Co je kryogenní zpracování

Hlavní vzduchový kompresor (MAC)

MAC stlačuje atmosférický vzduch, obvykle na 60-90 PSIG, a dodává jej do systému. Tyto kompresory jsou obvykle poháněny elektromotory. Mezistupňové chladiče slouží k odvádění kompresního tepla mezi jednotlivými stupni kompresoru, kterých jsou obvykle 2-3.

Čištění přední části

Moderní jednotky ASU využívají jednotku předčištění (PPU), která ze vzduchu odstraňuje vlhkost, CO2 a většinu uhlovodíků. Vlhkost a CO2 musí být odstraněny, aby se zabránilo tvorbě ledu a suchého ledu později v procesu. PPU se obvykle skládá z chladiče pro chlazení vzduchu na 40-55F, separátoru kondenzátu k odstranění volné vody a 2 nádob naplněných vysoušedlem a materiálem molárního síta, který adsorbuje kontaminanty a zároveň umožňuje průchod vzduchu. Jedno lože je vždy připojeno k procesu, zatímco druhé lože je regenerováno zahřátým odpadním dusíkem, aby se odstranily nahromaděné nečistoty. Lůžka se automaticky přepínají každých 5-8 hodin. Vzduch z PPU je velmi blízký vlhkosti a bez CO2.

Některé starší jednotky ASU využívají k čištění přední části reverzní výměníky tepla. Tyto systémy obsahují speciální kryogenní výměníky tepla, které zmrazují vlhkost a CO2 a umožňují proudění čistého vzduchu do destilačního procesu. Průchody ve výměníku tepla se přepínají každých 3-10 minut řadou klapkových a zpětných ventilů. Jeden průchod odstraňuje nečistoty, zatímco druhý je regenerován odcházejícími odpadními plyny.

Odstranění vlhkosti a CO2 pomocí reverzních výměníků tepla je však ekonomické jak z hlediska investičních, tak provozních nákladů.

Coldbox

Coldbox obsahuje kryogenní výměníky tepla, destilační kolony a související ventily a potrubí. Vzhledem k tomu, že části tohoto systému jsou velmi chladné, jsou všechny součásti namontovány uvnitř chladicího boxu a poté uzavřeny v izolaci. Coldboxy mohou být obdélníkové nebo válcové a jsou obvykle vysoké, některé přes 200′ v závislosti na kapacitě a typu argonového systému.

Moderní chladící boxy jsou vyplněny perlitovou izolací, která je lehká a snadno se instaluje a v případě potřeby odstraňuje. Starší chladící boxy mohou být pevně zabaleny kryogenní minerální vlnou, která je ručně balena do 14 liber na krychlovou stopu. Instalace a odstranění je velmi časově náročné.

Expander

Všechny ASU kromě některých velmi malých jednotek mají expandéry. Expandéry zajišťují požadované chlazení pro výrobu kapalin v systému destilační kolony. Vzduch, dusík nebo odpadní dusík je přiváděn do expandéru, což způsobuje otáčení kola a přenos energie do kompresoru, generátoru nebo olejové brzdy. Tento přenos energie způsobí ochlazení plynu. Jak proces pokračuje, výstupní teplota expandéru nakonec dosáhne projektované teploty při chlazení kolonového systému.

Systém kapalného argonu

Existují 2 běžné typy systémů kapalného argonu. Mnoho závodů vůbec neposkytuje zařízení na separaci argonu. V těchto případech většina argonu jednoduše opustí ASU s odpadním plynem. První typ využívá surovou argonovou kolonu, která koncentruje argon na obsah 2-3 % O2 z nástřiku z nízkotlaké kolony s 88-92 % O2. Tento surový argon se zahřeje a smíchá s vodíkem před vstupem do katalytického reaktoru, kde se H2 a O2 spojí a vytvoří vodu. Tento vlhký argon se potom suší a znovu ochladí na kryogenní teploty, načež se H2 a N2 odstraní v separátoru a destilační koloně.

Systémy kryogenního argonu při čištění závisí pouze na destilaci. Vzhledem k tomu, že k oddělení argonu od kyslíku je zapotřebí velký počet pater nebo náplní, mohou být tyto kolony vysoké přes 200 stop. Mnoho nových závodů používá kryogenní argonové systémy, aby se zabránilo použití argonového kompresoru a vodíku v procesu. Nevýhodou je dlouhá doba zotavení k dosažení čistoty po spuštění nebo narušení procesu, mnohokrát přes 48 hodin.

ASU-plant