تحقیق انواع روش های مختلف تفکیک هوا و تولید اکسیژن خالص

توضیحات

عنوان: انواع روش های مختلف تفکیک هوا  و تولید اکسیژن خالص

مقدمه

جداسازی[1] هوا فرآیندی ست که طی آن گازهای سازنده هوا از یکدیگر جدا می‌شوند. مصرف کنندگان عمده اکسیژن صنایع شیمیایی، پتروشیمی و پالایش نفت هستند. روش های جداسازی اکسیژن بر مبنای تقطیر ریشه در فرایند مایع سازی دارد میزان اکسیژن در فاز گاز در تعادل با هوای مایع تنها 6% می باشد لذا جداسازی اکسیژن از هوا توسط فرایند تقطیر بسیار مناسب می باشد. عبور هوای فشرده از بستر جاذب در فرایند جذب سطحی و جذب انتخابی نیتروژن یا اکسیژن باعث تولید جریان محصول غنی از اکسیژن و یا نیتروژن می شود (اسدی و همکاران، 1389). یک کارخانه جداسازی هوا، هوای اتمسفر را به اجزای اصلی آن، معمولاً نیتروژن و اکسیژن و گاهی اوقات آرگون و دیگر گازهای خنثی کمیاب، جدا می کند. رایج ترین روش برای جداسازی هوا تقطیر جزئی است. واحدهای جداسازی هوای برودتی (ASUs) برای تامین نیتروژن یا اکسیژن و اغلب تولید مشترک آرگون ساخته شده اند. روش های دیگری مانند غشاء، جذب نوسان فشار (PSA) و جذب نوسان فشار خلاء (VPSA) به طور تجاری برای جداسازی یک جزء از هوای معمولی استفاده می شود. اکسیژن، نیتروژن و آرگون با خلوص بالا که برای ساخت دستگاه های نیمه هادی استفاده می شود، نیاز به تقطیر برودتی دارد. به طور مشابه، تنها منبع قابل دوام گازهای نادر نئون، کریپتون و زنون، تقطیر هوا با استفاده از حداقل دو ستون تقطیر است. روش های بسیاری جهت جداسازی اجزای موجود در هوای اطراف وجود دارد که براساس خلوص مورد نظر می توان از آنها استفاده نمود. در این تحقیق به بررسی فنی و روش های جداسازی اکسیژن از هوا به منظور تولید اکسیژن خالص و یا هوای غنی از اکسیژن پرداخته شده است.

شکل 1. شماتیکی از سیستم جداسازی هوا. (1. فشرده سازی هوا – هوای محیط به داخل کشیده می شود، فیلتر و فشرده می شود. 2. پیش خنک کردن هوا – برای جدا کردن هوا به اجزای آن، ابتدا باید در دمای بسیار پایین به مایع تبدیل شود. در مرحله اول، هوای فشرده با آب سرد از قبل خنک می شود. 3. تصفیه هوا – سپس ناخالصی هایی مانند بخار آب و دی اکسید کربن در یک غربال مولکولی از هوا خارج می شوند. 4. خنک کردن هوا – از آنجایی که گازهایی که هوا را تشکیل می دهند فقط در دماهای بسیار پایین مایع می شوند، هوای تصفیه شده در مبدل حرارتی اصلی تا حدودی خنک می شود. -175 درجه سانتی گراد خنک‌سازی با استفاده از تبادل حرارت داخلی انجام می‌شود که در آن جریان‌های گاز سرد تولید شده در طول فرآیند، هوای فشرده را خنک می‌کنند. کاهش سریع فشار سپس باعث خنک شدن بیشتر هوای فشرده می شود و در نتیجه آن را تحت روانگرایی جزئی قرار می دهد. اکنون هوا برای ستون جداکننده آماده است، جایی که جداسازی واقعی انجام می شود. 5. جداسازی هوا – جداسازی هوا به اکسیژن خالص و نیتروژن خالص در دو ستون، ستون فشار متوسط ​​و ستون کم فشار انجام می شود. از اختلاف نقطه جوش اجزای تشکیل دهنده برای فرآیند جداسازی استفاده می شود. اکسیژن در 183- درجه سانتیگراد و نیتروژن در 196- درجه سانتیگراد به مایع تبدیل می شود. تبخیر و تراکم مداوم ناشی از تبادل شدید ماده و گرما بین بخار بالارونده و مایع نزولی باعث تولید نیتروژن خالص در بالای ستون کم فشار و اکسیژن خالص در پایین می شود. آرگون در ستون های اضافی جدا می شود

[1] Air separation

توجه:

برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.

لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.