Uvod
Uz prijedlog društva za uštedu resursa i ekološki prihvatljivog društva, ljudi su iznijeli veće zahtjeve za racionalnu upotrebu resursa. Kao važno sredstvo za dobivanje industrijskih plinova poput dušika i kisika, učinkovitost i zaštita okoliša tehnologije razdvajanja zraka privukli su veliku pažnju. Kriogena metoda razdvajanja i metoda razdvajanja membrane dvije su glavne tehnologije razdvajanja zraka, a svaka ima jedinstvene prednosti i primjenjive scenarije. Ovaj rad ima za cilj analizirati načela ove dvije metode i njihove odgovarajuće uređaje za razdvajanje zraka i istražiti kako postići učinkovitije odvajanje plina i korištenje resursa tehničkom kombinacijom.
Kriogena metoda razdvajanja
Osnovni princip
Metoda kriogene odvajanja je tehnologija koja ukapljuje zrak na niskoj temperaturi i odvaja plinove u skladu s razlikom u vrelim točkama. Njegovi temeljni koraci uključuju:
Kompresija i pročišćavanje zraka: Nakon što se zrak filtrira, komprimira i ohladi, prolazi kroz suhi pročišćivač kako bi se uklonili nečistoće poput vlage i ugljičnog dioksida.
Likvidacija i frakcioniranje: Pročišćeni zrak se učvršćuje u glavnom izmjenjivaču topline, a zatim ulazi u destilacijski toranj. Frakcioniranjem, plinovi poput kisika i dušika odvojeni su zbog različitih vrelišta.
Uređaj za razdvajanje zraka
Uređaj metode kriogene razdvajanja uglavnom uključuje sljedeće dijelove:
Kompresor: Koristi se za povećanje tlaka zraka.
Uređaj za hlađenje: Smanjite temperaturu zraka kako biste postigli ukapljenje.
Destilacijski toranj: Postizanje razdvajanja plina frakcioniranjem.
Kontejner za skladištenje tekućeg plina: Osigurajte sigurno skladištenje i transport odvojenog tekućeg plina.
Prednosti: visoka čistoća razdvajanja, pogodna za proizvodnju velikih razmjera.
Nedostaci: visoka potrošnja energije, složena oprema, pogodna za odvajanje plinova s visokim sadržajem u zraku (poput dušika i kisika).
Način razdvajanja membrane
Osnovni princip
Metoda odvajanja membrane je tehnologija odvajanja koja se temelji na razlici u adsorpciji i difuzijskoj stopi molekula plina na površini membrane. Njegov princip rada je sljedeći:
Selektivna prožimanja: Pod pritiskom, plinska smjesa prolazi kroz polimesnu membranu, male molekule (poput kisika) brzo prolaze, a zadržavaju se velike molekule (poput dušika).
Odvajanje i prikupljanje: Različiti plinovi sakupljaju se putem propusnosti i zadržavanja membrane.
Uređaj za razdvajanje zraka
Uređaj za odvajanje membrane uglavnom uključuje sljedeće dijelove:
Uređaj za kompresiju: osigurava tlak potreban da plin prođe kroz membranu.
Sastavljanje membrane: Jedinica za odvajanje jezgre, materijali uključuju derivate celuloze, sintetičke polimere itd.
Sustav prikupljanja: koristi se za skladištenje i korištenje odvojenih plinova.
Prednosti: niska potrošnja energije, bez kemijske reakcije, jednostavna oprema, snažna prilagodljivost.
Nedostaci: Čistoća razdvajanja relativno je niska, pogodna za potrebe za razdvajanjem plina malih ili specifičnih.
Kombinacija metode kriogene razdvajanja i metode razdvajanja membrane
Kombinirajući prednosti dviju tehnologija, može se dizajnirati učinkovitiji uređaj za odvajanje zraka:
Preliminarno odvajanje: Upotrijebite metodu odvajanja membrane kako biste brzo odvojili dio plina i smanjili opterećenje kriogenog odvajanja.
Duboko pročišćavanje: plin nakon razdvajanja membrane dodatno se pročišćava kriogenim razdvajanjem kako bi se ispunili visoke zahtjeve čistoće.
Slučajevi prijave:
U proizvodnji dušika, odvajanje membrane može brzo ekstrahirati sirovi dušik, a kriogeno odvajanje koristi se za pročišćavanje na više od 99,5%.
U oporavku vodika, odvajanje membrane koristi se za prethodnu obradu, a kriogeno odvajanje dovršava konačno odvajanje.
Prednosti:
Smanjite ukupnu potrošnju energije.
Poboljšati učinkovitost razdvajanja i korištenje resursa.
Zaključak
Kriogeno razdvajanje i odvajanje membrane imaju svoje karakteristike u području odvajanja zraka. Prva je pogodna za visoku čistoću i veliku proizvodnju, dok je drugi pogodan za malu potrošnju energije i fleksibilan rad. Kombinacijom dviju tehnologija mogu se optimizirati učinkovitost i gospodarstvo jedinica za odvajanje zraka, pružajući tehničku podršku za učinkovito korištenje resursa i zaštitu okoliša. U budućnosti će, s inovacijom membranskih materijala i poboljšanjem kriogene tehnologije, tehnologija razdvajanja zraka uvesti u širu izgledu za razvoj.
