مجموعة هانغتشو نوزو للتكنولوجيا المحدودة

تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق هي طريقة لفصل المكونات الرئيسية (النيتروجين والأكسجين والأرجون) في الهواء عبر درجات حرارة منخفضة. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في صناعات مثل الصلب والكيماويات والأدوية والإلكترونيات. مع تزايد الطلب على الغازات، يزداد استخدام تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق. ستناقش هذه المقالة عملية إنتاج تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق، بما في ذلك مبدأ عملها، ومعداتها الرئيسية، وخطوات تشغيلها، وتطبيقاتها في مختلف الصناعات.

نظرة عامة على تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق

يعتمد مبدأ فصل الهواء بالتبريد العميق على تبريد الهواء إلى درجات حرارة منخفضة للغاية (عادةً أقل من -150 درجة مئوية)، مما يسمح بفصل مكونات الهواء وفقًا لدرجات غليانها المختلفة. عادةً، تستخدم وحدة فصل الهواء بالتبريد العميق الهواء كمادة خام، وتخضع لعمليات مثل الضغط والتبريد والتمدد، وصولًا إلى فصل النيتروجين والأكسجين والأرجون عن الهواء. تُنتج هذه التقنية غازات عالية النقاء، ومن خلال ضبط معايير العملية بدقة، تُلبي المتطلبات الصارمة لجودة الغاز في مختلف المجالات الصناعية.

تنقسم وحدة فصل الهواء بالتبريد العميق إلى ثلاثة أجزاء رئيسية: ضاغط الهواء، ومبرد الهواء المسبق، والصندوق البارد. يُستخدم ضاغط الهواء لضغط الهواء إلى ضغط عالٍ (عادةً 5-6 ميجا باسكال)، بينما يُخفّض المبرد المسبق درجة حرارة الهواء عن طريق التبريد. ويُعدّ الصندوق البارد الجزء الأساسي في عملية فصل الهواء بالتبريد العميق، بما في ذلك برج التجزئة، الذي يُستخدم لفصل الغازات.

ضغط الهواء والتبريد

ضغط الهواء هو الخطوة الأولى في عملية فصل الهواء بالتبريد العميق، ويهدف أساسًا إلى ضغط الهواء عند الضغط الجوي إلى ضغط أعلى (عادةً 5-6 ميجا باسكال). بعد دخول الهواء إلى النظام عبر الضاغط، ترتفع درجة حرارته بشكل ملحوظ نتيجةً لعملية الضغط. لذلك، يجب تنفيذ سلسلة من خطوات التبريد لخفض درجة حرارة الهواء المضغوط. تشمل طرق التبريد الشائعة التبريد بالماء والتبريد بالهواء، ويضمن تأثير التبريد الجيد عدم تسبب الهواء المضغوط في أي عبء غير ضروري على المعدات أثناء عمليات المعالجة اللاحقة.

بعد تبريد الهواء أوليًا، يدخل في المرحلة التالية من التبريد المسبق. عادةً ما تستخدم هذه المرحلة النيتروجين أو النيتروجين السائل كوسيط تبريد، ومن خلال معدات التبادل الحراري، تُخفَّض درجة حرارة الهواء المضغوط بشكل أكبر، تمهيدًا لعملية التبريد العميق اللاحقة. من خلال التبريد المسبق، يمكن خفض درجة حرارة الهواء إلى ما يقارب درجة حرارة التسييل، مما يوفر الظروف اللازمة لفصل مكونات الهواء.

التمدد وفصل الغازات في درجات الحرارة المنخفضة

بعد ضغط الهواء وتبريده مسبقًا، تأتي الخطوة الرئيسية التالية وهي التمدد منخفض الحرارة وفصل الغازات. يتحقق التمدد منخفض الحرارة بتمدد الهواء المضغوط بسرعة عبر صمام تمدد إلى الضغط الطبيعي. خلال عملية التمدد، تنخفض درجة حرارة الهواء بشكل ملحوظ، لتصل إلى درجة حرارة التسييل. يبدأ النيتروجين والأكسجين في الهواء بالتحول إلى سائل عند درجات حرارة مختلفة نظرًا لاختلاف درجات غليانهما.

