Krioqen havanın ayrılması prosesinin axın sxemi izahı

Kriogen necə Hava ayrılma qurğuları Işləyir: Addım-addım proses axını

Havanın sıxılması və təmizlənməsi: CO₂, nəm və hidrokarbonların çıxarılması

Hava, ətrafdakı mühitdən bu çoxmərhələli kompressorlara daxil olur və təqribən 0,6–0,8 MPa təzyiq səviyyəsinə qədər sıxılır. Sıxıldıqdan sonra hava molekulyar süzgəc yataqlarından keçir. Bu xüsusi materiallar karbon qazını, nəmi və müxtəlif hidrokarbonları tutur. Bu kontaminantların aradan qaldırılması çox vacibdir, çünki əks halda sistemin soyuq hissələrində buzun toplanması və korroziya problemləri baş verərdi. Müasir hava ayrılma qurğuları həqiqətən, temperatur dalğalanması adsorbsiyası texnologiyasından istifadə edir. Quraşdırma adətən bir-biri ilə əlaqədar iki qüllədən ibarətdir. Bir qüllə havanı təmizləyərkən, ikinci qüllə ya tullantı azotu ilə üfürülməklə, ya da tutulmuş qarışıqları azad etmək üçün materialın isidilməsi ilə bərpa olunur.

Genişlənmə turbinləri və Joule–Thomson effekti vasitəsilə dərin soyutma və mayeləşdirmə

Təmizlənmiş və sıxılmış hava əvvəlcə böyük istilik mübadiləsi aparatlarında sistemdə başqa yerlərdən gələn soyuq məhsul axınlarından keçirilərək soyudulur. Bu addımdan sonra temperatur təxminən mənfi 175 dərəcə Selsiyə qədər düşür. Aktual mayeləşmə əsasən turboexpandirlərdə baş verir; bu, qazın sürətlə genişlənməsinə imkan verən olduqca səmərəli maşınlardır və təzyiq enerjisini eyni zamanda mexaniki işə çevirir, həmçinin Joule-Thomson effekti adı verilən hadisə nəticəsində soyumağa səbəb olur. Azot təxminən mənfi 196 dərəcədə, oksigen isə mənfi 183 dərəcədə qaynar, beləliklə, onların fərqli qaynama nöqtələri distilləyə çatmadan əvvəl onları fazalara ayırmağa kömək edir.

Linde İkiləşmiş Kolonunda Kriogen Distilləsi: Oksigen, Azot və Argon Axınlarının Ayrılması

Sıvılaşdırılmış hava iki sütunlu distilləşmə qurğusuna daxil olduqda, bu, müasir havanı ayırma qurğularının əsas komponentlərindən birini təşkil edir. Təxminən 5–6 bar təzyiq səviyyəsində işləyən yüksək təzyiqli sütunda azot buxar kimi yuxarı qalxır, oksigenli maye isə aşağı doğru hərəkət edir. Bu maye daha sonra təxminən 1,2–1,3 bar təzyiqdə işləyən aşağı təzyiqli sütuna buraxılır və burada dəqiq nəzarət olunan qaytarılma (reflux) şəraitində əsl ayrılma prosesi baş verir. Argon, qaynama temperaturu təxminən –186 °C olduğu üçün bu iki sütun arasındakı xüsusi bölmədə təbii olaraq toplanır. Bu proses davamlı olaraq işləyərək təxminən %99,5 saflıqda oksigen və demək olar ki, %99,999 saflıqda azot istehsal edir. Bu standartlar ISO 8573-1 tərəfindən qoyulan tələbləri ödəyir və sağlamlıq təminatı müəssisələri, metal emalı zavodları və yarımkeçirici istehsalı müəssisələri də daxil olmaqla müxtəlif sənaye sahələrində standart praktikaya çevrilmişdir.

