CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CÔNG NGHỆ NUZHUO HÀNG CHÂU

Công nghệ tách khí 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 như luyện kim, kỹ thuật hóa học và y học. Bài viết này sẽ tìm hiểu sâu về cách tách khí lạnh tạo ra nitơ và oxy có độ tinh khiết cao, cũng như các bước và thiết bị chính liên quan đến quy trình.

1. Nguyên lý cơ bản của quá trình tách khí lạnh

Tách khí lạnh là quá trình tách các thành phần chính của không khí bằng cách hạ 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 sử dụng nhiệt độ sôi khác nhau của từng loại khí để chưng cất nhằm tách nitơ và oxy. Nhiệt độ sôi của nitơ là -195,8℃ và của oxy là -183℃, do đó chúng có thể được tinh chế riêng biệt thông qua chưng cất theo giai đoạn.

2. Giai đoạn tiền xử lý: Lọc không khí

Trong quy trình tách khí lạnh, tiền xử lý khí là bước đầu tiên quan trọng. Không khí chứa các tạp chất như bụi, carbon dioxide và hơi ẩm, những tạp chất này 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 để loại bỏ tạp chất và hơi ẩm. Thông thường, máy sấy và bộ 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 quy trình tách khí lạnh tiếp theo.

3. Nén khí và làm mát

Không khí tinh khiết cần được nén, thường thông qua nhiều máy nén để tăng áp suất khí lên 5-6 megapascal. Sau đó, khí nén được làm mát qua bộ trao đổi nhiệt với khí hồi về ở nhiệt độ thấp, dần dần giảm nhiệt độ đến điểm hóa lỏng. Trong quá trình này, bộ trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng, vì chúng có thể giảm hiệu quả mức tiêu thụ năng lượng và cải thiện hiệu suất làm mát, đảm bảo không khí có thể được 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 lạnh, không khí nén và làm mát được làm lạnh thêm 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 áp suất cao và tháp áp suất thấp. Trong tháp áp suất cao, không khí được tách thành oxy thô và nitơ thô, sau đó oxy thô và nitơ thô được chưng cất thêm trong tháp áp suất thấp để thu được oxy và nitơ có độ tinh khiết cao. Việc tách nitơ và oxy chủ yếu tận dụng các đặc tính vật lý khác nhau về điểm sôi của chúng, do đó có thể đạt được hiệu quả tách cao trong tháp chưng cất.

5. Quá trình thanh lọc

Oxy và nitơ tách ra trong tháp chưng cất vẫn còn một lượng nhỏ tạp chất, do đó 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 hydro, trong khi độ tinh khiết của oxy có thể đạt được thông qua quy trình chưng cất lại. Để cải thiện độ tinh khiết của khí thành phẩm, các thiết bị như máy lọc nitơ và máy lọc oxy thường được sử dụng, cuối cùng thu được oxy và nitơ có độ tinh khiết cao.

6. Ứng dụng của nitơ và oxy

Nitơ và oxy tinh khiết cao được tạo ra bằng công nghệ tách khí lạnh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Nitơ tinh khiết cao được sử dụng trong công nghiệp hóa chất như một loại khí bảo vệ và khí mang, trong 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 luyện kim, oxy cũng được sử dụng để cải thiện hiệu suất đốt cháy và giảm phát 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 lạnh đã được công nhận rộng rãi nhờ hiệu quả tách khí cao và đầu ra tinh khiết.

7. Ưu điểm và thách thức của công nghệ tách khí lạnh

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

Tách khí lạnh sâu 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 tiền xử lý không khí, nén, làm mát, hóa lỏng và chưng cất. Mặc dù quy trình tách khí lạnh sâu tiêu thụ nhiều năng lượng và thiết bị phức tạp, nhưng hiệu quả tách cao và sản lượng 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