L’équipement de séparation de l’air cryogénique à petite échelle adopte un procédé à basse pression, utilisant des méthodes de congélation profonde et de distillation pour extraire de l’oxygène pur et de l’azote pur de l’air. Autrement dit, le principe du cycle de réfrigération à turboexpanseur est utilisé pour liquéfier l’air. Selon les différents points d’ébullition de l’oxygène liquide et de l’azote liquide, une distillation secondaire est effectuée dans la tour de fractionnement pour obtenir de l’oxygène pur à 99,6 % et de l’azote pur à 99,99 % ou plus. Selon les besoins, en modifiant le fonctionnement, il est également possible de produire de l’oxygène liquide, de l’azote liquide et de l’oxygène médical.

Flux de processus de petite machine de séparation de l’air cryogénique

Compresseur d’air : L’air est comprimé par le compresseur d’air à 0,5 Mpa ~ 0,7 Mpa.

Prerefroidissement : L’air est pré-refroidi à 5 ℃~10 ℃ dans l’unité de pré-refroidissement et l’humidité est séparée.

Purification : L’air est purifié à travers des tamis moléculaires pour éliminer l’humidité résiduelle, le dioxyde de carbone et les hydrocarbures présents dans le gaz.

Expansion de l’air : L’air se détend dans un détendeur pour fournir la capacité de refroidissement requise pour l’appareil.

Échange de chaleur : L’air échange de la chaleur avec l’oxygène de reflux, l’azote et l’azote contaminé dans l’échangeur de chaleur principal de la colonne de fractionnement, et est réchauffé à la température ambiante par l’azote contaminé refroidi.

Surrefroidissement : L’air liquide et l’azote liquide sont surrefroidis par l’azote et l’azote contaminé dans le sous-refroidisseur.

Distillation : L’air subit une distillation et une séparation dans la colonne inférieure, ce qui permet de produire du gaz azote au sommet de la colonne supérieure.

Les équipements de séparation de l’air sont des systèmes grands et complexes, principalement composés des sous-systèmes suivants : système d’alimentation, système de purification, système de réfrigération, système d’échange thermique, système de distillation, système de transport des produits, système de stockage de liquides et système de contrôle.

Système d’alimentation : fait principalement référence au compresseur d’air brut. La grande majorité de la consommation totale d’énergie nécessaire à la séparation de l’air correspond à la consommation énergétique de ce compresseur.

Système de purification : le système de purification se compose d’un système de refroidissement de l’air et d’un système de purification par tamis moléculaire. L’air brut comprimé a une température élevée, et le système de pré-refroidissement de l’air réduit sa température par échange de chaleur par contact, tout en éliminant également les impuretés nocives telles que les substances acides. Le système de purification par tamis moléculaire élimine en outre des substances nocives telles que l’humidité, le dioxyde de carbone, l’acétylène, le propylène, le propane et le protoxyde d’azote présentes dans l’air et qui sont préjudiciables au fonctionnement des équipements de séparation de l’air.

Système de réfrigération : les équipements de séparation de l’air sont refroidis par expansion, et les équipements de réfrigération de séparation de l’air couramment mentionnés font principalement référence aux machines d’expansion.

Système d’échange thermique : l’équilibre thermique des équipements de séparation de l’air est assuré par le système de réfrigération et le système d’échange thermique.

Système de distillation de l’air : ce système constitue le cœur des équipements de séparation de l’air et représente un dispositif important pour réaliser la séparation à basse température. En général, on utilise une méthode de distillation à deux étages, haute et basse pression. Il se compose simplement d’une colonne basse pression, d’une colonne moyenne pression et d’un évaporateur à condensation.

Système de transport des produits : principalement composé de compresseurs d’oxygène et de compresseurs d’azote de différentes spécifications.

Système de stockage de liquides : les équipements de séparation de l’air peuvent produire certains produits tels que l’oxygène liquide et l’azote liquide, qui sont stockés dans le système de stockage de liquides pour être utilisés lorsque nécessaire. Il se compose simplement de réservoirs de stockage de différentes spécifications, de pompes pour liquides à basse température et de vaporisateurs.

Système de contrôle des instruments : les grands équipements de séparation de l’air adoptent un système de contrôle distribué par ordinateur, qui permet un contrôle automatique.

Les équipements de séparation de l’air, en tant qu’équipements de base majeurs, jouent un rôle de plus en plus important dans l’économie nationale. Que ce soit pour la modernisation technologique et l’amélioration des procédés des industries traditionnelles telles que la métallurgie, la chimie et les engrais, ou pour le développement rapide des nouvelles industries chimiques du charbon et des raffineries intégrées, les équipements de séparation de l’air en constituent une partie indispensable et importante. À mesure que l’économie nationale progresse vers une phase de développement de haute qualité, le développement florissant des industries à haute technologie et émergentes telles que l’aérospatiale, l’électronique, la santé, les nouvelles énergies et les nouveaux matériaux élargira encore le marché d’application des gaz.