Müasir Hava Ayrılma Qurğularında Əsas Avadanlıq: Soyuducu Qutu və İstilik İnteqrasiyası

Soyuducu Qutunun Dizaynı: Kolonların, Istilik Mübadiləsi Qurğularının və Boruların Komplekt İnteqrasiyası

Hava ayırma qurğusunun əsasında biz 'soyuq qutu' adlandırdığımız bir hissə yerləşir; əslində bu, bütün daxili komponentləri bir böyük vakuum qabığı içində birləşdirən, çox yaxşı izolyasiya edilmiş bir kameradır. Bu sahənin daxilində distillə qüllələri, xüsusi lehimlənmiş alüminium istilik mübadiləçiləri və müxtəlif kriogen boruları birlikdə yerləşir. Həqiqətən, bu qurğu olduqca ağıllıdır. Çünki bütün komponentlər çox sıx şəkildə yerləşdirildiyi üçün, istənməyən istiliyin daxil olma ehtimalı çox azalır; bu da temperatur mənfi 180 dərəcə selsiydan aşağı düşdükdə xüsusilə vacib olur. Təmir komandaları da bu dizaynı çox bəyənirlər, çünki komponentlərin bir-birindən uzaqda yerləşdiyi köhnə sistemlərə nisbətən təmir işləri təxminən %30 daha tez başa gəlir. Əsasən möhkəm paslanmayan polad və bir qədər alüminium ərintilərindən hazırlanmış bu qutular, genişlənmə və daralma fərqlərini təbii şəkildə udur. Ən vacib olan isə onlardır ki, oksigen, azot və argon axınlarını prosesin tamamı boyu ayrı-ayrılıqda saxlayırlar və beləliklə, heç bir qarışma baş verməz, əməliyyatlar illər boyu etibarlı şəkildə davam edir.

Əsas Istilik Mübadiləsi Şəbəkələri və Enerji Bərpa Strategiyaları

Bu günün havanın ayrılması qurğuları, tullantı azotundan və soyuq məhsul axınlarından dəyərli soyutma enerjisini tutan mürəkkəb istilik mübadiləsi sistemlərindən çox asılıdır. Qarşı axınlı sxem də olduqca ağıllı işləyir: gələn hava axınını soyudur və eyni zamanda çıxan axını isidir; beləliklə, temperatur fərqləri təxminən 3 °S-ə qədər azaldılır. Bu təsiredici nailiyyət əsasən son zamanlarda yaranmış yeni nəsil lehimlənmiş alüminium mübadilə qurğularına borcludur. Həqiqi iş performansına baxdıqda, bu müasir sistemlər adətən köhnə modellərlə müqayisədə ümumi enerji istifadəsini 40–50 faiz aralığında azaldır. Gündə bir neçə smenada işləyən böyük sənaye müəssisələri üçün bu yalnız 2022-ci ildə ABŞ Enerji Nazirliyinin Sənaye Texnologiyaları İnkişafı Təşəbbüsü tərəfindən toplanmış məlumatlara əsaslanaraq, ildə təxminən 2,8 milyon ABŞ dolları miqdarında əməliyyat xərclərində qənaət deməkdir.

Niyə kriogenika? Qaynama nöqtələrindəki fərqlər yüksək təmizlikdə qaz istehsalına imkan verir

Kriogen hava ayırma prosesi hələ də sənayedə oksigen, azot və argon kimi çox təmiz qazların böyük miqyasda alınmasının əsas yolu olaraq qalır. Bu proses işləyir, çünki bu qazların qaynama nöqtələri müxtəlifdir; beləliklə, istehsalçılar onları çox təmiz şəkildə, adətən 99,5% və daha yuxarı təmizlikdə ayırmağa nail olurlar. ASTM və ISO kimi standartlaşdırma orqanları bu prosesi D1946 və 8573-1 standartları ilə təsdiqləyirlər. Real rəqəmlərə baxdıqda, azot təxminən -196 °C-də, argon təxminən -186 °C-də, oksigen isə təxminən -183 °C-də qaynar. Bu kiçik temperatur fərqləri praktikada çox vacibdir, çünki onlar mayeləşdirmə prosesindən sonra fraksiyalı distillyasiya zamanı hər bir qazın necə ayrılacağını müəyyən edir. Bunun niyə işlədiyini tam olaraq görmək istəyirsiniz? Bu seçici ayırma texnikasının arxasındakı bütün vacib termodinamik detalları üçün aşağıdakı cədvələ baxın.

Bu dramatik həcm azalması (710–875) mayeləşdirilmiş qazların effektiv saxlanması və daşınmasını da mümkün edir və beləliklə, yarımkeçirici istehsalı, kosmik sənaye və xəstəxana oksigen sistemləri kimi sabit, yüksək keyfiyyətli təchizat tələb edən sahələr üçün krioqenikanı vacib edir.