A levegőleválasztó egységek (ASU-k) alapvető rendszerek, amelyeket arra terveztek, hogy az ipari igényeknek megfelelően elválasztsák az oxigént, a nitrogént és a nemesgázokat a légköri levegőből. Mivel az olyan ágazatok, mint az acélgyártás, a vegyipar, az új energia, az elektronika és az egészségügy egyre inkább nagy-tisztaságú gázokat és megbízható helyszíni ellátást igényelnek, a légleválasztási technológia egyetlen folyamatból változatos műszaki útvonalakká fejlődött. A működési elvek, az alkalmazási forgatókönyvek és a folyamat jellemzői alapján az ASU-k nagy vonalakban nyomásingadozású adszorpció (PSA), kriogén desztilláció, membránszeparáció és segédtisztító egységekre, például abszorpciós eljárásokra oszthatók.
Nyomáslengő adszorpciós (PSA) levegőleválasztó egységek
A Pressure Swing Adsorption (PSA) technológia a különböző gázmolekulák és specifikus adszorbensek közötti adszorpciós kapacitásbeli különbségek kihasználásával választja el a gázokat. A nyomás alatti adszorpció és a nyomásmentes deszorpció ismételt ciklusai révén a PSA rendszerek hatékony gázleválasztást érnek el.
A PSA-alapú légleválasztó egységek viszonylag egyszerű folyamatáramlással, rugalmas indítási-leállítási lehetőséggel és alacsony energiafogyasztással rendelkeznek, így különösen alkalmasak kis és közepes méretű nitrogén- és oxigéntermelésre. A PSA nitrogénrendszereket széles körben használják az elektronikai gyártásban, az élelmiszerek tartósításában, a fémek hőkezelésében és a porkezelésben, így 95% és 99,999% közötti tisztaságú nitrogént biztosítanak.
Bár a PSA-t nem ultra-nagy tisztaságú-nagy tisztaságú vagy nagyon nagy-léptékű gáztermelésre, például kriogén levegőleválasztásra tervezték, jelentős előnyökkel jár a berendezések befektetése, a működési költségek és a könnyű karbantartás terén. Ennek eredményeként a PSA egységeket széles körben alkalmazzák a kis és közepes méretű{4}}létesítményekben és a helyszíni gázellátó létesítményekben.
Kriogén desztillációs levegő elválasztó egységek
A kriogén desztilláció az egyik legszélesebb körben használt és technikailag kiforrott levegőleválasztási módszer, amely különösen alkalmas nagy-tisztaságú oxigén és nitrogén nagy-szintű előállítására. Ebben a folyamatban a környező levegőt összenyomják, megtisztítják, majd a cseppfolyósításhoz közeli hőmérsékletre hűtik. Részlegesen vagy teljesen cseppfolyósítás után a levegő egy desztillációs oszlopba kerül, ahol a forráspontok különbségei lehetővé teszik az oxigén, nitrogén és argon lépésről lépésre történő szétválasztását.
A kriogén levegőleválasztó egységek megbízhatóan képesek előállítani legalább 99,6%-os tisztaságú oxigént és 99,999%-os vagy annál nagyobb tisztaságú nitrogént. Lehetővé teszik a nagy-tisztaságú argon és bizonyos ritkagázok visszanyerését is, így ideálisak acélgyárak, szén-kémiai projektek, integrált finomító komplexumok, nagy ammóniagyárak és központi gázellátási műveletek számára.
Bár a kriogén rendszerek nagyobb kezdeti beruházást igényelnek, és nagyobb követelményeket támasztanak az áramellátással, az infrastruktúrával és az üzemeltetési szakértelemmel szemben, egyértelmű előnyöket kínálnak a hosszú{0}}folyamatos működés és a nagy{1}}mennyiségű gáztermelés terén. Ennek eredményeként a kriogén desztilláció továbbra is a domináns technológiai út a közepes- és a nagy-ipari gázprojektekben.
Membránleválasztó levegőelválasztó egységek
A membránleválasztó technológia a féligáteresztő membránok szelektív permeabilitására támaszkodik a gázmolekulák elválasztására. A molekulaméret és a diffúziós jellemzők különbségei miatt a membrán anyaga lehetővé teszi bizonyos komponensek gyorsabb átjutását, ami oxigénnel-dúsított vagy nitrogén{2}}dúsított gázáramot eredményez.
A membrán-alapú légleválasztó egységek nem-kriogén folyamattal, kompakt rendszerelrendezéssel, kis helyigénnyel, valamint gyors indítási-kikapcsolással és leállítással rendelkeznek. Moduláris jellegük miatt jól-alkalmasak csúszásra szerelt-vagy konténeres konfigurációkhoz. Ezeket az egységeket széles körben használják a csővezetékek öblítésében, közömbösítésében, nitrogén-takarásában és tűzvédelemben az olaj- és gáziparban, valamint a lítiumelemek gyártásában, a vegyi feldolgozásban és a gabonatárolási alkalmazásokban, amelyek közepes - és nagy-tisztaságú nitrogént igényelnek.
