극저온 ASU는 어떻게 공기 성분을 분리합니까?

극저온 ASU는 어떻게 공기 성분을 분리합니까?

극저온 공기 분리 장치(ASU) 공급업체로서 저는 이러한 정교한 시스템이 공기 성분을 효율적으로 분리하는 놀라운 과정을 직접 목격했습니다. 극저온 ASU는 고순도 산소, 질소 및 아르곤을 제공함으로써 의료부터 제조까지 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다. 이 블로그에서는 극저온 ASU가 수행하는 공기 분리의 과학적 원리와 단계별 프로세스를 자세히 살펴보겠습니다.

공기 구성의 기초

분리 과정을 살펴보기 전에 공기의 구성 요소를 이해하는 것이 중요합니다. 공기는 주로 질소(약 78%), 산소(약 21%), 아르곤(약 0.93%) 및 이산화탄소, 네온, 헬륨, 크립톤과 같은 미량의 기타 가스로 구성된 혼합물입니다. 이러한 구성 요소를 분리하는 핵심은 서로 다른 물리적 특성, 특히 끓는점에 있습니다. 질소의 끓는점은 -195.8°C, 산소의 끓는점은 -183°C, 아르곤의 끓는점은 -185.9°C입니다.

극저온 공기 분리 공정

1. 공기 압축

극저온 ASU 공정의 첫 번째 단계는 공기 압축입니다. 대기 공기가 시스템으로 유입되어 일반적으로 약 5~10bar의 고압으로 압축됩니다. 이 압축은 공기의 온도도 증가시킵니다. 압축된 공기는 냉각기를 통과하여 온도를 낮추고 압축 중에 발생하는 열을 제거합니다. 압축은 보다 효율적인 후속 처리를 가능하게 하고 불순물 제거에 도움이 되므로 매우 중요합니다.

2. 사전정제

압축 및 냉각 후 공기에는 수증기, 이산화탄소, 탄화수소 등 다양한 불순물이 포함되어 있습니다. 이러한 불순물은 극저온에서 얼어 시스템이 막힐 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 압축 공기는 사전 정화 장치를 통과합니다. 이 장치는 일반적으로 수증기, 이산화탄소 및 일부 탄화수소를 흡착하는 분자체로 구성됩니다. 분자체는 특정 분자를 선택적으로 포획할 수 있는 특정 기공 크기를 가진 다공성 물질입니다. 사전 정제 단계는 극저온 ASU의 장기적인 작동과 신뢰성을 보장합니다.

3. 극저온으로 냉각

공기가 정화되면 극도로 낮은 온도로 냉각됩니다. 이는 일련의 열교환기를 통해 달성됩니다. 사전 정화된 공기는 현재 열 교환기 내의 차가운 제품 흐름 및 냉동 흐름에 대해 역냉각됩니다. 공기가 냉각되면 액화점에 가까워집니다. 후속 증류탑에서 효율적인 분리를 위해 공기가 적절한 온도에 도달하도록 냉각 공정을 세심하게 제어합니다.

4. 증류

증류는 극저온 공기 분리 공정의 핵심입니다. 냉각되고 부분적으로 액화된 공기는 증류탑으로 들어갑니다. 극저온 ASU에는 일반적으로 고압 컬럼과 저압 컬럼이라는 두 개의 주요 증류 컬럼이 있습니다.

• 고압 컬럼: 공기가 하단의 고압 컬럼으로 유입됩니다. 액체 공기가 기둥을 통해 상승함에 따라 구성 요소의 다양한 끓는점에 따라 점차적으로 분리됩니다. 끓는점이 가장 낮은 질소가 먼저 기화하여 기둥 꼭대기로 올라갑니다. 더 무겁고 끓는점이 높은 산소는 대부분 컬럼 바닥의 액체 상태로 남아 있습니다. 고압 컬럼은 약 5~6bar의 압력에서 작동합니다.
• 저압 컬럼: 고압 컬럼 상단의 질소가 풍부한 증기와 고압 컬럼 하단의 산소가 풍부한 액체가 저압 컬럼으로 공급됩니다. 저압 컬럼은 일반적으로 약 1.2~1.4bar의 낮은 압력에서 작동합니다. 이 열에서는 추가 분리가 발생합니다. 질소가 풍부한 증기는 추가로 정제되어 저압 컬럼 상단에서 고순도 질소를 생성합니다. 산소가 풍부한 액체는 정제되어 컬럼 바닥에서 고순도 산소를 생성합니다. 질소와 산소 사이의 끓는점을 갖는 아르곤은 저압탑의 특정 구간에 축적되어 별도의 생성물로 추출될 수 있습니다.

5. 제품 회수 및 보관

증류 후 분리된 질소, 산소, 아르곤은 생성물로 회수됩니다. 기체 생성물은 추가로 압축되어 저장 탱크로 보내지거나 최종 사용 용도로 직접 보내집니다. 액체 제품은 나중에 사용하거나 운송하기 위해 극저온 저장 탱크에 보관할 수 있습니다.

극저온 ASU 제품의 응용

산소

극저온 ASU에서 생산된 산소는 의료 산업에서 의료 호흡 지원을 위해 널리 사용됩니다. 또한 철강 제조를 위한 금속 산업에서도 사용됩니다. 제강 과정에서 용광로에 산소가 유입되어 탄소, 규소, 망간 등의 불순물과 반응하여 고품질의 철강을 생산하는 데 도움이 됩니다.

질소

질소에는 다양한 용도가 있습니다. 식품 산업에서는 산화 및 부패를 방지하기 위해 식품 포장에 사용됩니다. 전자 산업에서는 반도체 제조 과정에서 불활성 분위기를 조성하기 위해 퍼지 가스로 질소를 사용합니다.

아르곤

아르곤은 일반적으로 용접 응용 분야에 사용됩니다. 이는 용접 부위를 대기 산소 및 질소로부터 보호하는 불활성 차폐 가스를 제공하여 용접 품질을 향상시킵니다.

당사의 극저온 ASU 제품

극저온 ASU 공급업체로서 당사는 다양한 고객 요구 사항을 충족하기 위해 광범위한 제품을 제공합니다. 우리의극저온 공기 분리 장치높은 효율성과 안정적인 작동을 위해 설계되었습니다. 우리는 또한 제공합니다가스 극저온 공기 분리 플랜트그리고액체 공기 분리 플랜트고객의 특정 요구 사항에 따라 맞춤 설정할 수 있는 옵션입니다.

당사의 극저온 ASU는 첨단 기술과 고품질 재료로 제작되었습니다. 우리는 우리 제품이 에너지 효율적이고 환경에 미치는 영향이 낮다는 것을 보장합니다. 우리의 전문가 팀은 항상 고객에게 기술 지원과 애프터 서비스를 제공할 준비가 되어 있습니다.

조달 문의

당사의 극저온 ASU 제품에 관심이 있거나 공기 분리 공정에 대해 질문이 있는 경우 당사에 문의하시기 바랍니다. 우리는 귀하의 특정 요구 사항에 대해 논의하고 맞춤형 솔루션을 제공하고자 합니다. 실험실을 위한 소규모 장치가 필요하든 산업 응용 분야를 위한 대규모 플랜트가 필요하든 당사는 귀하에게 적합한 극저온 ASU를 제공할 수 있습니다.

참고자료

• Kohl, AL, & Nielsen, RB(1997). 가스 정화. 걸프 출판사.
• 페리, RH, & 그린, DW(1997). 페리의 화학 엔지니어 핸드북. 맥그로-힐.