Presentació
Amb la proposta de la societat d’estalvi de recursos i respectuosa amb el medi ambient, les persones han presentat requisits més elevats per a l’ús racional dels recursos. Com a mitjà important per obtenir gasos industrials com el nitrogen i l’oxigen, l’eficiència i la protecció ambiental de la tecnologia de separació de l’aire han cridat molta atenció. El mètode de separació criogènica i el mètode de separació de membranes són les dues tecnologies principals de separació de l’aire actualment, cadascuna amb avantatges únics i escenaris aplicables. Aquest treball pretén analitzar els principis d’aquests dos mètodes i els seus corresponents dispositius de separació d’aire i explorar com aconseguir una separació de gas i una utilització de recursos més eficients mitjançant la combinació tècnica.
Mètode de separació criogènica
Principi bàsic
El mètode de separació criogènica és una tecnologia que liqua l’aire a baixa temperatura i separa els gasos segons la diferència en els punts d’ebullició. Els seus passos bàsics inclouen:
Compressió i purificació de l’aire: després que l’aire es filtri, es comprimeixi i es refredi, es passa per un purificador sec per eliminar impureses com la humitat i el diòxid de carboni.
Liquidació i fraccionament: l’aire purificat es liquida a l’intercanviador de calor principal i després entra a la torre de destil·lació. Mitjançant el fraccionament, els gasos com l’oxigen i el nitrogen es separen a causa de diferents punts d’ebullició.
Dispositiu de separació d'aire
El dispositiu del mètode de separació criogènica inclou principalment les parts següents:
Compressor: s’utilitza per augmentar la pressió de l’aire.
Dispositiu de refrigeració: redueix la temperatura de l’aire per aconseguir liquidació.
Torre de destil·lació: aconseguir la separació de gas mitjançant el fraccionament.
Contenidor d’emmagatzematge de gasos líquids: assegureu -vos l’emmagatzematge i el transport segur de gas líquid separats.
Avantatges: alta puresa de separació, adequada per a la producció a gran escala.
Desavantatges: consum elevat d’energia, equips complexos, adequats per separar gasos amb alt contingut a l’aire (com el nitrogen i l’oxigen).
Mètode de separació de membranes
Principi bàsic
El mètode de separació de membranes és una tecnologia de separació basada en la diferència d’adsorció i taxes de difusió de les molècules de gas a la superfície de la membrana. El seu principi de treball és el següent:
Permeació selectiva: A la pressió, la barreja de gas passa per la membrana del polímer, es mantenen molècules petites (com l’oxigen) i es conserven ràpidament molècules grans (com el nitrogen).
Separació i recollida: es recullen diferents gasos a través del costat de permeació i el costat de retenció de la membrana respectivament.
Dispositiu de separació d'aire
El dispositiu de separació de membranes inclou principalment les parts següents:
Dispositiu de compressió: proporciona la pressió necessària perquè el gas passi per la membrana.
Muntatge de membrana: La unitat de separació del nucli, els materials inclouen derivats de cel·lulosa, polímers sintètics, etc.
Sistema de recollida: utilitzat per a l'emmagatzematge i la utilització de gasos separats.
Avantatges: consum energètic baix, sense reacció química, equips simples, fort adaptabilitat.
Desavantatges: La puresa de separació és relativament baixa, adequada per a necessitats de separació de gas a petita escala o específica.
Combinació de mètode de separació criogènica i mètode de separació de membrana
Combinant els avantatges de les dues tecnologies, es pot dissenyar un dispositiu de separació d’aire més eficient:
Separació preliminar: Utilitzeu el mètode de separació de la membrana per separar ràpidament la part del gas i reduir la càrrega de separació criogènica.
Purificació profunda: el gas després de la separació de la membrana es purifica encara més mitjançant la separació criogènica per complir els requisits d’alta puresa.
Casos d'aplicació:
En la producció de nitrogen, la separació de membranes pot extreure ràpidament nitrogen cru i la separació criogènica s'utilitza per purificar -la a més del 99,5%.
En la recuperació d’hidrogen, la separació de membrana s’utilitza per al pretractament i la separació criogènica completa la separació final.
Avantatges:
Reduir el consum general d’energia.
Millorar l'eficiència de separació i l'ús de recursos.
Conclusió
La separació criogènica i la separació de membranes tenen les seves pròpies característiques en el camp de la separació de l’aire. El primer és adequat per a la producció d’alta puresa i a gran escala, mentre que el segon és adequat per a un baix consum d’energia i un funcionament flexible. Combinant les dues tecnologies, es pot optimitzar l’eficiència i l’economia de les unitats de separació d’aire, proporcionant un suport tècnic per a una utilització eficaç de recursos i protecció ambiental. En el futur, amb la innovació de materials de membrana i la millora de la tecnologia criogènica, la tecnologia de separació de l’aire usarà en una perspectiva de desenvolupament més àmplia.
