Une machine de séparation de l’air est un appareil utilisé pour séparer un mélange de gaz en différents composants. Son rôle est de séparer l’oxygène, l’azote, l’argon et d’autres composants présents dans l’air ou d’autres gaz afin de répondre aux besoins de diverses productions industrielles. Le principe de base du dispositif de séparation de l’air consiste à utiliser la différence de point d’ébullition des différents gaz pour séparer le mélange gazeux en un seul composant gazeux grâce à une technologie de compression et de refroidissement.
fabricant d’usines de séparation de l’air pour la production de céramiques à base de charbon
L’air est un mélange gazeux multicomposant uniforme. À moins de 10 km du sol, ses principaux composants, tels que l’azote, l’oxygène et l’argon, sont presque constants. Il contient également de petites quantités d’impuretés, telles que de la poussière, du CO2, de la vapeur d’eau, des hydrocarbures tels que le SO2, le CH4, le C2H6, le C3H8, etc. Ces composants varient en fonction de l’environnement. On y trouve également des traces de H2, d’ozone, de N2O, etc. À mesure que l’altitude augmente, la quantité d’oxygène dans l’air diminue. La teneur en impuretés et l’altitude sont les principaux facteurs à prendre en compte dans la conception.
Le dispositif de séparation de l’air est un appareil basé sur le principe de la condensation et de l’évaporation des gaz, qui est principalement utilisé pour séparer les différents composants des mélanges gazeux. Le principe de base consiste à utiliser la différence de point d’ébullition des différents composants à basse température pour séparer le mélange gazeux en différents composants grâce à des processus continus de refroidissement, de compression, d’expansion et de chauffage. Le cœur du dispositif de séparation de l’air est l’adsorbant, qui utilise généralement un tamis moléculaire, du charbon actif et d’autres substances.
Champ d’application du dispositif de séparation d’air
Industrie chimique: le dispositif de séparation d’air est très utilisé dans l’alumine, l’industrie de chlore-alcali et d’autres domaines, pour produire l’azote, l’oxygène, l’hydrogène et d’autres gaz. En même temps, le dispositif de séparation d’air peut également être utilisé pour la séparation de gaz dans diverses réactions chimiques.
Industrie de l’énergie: les dispositifs de séparation de l’air sont également largement utilisés dans l’industrie chimique du charbon, la production d’hydrogène de gaz naturel et d’autres domaines. Il peut séparer l’hydrogène, le méthane et d’autres gaz dans le gaz naturel par la compression à haute pression et la technologie de refroidissement à basse température pour la production d’hydrogène ou toute autre production d’énergie.
Industrie pharmaceutique: dans la production pharmaceutique, de nombreux médicaments doivent utiliser de l’azote pur ou de l’oxygène pur comme support pour assurer la qualité et l’effet des médicaments. À ce moment, le dispositif de séparation d’air peut être utilisé pour séparer l’azote et l’oxygène dans le gaz mélangé pour la production de médicaments.
Autres industries: en plus des domaines ci-dessus, les dispositifs de séparation d’air peuvent également être utilisés dans la transformation des aliments, la métallurgie, l’électronique et d’autres domaines. Dans la transformation des aliments, l’azote et l’oxygène peuvent être utilisés comme agents de conservation et de contrôle de l’oxydation, tandis que dans l’industrie électronique, des dispositifs de séparation de l’air peuvent être utilisés pour fabriquer des gaz purs pour la production de composants électroniques.
Ce qui précède est le rôle du dispositif de séparation d’air et de l’introduction de champ d’application. Avec le développement continu de la technologie, les scénarios d’application des équipements de séparation de l’air sont de plus en plus étendus, et son rôle devient de plus en plus important.
Les types d’appareils couramment utilisés dans la technologie de séparation de l’air comprennent la séparation par membrane, la séparation par adsorption et la séparation par liquéfaction à la vapeur.
