Oro atskyrimo įrenginių srautas

Oro atskyrimo įrenginių proceso srautą pirmiausia sudaro keli pagrindiniai etapai: oro suspaudimas, oro valymas, šilumos mainai ir rektifikavimas.

Pirmasis etapas yra oro suspaudimas. Oras į oro kompresorių patenka per oro filtrą; Veikdamas panašiai kaip galingas mechaninis siurblys, kompresorius žymiai padidina oro slėgį. Tai labai svarbu, nes tolesni atskyrimo procesai veikia efektyviausiai tam tikromis slėgio sąlygomis. Suslėgto oro slėgis gali siekti nuo kelių iki net dešimčių atmosferų.

Suslėgtas oras neša didelį šilumos kiekį, todėl jį reikia patekti į oro valymo etapą. Pagrindinis oro valymo tikslas yra pašalinti iš suspausto oro priemaišas,{1}}tokias kaip drėgmė, anglies dioksidas ir dulkes{2}}. Jei šios priemaišos nepašalinamos, jos gali užšalti arba užkimšti tolesnio įrenginio vamzdynus ir taip sutrikdyti normalią veiklą. Įprasti valymo metodai apima adsorbciją per molekulinį sietą ir atskyrimą aušinant. Molekuliniai sietai veikia kaip „super-sugeriančios kempinės“, tvirtai sugeriančios drėgmę ir anglies dioksidą; Ir atvirkščiai, aušinimo atskyrimas išnaudoja skirtingus įvairių dujų suskystinimo taškus žemoje temperatūroje, todėl konkrečios priemaišos suskystėja ir pirmiausia išsiskiria.

Tada išvalytas oras patenka į pagrindinį šilumokaitį. Čia vyksta šilumos mainų procesas, kai kriogeninės dujos išeina iš rektifikavimo kolonėlės. Karštas oras perduoda savo šiluminę energiją šaltoms dujoms, todėl jos pačios temperatūra nukrenta, o šaltos dujos šią šilumą sugeria ir pakyla temperatūra. Šį procesą galima palyginti su dviem partneriais, kurie dalijasi šiluma, padėdami vienas kitam pasiekti tinkamesnę temperatūrą. Po šio šilumos mainų oro temperatūra smarkiai nukrenta ir priartėja prie suskystinimo taško.

 

Tada atvėsęs oras patenka į rektifikavimo kolonėlę. Rektifikavimo kolonėlė yra viso oro atskyrimo įrenginio šerdies atskyrimo komponentas. Jis veikia panašiai kaip stebuklingas bokštas, galintis atskirti tokias sudedamąsias dalis kaip deguonis ir azotas nuo įeinančio oro srauto. Kolonėlėje atskyrimas pasiekiamas išnaudojant deguonies ir azoto virimo taškų skirtumą. Kadangi azoto virimo temperatūra yra žemesnė nei deguonies, azotas pakyla kolonėlėje, o deguonis nusileidžia. Kylantis azotas patiria daugybę rektifikavimo ir kondensacijos etapų, palaipsniui didėjant grynumui, kol galiausiai tampa galutiniu azoto produktu; panašiai, besileidžiantis deguonis lygiagrečiai vyksta ir tampa galutiniu deguonies produktu. Tuo pačiu metu rektifikavimo proceso metu susidaro tam tikras argono kiekis; jis ištraukiamas per tam skirtą argono{6}}siurbimo angą, o vėliau toliau atskiriamas ir išgryninamas, kad būtų gautas galutinis argono produktas.

Dalis kriogeninių dujų, išeinančių iš rektifikavimo kolonėlės, patenka į pagrindinį šilumokaitį, kad palengvintų šilumos mainus, o kita dalis naudojama kaip kriogeninis šaltinis kitai įrangai -pavyzdžiui, oro kompresoriaus tarpiniams aušintuvams-aušinti, prieš grįžtant į rektifikavimo kolonėlę, kad vėl prisijungtų prie atskyrimo proceso ir taip užbaigiamas nepertraukiamas ciklas.