Planta de separación de aire y gas ASU Planta de oxígeno medicinal

Visión general

La planta de nitrógeno de pureza industrial combina la compresión de aire, la purificación por adsorción y la destilación criogénica. Producen nitrógeno con una pureza de hasta el 99,999 por ciento.

Los sistemas de generación de nitrógeno son seguros, confiables y fáciles de operar y mantener. Hay varias opciones disponibles, dependiendo de las necesidades del cliente. Por ejemplo, pueden incluir un evaporador de reserva y un dispositivo de almacenamiento para mejorar la disponibilidad y la confiabilidad, o un dispositivo de cogeneración de líquidos para complementar el dispositivo de almacenamiento de líquidos de reserva. De manera similar, el sistema de generación de nitrógeno puede optimizar los gastos de capital (capex) y los gastos operativos (OPEX) de acuerdo con los requisitos del cliente. Estos equipos están completamente empaquetados para una instalación rápida.

1. Planta de oxígeno

2. Inducción ASU: El equipo de separación de aire separa el aire de la atmósfera en sus componentes principales, generalmente nitrógeno y oxígeno, y algunas veces argón y otros gases raros e inertes.

3. Proceso de producción:

Para lograr bajas temperaturas de destilación, la unidad de separación de aire requiere un ciclo de refrigeración que opera a través del efecto Joule-Thomson, y el equipo de enfriamiento debe mantenerse dentro de un recinto aislante (a menudo denominado "caja fría"). El enfriamiento del gas requiere una gran cantidad de energía para que este ciclo de refrigeración funcione y es proporcionada por el compresor de aire. Las ASU modernas utilizan turbinas de expansión para la refrigeración; la salida del expansor ayuda a impulsar el compresor de aire, lo que aumenta la eficiencia. El proceso incluye los siguientes pasos principales

Una especie de. Antes de comprimirse, el aire se filtra previamente para eliminar el polvo.

b. El aire se comprime y la presión de entrega final está determinada por la tasa de recuperación del producto y el estado del fluido (gas o líquido). Los rangos de presión típicos están entre 5 y 10 bar manométricos. El flujo de aire también se puede comprimir a diferentes presiones para aumentar la eficiencia de la ASU. Durante el proceso de compresión, el agua se condensa en el enfriador entre etapas.

C. El aire del proceso suele pasar a través de un lecho de tamiz molecular para eliminar el vapor de agua residual y el dióxido de carbono, que pueden congelar y obstruir el equipo criogénico. Los tamices moleculares generalmente están diseñados para eliminar cualquier hidrocarburo gaseoso del aire, ya que estos pueden ser un problema en las destilaciones de aire posteriores, lo que podría provocar explosiones. El lecho del tamiz molecular debe regenerarse. Esto se logra mediante la instalación de varias unidades que funcionan en modo alterno y el uso de gas residual de coproducción seca para desorber el agua.

d. El aire del proceso pasa a través de un intercambiador de calor integrado (generalmente un intercambiador de calor de placas y aletas) y se enfría frente a una corriente de producto (y desechos) a baja temperatura. Parte del aire se licua para formar un líquido rico en oxígeno. El gas restante se enriquece con nitrógeno y se destila hasta nitrógeno casi puro (típicamente < 1="" ppm)="" en="" una="" columna="" de="" destilación="" de="" alta="" presión="" (hp).="" el="" condensador="" de="" esta="" columna="" requiere="" refrigeración,="" que="" se="" obtiene="" expandiendo="" más="" la="" corriente="" más="" rica="" en="" oxígeno="" a="" través="" de="" una="" válvula="" o="" mediante="" un="" expansor="" (compresor="">

mi. Alternativamente, cuando la ASU produce oxígeno puro, el condensador se puede enfriar intercambiando calor con un rehervidor en una columna de destilación de baja presión (LP) (operando a 1.2-1.3 bar absoluto). Para minimizar los costos de compresión, el condensador/rehervidor combinado de la columna HP/LP debe operar con una diferencia de temperatura de solo 1-2 grados Kelvin, lo que requiere un intercambiador de calor de aluminio soldado con placas y aletas. La pureza típica del oxígeno oscila entre el 97,5 % y el 99,5 % y afecta la recuperación máxima de oxígeno. La refrigeración necesaria para producir productos líquidos se obtiene a través del efecto JT en el expansor, que alimenta aire comprimido directamente a la columna de baja presión. Por lo tanto, una parte del aire no se separa y debe salir por la parte superior de la columna de baja presión como corriente residual.

F. Dado que el punto de ebullición del argón (87,3 K en condiciones estándar) está entre el oxígeno (90,2 K) y el nitrógeno (77,4 K), el argón se acumula en la parte inferior de la columna de baja presión. Cuando se produce argón, se extrae una extracción lateral de vapor de la columna de baja presión, donde la concentración de argón es más alta. Se envía a otra columna para rectificar el argón a la pureza deseada, desde donde el líquido se devuelve al mismo lugar de la columna LP. La pureza del argón por debajo de 1 ppm se puede lograr utilizando empaques estructurados modernos con una caída de presión muy baja. Aunque el argón está presente en la alimentación en menos del 1 por ciento, la columna de argón de aire requiere mucha energía debido a la alta relación de reflujo (alrededor de 30) requerida en la columna de argón. El enfriamiento de la columna de argón se puede proporcionar mediante nitrógeno líquido o líquido rico expandido en frío.

G. Finalmente, el producto producido en forma gaseosa se calienta a temperatura ambiente en el aire entrante. Esto requiere una integración térmica cuidadosamente diseñada, que debe tener en cuenta la robustez frente a las perturbaciones (debido al cambio de lechos de tamices moleculares). Es posible que también se requiera refrigeración externa adicional durante el arranque.