Princip tehnologije industrijske separacije plinova

Princip tehnologije industrijske separacije plinova

Tehnologija industrijske separacije plina odnosi se na tehnologiju odvajanja različitih komponenti u miješanom plinu fizikalnim ili kemijskim metodama. Ove se tehnologije naširoko koriste u područjima kemijske industrije, nafte, medicine, hrane, itd. Slijedi nekoliko uobičajenih industrijskih tehnologija odvajanja plina i njihova načela:

1. Kriogena metoda (metoda niske temperature)

Načelo
Kriogena metoda koristi karakteristike ukapljivanja plina na niskoj temperaturi. On ukapljuje miješani plin hladeći ga na izuzetno nisku temperaturu, a zatim ga odvaja prema razlici vrelišta različitih komponenti. Na primjer, vrelište kisika i dušika u zraku je -183 stupnjeva odnosno -196 stupnjeva. Postupnim povećanjem temperature može se prvo ispariti dušik, a ostatak je uglavnom tekući kisik.

Primjena
Kriogena metoda se uglavnom koristi za veliku proizvodnju kisika, dušika i argona visoke čistoće. Ima široku primjenu u jedinicama za odvajanje zraka (ASU).

2. Metoda adsorpcije

Načelo
Metoda adsorpcije koristi sposobnost selektivne adsorpcije poroznih materijala (kao što su molekularna sita) za različite molekule plina za adsorpciju ciljanih komponenti u miješanom plinu. Molekularna sita imaju različite kapacitete selektivne adsorpcije za kisik i dušik, pa se ta dva plina mogu adsorpcijom odvojiti.

Primjena
Adsorpcija se često koristi u maloj opremi za odvajanje plina, posebno kada je potrebno brzo odvajanje. Jednostavan je za rukovanje i ima niske operativne troškove, ali je teško dobiti proizvode visoke čistoće.

3. Metoda odvajanja membrane

Načelo
Metoda odvajanja membrana koristi razliku u propusnosti pojedinih polimernih membrana za različite molekule plina. Kada miješani plin prolazi kroz membranu, brzina prodiranja različitih molekula plina je različita, čime se postiže razdvajanje. Na primjer, kisik prolazi kroz membranu puno brže od dušika, pa se kisik i dušik mogu razdvojiti membranskim odvajanjem.

Primjena
Metoda membranske separacije prikladna je za proizvodnju proizvoda bogatih kisikom, no zbog niske čistoće proizvoda i malog opsega, njezina je primjena u industriji ograničena.

4. Adsorpcija s promjenom tlaka (PSA)

Načelo
Metoda adsorpcije s promjenama tlaka koristi karakteristike adsorpcije i desorpcije plina pri različitim tlakovima. Povremenom promjenom tlaka ciljni plin se adsorbira pri visokom tlaku i desorbira pri niskom tlaku, čime se postiže razdvajanje. Na primjer, pod visokim tlakom, molekularna sita adsorbiraju dušik, dok se pod niskim tlakom oslobađa dušik, odvajajući tako kisik.

Primjena
Adsorpcija s promjenom tlaka naširoko se koristi u malim i srednjim postrojenjima za proizvodnju kisika i dušika, posebno kada je potrebna fleksibilna prilagodba proizvodnje.

5. Adsorpcija uz promjenu vakuumskog tlaka (VPSA)

Načelo
Adsorpcija s promjenom tlaka u vakuumu temelji se na adsorpciji s promjenom tlaka i uvodi vakuumski rad za poboljšanje učinkovitosti odvajanja i čistoće proizvoda. Uvođenjem vakuuma pri niskom tlaku, adsorbirani plin može se temeljitije desorbirati, čime se poboljšava učinak odvajanja.

Primjena
VPSA tehnologija se često koristi u proizvodnji plinova visoke čistoće, posebno kada su potrebni kisik i dušik izuzetno visoke čistoće.

Zaključak
Tehnologija industrijske separacije plina igra važnu ulogu u modernoj industriji. Različite tehnologije odvajanja imaju svoje prednosti i područje primjene. Odabir prave tehnologije može uvelike poboljšati učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda. Kriogena metoda, metoda adsorpcije, metoda membranskog odvajanja, metoda adsorpcije s promjenom tlaka i metoda adsorpcije s promjenom vakuumskog tlaka nekoliko su uobičajenih industrijskih tehnologija odvajanja plina koje igraju važnu ulogu u svojim područjima.