Meg kell jegyezni, hogy a membránleválasztás önmagában általában nem képes ultra{0}}nagy gáztisztaságot elérni. A technológia a leghatékonyabb a 95–99,5%-os tisztaságú nitrogén vagy oxigénnel-dúsított áramok előállítására, és gyakran a PSA vagy a kriogén rendszerek elé integrálva elő-töményítési vagy energiatakarékossági{6} lépésként.
Abszorpciós és egyéb segédleválasztási eljárások
Az abszorpciós folyamatok folyékony oldószereket használnak bizonyos komponensek szelektív abszorbeálására a gázelegyből, ami elválasztást vagy tisztítást ér el. A levegőelválasztó rendszerekben az abszorpciót általában nem használják elsődleges elválasztási módszerként; ehelyett a szennyeződések eltávolításában és a gázfinomításban játszik kulcsszerepet.
A tipikus alkalmazások közé tartozik a kémiai oldószerek használata a szén-dioxid elnyelésére, -mely megakadályozza a CO₂ fagyását, és blokkolja a berendezéseket alacsony hőmérsékleten-, valamint a nyomokban lévő szennyeződések, például SO₂, NOx és bizonyos szerves vegyületek célzott eltávolítása. Ezek a lépések javítják a későbbi légleválasztó egységek működési stabilitását és élettartamát.
Az abszorpciós folyamatokat általában a szárítással, szűréssel, katalitikus oxidációval és egyéb tisztítási lépésekkel integrálják, így egy teljes levegő-előkezelési-és véggáz-tisztítási láncot alkotnak. Mint ilyenek, alapvető segédegységek, amelyek biztosítják a kriogén légleválasztó, PSA és membránleválasztó rendszerek hosszú távú stabil működését.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő levegőleválasztó egységet
A különböző típusú légleválasztó egységek határozott előnyöket kínálnak, és meghatározott alkalmazási határokkal rendelkeznek. Az ASU kiválasztásakor a vállalatoknak a következő kulcsfontosságú tényezőket kell értékelniük:
- Gyártási méretek és jövőbeli bővítési tervek: A szükséges gázmennyiség és a következő 5-10 évben várható kapacitásnövekedés határozza meg, hogy a kriogén ASU, PSA rendszer vagy membránleválasztó egység alkalmasabb-e.
- Terméktisztaság és ellátási stabilitás: A nagy tisztaságot és minimális ingadozást igénylő alkalmazások jellemzően a kriogén rendszereket vagy a kombinált megoldásokat részesítik előnyben, mint például a „kriogén + finom tisztítás”. Általános inert- vagy égetést támogató alkalmazásokhoz gyakran elegendő a PSA és a membrán egységek.
- Teljes költség és energiahatékonyság: A kiválasztás nem függhet kizárólag a berendezés beszerzési árától. Figyelembe kell venni az áramköltséget, az éves üzemórákat, a karbantartási költségeket és a munkaerőigényt. A hosszú-időtartamú, folyamatos működés érdekében a kriogén ASU-k gyakran alacsonyabb egységnyi gázköltséget kínálnak.
- A helyszín körülményei és a környezeti korlátok: A rendelkezésre álló hely, az energiainfrastruktúra, a csővezeték elrendezése, a gázszállítási távolság és a helyi környezeti megfelelőségi követelmények mind befolyásolják a végső folyamatkonfigurációt.
A gyakorlati mérnöki projektekben egyetlen technológia sem képes teljes mértékben megfelelni az összes követelménynek. A kriogén levegőszeparáció, a PSA, a membránelválasztás és az abszorpciós{1}}alapú tisztítás kombinált alkalmazása általános tendenciává vált. E folyamatok megfelelő integrálásával a vállalkozások biztosíthatják a gáz minőségét és az ellátás megbízhatóságát, miközben csökkentik az életciklus teljes költségét.
A Shenger Gas régóta az ipari gázberendezésekre és a levegőelválasztó rendszerek tervezésére szakosodott. Az olyan iparágak működési igényei alapján, mint az acélipar, a vegyipar, az új energia, az elektronika, a gabonatárolás és az offshore alkalmazások, a vállalat integrált megoldásokat kínál, amelyek magukban foglalják a folyamattervezést, a berendezések kiválasztását, a teljes -rendszergyártást, -telepítést, üzembe helyezést és a hosszú távú{2}}működési támogatást. Ez lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy optimális egyensúlyt érjenek el a biztonság, a megbízhatóság és az általános gazdasági teljesítmény között.
