Αρχή της Τεχνολογίας Βιομηχανικού Διαχωρισμού Αερίων

Αρχή της Τεχνολογίας Βιομηχανικού Διαχωρισμού Αερίων

Η τεχνολογία βιομηχανικού διαχωρισμού αερίου αναφέρεται στην τεχνολογία διαχωρισμού διαφορετικών συστατικών σε ένα μικτό αέριο με φυσικές ή χημικές μεθόδους. Αυτές οι τεχνολογίες χρησιμοποιούνται ευρέως στους τομείς της χημικής βιομηχανίας, του πετρελαίου, των φαρμάκων, των τροφίμων κ.λπ. Ακολουθούν διάφορες κοινές τεχνολογίες βιομηχανικού διαχωρισμού αερίων και οι αρχές τους:

1. Κρυογονική μέθοδος (μέθοδος χαμηλής θερμοκρασίας)

Αρχή
Η κρυογονική μέθοδος χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά υγροποίησης του αερίου σε χαμηλή θερμοκρασία. Υγροποιεί το αναμεμειγμένο αέριο ψύχοντάς το σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια το διαχωρίζει ανάλογα με τη διαφορά στα σημεία βρασμού των διαφορετικών συστατικών. Για παράδειγμα, τα σημεία βρασμού του οξυγόνου και του αζώτου στον αέρα είναι -183 βαθμοί και -196 βαθμοί αντίστοιχα. Αυξάνοντας σταδιακά τη θερμοκρασία, το άζωτο μπορεί να εξατμιστεί πρώτα και το υπόλοιπο είναι κυρίως υγρό οξυγόνο.

Εφαρμογή
Η κρυογονική μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για μεγάλης κλίμακας παραγωγή οξυγόνου, αζώτου και αργού υψηλής καθαρότητας. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε μονάδες διαχωρισμού αέρα (ASU).

2. Μέθοδος προσρόφησης

Αρχή
Η μέθοδος προσρόφησης χρησιμοποιεί την επιλεκτική ικανότητα προσρόφησης πορωδών υλικών (όπως μοριακά κόσκινα) για διαφορετικά μόρια αερίου για την προσρόφηση των συστατικών-στόχων στο μικτό αέριο. Τα μοριακά κόσκινα έχουν διαφορετικές ικανότητες επιλεκτικής προσρόφησης για οξυγόνο και άζωτο, επομένως αυτά τα δύο αέρια μπορούν να διαχωριστούν με προσρόφηση.

Εφαρμογή
Η προσρόφηση χρησιμοποιείται συχνά σε μικρό εξοπλισμό διαχωρισμού αερίων, ειδικά όταν απαιτείται γρήγορος διαχωρισμός. Είναι εύκολο στη λειτουργία και έχει χαμηλό κόστος λειτουργίας, αλλά είναι δύσκολο να αποκτήσετε προϊόντα υψηλής καθαρότητας.

3. Μέθοδος διαχωρισμού μεμβράνης

Αρχή
Η μέθοδος διαχωρισμού μεμβράνης χρησιμοποιεί τη διαφορά στη διαπερατότητα ορισμένων πολυμερών μεμβρανών σε διαφορετικά μόρια αερίου. Όταν το μικτό αέριο διέρχεται από τη μεμβράνη, η ταχύτητα διείσδυσης διαφορετικών μορίων αερίου είναι διαφορετική, επιτυγχάνοντας έτσι διαχωρισμό. Για παράδειγμα, το οξυγόνο διέρχεται από τη μεμβράνη πολύ πιο γρήγορα από το άζωτο, επομένως το οξυγόνο και το άζωτο μπορούν να διαχωριστούν με διαχωρισμό μεμβράνης.

Εφαρμογή
Η μέθοδος διαχωρισμού μεμβράνης είναι κατάλληλη για την παραγωγή προϊόντων πλούσιων σε οξυγόνο, αλλά λόγω της χαμηλής καθαρότητας του προϊόντος και της μικρής κλίμακας, η εφαρμογή της στη βιομηχανία είναι περιορισμένη.

4. Προσρόφηση αιώρησης πίεσης (PSA)

Αρχή
Η μέθοδος προσρόφησης αιώρησης πίεσης χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά προσρόφησης και εκρόφησης αερίου σε διαφορετικές πιέσεις. Με περιοδική αλλαγή της πίεσης, το αέριο στόχος προσροφάται σε υψηλή πίεση και εκροφάται σε χαμηλή πίεση, επιτυγχάνοντας έτσι διαχωρισμό. Για παράδειγμα, υπό υψηλή πίεση, τα μοριακά κόσκινα προσροφούν άζωτο, ενώ υπό χαμηλή πίεση, απελευθερώνεται άζωτο, διαχωρίζοντας έτσι το οξυγόνο.

Εφαρμογή
Η προσρόφηση αιώρησης πίεσης χρησιμοποιείται ευρέως σε μικρές και μεσαίες εγκαταστάσεις παραγωγής οξυγόνου και αζώτου, ειδικά όταν απαιτείται ευέλικτη προσαρμογή της παραγωγής.

5. Προσρόφηση αιώρησης πίεσης κενού (VPSA)

Αρχή
Η προσρόφηση αιώρησης πίεσης κενού βασίζεται στην προσρόφηση αιώρησης πίεσης και εισάγει τη λειτουργία κενού για τη βελτίωση της απόδοσης διαχωρισμού και της καθαρότητας του προϊόντος. Με την εισαγωγή κενού σε χαμηλή πίεση, το προσροφημένο αέριο μπορεί να εκροφηθεί πιο διεξοδικά, βελτιώνοντας έτσι το αποτέλεσμα διαχωρισμού.

Εφαρμογή
Η τεχνολογία VPSA χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή αερίων υψηλής καθαρότητας, ειδικά όταν απαιτείται οξυγόνο και άζωτο εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας.

Σύναψη
Η τεχνολογία βιομηχανικού διαχωρισμού αερίων διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη βιομηχανία. Οι διαφορετικές τεχνολογίες διαχωρισμού έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και το πεδίο εφαρμογής τους. Η επιλογή της σωστής τεχνολογίας μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποδοτικότητα της παραγωγής και την ποιότητα των προϊόντων. Η κρυογονική μέθοδος, η μέθοδος προσρόφησης, η μέθοδος διαχωρισμού μεμβράνης, η μέθοδος προσρόφησης αιώρησης πίεσης και η μέθοδος προσρόφησης αιωρούμενης πίεσης είναι αρκετές κοινές τεχνολογίες βιομηχανικού διαχωρισμού αερίων, οι οποίες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στα αντίστοιχα πεδία τους.