Avec le développement rapide des industries chimiques, énergétiques, médicales et autres, la demande en gaz industriels de haute pureté (tels que l'oxygène, l'azote, l'argon) continue de croître.Technologie de séparation cryogénique de l'air, méthode de séparation de gaz à grande échelle la plus aboutie, est devenue la solution phare de l'industrie grâce à son efficacité et sa stabilité élevées. Cet article analyse ses principes techniques, les différences selon les scénarios d'application et les exigences de configuration de base.
Comparés aux équipements de séparation gaz-air, les équipements de séparation liquide-air nécessitent une capacité de refroidissement supérieure. Selon leur rendement, nous utilisons différents cycles de réfrigération :Réfrigération à détente par turbine de surpression, réfrigération à prérefroidisseur basse température, réfrigération à détente par compresseur de circulation haute et basse pression, etc., pour atteindre l'objectif de réduction de la consommation énergétique par diverses méthodes. Le système de contrôle adopteSystème de contrôle DCS ou PLC, et aide les instruments de terrain à rendre l'ensemble de l'équipement simple à utiliser, stable et fiable.
Caractéristiques techniques : Percée technologique de la distillation cryogénique
La technologie de séparation d'air liquide à froid profond comprime et refroidit l'air à des températures extrêmement basses (inférieures à -196 °C) et exploite la différence de point d'ébullition de chaque composant pour réaliser la séparation. Ses principaux avantages sont les suivants :
- Sortie de haute pureté :Il peut produire de l'oxygène pur à 99,999 %, de l'azote pur et de l'argon de haute pureté pour répondre aux besoins haut de gamme tels que les semi-conducteurs et les traitements médicaux.
- Capacité de production à grande échelle :La production quotidienne d'une seule unité peut atteindre des milliers de tonnes, ce qui convient aux industries lourdes telles que l'industrie sidérurgique et chimique.
- Optimisation de l'efficacité énergétique :Les équipements modernes de séparation d'air intègrent des compresseurs, des détendeurs et des échangeurs de chaleur à haut rendement, réduisant la consommation d'énergie de plus de 30 %.
Différences d'application : la demande de l'industrie stimule la différenciation technologique
Les différentes industries ont des exigences différentes en matière de systèmes de séparation d'air froid profond, qui sont principalement divisées dans les catégories suivantes :
Type industriel traditionnel
- Domaines d'application :métallurgie, pétrochimie.
- Caractéristiques:Se concentrer sur l'oxygène à haut débit (comme aide à la combustion dans la fabrication de l'acier) ou l'azote (comme gaz de protection chimique), équipé de grands réservoirs de stockage et de systèmes de transport par pipeline.
Type de haute pureté de qualité électronique
- Domaines d'application :semi-conducteurs, photovoltaïque.
- Caractéristiques:un gaz ultra-pur (impuretés ≤ 0,1 ppm) est requis, et des tours de distillation à plusieurs étages et des modules de filtration de précision sont configurés.
Type de soins de santé
- Domaines d'application :hôpitaux, biopharmaceutiques.
- Caractéristiques:mettant l'accent sur la sécurité et l'approvisionnement immédiat, souvent équipés de réservoirs de stockage d'oxygène liquide et de systèmes de vaporisation.
Nouveau type de support énergétique
- Domaines d'application :énergie hydrogène, capture du carbone.
- Caractéristiques:fonctions intégrées d'extraction de krypton, de xénon et d'autres gaz rares, adaptées à la chaîne industrielle de l'énergie verte.
Configuration de base : module central du système de séparation d'air
Un ensemble complet d'équipements de séparation d'air liquide à froid profond comprend généralement les composants clés suivants :
1. Système de compression d'air
Compresseur centrifuge multi-étages, fournissant la pression requise pour la séparation (0,5-1,0 MPa).
2. Unité de pré-refroidissement et de purification
L'adsorbeur à tamis moléculaire élimine les impuretés telles que l'humidité et le CO₂.
3. Équipement cryogénique de base
- - Échangeur de chaleur principal : échange de chaleur entre l'air et le gaz produit.
- - Tour de distillation à deux étages : séparation oxygène/azote dans la tour inférieure, purification supplémentaire dans la tour supérieure.
4. Réfrigérateur à extension
Fournit une capacité de refroidissement continue pour maintenir un environnement à basse température.
5. Système de stockage et de vaporisation
Réservoirs de stockage d'oxygène liquide/azote liquide, pompes cryogéniques et vaporisateurs.
Tendances futures : intelligence et faible carbonisation
La technologie mondiale de séparation de l’air fait des percées dans deux directions :
- Intelligence:Optimisez la consommation d'énergie grâce à des algorithmes d'IA et surveillez la pureté du gaz en temps réel.
- Vert:Utiliser l’énergie renouvelable pour alimenter les unités de compression afin de réduire l’empreinte carbone.
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Date de publication : 27 mai 2025