Система производства жидкого азота

Система производства жидкого азота представляет собой комплексную низкотемпературную инженерную установку, основанную на технологии разделения воздуха для извлечения, очистки и сжижения азота из атмосферы в жидкий азот.

　　Система производства жидкого азотаЭто комплексная низкотемпературная инженерная установка, основанная на технологии разделения воздуха для извлечения, очистки и сжижения азота из атмосферы в жидкий азот. Как инфраструктура в современной промышленности, научных исследованиях, медицине и пищевой промышленности, системы приготовления жидкого азота не только обеспечивают стабильные поставки жидкого азота высокой чистоты, но и значительно снижают затраты, безопасность и риски цепочки поставок, связанные с традиционной зависимостью от внешних закупок и перевозок.

I. ОСНОВНЫЙ СОСТАВ СИСТЕМЫ

Полная система приготовления жидкого азота обычно состоит из следующих основных модулей:

Компрессор сжатия воздуха: использование безмасляного или микромасляного винтового / поршневого компрессора для сжатия окружающего воздуха до 5 - 10 бар, обеспечивая силовую основу для последующего разделения. Конструкция без масла позволяет избежать загрязнения парами нефти и обеспечить чистоту конечного продукта.

Элемент очистки воздуха: включает в себя многоступенчатые фильтры (обезвоживание, обезжиривание, удаление пыли), морозильные сушилки и двухбашенные молекулярные ситовые адсорбенты для глубокого удаления влаги, углекислого газа, углеводородов и других примесей, чтобы предотвратить их замораживание и блокировку трубопроводов в низкотемпературном сегменте.

Элементы теплообмена и рекуперации холода: основной теплообменник (например, пластинчатый или вращающийся вокруг трубы) обеспечивает эффективный теплообмен между воздухом высокого давления и возвратным низкотемпературным азотом, что значительно снижает потребление энергии и восстанавливает холодную энергию.

Элемент низкотемпературного разделения и сжижения (холодный ящик): Интегрированные ректификационные колонны, дроссельные клапаны или турбинные расширительные машины, конденсаторные испарители и другие компоненты для достижения разделения азота и кислорода и сжижения азота при температуре около - 196°C. Эта часть обычно упаковывается в вакуумные изоляционные холодильные камеры, чтобы уменьшить утечку тепла.

Устройства для хранения и транспортировки жидкого азота: Включая встроенные или внешние вакуумные адиабатические резервуары Duva (вместимостью от нескольких десятков литров до нескольких кубических метров), оснащенные уровнемерами, клапанами управления давлением и приемными интерфейсами, удобными для пользователей по требованию.

Система автоматического управления: на основе PLC или промышленной компьютерной платформы для достижения полностью автоматизированной работы, с управлением запуском и остановкой, мониторингом параметров (давление, температура, чистота, уровень жидкости), диагностикой неисправностей, удаленной связью (с поддержкой 4G / Wi - Fi / Modbus) и другими функциями.

Система безопасности и защиты: охватывает мониторинг концентрации кислорода, утечку избыточного давления, защиту от утечки, аварийную остановку и другие многочисленные механизмы безопасности, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную и безопасную работу оборудования.

II. Принцип работы

　　Система производства жидкого азотаОсновной принцип заключается в использовании разницы в температуре кипения компонентов воздуха (в основном азота 78%, кислорода 21%) для криогенного ректификационного разделения. Типичный процесс выглядит следующим образом:

Окружающий воздух фильтруется в компрессор и сжимается до требуемого давления;

После охлаждения, обезвоживания, обезжиривания сжатый воздух поступает в молекулярное сито для глубокой сушки и адсорбции CO?

Очищенный воздух высокого давления поступает в главный теплообменник и предварительно охлаждается возвратным потоком низкотемпературного азота до температуры, близкой к температуре сжижения;

Предварительно охлажденный воздух дополнительно охлаждается с помощью дроссельного расширения или турбинного расширителя, часть газа сжигается и попадает в ректификационную колонну;

В ректификационной колонне азот с низкой точкой кипения обогащается вверх, а кислород с высокой точкой кипения выделяется вниз для достижения эффективного разделения;

азот высокой чистоты конденсируется в жидком виде на крыше башни и поступает в резервуар; Несжиженный азот участвует в качестве обратного газа в выбросах после теплообмена для достижения рекуперации энергии;

Весь процесс следует циклу Линдера, циклу Клода или его улучшенному типу, некоторые системы также вводят двухступенчатое расширение, использование остаточного охлаждения и другие энергосберегающие технологии.

III. Основные виды и размеры

В зависимости от производственных мощностей, структуры и прикладных потребностей системы подготовки жидкого азота можно разделить на следующие категории:

Малые системы (< 100L / день): подходят для лабораторий, клиник, библиотек биологических образцов, небольшие размеры, низкий уровень шума, простота эксплуатации.

Системы среднего размера (100 - 1000 л / день): для малых и средних пищевых заводов, электроники, больничных центральных лабораторий, часто оснащенных автоматической регидратацией и дистанционным мониторингом.

Крупномасштабная система (> 1000L / день): обслуживает сталелитейные, химические, жидкие азотные распределительные станции и т. Д., Интегрированная полная воздушная подсистема (ASU), может работать непрерывно в течение нескольких месяцев или даже лет.

Взломанная система: все компоненты интегрированы в стандартные контейнеры или ломы, удобные для транспортировки, установки и расширения, подходящие для временных проектов или развертывания в отдаленных районах.

IV. Ключевые технологии и инновации

Высокоэффективная технология регенерации молекулярного сита: двойная башня чередуется с адсорбцией и регенерацией при нагревании, чтобы обеспечить непрерывную способность к очистке, продлить срок службы.

Оптимизация конструкции турбины расширительной машины: повышение изоэнтропийной эффективности, снижение удельного потребления энергии жидкого азота (* Система может достигать 0,6 кВт / л или менее).

Интеллектуальный алгоритм управления: динамическое регулирование частоты компрессора, скорости расширения и открытия клапана на основе прогнозирования нагрузки для достижения энергоэффективности.

Вакуумная многослойная изоляция (MLI) технология: Применяется в холодных ящиках и резервуарах, что значительно снижает тепловое проникновение и потери испарения жидкого азота (суточная скорость испарения может быть менее 0,5%).

Механизм гарантии высокой чистоты: контроль чистоты азота в режиме реального времени с помощью онлайнового анализатора кислорода обеспечивает чистоту жидкого азота ≥99999% (уровень 5N).