Что такое криогенная обработка

Главный воздушный компрессор (MAC)

MAC сжимает атмосферный воздух, как правило, до давления 60–90 фунтов на квадратный дюйм и подает его в систему. Эти компрессоры обычно приводятся в движение электродвигателями. Межступенчатые охладители предназначены для отвода тепла от сжатия между каждой ступенью компрессора, которых обычно 2–3.

Очистка внешнего интерфейса

В современных ВРУ используется установка предварительной очистки (PPU), которая удаляет из воздуха влагу, CO2 и большинство углеводородов. Влага и CO2 должны быть удалены, чтобы предотвратить образование льда и сухого льда на более позднем этапе процесса. ППУ обычно состоит из охладителя для охлаждения воздуха до 40–55°F, сепаратора конденсата для удаления свободной воды и двух сосудов, заполненных влагопоглотителем и кротовым ситом, который адсорбирует загрязнения, пропуская воздух. Один слой всегда подключен к процессу, а другой регенерируется нагретым отработанным азотом для удаления накопленных загрязнений. Кровати автоматически меняются каждые 5-8 часов. Воздух из ППУ очень близок к влажности и не содержит CO2.

В некоторых старых ВРУ для очистки передней части используются реверсивные теплообменники. Эти системы содержат специальные криогенные теплообменники, которые вымораживают влагу и CO2, позволяя чистому воздуху поступать в процесс дистилляции. Проходы в теплообменнике переключаются каждые 3-10 минут с помощью ряда дроссельных и обратных клапанов. Один проход удаляет загрязнения, а другой регенерируется выходящими отходящими газами.

Однако удаление влаги и CO2 с помощью реверсивных теплообменников является экономичным как с точки зрения капитальных затрат, так и с точки зрения эксплуатационных затрат.

Холодная коробка

В холодильной камере находятся криогенные теплообменники, дистилляционные колонны, соответствующие клапаны и трубопроводы. Поскольку части этой системы очень холодные, все компоненты монтируются внутри холодильной камеры и затем покрываются изоляцией. Холодильные камеры могут быть прямоугольными или цилиндрическими и обычно имеют высоту, некоторые более 200 футов, в зависимости от вместимости и типа аргоновой системы.

Современные холодильные боксы заполнены перлитовой изоляцией, которая легка и легко устанавливается и снимается при необходимости. Старые холодильные боксы могут быть плотно набиты криогенной минеральной ватой, которая упаковывается вручную из расчета 14 фунтов на кубический фут. Установка и удаление занимает очень много времени.

Расширитель

Все ВРУ, за исключением некоторых очень маленьких, имеют расширители. Детандеры обеспечивают необходимое охлаждение для производства жидкостей в системе дистилляционных колонн. Воздух, азот или отработанный азот подаются в расширитель, заставляя колесо вращаться и передавать энергию компрессору, генератору или масляному тормозу. Эта передача энергии приводит к охлаждению газа. По мере продолжения процесса температура на выходе детандера в конечном итоге достигает расчетной температуры при охлаждении системы колонн.

Система жидкого аргона

Существует два распространенных типа систем с жидким аргоном. Многие заводы вообще не оснащены оборудованием для разделения аргона. В этих случаях большая часть аргона просто выходит из ВРУ вместе с отходящим газом. В первом типе используется колонна с сырым аргоном, в которой аргон концентрируется до содержания 2-3% O2 из сырья колонны низкого давления с содержанием O2 88-92%. Этот сырой аргон нагревается и смешивается с водородом перед подачей в каталитический реактор, где H2 и O2 объединяются, образуя воду. Этот влажный аргон затем сушат и снова охлаждают до криогенных температур, после чего H2 и N2 удаляют в сепараторе и дистилляционной колонне соответственно.

Криогенные системы аргона для очистки зависят исключительно от дистилляции. Поскольку для отделения аргона от кислорода требуется большое количество лотков или насадок, высота этих колонн может превышать 200 футов. Многие новые заводы используют криогенные аргоновые системы, чтобы избежать использования в процессе аргонового компрессора и водорода. Обратной стороной является длительное время восстановления для достижения чистоты после запуска или нарушения процесса, во многих случаях более 48 часов.

ASU-plant