پکیج کرایوژنیک (Cryogenic)
محصولات /جداسازی-هوا

تکنولوژی جداسازی هوا با استفاده از پکیج کرایوژنیک (Cryogenic package) هوایار بیشتر در صنایعی بکار می‌رود که در آن معیار تولید بدون توقف گازهای موجود در اتمسفر است. این سیستم مقدار زیادی اکسیژن، نیتروژن و گازهای آرگون به اشکال مایع و گاز تولید می‌کند.



تقطیر کرایوژنیک


یکی از متداول ترین روش های تولید نیتروژن ، اکسیژن و آرگون  در صنایع مختلف شیمیایی جداسازی عناصر هوا به روش تقطیر پیوسته در دمای پایین می باشد. از آن جایی که تقطیر هوا در دمای بسیار پایین ( حدود  ) انجام می شود، این نوع تقطیر به تقطیر کرایوژنیک ( به معنی بسیار سرد ) معروف است.

تقطیر کرایوژنیک در صنایع نفت و گاز و مقایسه با سایر روش های تولید نیتروژن، اکسیژن و آرگون

یکی از مهمترین موارد استفاده از تقطیر کرایوژنیک، تولید نیتروژن، اکسیژن و یا آرگون به صورت مایع است. از آن جایی که در واحد های شیمیایی اطمینان پذیری واحد بسیار مورد توجه است، ذخیره سازی مواد از اهمیت فراوانی برخوردار است. تقریبا هیچ یک از واحد های شیمیایی بدون نیتروژن قابلیت استفاده ندارند چرا که این گاز به دلیل خاصیت بی اثر بودن کاربرد های فراوانی در پاکسازی، فشار سازی و سایر موارد دارد. از آن جایی که نیتروژن در شرایط عادی به صورت گاز می باشد، ذخیره سازی آن در شرایط معمولی با چالش ها و دشواری های فراوانی همراه است. به همین علت همواره تلاش می شود که نیتروژن و سایر گاز های مصرفی به صورت مایع و در مخازن بسیار سرد و تحت فشار ذخیره شوند. استفاده از واحد های جداسازی هوا این امکان را فراهم می سازد که گاز های نیتروژن، اکسیژن و آرگون بسته به نیاز مشتری و  به صورت مایع ،در مقادیر بسیار زیاد تولید و در مخازن ذخیره شوند. سایر روش های تولید نیتروژن (روش های مبتنی بر جذب نوسانی فشار و روش های مبتنی بر غشا) محصولی به صورت گازی تولید می کنند و ازین رو قابلیت ذخیره سازی در مقادیر زیاد را ندارند. علاوه بر این، روش های مبتنی بر غشا و یا مبتنی بر PSA دارای محدودیت در میزان ظرفیت هستند و سیستم های پالایشگاهی و پتروشیمی که مصرف گاز نیتروژن در آن ها بسیار زیاد است، امکان استفاده از آن ها را ندارند. استفاده از این روش ها هنگامی که میزان مصرف نیتروژن بسیار زیاد است، مقرون به صرفه نیست. به عنوان مثال چنانچه یک واحد جدا کننده هوا به روش کرایوژنیک با یک سیستم PSA جایگزین شود  به میزان هوای فشرده ایی بالغ بر 2 برابر می باشد.

