HANGZHOU NUZHUO TEKNOLOJİ GRUBU A.Ş.

Derin kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisi, havadaki ana bileşenleri (azot, oksijen ve argon) düşük sıcaklıklar kullanarak ayıran bir yöntemdir. Çelik, kimya, ilaç ve elektronik gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gazlara olan talebin artmasıyla birlikte, derin kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisinin uygulaması da giderek daha yaygın hale gelmektedir. Bu makalede, derin kriyojenik hava ayrıştırmanın üretim süreci, çalışma prensibi, ana ekipmanları, işlem adımları ve çeşitli sektörlerdeki uygulamaları detaylı olarak ele alınacaktır.

Kriyojenik Hava Ayrıştırma Teknolojisine Genel Bakış

Kriyojenik hava ayrıştırmanın temel prensibi, havayı son derece düşük sıcaklıklara (genellikle -150°C'nin altına) soğutarak, havadaki bileşenlerin farklı kaynama noktalarına göre ayrıştırılmasıdır. Genellikle, kriyojenik hava ayrıştırma ünitesi ham madde olarak havayı kullanır ve sıkıştırma, soğutma ve genleşme gibi işlemlerden geçirerek sonunda havadan azot, oksijen ve argonu ayırır. Bu teknoloji, yüksek saflıkta gazlar üretebilir ve işlem parametrelerinin hassas bir şekilde düzenlenmesiyle, farklı endüstriyel alanlardaki gaz kalitesi için katı gereksinimleri karşılayabilir.

Kriyojenik hava ayırma ünitesi üç ana bölümden oluşur: hava kompresörü, hava ön soğutucu ve soğuk kutu. Hava kompresörü havayı yüksek basınca (genellikle 5-6 MPa) sıkıştırmak için kullanılır, ön soğutucu havanın sıcaklığını soğutma yoluyla düşürür ve soğuk kutu, fraksiyonlama kulesi de dahil olmak üzere tüm kriyojenik hava ayırma işleminin çekirdek parçasıdır ve gaz ayrımını gerçekleştirmek için kullanılır.

Hava sıkıştırma ve soğutma

Hava sıkıştırma, kriyojenik hava ayrıştırmanın ilk adımıdır ve esas olarak atmosfer basıncındaki havayı daha yüksek bir basınca (genellikle 5-6 MPa) sıkıştırmayı amaçlar. Hava kompresörden sisteme girdikten sonra, sıkıştırma işlemi nedeniyle sıcaklığı önemli ölçüde artar. Bu nedenle, sıkıştırılmış havanın sıcaklığını düşürmek için bir dizi soğutma adımı gerçekleştirilmelidir. Yaygın soğutma yöntemleri arasında su soğutma ve hava soğutma bulunur ve iyi bir soğutma etkisi, sıkıştırılmış havanın sonraki işlemler sırasında ekipman üzerinde gereksiz bir yük oluşturmamasını sağlayabilir.

Hava önceden soğutulduktan sonra, ön soğutma aşamasına geçer. Ön soğutma aşamasında genellikle soğutma ortamı olarak azot veya sıvı azot kullanılır ve ısı değişim ekipmanı aracılığıyla sıkıştırılmış havanın sıcaklığı daha da düşürülerek sonraki kriyojenik işlem için hazırlanır. Ön soğutma sayesinde, havanın sıcaklığı sıvılaşma sıcaklığına yakın bir değere düşürülebilir ve böylece havadaki bileşenlerin ayrılması için gerekli koşullar sağlanır.

Düşük sıcaklıkta genleşme ve gaz ayrıştırma

Hava sıkıştırılıp önceden soğutulduktan sonra, bir sonraki önemli adım düşük sıcaklıkta genleşme ve gaz ayrıştırmadır. Düşük sıcaklıkta genleşme, sıkıştırılmış havanın bir genleşme valfi aracılığıyla normal basınca hızla genişletilmesiyle sağlanır. Genleşme işlemi sırasında, havanın sıcaklığı önemli ölçüde düşerek sıvılaşma sıcaklığına ulaşır. Havadaki azot ve oksijen, kaynama noktası farklılıkları nedeniyle farklı sıcaklıklarda sıvılaşmaya başlar.

