Mikä on kryogeeninen käsittely

Pääilmakompressori (MAC)

MAC puristaa ilmakehän ilman, yleensä 60-90 PSIG:iin, ja toimittaa sen järjestelmään. Näitä kompressoreita käytetään yleensä sähkömoottoreilla. Vaiheiden väliset jäähdyttimet on tarkoitettu poistamaan puristuslämmön kunkin kompressorin vaiheen välillä, joita on yleensä 2-3.

Etupään puhdistus

Nykyaikaiset ASU:t käyttävät Prepurifier Unit (PPU) -yksikköä, joka poistaa kosteuden, CO2:n ja useimmat hiilivedyt ilmasta. Kosteus ja CO2 on poistettava jään ja kuivajään muodostumisen estämiseksi myöhemmin prosessin aikana. PPU koostuu tyypillisesti jäähdyttimestä, joka jäähdyttää ilman lämpötilaan 40-55 F, lauhteenerottimesta vapaan veden poistamiseksi ja 2 astiasta, jotka on täytetty kuivausaineella ja mooliseulamateriaalilla, jotka adsorboivat epäpuhtaudet ja päästävät ilman kulkemaan läpi. Yksi peti on aina prosessissa, kun taas toinen peti regeneroidaan lämmitetyllä jätetypellä kerääntyneiden epäpuhtauksien poistamiseksi. Sängyt vaihtuvat automaattisesti 5-8 tunnin välein. PPU:sta tuleva ilma on hyvin lähellä kosteutta ja CO2-vapaata.

Jotkut vanhemmat ASU:t käyttävät suunnattuja lämmönvaihtimia etupään puhdistamiseen. Nämä järjestelmät sisältävät erityisiä kryogeenisiä lämmönvaihtimia, jotka jäädyttävät kosteuden ja CO2:n, jolloin puhdas ilma pääsee virtaamaan tislausprosessiin. Lämmönvaihtimen kulkua vaihdetaan 3-10 minuutin välein sarjalla läppä- ja takaiskuventtiilejä. Toinen läpikulku poistaa epäpuhtaudet, kun taas toinen regeneroidaan poistuvien savukaasujen avulla.

Vaikka kosteuden ja CO2:n poistaminen käänteisillä lämmönvaihtimilla on taloudellista sekä pääoma- että käyttökustannuksiltaan.

Kylmälaatikko

Kylmälaatikko sisältää kryogeeniset lämmönvaihtimet, tislauskolonnit ja niihin liittyvät venttiilit ja putket. Koska tämän järjestelmän osat ovat erittäin kylmiä, kaikki komponentit asennetaan kylmälaatikon sisään ja koteloitaan sitten eristeellä. Kylmälaatikot voivat olla suorakaiteen tai sylinterin muotoisia, ja ne ovat yleensä korkeita, jotkut yli 200′ kapasiteetista ja argonjärjestelmän tyypistä riippuen.

Nykyaikaiset kylmälaatikot on täytetty perliittieristeellä, joka on kevyt ja helppo asentaa ja tarvittaessa irrottaa. Vanhemmat kylmälaatikot voivat olla tiiviisti pakattuina kryogeenisellä kivivillalla, joka on käsin pakattu 14 paunaan kuutiojalkaa kohden. Sen asentaminen ja poistaminen vie paljon aikaa.

Expander

Kaikissa ASU-yksiköissä, lukuun ottamatta joitakin erittäin pieniä yksiköitä, on laajentimet. Expanderit tarjoavat tarvittavan jäähdytyksen nesteiden tuottamiseksi tislauskolonnijärjestelmässä. Ilmaa, typpeä tai jätetyppeä syötetään laajentimeen, jolloin pyörä kääntyy ja siirtää energiaa kompressoriin, generaattoriin tai öljyjarruun. Tämä energiansiirto saa kaasun jäähtymään. Prosessin jatkuessa paisuttimen ulostulolämpötila saavuttaa lopulta mitoituslämpötilan samalla kun kolonnijärjestelmää jäähdytetään.

Nestemäinen argonjärjestelmä

Nestemäisiä argonjärjestelmiä on 2 yleistä tyyppiä. Monet tehtaat eivät tarjoa argonin erotuslaitteita ollenkaan. Näissä tapauksissa suurin osa argonista poistuu ASU:sta poistokaasun mukana. Ensimmäisessä tyypissä käytetään raaka-argonkolonnia, joka konsentroi argonin 2-3 % O2-pitoisuuteen matalapainekolonnin 88-92 % O2:n syötöstä. Tämä raaka-argon lämmitetään ja sekoitetaan vedyn kanssa ennen kuin se syötetään katalyyttiseen reaktoriin, jossa H2 ja O2 yhdistyvät muodostaen vettä. Tämä märkä argon kuivataan sitten ja jäähdytetään jälleen kryogeenisiin lämpötiloihin, minkä jälkeen H2 ja N2 poistetaan erottimessa ja vastaavasti tislauskolonnissa.

Kryogeeniset argonjärjestelmät riippuvat yksinomaan tislauksesta puhdistusta varten. Koska argonin ja hapen erottaminen vaatii suuren määrän alustaa tai pakkausta, nämä pylväät voivat olla yli 200 jalkaa korkeita. Monet uudet laitokset käyttävät kryogeenisiä argonjärjestelmiä välttääkseen argonkompressorin ja vedyn käyttämisen prosessissa. Haittapuolena on pitkä palautumisaika puhtauden saavuttamiseksi käynnistyksen tai prosessin häiriintymisen jälkeen, monta kertaa yli 48 tuntia.

ASU-plant