Τι είναι η Κρυογονική Επεξεργασία

Κύριος αεροσυμπιεστής (MAC)

Το MAC συμπιέζει τον ατμοσφαιρικό αέρα, γενικά στα 60-90 PSIG και τον παραδίδει στο σύστημα. Αυτοί οι συμπιεστές συνήθως κινούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες. Παρέχονται ψύκτες ενδιάμεσων σταδίων για την απομάκρυνση της θερμότητας συμπίεσης μεταξύ κάθε σταδίου του συμπιεστή, από τους οποίους συνήθως υπάρχουν 2-3.

Καθαρισμός μπροστινού μέρους

Οι σύγχρονες ASU χρησιμοποιούν μια μονάδα προκαθαρισμού (PPU), η οποία αφαιρεί την υγρασία, το CO2 και τους περισσότερους υδρογονάνθρακες από τον αέρα. Η υγρασία και το CO2 πρέπει να αφαιρεθούν για να αποφευχθεί ο σχηματισμός πάγου και ξηρού πάγου αργότερα στη διαδικασία. Μια PPU αποτελείται συνήθως από ένα ψυκτικό συγκρότημα για την ψύξη του αέρα στα 40-55F, έναν διαχωριστή συμπυκνωμάτων για την απομάκρυνση του ελεύθερου νερού και 2 δοχεία γεμάτα με ξηραντικό και υλικό κόσκινου mole, το οποίο απορροφά τους ρύπους ενώ επιτρέπει στον αέρα να περάσει. Το ένα κρεβάτι είναι πάντα στη γραμμή της διαδικασίας, ενώ το άλλο κρεβάτι αναγεννάται με θερμαινόμενο απόβλητο άζωτο για την απομάκρυνση των συσσωρευμένων ρύπων. Τα κρεβάτια αλλάζουν αυτόματα κάθε 5-8 ώρες. Ο αέρας από το PPU είναι πολύ κοντά στην υγρασία και χωρίς CO2.

Ορισμένα παλαιότερα ASU χρησιμοποιούν αντιστρεπτικούς εναλλάκτες θερμότητας για να ολοκληρώσουν τον καθαρισμό του μπροστινού άκρου. Αυτά τα συστήματα περιέχουν ειδικούς κρυογονικούς εναλλάκτες θερμότητας που παγώνουν την υγρασία και το CO2, επιτρέποντας στον καθαρό αέρα να ρέει στη διαδικασία απόσταξης. Τα περάσματα στον εναλλάκτη θερμότητας εναλλάσσονται κάθε 3-10 λεπτά από μια σειρά βαλβίδων πεταλούδας και αντεπιστροφής. Το ένα πέρασμα απομακρύνει τις μολύνσεις ενώ το άλλο αναγεννάται από τα εξερχόμενα απόβλητα αέρια.

Αν και η αφαίρεση υγρασίας και CO2 με αντιστροφή εναλλάκτη θερμότητας είναι οικονομική τόσο σε κόστος κεφαλαίου όσο και σε λειτουργικό κόστος.

Coldbox

Το ψυχρό κουτί περιέχει τους κρυογονικούς εναλλάκτες θερμότητας, τις στήλες απόσταξης και τις σχετικές βαλβίδες και σωληνώσεις. Επειδή τα μέρη αυτού του συστήματος είναι πολύ κρύα, όλα τα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα μέσα στο ψυγείο και στη συνέχεια εγκλωβίζονται σε μόνωση. Τα κρύα κουτιά μπορεί να είναι ορθογώνια ή κυλινδρικά και είναι συνήθως ψηλά, μερικά πάνω από 200′ ανάλογα με τη χωρητικότητα και τον τύπο του συστήματος Argon.

Τα σύγχρονα κρύα κουτιά είναι γεμάτα με μόνωση περλίτη, η οποία είναι ελαφριά και εύκολη στην εγκατάσταση και την αφαίρεση, όταν χρειάζεται. Τα παλαιότερα κρύα κουτιά μπορεί να είναι σφιχτά γεμάτα με κρυογονικό πετροβάμβακα, ο οποίος συσκευάζεται στο χέρι σε 14 λίβρες ανά κυβικό πόδι. Είναι πολύ χρονοβόρα η εγκατάσταση και η αφαίρεση.

Expander

Όλες οι ASU εκτός από μερικές πολύ μικρές μονάδες έχουν επέκταση. Οι διαστολείς παρέχουν την απαιτούμενη ψύξη για την παραγωγή υγρών στο σύστημα στήλης απόσταξης. Αέρας, άζωτο ή απόβλητο άζωτο τροφοδοτείται στον διαστολέα, με αποτέλεσμα ο τροχός να περιστρέφεται και να μεταφέρει ενέργεια σε συμπιεστή, γεννήτρια ή φρένο λαδιού. Αυτή η μεταφορά ενέργειας προκαλεί την ψύξη του αερίου. Καθώς η διαδικασία συνεχίζεται, η θερμοκρασία εξόδου του διαστολέα φθάνει τελικά τη θερμοκρασία σχεδιασμού ενώ ψύχεται το σύστημα της στήλης.

Σύστημα υγρού αργού

Υπάρχουν 2 συνήθεις τύποι συστημάτων υγρού αργού. Πολλά εργοστάσια δεν παρέχουν καθόλου εξοπλισμό διαχωρισμού αργού. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το μεγαλύτερο μέρος του αργού απλώς εξέρχεται από την ASU με τα απόβλητα αέρια. Ο πρώτος τύπος χρησιμοποιεί μια στήλη ακατέργαστου αργού που συμπυκνώνει αργό σε περιεκτικότητα 2-3% O2 από μια τροφοδοσία από τη στήλη χαμηλής πίεσης 88-92% O2. Αυτό το ακατέργαστο αργό θερμαίνεται και αναμιγνύεται με Υδρογόνο πριν εισέλθει σε έναν καταλυτικό αντιδραστήρα, όπου το Η2 και το Ο2 συνδυάζονται για να παράγουν νερό. Αυτό το υγρό αργό στη συνέχεια ξηραίνεται και ψύχεται ξανά σε κρυογονικές θερμοκρασίες και στη συνέχεια το Η2 και το Ν2 απομακρύνονται σε στήλη διαχωριστή και απόσταξης, αντίστοιχα.

Τα συστήματα κρυογονικού αργού εξαρτώνται αποκλειστικά από την απόσταξη για τον καθαρισμό. Δεδομένου ότι χρειάζεται μεγάλος αριθμός δίσκων ή συσκευασίας για να διαχωριστεί το αργό από το οξυγόνο, αυτές οι στήλες μπορεί να έχουν ύψος πάνω από 200 πόδια. Πολλά νέα εργοστάσια χρησιμοποιούν κρυογονικά συστήματα αργού για να αποφύγουν τη χρήση συμπιεστή αργού και υδρογόνου στη διαδικασία. Το μειονέκτημα είναι ο μεγάλος χρόνος αποκατάστασης για την επίτευξη καθαρότητας μετά από εκκίνηση ή αναστάτωση της διαδικασίας, πολλές φορές σε διάστημα 48 ωρών.

ASU-plant