Kriyojenik hava ayırma ekipmanında, sıvılaştırılmış hava soğuk kutuya girer ve burada fraksiyonlama kulesi gaz ayrımı için kilit rol oynar. Fraksiyonlama kulesinin temel prensibi, soğuk kutuda gazın yükselip alçalması yoluyla havadaki farklı bileşenlerin kaynama noktası farklılıklarından yararlanarak gaz ayrımını sağlamaktır. Azotun kaynama noktası -195,8°C, oksijenin -183°C ve argonun -185,7°C'dir. Kuledeki sıcaklık ve basınç ayarlanarak verimli gaz ayrımı sağlanabilir.

Fraksiyonlama kulesindeki gaz ayırma işlemi oldukça hassastır. Genellikle azot, oksijen ve argonun ayrıştırılması için iki aşamalı bir fraksiyonlama kulesi sistemi kullanılır. İlk olarak, azot fraksiyonlama kulesinin üst kısmında ayrıştırılırken, sıvı oksijen ve argon alt kısımda yoğunlaştırılır. Ayırma verimliliğini artırmak için kuleye bir soğutucu ve yeniden buharlaştırıcı eklenebilir, bu da gaz ayırma işlemini daha hassas bir şekilde kontrol etmeyi sağlar.

Elde edilen azot genellikle yüksek saflıktadır (%99,99'un üzerinde) ve metalurji, kimya endüstrisi ve elektronikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Oksijen ise tıp, çelik endüstrisi ve oksijen gerektiren diğer yüksek enerji tüketimli endüstrilerde kullanılmaktadır. Nadir bir gaz olan argon, genellikle gaz ayırma işlemiyle elde edilir, yüksek saflıktadır ve kaynak, eritme ve lazer kesim gibi yüksek teknoloji alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomatik kontrol sistemi, çeşitli proses parametrelerini gerçek ihtiyaçlara göre ayarlayarak üretim verimliliğini optimize edebilir ve enerji tüketimini azaltabilir.

Ayrıca, derin kriyojenik hava ayrıştırma sisteminin optimizasyonu, enerji tasarrufu ve emisyon kontrol teknolojilerini de içermektedir. Örneğin, sistemdeki düşük sıcaklık enerjisinin geri kazanılmasıyla enerji israfı azaltılabilir ve genel enerji kullanım verimliliği artırılabilir. Dahası, giderek sıkılaşan çevre düzenlemeleriyle birlikte, modern derin kriyojenik hava ayrıştırma ekipmanları, zararlı gaz emisyonlarını azaltmaya ve üretim sürecinin çevre dostu olmasını artırmaya da daha fazla önem vermektedir.

Derin kriyojenik hava ayrıştırmanın uygulamaları

Derin kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisi, endüstriyel gaz üretiminde önemli uygulamalara sahip olmasının yanı sıra birçok alanda da önemli bir rol oynamaktadır. Çelik, gübre ve petrokimya endüstrilerinde, oksijen ve azot gibi yüksek saflıkta gazlar sağlamak ve verimli üretim süreçlerini güvence altına almak için derin kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisi kullanılmaktadır. Elektronik endüstrisinde, derin kriyojenik hava ayrıştırma ile elde edilen azot, yarı iletken üretiminde atmosfer kontrolü için kullanılmaktadır. Tıp endüstrisinde ise, yüksek saflıkta oksijen, hastaların solunum desteği için hayati önem taşımaktadır.

Ayrıca, derin kriyojenik hava ayrıştırma teknolojisi, sıvı oksijen ve sıvı azotun depolanması ve taşınmasında da önemli bir rol oynamaktadır. Yüksek basınçlı gazların taşınamadığı durumlarda, sıvı oksijen ve sıvı azot hacmi etkili bir şekilde azaltarak taşıma maliyetlerini düşürebilir.

Çözüm

Verimli ve hassas gaz ayırma yeteneklerine sahip derin kriyojenik hava ayırma teknolojisi, çeşitli endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, derin kriyojenik hava ayırma süreci daha akıllı ve enerji verimli hale gelecek, aynı zamanda gaz ayırma saflığını ve üretim verimliliğini artıracaktır. Gelecekte, derin kriyojenik hava ayırma teknolojisinin çevre koruma ve kaynak geri kazanımı açısından inovasyonu da endüstri gelişimi için önemli bir yön olacaktır.

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com