جداسازی گازها ، این مقاله توسط گروه صنایع گازی پرستلی برای شما عزیزان گردآوری شده است.
جداسازی گازهای هوا با روش غربال مولکولی
میخواهیم راجع به روند جدا سازی گازهای موجود در هوا صحبت کنیم :
Air Separation Process فرآیند جداسازی گازهای موجود در هوا به چندین روش مختلف انجام می گیرد که ساده ترین آنها روش مولوکولارسیو یا غربال مولکولی است.
از آنجایی که مولکول های هر گاز از نظر حجمی اندازه خاصی دارند هوای فشرده را از بستر زئولیت ( Zeolite ) با میکروترپ های هم سایز با آن مولکول ها عبور می دهند تا گازهای اضافی هوا را جذب و جدا کنند و گاز مورد نظر را ذخیره یا مورد بهره برداری قرار دهند.
جداسازی گازها توسط روش ASU
در این ویدیو میخواهیم یکی دیگه از مهمترین روشهای جداسازی گازها موجود در هوا را مورد بررسی قرار دهیم:
هر یک از گازهای موجود در هوا دارای یک نقطه جوش منحصر به فردی هستند مثلا نقطه جوش اکسیژن ۱۸۳- درجه سانتیگراد است یعنی اگر هوا را تا این اندازه سرد کنیم گاز اکسیژن موجود در آن به حالت مایع در می آید. به این روش که توسط دستگاه های مولد اکسیژن و ادوات سرد کننده برج تقطیر ، هوا را سرد و به مایع تبدیل می کند و پس از آن عملیات تقطیر جز به جز اجرا و هوای مایع به اجزای تشکیل دهنده اش تفکیک می شود که این روش را ASU ( Air Seperation Unit ) می نامند.
اکسیژن چند درصد در هوا موجود است؟
حالا ببینیم هوا از چه گازهایی تشکیل شده است : هوا ترکیبی است از چندین مولکول عناصر مختلف که ۷۸ درصد از آن را نیتروژن ، ۲۱ درصد را اکسیژن ، ۱ درصد آرگون و البته ۱ درصد هم گازهای دیگر مثل نئون ، هلیوم ، دی اکسید کربن ، کریپتون و غیره تشکیل می دهد.
وجود این سه نوع گاز مهم که ۹۹ درصد از هوا را تشکیل داده اند بخش جدا نشدنی از صنعت هستند که به صورت مایع یا گاز در بخش های مختلف صنعت مورد استفاده قرار می گیرند.
گفتیم که هر یک از گازها ، نقطه جوش معینی دارند مثلا اکسیژن در دمای ۱۸۳- درجه سانتیگراد از حالت گاز به مایع تبدیل می شود. آرگون در دمای ۱۸۵- درجه و نیتروژن ۱۹۶- درجه سانتیگراد
این عناصر مهم با روش ASU در این دماهای فوق سرد ، تولید و در مخازن ویژه کراتوینر نگهداری و در اختیار مشتریان گرامی قرار می گیرند.
هر یک از آنها در صنعت کاربردهای فراوانی دارند از جمله در صنعت مواد غذایی ، فولاد ، ریخته گری ، کوره های ذوب فلزات ، جوشکاری ، داروسازی ، پزشکی و بسیاری موارد دیگر
اولین تجهیزی که برای این منظور لازم داریم یک کمپرسور هوا با حجم تولید بالا است.
بررسی دستگاه کمپرسور هوای چهار استیج
دستگاهی را که می خواهیم در اینجا مورد بررسی قرار دهیم یک کمپرسور هوای چهار استیج است که در هر ساعت ۳۰۰۰ متر مکعب هوا را مکش می کند و با فشار ۷۰ بار ( 70 bar ) تحویل می دهد.
۲ ناخالصی مهم در هوای تولیدی وجود دارد. یکی بخار آب و دیگری دی اکسید کربن.
این عناصر مهم با نقطه جوش بالایی که دارند اگر به Cold Box وارد شوند به صورت جامد در می آیند و موجب گرفتگی ادوات و اخلال در کارکرد برج تقطیر می شوند.
برای جذب و جدا سازی این ناخالصی ها ، هوا از یک بستر زئولیت در سیستم Dryer و تسویه کننده به نام Air pure fire and dryer عبور داده می شود تا به صورت مولکولارسیو و غربال مولکولی این ناخالصی ها را بگیرند. پس از آن هوای خشک و تسویه شده جهت پیش سرد شدن و عبور از Expansion valve ( شیر انبساطی ) و Turbo expander ( توربین انبساطی ) از Freon Evaporator( اواپراتور فریون ) عبور داده می شوند تا به اندازه لازم سرد شوند.
ستون تقطیر
در مرحله بعدی که می خواهیم به Distillation Column وارد بشیم توضیحات بیشتری داده می شود.
The Liquid Air enters the distillation column where the process called “farctional distillation” take place هوای خشک و تسویه شده و تا حدودی سرد شده وارد برج تقطیر می شود و در Heat Exchanger با گاز نیتروژن فوق سرد تبادل دما می کند و تحت فشار بحرانی ( Critical Pressure ) و دمای بحرانی ( critical Temperature ) به مایع تبدیل می شود که از اینجا به بعد به آن هوای مایع ( Liquid Air ) گفته می شود.
هوای مایع پس از عبور از شیر انبساطی و افت فشار از ۷۰ بار به ۲ بار سردتر شده و وارد ستون تقطیر یا همون Destillation Column می شود تا عملیات تقطیر جز به جز آغاز شود.
در ستون تقطیر ، بخش سبکتر هوای مایع که عمدتا نیتروژن است تحت تاثیر افت فشار تبخیر می شود و پس از عبور از سینی های مشبک و جدا شدن از اکسیژن مایع به فضای بالای ستون تقطیر که Condenser نامیده می شود وارد شده و در آنجا تحت سرمای بیشتر قرار می گیرد یعنی در آنجا condens می شود و از حالت گاز به مایع نیتروژن ( نیتروژن مایع ) تبدیل می شود مابقی هوا که در پایین ستون تقطیر جمع شده و ۳۳ درصد اکسیژن به همراه دارد پس از عبور از شیرهای انبساطی و سابکولرها وارد ستون دیگری می شود تا به همین صورت تقطیر شود و اکسیژن و حتی آرگون موجود در آن جدا شوند و به عنوان محصولات تولیدی مورد بهره برداری قرار بگیرند.
بدون دیدگاه