Avantages de l’unité de séparation d’air cryogénique

Les principaux avantages des unités de séparation d’air cryogénique dans la production de gaz à haute pureté incluent une haute pureté, un rendement élevé et une grande stabilité. Comparée à d’autres technologies de séparation de l’air telles que PSA et la séparation par membrane, la séparation cryogénique de l’air peut fournir de l’azote et de l’oxygène de pureté supérieure, ce qui la rend adaptée aux applications industrielles nécessitant des gaz de haute pureté, comme la fabrication électronique, le secteur médical et l’industrie chimique. De plus, l’unité de séparation d’air cryogénique dispose d’une grande capacité de production et peut produire de manière continue et stable des produits à grande échelle, tels que l’azote liquide et l’oxygène liquide, afin de répondre aux besoins à long terme de différentes industries. Un autre avantage de cette technologie est sa polyvalence, qui permet la récupération d’argon et d’autres gaz rares tout en produisant de l’azote et de l’oxygène de haute pureté, améliorant ainsi l’efficacité économique globale de l’appareil.

Afin d’améliorer encore l’efficacité de production de l’azote à haute pureté et de l’oxygène pur, la conception et l’exploitation des unités de séparation d’air cryogénique sont constamment optimisées. L’amélioration de l’efficacité des échangeurs de chaleur est l’un des axes principaux de l’optimisation. En adoptant de nouveaux matériaux et des conceptions structurelles, la consommation d’énergie peut être réduite et la vitesse de refroidissement améliorée. La conception des colonnes de distillation s’améliore également continuellement, atteignant une séparation plus efficace grâce à l’augmentation du nombre de plateaux, à l’optimisation de la distribution des fluides et à l’amélioration du contact gaz-liquide. À l’avenir, avec l’application de la technologie de contrôle automatisé et intelligent, les unités de séparation d’air cryogénique atteindront un contrôle et une optimisation plus précis, augmentant encore l’efficacité de production des gaz à haute pureté, réduisant les coûts d’exploitation et élargissant les domaines d’application, tels que les industries manufacturières de pointe comme les nouvelles énergies, les semi-conducteurs et l’aérospatiale.

L’unité de séparation d’air cryogénique est devenue un choix idéal pour la production d’azote à haute pureté et d’oxygène pur grâce à une conception de processus précise et à une technologie de séparation efficace. Avec sa haute pureté, son rendement élevé et sa grande stabilité, la séparation cryogénique de l’air joue un rôle crucial dans la production industrielle. Lors du choix d’une unité de séparation d’air cryogénique, les entreprises doivent prendre en compte la production de l’équipement, son efficacité énergétique et ses besoins en maintenance afin d’obtenir les meilleurs résultats de production. Avec l’avancement continu de la technologie, les unités de séparation d’air cryogénique joueront un rôle de plus en plus important dans le domaine des gaz à haute pureté.

Avantages techniques de la séparation de l’air cryogénique

Gaz azote de haute pureté
La technologie de séparation de l’air cryogénique peut produire de l’azote avec une pureté allant jusqu’à 99,999 %, convenant aux industries ayant des exigences strictes en matière de qualité des gaz, telles que l’électronique, la pharmacie, etc. La production d’azote de haute pureté répond non seulement à la demande industrielle, mais fournit également un soutien fiable en gaz pour la recherche scientifique.

Viabilité économique
Bien que l’investissement initial soit relativement élevé, grâce à la haute efficacité opérationnelle du système de séparation de l’air cryogénique et au faible coût de production de l’azote, il est adapté à la production à grande échelle. L’économie se traduit par des économies de coûts et une haute efficacité à long terme, rendant le système compétitif sur le marché.

Respectueux de l’environnement
Cette méthode ne génère pas de pollution secondaire lors du processus de production de l’azote, ce qui répond aux exigences de protection de l’environnement de l’industrie moderne. La faible consommation d’énergie et le taux de récupération élevé des systèmes de séparation de l’air cryogénique réduisent efficacement leur impact sur l’environnement et constituent un élément important du développement durable.

Flexibilité
Le système de séparation de l’air cryogénique peut ajuster de manière flexible la production d’azote et d’oxygène selon les besoins réels, s’adapter à différentes conditions de production et répondre aux demandes changeantes des différentes industries. Le mode de fonctionnement flexible et le choix de configuration rendent le système très adaptable.

Domaines d’application de la séparation de l’air cryogénique

Industrie chimique

Dans l’industrie chimique, l’azote est largement utilisé comme gaz inerte pour prévenir les réactions d’oxydation causées par l’oxygène, garantissant ainsi la sécurité et l’efficacité des réactions. De plus, l’azote peut également être utilisé comme matière première pour participer à des réactions de synthèse et améliorer la qualité des produits.

Emballage alimentaire

L’azote remplit un rôle en remplaçant l’oxygène dans l’emballage des aliments, prolongeant ainsi leur durée de conservation et garantissant leur fraîcheur et leur sécurité. La nature inerte de l’azote empêche efficacement l’oxydation et la détérioration des aliments.

Transformation des métaux

Lors des processus de soudage et de découpe des métaux, l’azote est utilisé comme gaz de protection pour prévenir l’oxydation des métaux et améliorer la qualité du soudage. L’utilisation de l’azote peut améliorer les performances des joints soudés et garantir la qualité globale du produit.

Industrie électronique

Dans le processus de fabrication des composants électroniques, l’azote est largement utilisé comme gaz anti-humidité et gaz protecteur pour améliorer la stabilité et la fiabilité des produits. L’azote de haute pureté peut réduire l’électricité statique et les risques d’oxydation, et améliorer la qualité des produits électroniques.

Industrie médicale

Dans le matériel médical, l’azote est utilisé pour certains dispositifs d’anesthésie et respiratoires afin de garantir que les patients reçoivent un traitement sûr et efficace. Les propriétés non toxiques et inertes de l’azote en font un gaz important dans le domaine médical.