Fábrica de Oxigênio

Visão geral

A Planta de Nitrogênio de Pureza Industrial combina compressão de ar, purificação por adsorção e destilação criogênica. Eles produzem nitrogênio com pureza de até 99,999%.

Os sistemas de geração de nitrogênio são seguros, confiáveis ​​e fáceis de operar e manter. Várias opções estão disponíveis, dependendo das necessidades do cliente. Por exemplo, eles podem incluir um evaporador de reserva e um dispositivo de armazenamento para melhorar a disponibilidade e a confiabilidade, ou um dispositivo de cogeração de líquido para complementar o dispositivo de armazenamento de líquido de reserva. Da mesma forma, o sistema de geração de nitrogênio pode otimizar o gasto de capital (capex) e o gasto operacional (OPEX) de acordo com os requisitos do cliente. Esses equipamentos são totalmente embalados para instalação rápida.

1. Planta de Oxigênio

2. Indução ASU: O equipamento de separação de ar separa o ar da atmosfera em seus componentes principais, geralmente nitrogênio e oxigênio, e às vezes argônio e outros gases raros e inertes.

3. Processo de produção:

Para atingir baixas temperaturas de destilação, a unidade de separação de ar requer um ciclo de refrigeração que opere por efeito Joule-Thomson, e o equipamento de resfriamento deve ser mantido dentro de um invólucro isolante (muitas vezes chamado de "caixa fria"). O resfriamento do gás requer uma grande quantidade de energia para fazer esse ciclo de refrigeração funcionar e é fornecido pelo compressor de ar. As ASUs modernas usam turbinas de expansão para resfriamento; a saída do expansor ajuda a acionar o compressor de ar, o que aumenta a eficiência. O processo inclui as seguintes etapas principais

Um tipo de. Antes de ser comprimido, o ar é pré-filtrado para remover a poeira.

b. O ar é comprimido e a pressão final de entrega é determinada pela taxa de recuperação do produto e pelo estado do fluido (gás ou líquido). As faixas de pressão típicas estão entre 5 e 10 bar. O fluxo de ar também pode ser comprimido em diferentes pressões para aumentar a eficiência da ASU. Durante o processo de compressão, a água condensa no resfriador interestágio.

C. O ar do processo normalmente passa por um leito de peneira molecular para remover qualquer vapor de água residual e dióxido de carbono, que podem congelar e entupir o equipamento criogênico. As peneiras moleculares são geralmente projetadas para remover quaisquer hidrocarbonetos gasosos do ar, pois podem ser um problema em destilações de ar subsequentes, podendo levar a explosões. O leito de peneira molecular deve ser regenerado. Isso é feito instalando várias unidades operando em modo alternado e usando gás de coprodução seco para dessorver a água.

d. O ar do processo passa por um trocador de calor integrado (geralmente um trocador de calor de aletas de placa) e é resfriado contra um fluxo de produto (e resíduos) de baixa temperatura. Parte do ar se liquefaz para formar um líquido rico em oxigênio. O gás restante é enriquecido com nitrogênio e destilado em nitrogênio quase puro (normalmente < 1 ppm) em uma coluna de destilação de alta pressão (HP). O condensador desta coluna requer refrigeração, que é obtida expandindo ainda mais a corrente mais rica em oxigênio por meio de uma válvula ou por meio de um expansor (compressor reverso).

e. Alternativamente, quando a ASU produz oxigênio puro, o condensador pode ser resfriado pela troca de calor com um reaquecedor em uma coluna de destilação de baixa pressão (LP) (operando a 1,2-1,3 bar absoluto). Para minimizar os custos de compressão, o condensador/reboiler combinado da coluna HP/LP deve operar com uma diferença de temperatura de apenas 1-2 graus Kelvin, exigindo um trocador de calor de alumínio brasado com aletas de placa. A pureza típica do oxigênio varia de 97,5% a 99,5% e afeta a recuperação máxima de oxigênio. A refrigeração necessária para produzir produtos líquidos é obtida através do efeito JT no expansor, que alimenta o ar comprimido diretamente na coluna de baixa pressão. Portanto, uma parte do ar não é separada e deve deixar a parte superior da coluna de baixa pressão como um fluxo de resíduos.

F. Como o ponto de ebulição do argônio (87,3 K sob condições padrão) está entre o oxigênio (90,2 K) e o nitrogênio (77,4 K), o argônio se acumula na parte inferior da coluna de baixa pressão. Ao produzir argônio, uma extração lateral de vapor é retirada da coluna de baixa pressão, onde a concentração de argônio é mais alta. Ele é enviado para outra coluna para retificar o argônio até a pureza desejada, de onde o líquido é devolvido para o mesmo local na coluna LP. A pureza do argônio abaixo de 1 ppm pode ser alcançada usando gaxetas estruturadas modernas com queda de pressão muito baixa. Embora o argônio esteja presente na alimentação em menos de 1%, a coluna de argônio requer muita energia devido à alta taxa de refluxo (cerca de 30) necessária na coluna de argônio. O resfriamento da coluna de argônio pode ser fornecido por líquido rico expandido frio ou nitrogênio líquido.

G. Finalmente, o produto produzido na forma gasosa é aquecido à temperatura ambiente no ar de entrada. Isso requer uma integração térmica cuidadosamente projetada, que deve levar em consideração a robustez a distúrbios (devido à troca de leitos de peneira molecular). Resfriamento externo adicional também pode ser necessário durante a inicialização.

Tag: planta de oxigênio