Dispositif de séparation de Membrane
La séparation membranaire est une technique de séparation d’un mélange en deux composants distincts au moyen d’une Membrane semi-perméable. Les dispositifs courants de séparation de membrane comprennent la membrane d’osmose inverse, la membrane d’ultrafiltration et la membrane de séparation de gaz. Les membranes d’osmose inverse sont principalement employées dans le domaine du dessalement d’eau de mer et du traitement des eaux usées, les membranes d’ultrafiltration sont principalement employées pour la séparation et la concentration dans l’ingénierie biochimique, et les membranes de séparation de gaz sont principalement employées pour la séparation d’air et le traitement de gaz naturel.
- Dispositif de séparation par adsorption
La séparation par Adsorption est une technique qui utilise un adsorbant solide pour interagir physiquement ou chimiquement avec certains composants du mélange pour les séparer du mélange. Les dispositifs courants de séparation d’adsorption comprennent des adsorbeurs de charbon actif, des adsorbeurs de tamis moléculaires et des adsorbeurs à membrane. Les adsorbeurs à charbon actif sont principalement utilisés pour le traitement de l’eau et la purification de l’air, les adsorbeurs à tamis moléculaires sont principalement utilisés pour le traitement des gaz et la séparation de l’air, et les adsorbeurs à membrane sont principalement utilisés dans le domaine pétrochimique.
- Dispositif de séparation de liquéfaction à la vapeur
La séparation par liquéfaction à la vapeur est une technique qui tire profit des différences de points d’ébullition des différents composants d’un mélange en chauffant et en évaporant le mélange à l’état gazeux, puis en le liquéfiant dans les différents composants par condensation. Les dispositifs courants de séparation de liquéfaction à la vapeur comprennent la colonne de distillation, la colonne d’extraction et la colonne d’absorption. La tour de distillation est principalement utilisée dans les domaines du raffinage du pétrole, de l’industrie chimique et de la transformation des aliments, la tour d’extraction est principalement utilisée pour la synthèse organique et la production de médicaments, et la tour d’absorption est principalement utilisée pour la purification de gaz et la protection de l’environnement.
En résumé, les types d’appareils courants dans la technologie de séparation de l’air comprennent la séparation par membrane, la séparation par adsorption et la séparation par liquéfaction de vapeur, et le nombre spécifique varie selon le scénario d’application. Différents types d’appareils ont différents scénarios d’application et principes de fonctionnement, qui doivent être sélectionnés et conçus en fonction des conditions spécifiques dans des applications pratiques.
Série de produits d’équipement de séparation d’air
Grande et moyenne série de produits de séparation de l’air
- Pureté de l’oxygène :≥99.6%O2, pureté d’azote :≤10ppmO2, pureté d’argon :≤ 2ppmO2+≤3ppmN2.
- La production d’oxygène et d’azote est 0℃, quantité de gaz 0.101325MPaA.
- La consommation unitaire d’énergie de la production d’oxygène est basée sur la valeur nominale de la quantité d’air entrant dans la tour.
- Les produits liquides sont la référence pour la sélection, et la quantité de produits liquides peut être ajustée entre l’oxygène liquide et l’azote liquide. Lorsque le produit liquide est différent de la valeur ci-dessus, l’indice de puissance unitaire doit être conforme au contrat.
- Lorsque la pureté de l’azote et le rapport oxygène-azote ne sont pas conformes aux dispositions du tableau, le contrat doit être respecté.
- L’équipement de séparation d’air est recommandé pour employer des séries de produit, peut également être adapté aux besoins du client selon les besoins de client.
- La forme de processus adopte la purification de tamis moléculaire, l’expansion de turbine suralimentée et le processus de compression externe. Des processus de compression interne peuvent également être utilisés selon les exigences du client.
Série complète de petits produits de séparation de l’air
- La production d’oxygène et d’azote est de 0 °C, 0,101325 MPaA en quantité de gaz.
- La consommation d’énergie par unité d’oxygène n’inclut pas la valeur de consommation du compresseur d’oxygène.
- Les concentrations d’oxygène et d’azote sont exprimées en pourcentage volumique.
- Production d’azote : production d’oxygène ≥ 2:1.
- L’indice de consommation d’énergie de certains produits liquides fabriqués en même temps doit être conforme au contrat.
Gammes complètes d’équipements pour azote haute pureté
- La production d’azote correspond à la quantité de gaz à 0 °C et 0,101325 MPaA.