في جهاز فصل الهواء بالتبريد العميق، يدخل الهواء المسال إلى الصندوق البارد، حيث يُعد برج التجزئة الجزء الرئيسي لفصل الغازات. يتمثل المبدأ الأساسي لبرج التجزئة في استغلال فروق درجات غليان المكونات المختلفة في الهواء، من خلال ارتفاع الغاز وانخفاضه في الصندوق البارد، لتحقيق فصل الغازات. تبلغ درجة غليان النيتروجين -195.8 درجة مئوية، والأكسجين -183 درجة مئوية، والأرجون -185.7 درجة مئوية. ويمكن تحقيق فصل فعال للغازات من خلال ضبط درجة الحرارة والضغط في البرج.

تتميز عملية فصل الغازات في برج التجزئة بدقة عالية. عادةً ما يُستخدم نظام برج التجزئة ثنائي المراحل لاستخراج النيتروجين والأكسجين والأرجون. أولًا، يُفصل النيتروجين في الجزء العلوي من برج التجزئة، بينما يُركّز الأكسجين السائل والأرجون في الجزء السفلي. لتحسين كفاءة الفصل، يُمكن إضافة مبرد ومُبخّر في البرج، مما يُتيح التحكم الدقيق في عملية فصل الغاز.

عادةً ما يكون النيتروجين المستخرج عالي النقاء (أكثر من 99.99%)، ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعات المعدنية والكيميائية والإلكترونية. ويُستخدم الأكسجين في الصناعات الطبية وصناعة الصلب وغيرها من الصناعات عالية الاستهلاك للطاقة. أما الأرجون، وهو غاز نادر، فيُستخرج عادةً من خلال عملية فصل الغازات، وهو عالي النقاء، ويُستخدم على نطاق واسع في اللحام والصهر والقطع بالليزر، وغيرها من المجالات التكنولوجية المتقدمة. يُمكن لنظام التحكم الآلي ضبط مختلف معايير العملية وفقًا للاحتياجات الفعلية، وتحسين كفاءة الإنتاج، وتقليل استهلاك الطاقة.

علاوةً على ذلك، يشمل تحسين نظام فصل الهواء بالتبريد العميق تقنيات توفير الطاقة والتحكم في الانبعاثات. على سبيل المثال، من خلال استعادة الطاقة منخفضة الحرارة في النظام، يمكن تقليل هدر الطاقة وتحسين كفاءة استخدام الطاقة بشكل عام. علاوةً على ذلك، ومع تزايد صرامة اللوائح البيئية، تولي معدات فصل الهواء بالتبريد العميق الحديثة اهتمامًا متزايدًا لتقليل انبعاثات الغازات الضارة وتعزيز الملاءمة البيئية لعملية الإنتاج.

تطبيقات فصل الهواء بالتبريد العميق

لا تقتصر تطبيقات تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق على إنتاج الغازات الصناعية فحسب، بل تلعب دورًا محوريًا في مجالات متعددة. ففي صناعات الصلب والأسمدة والبتروكيماويات، تُستخدم هذه التقنية لتوفير غازات عالية النقاء مثل الأكسجين والنيتروجين، مما يضمن كفاءة عمليات الإنتاج. وفي صناعة الإلكترونيات، يُستخدم النيتروجين الناتج عن تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق للتحكم في الغلاف الجوي في تصنيع أشباه الموصلات. أما في الصناعة الطبية، فيُعد الأكسجين عالي النقاء ضروريًا لدعم الجهاز التنفسي للمرضى.

علاوةً على ذلك، تلعب تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق دورًا هامًا في تخزين ونقل الأكسجين السائل والنيتروجين السائل. في الحالات التي يتعذر فيها نقل الغازات عالية الضغط، يُمكن للأكسجين السائل والنيتروجين السائل تقليل حجم الغازات وخفض تكاليف النقل بفعالية.

خاتمة

تُستخدم تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق، بفضل قدرتها على فصل الغازات بكفاءة ودقة، على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية. ومع تطور التكنولوجيا، ستصبح عملية فصل الهواء بالتبريد العميق أكثر ذكاءً وكفاءة في استخدام الطاقة، مع تحسين نقاء فصل الغازات وكفاءة الإنتاج. وفي المستقبل، سيصبح ابتكار تقنية فصل الهواء بالتبريد العميق، من حيث حماية البيئة واستعادة الموارد، توجهًا رئيسيًا لتطوير الصناعة.

آنا هاتف./واتساب/ويشات:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com