CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CÔNG NGHỆ NUZHUO HÀNG CHÂU

Công nghệ tách khí siêu lạnh sâu là phương pháp tách các thành phần chính (nitơ, oxy và argon) trong không khí ở nhiệt độ thấp. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như thép, hóa chất, dược phẩm và điện tử. Với nhu cầu khí ngày càng tăng, việc ứng dụng công nghệ tách khí siêu lạnh sâu cũng ngày càng phổ biến. Bài viết này sẽ thảo luận chi tiết về quy trình sản xuất công nghệ tách khí siêu lạnh sâu, bao gồm nguyên lý hoạt động, thiết bị chính, các bước vận hành và ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Tổng quan về công nghệ tách khí lạnh

Nguyên lý cơ bản của quá trình tách khí lạnh là làm lạnh không khí xuống nhiệt độ cực thấp (thường dưới -150°C), nhờ đó các thành phần trong không khí có thể được tách ra dựa trên điểm sôi khác nhau của chúng. Thông thường, thiết bị tách khí lạnh sử dụng không khí làm nguyên liệu thô và trải qua các quá trình như nén, làm mát và giãn nở, cuối cùng tách nitơ, oxy và argon khỏi không khí. Công nghệ này có thể sản xuất khí có độ tinh khiết cao và, bằng cách điều chỉnh chính xác các thông số quy trình, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng khí trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau.

Thiết bị tách khí lạnh được chia thành ba phần chính: máy nén khí, bộ làm mát sơ bộ khí và hộp lạnh. Máy nén khí được sử dụng để nén khí đến áp suất cao (thường là 5-6 MPa), bộ làm mát sơ bộ làm giảm nhiệt độ của không khí thông qua quá trình làm mát, và hộp lạnh là bộ phận cốt lõi của toàn bộ quá trình tách khí lạnh, bao gồm cả tháp phân đoạn, được sử dụng để tách khí.

Nén khí và làm mát

Nén khí là bước đầu tiên trong quá trình tách khí lạnh, chủ yếu nhằm mục đích nén không khí ở áp suất khí quyển lên áp suất cao hơn (thường là 5-6 MPa). Sau khi không khí đi vào hệ thống qua máy nén, nhiệt độ của không khí sẽ tăng lên đáng kể do quá trình nén. Do đó, cần thực hiện một loạt các bước làm mát để giảm nhiệt độ của khí nén. Các phương pháp làm mát phổ biến bao gồm làm mát bằng nước và làm mát bằng không khí, và hiệu quả làm mát tốt có thể đảm bảo khí nén không gây ra gánh nặng không cần thiết cho thiết bị trong quá trình xử lý tiếp theo.

Sau khi không khí được làm mát sơ bộ, nó sẽ bước vào giai đoạn tiếp theo là làm mát sơ bộ. Giai đoạn làm mát sơ bộ thường sử dụng nitơ hoặc nitơ lỏng làm môi chất làm mát, và thông qua thiết bị trao đổi nhiệt, nhiệt độ của khí nén được hạ thấp hơn nữa, chuẩn bị cho quá trình đông lạnh tiếp theo. Thông qua quá trình làm mát sơ bộ, nhiệt độ của không khí có thể được hạ xuống gần với nhiệt độ hóa lỏng, cung cấp các điều kiện cần thiết cho việc tách các thành phần trong không khí.

Sự giãn nở ở nhiệt độ thấp và tách khí

Sau khi không khí được nén và làm mát sơ bộ, bước quan trọng tiếp theo là giãn nở ở nhiệt độ thấp và tách khí. Giãn nở ở nhiệt độ thấp được thực hiện bằng cách giãn nở nhanh chóng không khí nén qua van giãn nở đến áp suất bình thường. Trong quá trình giãn nở, nhiệt độ của không khí sẽ giảm đáng kể, đạt đến nhiệt độ hóa lỏng. Nitơ và oxy trong không khí sẽ bắt đầu hóa lỏng ở các nhiệt độ khác nhau do sự khác biệt về điểm sôi của chúng.

