CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CÔNG NGHỆ HANGZHOU NUZHUO

Công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh là một trong những phương pháp quan trọng để sản xuất nitơ và oxy có độ tinh khiết cao trong công nghiệp hiện đại. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như luyện kim, hóa học và y học. Bài viết này sẽ đi sâu vào tìm hiểu cách thức tách khí bằng phương pháp đông lạnh sản xuất nitơ và oxy có độ tinh khiết cao, cũng như các bước và thiết bị chính liên quan đến quy trình này.

1. Nguyên lý cơ bản của quá trình tách không khí bằng phương pháp đông lạnh

Tách khí bằng phương pháp đông lạnh là một quá trình tách các thành phần chính của không khí bằng cách hạ thấp nhiệt độ. Không khí chủ yếu bao gồm nitơ, oxy và một lượng nhỏ argon. Bằng cách nén và làm lạnh không khí đến nhiệt độ cực thấp, không khí được hóa lỏng, sau đó điểm sôi khác nhau của mỗi khí được sử dụng để chưng cất nhằm tách nitơ và oxy. Điểm sôi của nitơ là -195,8℃ và của oxy là -183℃, vì vậy chúng có thể được tinh chế riêng biệt thông qua quá trình chưng cất nhiều giai đoạn.

2. Giai đoạn tiền xử lý: Lọc không khí

Trong quy trình tách khí bằng phương pháp đông lạnh, xử lý sơ bộ không khí là bước đầu tiên vô cùng quan trọng. Không khí chứa các tạp chất như bụi, carbon dioxide và hơi ẩm, chúng sẽ đóng băng trong môi trường nhiệt độ thấp, gây tắc nghẽn thiết bị. Do đó, không khí trước tiên được lọc, nén và sấy khô để loại bỏ tạp chất và hơi ẩm. Thông thường, máy sấy và thiết bị hấp phụ sàng phân tử là những thiết bị quan trọng được sử dụng để loại bỏ tạp chất khỏi không khí, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của quá trình tách khí đông lạnh tiếp theo.

3. Nén và làm mát không khí

Không khí đã được làm sạch cần được nén, thường thông qua nhiều máy nén để tăng áp suất lên 5-6 megapascal. Sau đó, không khí nén được làm mát qua các bộ trao đổi nhiệt với khí hồi lưu ở nhiệt độ thấp, giảm dần nhiệt độ để tiến gần đến điểm hóa lỏng. Trong quá trình này, các bộ trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng, vì chúng có thể giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và cải thiện hiệu quả làm mát, đảm bảo không khí có thể hóa lỏng trong điều kiện nhiệt độ thấp, tạo điều kiện cho quá trình tách chưng cất tiếp theo.

4. Hóa lỏng và chưng cất không khí

Trong tháp tách khí bằng phương pháp đông lạnh, không khí được nén và làm lạnh tiếp tục được làm lạnh đến trạng thái hóa lỏng. Không khí hóa lỏng được đưa đến tháp chưng cất để tách. Tháp chưng cất được chia thành hai phần: tháp cao áp và tháp hạ áp. Trong tháp cao áp, không khí được tách thành oxy thô và nitơ thô, sau đó oxy thô và nitơ thô được chưng cất tiếp trong tháp hạ áp để thu được oxy và nitơ có độ tinh khiết cao. Sự tách nitơ và oxy chủ yếu dựa trên sự khác biệt về tính chất vật lý như điểm sôi của chúng, do đó có thể đạt được sự tách hiệu quả trong tháp chưng cất.

5. Quy trình tinh chế

Oxy và nitơ được tách ra trong tháp chưng cất vẫn còn chứa một lượng nhỏ tạp chất, vì vậy chúng cần được tinh chế thêm để đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp và y tế. Độ tinh khiết của nitơ có thể được cải thiện thông qua chất xúc tác khử oxy bằng hydro, trong khi độ tinh khiết của oxy có thể đạt được thông qua các quá trình chưng cất lại. Để cải thiện độ tinh khiết của khí sản phẩm, các thiết bị như máy lọc nitơ và máy lọc oxy thường được sử dụng, cuối cùng thu được các sản phẩm oxy và nitơ có độ tinh khiết cao.

6. Ứng dụng của nitơ và oxy

Nitơ và oxy có độ tinh khiết cao được sản xuất bằng công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Nitơ có độ tinh khiết cao được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất làm khí bảo vệ và khí mang, trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản và đóng gói, và oxy được sử dụng rộng rãi trong ngành y tế và hàn. Trong ngành công nghiệp luyện kim, oxy cũng được sử dụng để cải thiện hiệu suất đốt cháy và giảm lượng khí thải carbon. Trong các ứng dụng này, độ tinh khiết của khí là yếu tố then chốt quyết định khả năng ứng dụng của nó, và công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh đã được công nhận rộng rãi nhờ khả năng tách hiệu quả và sản lượng có độ tinh khiết cao.

7. Ưu điểm và thách thức của công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh

Công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh được ưa chuộng trong lĩnh vực công nghiệp nhờ độ tinh khiết cao và hiệu quả cao. Tuy nhiên, công nghệ này cũng đối mặt với một số thách thức, chẳng hạn như tiêu thụ năng lượng cao và chi phí bảo trì thiết bị cao. Để giảm tiêu thụ năng lượng, thiết bị tách khí bằng phương pháp đông lạnh hiện đại thường được trang bị các hệ thống tiết kiệm năng lượng tiên tiến, như thiết bị thu hồi nhiệt và hệ thống làm mát nén nhiều tầng. Hơn nữa, việc ứng dụng công nghệ điều khiển tự động đã nâng cao đáng kể hiệu quả hoạt động và độ an toàn của các thiết bị tách khí bằng phương pháp đông lạnh sâu. Thông qua tối ưu hóa công nghệ và cải tiến thiết bị, hiệu suất năng lượng và độ ổn định của hệ thống tách khí bằng phương pháp đông lạnh sâu đã được cải thiện liên tục, thúc đẩy hơn nữa ứng dụng của chúng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Phương pháp tách khí bằng nhiệt độ cực thấp hiện là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để sản xuất nitơ và oxy có độ tinh khiết cao. Phương pháp này tách và tinh chế oxy và nitơ từ không khí một cách hiệu quả thông qua nhiều bước như xử lý sơ bộ không khí, nén, làm lạnh, hóa lỏng và chưng cất. Mặc dù quá trình tách khí bằng nhiệt độ cực thấp tiêu tốn nhiều năng lượng và đòi hỏi thiết bị phức tạp, nhưng hiệu quả tách cao và sản phẩm có độ tinh khiết cao khiến công nghệ này trở nên không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp.

Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com