GRUPO DE TECNOLOGÍA HANGZHOU NUZHUO CO.,LTD.

La tecnología de separación criogénica profunda de aire es un método que separa los componentes principales (nitrógeno, oxígeno y argón) del aire a bajas temperaturas. Se utiliza ampliamente en industrias como la siderúrgica, la química, la farmacéutica y la electrónica. Con la creciente demanda de gases, su aplicación también se está generalizando. Este artículo analizará en detalle el proceso de producción de la separación criogénica profunda de aire, incluyendo su principio de funcionamiento, los equipos principales, los pasos de operación y su aplicación en diversas industrias.

Descripción general de la tecnología de separación de aire criogénico

El principio básico de la separación criogénica de aire consiste en enfriar el aire a temperaturas extremadamente bajas (generalmente inferiores a -150 °C), de modo que los componentes presentes en el aire puedan separarse según sus diferentes puntos de ebullición. Normalmente, la unidad de separación criogénica de aire utiliza aire como materia prima y pasa por procesos como compresión, enfriamiento y expansión, separando finalmente el nitrógeno, el oxígeno y el argón del aire. Esta tecnología permite producir gases de alta pureza y, mediante la regulación precisa de los parámetros del proceso, cumple con los estrictos requisitos de calidad del gas en diversos sectores industriales.

La unidad de separación criogénica de aire se divide en tres partes principales: compresor de aire, preenfriador de aire y caja fría. El compresor de aire se utiliza para comprimir el aire a alta presión (generalmente de 5 a 6 MPa), el preenfriador reduce la temperatura del aire mediante enfriamiento, y la caja fría es el componente central de todo el proceso de separación criogénica de aire, incluyendo la torre de fraccionamiento, que se utiliza para la separación de gases.

Compresión y refrigeración del aire

La compresión del aire es el primer paso en la separación criogénica del aire, cuyo objetivo principal es comprimir el aire a presión atmosférica a una presión más alta (generalmente de 5 a 6 MPa). Tras entrar el aire en el sistema a través del compresor, su temperatura aumenta significativamente debido al proceso de compresión. Por lo tanto, se deben realizar una serie de pasos de enfriamiento para reducir la temperatura del aire comprimido. Los métodos de enfriamiento más comunes incluyen el enfriamiento por agua y el enfriamiento por aire, y un buen enfriamiento garantiza que el aire comprimido no sobrecargue el equipo durante el procesamiento posterior.

Tras el enfriamiento preliminar del aire, este pasa a la siguiente etapa de preenfriamiento. Esta etapa suele utilizar nitrógeno o nitrógeno líquido como medio refrigerante. Mediante equipos de intercambio de calor, la temperatura del aire comprimido se reduce aún más, preparándolo para el proceso criogénico posterior. Mediante el preenfriamiento, la temperatura del aire se reduce hasta alcanzar una temperatura cercana a la de licuefacción, creando así las condiciones necesarias para la separación de los componentes del aire.

Expansión a baja temperatura y separación de gases

Tras comprimir y preenfriar el aire, el siguiente paso clave es la expansión a baja temperatura y la separación de gases. Esta expansión se logra expandiendo rápidamente el aire comprimido a través de una válvula de expansión hasta alcanzar la presión normal. Durante el proceso de expansión, la temperatura del aire desciende significativamente, alcanzando la temperatura de licuefacción. El nitrógeno y el oxígeno del aire comienzan a licuarse a diferentes temperaturas debido a sus diferentes puntos de ebullición.

En el equipo criogénico de separación de aire, el aire licuado ingresa a la cámara fría, donde la torre de fraccionamiento es clave para la separación de gases. El principio fundamental de la torre de fraccionamiento es aprovechar las diferencias de punto de ebullición de los diferentes componentes del aire, mediante el ascenso y descenso del gas en la cámara fría, para lograr la separación de gases. El punto de ebullición del nitrógeno es de -195,8 °C, el del oxígeno de -183 °C y el del argón de -185,7 °C. Ajustando la temperatura y la presión en la torre, se logra una separación eficiente de gases.

El proceso de separación de gases en la torre de fraccionamiento es muy preciso. Generalmente, se utiliza un sistema de dos etapas para extraer nitrógeno, oxígeno y argón. Primero, el nitrógeno se separa en la parte superior de la torre, mientras que el oxígeno líquido y el argón se concentran en la parte inferior. Para mejorar la eficiencia de la separación, se puede añadir un enfriador y un reevaporador a la torre, lo que permite controlar con mayor precisión el proceso de separación de gases.

El nitrógeno extraído suele ser de alta pureza (superior al 99,99 %), ampliamente utilizado en metalurgia, industria química y electrónica. El oxígeno se emplea en la industria médica, siderúrgica y otras industrias de alto consumo energético que requieren oxígeno. El argón, como gas raro, se extrae habitualmente mediante el proceso de separación de gases, con alta pureza y se utiliza ampliamente en soldadura, fundición y corte por láser, entre otros campos de alta tecnología. El sistema de control automatizado puede ajustar diversos parámetros del proceso según las necesidades reales, optimizar la eficiencia de la producción y reducir el consumo energético.

Además, la optimización del sistema de separación criogénica profunda de aire también incluye tecnologías de ahorro energético y control de emisiones. Por ejemplo, al recuperar la energía a baja temperatura del sistema, se reduce el desperdicio de energía y se mejora la eficiencia energética general. Además, ante las regulaciones ambientales cada vez más estrictas, los equipos modernos de separación criogénica profunda de aire también prestan mayor atención a la reducción de las emisiones de gases nocivos y a la mejora del respeto al medio ambiente del proceso de producción.

Aplicaciones de la separación criogénica profunda del aire

La tecnología de separación criogénica profunda de aire no solo tiene importantes aplicaciones en la producción de gases industriales, sino que también desempeña un papel fundamental en diversos campos. En las industrias del acero, los fertilizantes y la petroquímica, se utiliza para proporcionar gases de alta pureza, como oxígeno y nitrógeno, lo que garantiza procesos de producción eficientes. En la industria electrónica, el nitrógeno proporcionado por la separación criogénica profunda de aire se utiliza para el control de la atmósfera en la fabricación de semiconductores. En la industria médica, el oxígeno de alta pureza es crucial para el soporte respiratorio de los pacientes.

Además, la tecnología de separación criogénica profunda de aire también desempeña un papel importante en el almacenamiento y transporte de oxígeno y nitrógeno líquidos. En situaciones donde no es posible transportar gases a alta presión, el oxígeno y el nitrógeno líquidos pueden reducir eficazmente el volumen y los costos de transporte.

Conclusión

La tecnología de separación criogénica profunda de aire, con su eficiente y precisa capacidad de separación de gases, se aplica ampliamente en diversos sectores industriales. Con el avance de la tecnología, el proceso de separación criogénica profunda de aire se volverá más inteligente y energéticamente eficiente, a la vez que mejorará la pureza de la separación de gases y la eficiencia de la producción. En el futuro, la innovación en la tecnología de separación criogénica profunda de aire, en términos de protección ambiental y recuperación de recursos, también se convertirá en una dirección clave para el desarrollo de la industria.

Anna Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com