نحوه عملکرد واحدهای جداسازی هوا

اصول عملکرد واحد های جداسازی هوا همان تقطیر است، اما با این تفاوت که این تقطیر در دمای بسیار پاینی انجام می شود. سه گاز نیتروژن، اکسیژن و آرگون اجزای عمده تشکیل دهنده هوا هستند که در این میان نیتروژن نسبت به اکسیژن و آرگون سبک تر بوده و به همین علت دارای فراریت بیشتری است. اختلاف در فراریت این سه ماده مبنایی برای جداسازی آن ها از یکدیگر می باشد.
واحد های جداسازی هوا بسته به نیاز به سه منظور تولید نیتروژن، اکسیژن و آرگون طراحی و ساخته می شوند. در واحد هایی که به منظور تولید اکسیژن و آرگون ساخته می شوند، نیتروژن نیز تولید می شود( اگرچه هدف اصلی تولید نیتروژن نیست). هرچه تعداد اجزای تولید شده در واحد های جداسازی هوا بیشتر باشد، تعداد برج های لازم برای جداسازی اجزا نیز افزایش می یابد.
واحد های تولید نیتروژن دارای یک برج تقطیر می باشند که از نوع Rectifier  است. این نوع برج ها فاقد ریبویلر یا جوش آور بوده و در آن ها خوراک به صورت گاز از پایین وارد برج شده واز بالای برج نیتروژن خالص به صورت مایع و گاز خارج می شود. واحد های تولید اکسیژن و تولید آرگون به ترتیب دارای دو و سه برج تقطیر می باشند. به دلیل محدوده دمای عملکردی واحد های جداسازی هوا که بین  تا  می باشد. تمامی ساختار به صورت یکپارچه درون یک محفظه کاملا عایق شده قرار می گیرد تا از اتلاف حرارتی جلوگیری به عمل آید. این محفظه به محفظه سرد و یا Cold Box معروف است. شکل زیر شمایی از واحد جداسازی هوا را نشان می دهد که صرفا به منظور تولید نیتروژن طراحی شده است.

 پکیج کرایوژنیک (Cryogenic) 
در واحد های کرایوژنیک عموما با استفاده از تولید کار و فرآیند اختناق دمای سیال را کاهش می دهند تا سیال به صورت مایع درآید. در فرآیند فوق  از یک Turbo-Expander برای کاهش دمای کل فرآیند استفاده می شود.

مخازن کرایوژنیک نگهداری نیترژن، اکسیژن و آرگون مایع

پس از تولید نیتروژن به روش کرایوژنیک، نیاز است که نیتروژن تحت شرایط خاصی ذخیره سازی شود تا در مواقع نیاز از آن ها استفاده شود. مخازن نگه داری نیتروژن، اکسیژن و آرگون مایع به مخازن کرایوژنیک معروف هستند که قابلیت نگهداری از مواد در دمای بسیار پایین را دارا می‌باشند. این مخازن دارای ساختاری دو جداره هستند که محفظه‌ی میانی آن ها از یک عایق با مقاومت حرارتی بسیار بالا پر شده است. علاوه بر این، محفظه‌ میانی مذکور دارای خلا نسبی بوده که این امر در نهایت باعث می شود که اتلاف حرارتی از داخل محفظه با محیط پیرامون کمینه شود. این مخازن تا ظرفیت 400 مترمکعب قابل تولید می باشند.

تبخیرکننده ها

 علاوه بر تجهیزات مذکور، به منظور تبدیل نیتروژن مایع به گاز از تجهیزی به نام تبخیر کننده یا ویپورایزر استفاده می شود. این تجهیز با گرم کردن نیتروژن مایع، آن را تبدیل به گاز کرده و آماده استفاده در واحد های مختلف می کند. تبخیر کننده ها بسته به نوع منبع حرارتی که دارند در دسته بندی های مختلفی قرار می‌گیرند. چنانچه منبع گرمایی تبخیر کننده هوای محیط باشد، نیتروژن مایع با هوای محیط تبادل حرارتی کرده و به گاز تبدیل می شود. این نوع تبخیرکننده های به تبخیرکننده های اتمسفریک معروف هستند. دسته دیگر تبخیر کننده از بخار آب به منظور تامین حرارت مورد نیاز برای تبخیر نیتروژن و گرم کردن آن استفاده می شود. این نوع تبخیر کننده های به تبخیرکننده های بخار آب مشهورند و می توانند دمای نیتروژن گازی تا بالاتر از دمای محیط نیز افزایش دهند.
شرکت هوایار با بهره گیری از تیم متخصص در طراحی، مهندسی و ساخت واحد های کرایوژنیک  تحت لیسانس برند های معتبر قادر است تا واحد های مختلف جداسازی هوا را به منظور تولید نیتروژن، اکسیژن و آرگون با غلظت های متفاوت طراحی ، تولید و تامین نماید.

حداکثر غظت
(mole Fraction)
ظرفیت واحد
(Nm3/hr)
واحد جداسازی هوا
Up to 99.9999Up to 200,000 تولید نیتروژن
(N2)
Up to 99.9999Up to 200,000 اکسیژن
(O2)
Up to 99.9999Up to 500 آرگون
(Ar)
 

 
لطفا نظر خود را ثبت نمایید.