Trong thiết bị tách khí siêu lạnh, khí hóa lỏng được đưa vào buồng lạnh, tại đó tháp phân đoạn là bộ phận chủ chốt để tách khí. Nguyên lý cốt lõi của tháp phân đoạn là tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ sôi của các thành phần khác nhau trong không khí, thông qua quá trình khí bốc lên và hạ xuống trong buồng lạnh, để thực hiện tách khí. Điểm sôi của nitơ là -195,8°C, oxy là -183°C và argon là -185,7°C. Bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và áp suất trong tháp, có thể đạt được hiệu quả tách khí.

Quá trình tách khí trong tháp phân đoạn rất chính xác. Thông thường, hệ thống tháp phân đoạn hai giai đoạn được sử dụng để chiết xuất nitơ, oxy và argon. Đầu tiên, nitơ được tách ở phần trên của tháp phân đoạn, trong khi oxy lỏng và argon được cô đặc ở phần dưới. Để cải thiện hiệu suất tách, có thể bổ sung thêm bộ làm mát và bộ cô hơi lại trong tháp, giúp kiểm soát chính xác hơn quá trình tách khí.

Nitơ chiết xuất thường có độ tinh khiết cao (trên 99,99%), được sử dụng rộng rãi trong luyện kim, công nghiệp hóa chất và điện tử. Oxy được sử dụng trong y tế, công nghiệp thép và các ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng khác cần oxy. Argon, là một loại khí hiếm, thường được chiết xuất thông qua quy trình tách khí, với độ tinh khiết cao và được sử dụng rộng rãi trong hàn, luyện kim, cắt laser, v.v. Hệ thống điều khiển tự động có thể điều chỉnh các thông số quy trình khác nhau theo nhu cầu thực tế, tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và giảm tiêu thụ năng lượng.

Ngoài ra, việc tối ưu hóa hệ thống tách khí siêu lạnh sâu còn bao gồm các công nghệ tiết kiệm năng lượng và kiểm soát khí thải. Ví dụ, bằng cách thu hồi năng lượng nhiệt độ thấp trong hệ thống, có thể giảm thiểu lãng phí năng lượng và cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng tổng thể. Hơn nữa, với các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt, thiết bị tách khí siêu lạnh sâu hiện đại cũng đang chú trọng hơn đến việc giảm thiểu khí thải độc hại và nâng cao tính thân thiện với môi trường của quy trình sản xuất.

Ứng dụng của tách khí lạnh sâu

Công nghệ tách khí siêu lạnh sâu không chỉ có những ứng dụng quan trọng trong sản xuất khí công nghiệp mà còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Trong các ngành công nghiệp thép, phân bón và hóa dầu, công nghệ tách khí siêu lạnh sâu được sử dụng để cung cấp các loại khí có độ tinh khiết cao như oxy và nitơ, đảm bảo quy trình sản xuất hiệu quả. Trong ngành công nghiệp điện tử, nitơ được cung cấp bởi công nghệ tách khí siêu lạnh sâu được sử dụng để kiểm soát khí quyển trong sản xuất chất bán dẫn. Trong ngành y tế, oxy tinh khiết cao đóng vai trò thiết yếu trong việc hỗ trợ hô hấp cho bệnh nhân.

Ngoài ra, công nghệ tách khí lạnh sâu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và vận chuyển oxy lỏng và nitơ lỏng. Trong trường hợp không thể vận chuyển khí áp suất cao, oxy lỏng và nitơ lỏng có thể giảm thể tích hiệu quả và giảm chi phí vận chuyển.

Phần kết luận

Công nghệ tách khí lạnh sâu, với khả năng tách khí hiệu quả và chính xác, đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Với sự tiến bộ của công nghệ, quy trình tách khí lạnh sâu sẽ trở nên thông minh và tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời nâng cao độ tinh khiết của quá trình tách khí và hiệu quả sản xuất. Trong tương lai, việc đổi mới công nghệ tách khí lạnh sâu về mặt bảo vệ môi trường và thu hồi tài nguyên cũng sẽ trở thành hướng đi chủ chốt cho sự phát triển của ngành.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com