- La consommation d’énergie unitaire en azote est basée sur la valeur nominale de l’admission d’air dans la tour.
- Produits liquides à titre de référence pour la sélection. Lorsque les produits liquides et les valeurs ci-dessus diffèrent, l’indice de consommation d’énergie unitaire est conforme au contrat.
Équipements complets de séparation de l’air liquide
- Pureté de l’oxygène : ≥ 99,6 % O2, pureté de l’azote : ≤ 10 ppm O2, pureté de l’argon : ≤ 2 ppm O2 + ≤ 3 ppm N2.
- La production d’oxygène liquide, d’azote liquide et d’argon liquide correspond à la quantité de gaz à 0 °C et 0,101325 MPaA, et Y dans le modèle indique le volume liquide en « litres ».
- La quantité de produit liquide sert de référence pour la sélection. Elle peut être ajustée entre l’azote liquide et l’oxygène liquide, et l’indice de consommation d’énergie unitaire est stipulé dans le contrat.
- Lorsque la pureté de l’azote et le rapport oxygène-azote ne sont pas conformes aux dispositions du tableau, le contrat doit être respecté.
- Le procédé utilise la purification par tamis moléculaire, les appareils de moins de 50 T/J utilisent un procédé de liquéfaction par machine à expansion et réfrigérateur à basse température, et les appareils de plus de 50 T/J utilisent un procédé de liquéfaction par machine à double expansion à haute et basse température.
- En raison de la forte consommation d’énergie des produits entièrement liquides, il est recommandé de choisir des compresseurs de gaz brut et des compresseurs de gaz à circulation importés, ainsi que des machines à expansion booster importées.
Méthode d’optimisation des équipements de séparation d’air
Les méthodes d’optimisation des équipements de séparation d’air comprennent principalement l’amélioration de l’efficacité de la boîte froide, la réduction de la consommation d’énergie et la prolongation de la vie de l’équipement. Parmi eux, l’amélioration de l’efficacité de la boîte froide est le point le plus critique, qui peut être réalisé en ajustant le mode de circulation du réfrigérant et en augmentant la zone d’échange de chaleur. En outre, la réduction de la consommation d’énergie est également un objectif d’optimisation important, qui peut être atteint en optimisant la conception du compresseur et en augmentant l’efficacité du refroidisseur. Prolonger la durée de vie de l’équipement nécessite un entretien régulier et une maintenance pour assurer la stabilité et la fiabilité de l’équipement.
Structure interne de l’équipement de séparation d’air
La structure interne de l’équipement de séparation de l’air comprend des composants clés tels que la boîte froide, l’évaporateur, le compresseur et la tour de séparation. Parmi ceux-ci, la boîte froide est le cœur de l’équipement de séparation de l’air, et c’est également l’un des composants les plus critiques en termes de performances. La boîte froide contient un refroidisseur, un échangeur de chaleur, un évaporateur, un réservoir de stockage de gaz liquide et d’autres composants, qui fonctionnent grâce à la circulation du réfrigérant pour éliminer les impuretés telles que la vapeur d’eau dans l’air, afin d’améliorer l’efficacité de la séparation. L’évaporateur et le compresseur sont deux éléments importants de la boîte froide. L’évaporateur transforme l’air liquide en air gazeux, et le compresseur comprime l’air gazeux, augmentant ainsi sa température et sa pression, afin de faciliter la séparation ultérieure.
Processus de fonctionnement des équipements de séparation de l’air
Le processus de fonctionnement des équipements de séparation de l’air comprend principalement plusieurs étapes telles que la compression, le refroidissement, la séparation par film et la recompression. Tout d’abord, l’air est comprimé par un compresseur afin d’augmenter sa température et sa pression, puis refroidi par un échangeur thermique afin d’éliminer les impuretés telles que la vapeur d’eau. L’air pénètre ensuite dans l’évaporateur et est séparé en deux parties, liquide et gazeuse. L’air liquide est stocké dans le réservoir de gaz liquide, tandis que l’air gazeux pénètre dans la tour de séparation pour une séparation plus poussée. Enfin, l’oxygène, l’azote et les autres composants sont séparés et recomprimés afin d’obtenir l’oxygène ou l’azote pur requis.