Kryogen hovedkjøleboks for luftseparasjon

I enhver kryogen luftseparasjonsenhet er komponenten som faktisk håndterer separasjonen og kaldintegrasjonen hovedkaldboksen. Men det er mer enn bare en stålkapsling. Det er en lav-temperaturstruktur som holder destillasjonskolonner, varmevekslere, rør og isolasjon sammen. Forstå dette utstyret, og du forstår en stor del av industriell gassproduksjon.

Sende bookingforespørsel

Chat nå

produkt introduksjon

I enhver kryogen luftseparasjonsenhet håndterer hovedkjøleboksen selve separasjonen og kaldenergiintegrasjonen. Det er ikke bare en isolert stålkapsling. Den inneholder destillasjonskolonner, varmevekslere, rør og isolasjon i én lav-temperaturstruktur. Å forstå denne komponenten er nøkkelen til å forstå industriell gassproduksjon.

Funksjonsoversikt

Den kalde boksen holder flytende oksygen, flytende nitrogen og flytende argon ved temperaturer så lave som -196 grader inne i sine respektive kolonner samtidig som ekstern varmeinfiltrasjon minimeres. Dette oppnås med et perlitt-isolasjonslag og et skall designet for å tåle termisk sykling.

En vanlig designhensyn: interne komponenter installeres ved omgivelsestemperatur. Når enheten kjøles ned til driftsforhold, kan relativ forskyvning mellom skallet og innvendige søyler nå flere titalls millimeter. Hvis designet ikke tilpasser seg denne bevegelsen, kan rørsveisinger bli trette og sprekke i løpet av få år, noe som fører til kontinuerlig kuldetap og til slutt krever fullstendig fjerning og reparasjon av isolasjonen.

Temperaturområde

En riktig utformet kjøleboks fungerer mellom -196 grader og +50 grader. Den første nedkjølingen fra omgivelsestemperatur til driftstemperatur tar vanligvis 24 til 48 timer. Denne gradvise prosessen bidrar til å forhindre termisk spenningsskade på aluminiumspakninger og sveiseskjøter.

En praktisk feltsjekk: den ytre overflatetemperaturen til kjøleboksen skal være nær omgivelsestemperaturen. Hvis det observeres store områder med kondens, frost eller uvanlig kulde, kan isolasjonen ha satt seg på grunn av fuktinntrengning, eller det kan være en mindre lekkasje fra et innvendig kryogent rør. Begge tilfeller fører typisk til høyere driftskostnader.

Typiske ytelsesmålinger

Ulike bransjer har ulike renhetskrav. Tabellen nedenfor oppsummerer vanlige områder.

Parameter	Typisk rekkevidde	Notater
Oksygenrenhet	99.6% – 99.8%	Egnet for stålfremstilling; elektronikk krever ytterligere rensing
Nitrogenrenhet	99.999% – 99.9999%	Restoksygen under 5 ppm
Enkelttog-strømningshastighet	50 – 50 000 Nm³/t	Dekker liten-generering på stedet til stor klyngeforsyning
Driftstemperatur	-196 grader til +50 grader	Kaldest ved interne kolonner; skall nær ambient

Energiforbruk: For hver 1 Nm³ oksygen produsert ved 0,5 MPa(g) utløp, bruker små-til-middels enheter vanligvis 0,55–0,68 kWh. Store anlegg nyter godt av skala og kan redusere dette til 0,40–0,48 kWh. Effektiviteten til strukturerte pakninger, logg-middeltemperaturforskjellen til hovedvarmeveksleren og isolasjonsytelsen bestemmer sammen de langsiktige{11}}driftskostnadene.

Nøkkeltekniske parametere for ingeniørvalg

Ved anskaffelse eller forespørsel om tilbud på en kjøleboks bør følgende parametere være klart definert og inkludert i den tekniske avtalen.

Designtrykk: Kolonne arbeidstrykk typisk 0,6 til 1,6 MPa. Kaldboksskallet holdes ved et lett overtrykk (ca. 5 kPa) for å hindre fuktig luftinntrengning.
Geometriske grenser: Veitransportbredde begrenset til 4,5 meter. Høyden kan segmenteres for transport og monteres vertikalt på stedet, opptil 60 meter.
Materialer: Shell bruker Q345R lavtemperatur-karbonstål. Innvendige rør i kontakt med kryogene medier må være 304 eller 304L rustfritt stål. Flytende oksygenveier krever vurdering av risikoen for hydrokarbonakkumulering.
Sveisinspeksjon: Alle stumpsveisinger på innvendige søyler og hovedprosessrør krever 100 % radiografisk testing, godkjenning av klasse II.
Isolasjonskrav: Perlite må komprimeres etter fylling, og oppnå en bulkdensitet på minst 60 kg/m³, med en bunnsetting-opp på kjølebokstaket.

Søknad Landskap

Disse systemene brukes på tvers av flere bransjer.

Stål og metallurgi: Bulk oksygen for masovner, nitrogen for inert skjerming. Høyt volum, middels renhet.
Kjemikalier og kullkjemikalier: Ammoniakk, metanol, MEG-anlegg. Lav toleranse for nedetid; to eller flere år med kontinuerlig drift er typisk. Pålitelighet er kritisk.
Elektronikk og solenergi: Nitrogenrenhet på 99,9995 % eller høyere, nær -null fuktighet. Innvendig renslighet er et hovedkrav.
Mat og farma: Flytende nitrogen for hurtigfrysing, medisinsk oksygen. Sporbarhet og materialsertifiseringer er ofte viktigere enn strømningshastighet.

Hensyn til valg av leverandør

For profesjonelle kjøpere er utstyrslevering bare det første trinnet. Noen leverandører inkluderer elektriske-frostvarmere nederst på kjøleboksen. De utfører rørspenningsanalyse ved hjelp av CAESAR II med seksjon-for-seksjonsbekreftelse. Perlite er lagdelt og komprimert i henhold til spesifikasjonene. Enda viktigere, noen leverandører kjører lokal endelig elementanalyse på alle dyseåpninger og kilsveisinger for å redusere risikoen for sprekkdannelse under termiske sykliske belastninger.

I forespørselsfasen kan en dyktig leverandør vanligvis tilby: