Wat is cryogene verwerking

Hoofdluchtcompressor (MAC)

De MAC comprimeert atmosferische lucht, doorgaans tot 60-90 PSIG, en levert deze aan het systeem. Deze compressoren worden normaal gesproken aangedreven door elektromotoren. Er zijn tussenkoelers aangebracht om de compressiewarmte tussen elke compressortrap af te voeren, waarvan er normaal gesproken 2-3 zijn.

Opruiming van de voorkant

Moderne ASU's maken gebruik van een Prepurifier Unit (PPU), die vocht, CO2 en de meeste koolwaterstoffen uit de lucht verwijdert. Vocht en CO2 moeten worden verwijderd om later in het proces ijs- en droogijsvorming te voorkomen. Een PPU bestaat doorgaans uit een koelmachine om de lucht af te koelen tot 40-55F, een condensaatafscheider om vrij water te verwijderen en 2 vaten gevuld met droogmiddel en molzeefmateriaal, dat de verontreinigingen adsorbeert terwijl de lucht erdoorheen kan. Eén bed is altijd betrokken bij het proces, terwijl het andere bed wordt geregenereerd met verwarmde afvalstikstof om opgehoopte verontreinigingen te verwijderen. Bedden wisselen automatisch elke 5-8 uur. De lucht uit de PPU is vrijwel vocht- en CO2-vrij.

Sommige oudere ASU's maken gebruik van omkerende warmtewisselaars om de voorkant schoon te maken. Deze systemen bevatten speciale cryogene warmtewisselaars die het vocht en CO2 bevriezen, waardoor schone lucht naar het destillatieproces kan stromen. De doorgangen in de warmtewisselaar worden elke 3-10 minuten geschakeld door een reeks vlinder- en terugslagkleppen. Eén passage verwijdert verontreinigingen, terwijl de andere wordt geregenereerd door uitgaande afgassen.

Hoewel het verwijderen van vocht en CO2 door omkerende warmtewisselaars economisch is, zowel wat betreft kapitaalkosten als bedrijfskosten.

Koelbox

De coldbox bevat de cryogene warmtewisselaars, destillatiekolommen en bijbehorende kleppen en leidingen. Omdat delen van dit systeem erg koud zijn, worden alle componenten in de coldbox gemonteerd en vervolgens omhuld met isolatie. Coldboxen kunnen rechthoekig of cilindrisch zijn en zijn meestal hoog, sommige meer dan 60 meter, afhankelijk van de capaciteit en het type argonsysteem.

Moderne koelboxen zijn gevuld met perlietisolatie, die licht is en gemakkelijk te installeren en indien nodig te verwijderen. Oudere koelboxen kunnen stevig worden verpakt met cryogene steenwol, die met de hand wordt verpakt tot 14 pond per kubieke voet. Het is zeer tijdrovend om te installeren en te verwijderen.

Uitbreider

Alle ASU's, behalve enkele zeer kleine eenheden, hebben expanders. Expanders zorgen voor de vereiste koeling om vloeistoffen in het destillatiekolomsysteem te produceren. Lucht, stikstof of afvalstikstof wordt naar de expander gevoerd, waardoor het wiel gaat draaien en energie wordt overgedragen naar een compressor, generator of olierem. Deze energieoverdracht zorgt ervoor dat het gas afkoelt. Naarmate het proces vordert, bereikt de uitlaattemperatuur van de expander uiteindelijk de ontwerptemperatuur terwijl het kolomsysteem wordt gekoeld.

Vloeibaar argonsysteem

Er zijn 2 veelvoorkomende typen vloeibare argonsystemen. Veel fabrieken beschikken helemaal niet over argonscheidingsapparatuur. In deze gevallen verlaat het meeste argon eenvoudigweg de ASU met het afgas. Het eerste type maakt gebruik van een ruwe argonkolom die het argon concentreert tot een O2-gehalte van 2-3% uit een voeding van de lagedrukkolom van 88-92% O2. Dit ruwe argon wordt verwarmd en gemengd met waterstof voordat het een katalytische reactor binnengaat, waar de H2 en O2 samen water vormen. Dit natte argon wordt vervolgens gedroogd en opnieuw afgekoeld tot cryogene temperaturen, waarna de H2 en N2 respectievelijk in een scheider en destillatiekolom worden verwijderd.

Cryogene argonsystemen zijn voor zuivering uitsluitend afhankelijk van destillatie. Omdat er een groot aantal bakken of verpakkingen nodig zijn om argon van zuurstof te scheiden, kunnen deze kolommen meer dan 60 meter hoog zijn. Veel nieuwe fabrieken gebruiken cryogene argonsystemen om het gebruik van een argoncompressor en waterstof in het proces te vermijden. Het nadeel is de lange hersteltijd om zuiverheid te bereiken na het opstarten of verstoren van het proces, vaak meer dan 48 uur.

ASU-plant