blandas med andra gaser och användas som andningsgas för dykning . Anläggningen producerar även kväve som används för ammoniakproduktion för konstgödselindustrin , floatglastillverkning , petrokemisk användning, reningsgas, amingasbehandling , lagertätningsgas och polyestertillverkning .

Den resulterande argongasen kan användas i halvledartillverkning och fotovoltaisk tillverkning.

Anläggningsmoduler

En kryogen växt består av följande element:

Behållare med varmände (W/E).

Coldbox

Lagring

Hur anläggningen fungerar

Diagram över en kryogen luftseparationsenhet

Varm slutprocess

Atmosfärisk luft filtreras grovt och trycksätts av en kompressor, som ger produkttrycket att leverera till kunden. Mängden luft som sugs in beror på kundens syrebehov.

Luftbehållaren samlar upp kondensat och minimerar tryckfallet. Den torra och komprimerade luften lämnar luften till kylmedelsvärmeväxlaren med ca 10°C.

För att rena processluften ytterligare finns det olika filtreringssteg . Först och främst avlägsnas mer kondensat, sedan fungerar ett koalescerande filter som ett gravitationsfilter och slutligen tar en adsorbator fylld med aktivt kol bort en del kolväten .

Den sista enhetsprocessen i varmändbehållaren är termisk svängadsorberare (TSA). Luftreningsenheten renar den komprimerade processluften genom att ta bort eventuell kvarvarande vattenånga, koldioxid och kolväten . Den består av två kärl, ventiler och avgaser för att möjliggöra byte av kärl. Medan en av TSA-bäddarna är i drift, regenereras den andra av avfallsgasflödet, som ventileras genom en ljuddämpare ut i den omgivande miljön.

Coldbox-processen

Processluften kommer in i huvudvärmeväxlaren i coldboxen där den kyls i motström med avgasströmmen. Efter att ha lämnat huvudvärmeväxlaren har processluften en temperatur på cirka –112°C och är delvis flytande. Den fullständiga kondenseringen uppnås genom avdunstning av kylt flytande syre i pannan . Efter att ha passerat en renhetskontrollventil kommer processluft in på toppen av destillationskolonnen och strömmar ner genom förpackningsmaterialet.

Strömmen av förångad syreånga i pannans skal ventileras tillbaka in i destillationskolonnen. Den stiger genom kolonnens packningsmaterial och möter den nedåtgående strömmen av flytande processluft.

Den flytande luften som sjunker ner i kolonnen förlorar kväve . Det blir rikare på syre och samlas vid basen av kolonnen som rent flytande syre . Det rinner ut i pannan till kylboxens flytande produktventil. En on-line syrgasanalysator styr öppningen av vätskeproduktventilen för att överföra rent flytande syre under lågt tryck till lagringstanken .

Den stigande syreångan blir rik på kväve och argon . Den lämnar kolonnen och lämnar kylboxen vid omgivningstemperatur genom huvudvärmeväxlaren som en avfallsgas. Denna spillgas tillhandahåller reningsgas för att regenerera TSA-enheten och för att kyla kylturbinen .

Turbiner placerade vid botten av kylboxen ger kylning för processen. En ström av högtrycksgas från huvudvärmeväxlarna kyls och expanderas till lågt tryck i turbinen. Denna kalla luft går tillbaka till avfallsströmmen från värmeväxlaren för att injicera kylning. Energi som avlägsnas av turbinen dyker upp igen som värme i turbinens slutna luftbromskrets. Denna värme avlägsnas i en luft-till-luftkylare med avgas från kylboxen.

Lagrings- och förångningsprocess

Vätska från tanken komprimeras till högt tryck i en kryogen vätskepump . Det förångas sedan i en förångare med omgivande luft för att producera gasformigt syre eller kväve. Högtrycksgasen kan sedan passera in i cylindrar via gasgrenröret eller matas in i en kunds produktpipeline.

Ansökningar

Applikationer för högrent syre

Applikationer för produktion av hög ren kväve

Applikationer för High Purity Argon


Applikationer för Xenon

Se även

  1. ^ "Vad är en ASU?" . Ranch Cryogenics . Ranch Cryogenic . Hämtad 1 december 2022 .
  2. ^ "Översikt över kryogen luftseparation" . Översikt över kryogena luftseparations- och vätskesystem . Universal industrigaser . Hämtad 1 december 2022 .
  3. ^ Saferack. "Design, laddning och installation av flytande argonhantering" . Bulk Argon Transport . Saferack . Hämtad 2 december 2022 .
  4. ^ NiGen. "Vad är Nitrogen Purge Gas" . Vad är Nitrogen Purge Gas . Hämtad 1 december 2022 .
  5. ^ a b "Vad har argon med bristen på halvledarchip att göra?" . Vad har argon med bristen på halvledarchip att göra? . Rocky Mountain Air . Hämtad 1 december 2022 .
  6. ^ a b "Gas Recovery and Recycle Limited, GR2L, har utvecklat ett unikt system för återvinning och rening av argonspolningsgas med sluten slinga, ArgonØ, för att återvinna den högrenhetsrenade argonreningsgasen som används vid tillverkningen av kiselskivor för solcellsapplikationer " . Wafers för solenergi . Hämtad 1 december 2022 .
  7. ^ a b Produkter, Linde. "SPECTRA-produkter" . SPECTRA produkter . Hämtad 2 december 2022 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cryogenic_gas_plant&oldid=1142345718 "