CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CÔNG NGHỆ HANGZHOU NUZHUO

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

Tổng quan về công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh

Nguyên lý cơ bản của quá trình tách khí bằng phương pháp đông lạnh là làm lạnh không khí đến nhiệt độ cực thấp (thường dưới -150°C), để các thành phần trong không khí có thể được tách ra theo điểm sôi khác nhau của chúng. Thông thường, thiết bị tách khí bằng phương pháp đông lạnh sử dụng không khí làm nguyên liệu thô và trải qua các quá trình như nén, làm lạnh và giãn nở, cuối cùng tách nitơ, oxy và argon ra khỏi không khí. Công nghệ này có thể tạo ra 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 bằng phương pháp đông lạnh được chia thành ba phần chính: máy nén khí, bộ làm lạnh sơ bộ và hộp lạnh. Máy nén khí được sử dụng để nén khí đến áp suất cao (thường là 5-6 MPa), bộ làm lạnh sơ bộ làm giảm nhiệt độ của khí thông qua quá trình làm lạnh, và hộp lạnh là phần cốt lõi của toàn bộ quá trình tách khí bằng phương pháp đông lạnh, bao gồm cả tháp phân đoạn, được sử dụng để thực hiện quá trình tách khí.

Nén và làm mát không khí

Nén khí là bước đầu tiên trong quá trình tách khí bằng phương pháp đông lạnh, chủ yếu nhằm mục đích nén khí ở áp suất khí quyển lên áp suất cao hơn (thường là 5-6 MPa). Sau khi khí đi vào hệ thống qua máy nén, nhiệt độ của nó sẽ tăng lên đáng kể do quá trình nén. Do đó, cần phải 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 rằng 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 bước vào giai đoạn làm lạnh sơ bộ tiếp theo. Giai đoạn làm lạnh sơ bộ thường sử dụng nitơ hoặc nitơ lỏng làm môi chất làm lạnh, và thông qua thiết bị trao đổi nhiệt, nhiệt độ của không khí nén được giảm xuống nữa, chuẩn bị cho quá trình đông lạnh tiếp theo. Thông qua quá trình làm lạnh sơ bộ, nhiệt độ của không khí có thể được giảm xuống gần nhiệt độ hóa lỏng, tạo điều kiện cần thiết cho việc tách các thành phần trong không khí.

Sự giãn nở ở nhiệt độ thấp và sự tách khí

Sau khi không khí được nén và làm lạnh 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 nhanh chóng giãn nở không khí đã 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 bằng phương pháp đông lạnh, không khí hóa lỏng đi vào buồng lạnh, trong đó tháp phân tách là bộ phận quan trọng để tách khí. Nguyên lý cốt lõi của tháp phân tách là tận dụng sự khác biệt về điểm sôi của các thành phần khác nhau trong không khí, thông qua quá trình khí bốc lên và rơi xuống trong buồng lạnh, để đạt được sự tách khí. Điểm sôi của nitơ là -195,8°C, của oxy là -183°C và của argon là -185,7°C. Bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và áp suất trong tháp, có thể đạt được sự tách khí hiệu quả.

Quá trình tách khí trong tháp chưng cất phân đoạn rất chính xác. Thông thường, hệ thống tháp chưng cất phân đoạn hai tầng được sử dụng để chiết xuất nitơ, oxy và argon. Đầu tiên, nitơ được tách ra ở phần trên của tháp chưng cất phân đoạn, trong khi oxy lỏng và argon được tập trung ở phần dưới. Để nâng cao hiệu quả tách, có thể bổ sung thêm bộ làm mát và bộ bay hơi lại vào tháp, giúp kiểm soát quá trình tách khí chính xác hơn nữa.

Nitơ được 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 năng lượng cao khác cần oxy. Argon, là một loại khí hiếm, thường được chiết xuất thông qua quá trình tách khí, có độ tinh khiết cao và được sử dụng rộng rãi trong hàn, nấu chảy và cắt laser, cùng nhiều lĩnh vực công nghệ cao khác. 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 bằng phương pháp đông lạnh sâu cũng bao gồm các công nghệ tiết kiệm năng lượng và kiểm soát khí thải. Ví dụ, bằng cách thu hồi năng lượng ở nhiệt độ thấp trong hệ thống, có thể giảm thiểu lãng phí năng lượng và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể. Hơn nữa, với các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt, thiết bị tách khí bằng phương pháp đông lạnh sâu hiện đại cũng 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 quá trình tách không khí bằng phương pháp đông lạnh sâu

Công nghệ tách khí bằng phương pháp đông lạnh sâu không chỉ có ứng dụng quan trọng trong sản xuất khí công nghiệp mà còn đóng vai trò đáng kể trong nhiều lĩnh vực khác. Trong ngành thép, phân bón và hóa dầu, công nghệ tách khí bằng phương pháp đông 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 điện tử, nitơ được cung cấp bằng phương pháp tách khí đông lạnh sâu được sử dụng để kiểm soát môi trường trong sản xuất chất bán dẫn. Trong ngành y tế, oxy có độ tinh khiết cao rất quan trọng cho việc hỗ trợ hô hấp của bệnh nhân.

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

Phần kết luận

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

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com