Typpilaitokset - laitokset typen tuotantoon . Teollisuusmaissa kalvotyppilaitokset ovat korvanneet lähes kokonaan vaihtoehtoiset teknisen typen tuotantomenetelmät tapauksissa, joissa ei vaadita suuria määriä ja korkeaa puhtautta.
Kaasumaisten väliaineiden adsorptioerotusprosessi typpilaitoksissa perustuu ilmiöön, jossa kiinteä aine, jota kutsutaan adsorbenttiksi, sitoo kaasuseoksen yksittäisiä komponentteja. Tämä ilmiö johtuu kaasun ja adsorboivien molekyylien vuorovaikutusvoimista.
Typpilaitokset toimivat adsorptioteknologian pohjalta, joka perustuu kaasuseoksen yksittäisten komponenttien absorptionopeuden erilaiseen riippuvuuteen paineesta ja lämpötilasta. Useista typen tuotantoon tarkoitettujen adsorptiolaitosten joukosta maailmassa yleisimpiä ovat painevaihteluadsorptiolaitokset (PSA- tai PSA-laitokset).
Tällaisilla järjestelmillä varustetuissa typpilaitoksissa käytetty prosessin organisointijärjestelmä perustuu erotettavan kaasuseoksen komponenttien absorptionopeuden säätelyyn ja adsorbentin regeneraatioon muuttamalla painetta kahdessa adsorptioaineessa - adsorbenttia sisältävissä astioissa . Tämä prosessi tapahtuu lämpötilassa, joka on lähellä huoneen lämpötilaa. Tätä järjestelmää käytettäessä kasvi tuottaa typpeä ilmanpainetta korkeammalla paineella.
Painevaihteluadsorptioprosessi (PSA) kummassakin kahdessa adsorberissa koostuu kahdesta vaiheesta. Absorptiovaiheessa adsorbentti vangitsee pääasiallisesti yhden kaasuseoksen komponenteista tuottaen tuotteena typpeä. Regenerointivaiheessa absorboitunut komponentti vapautetaan adsorptioaineesta ja puretaan ilmakehään. Prosessi toistetaan sitten monta kertaa.
Typpikasveilla on mahdollista saada typpeä, jonka puhtaus on jopa 99,9995 %. Tällainen typen puhtaus voidaan saavuttaa myös kryogeenisillä järjestelmillä, mutta ne ovat paljon monimutkaisempia ja perusteltuja vain erittäin suurella tuotantomäärällä.
Kalvojärjestelmien toimintaperiaate on ero kaasukomponenttien tunkeutumisnopeudessa kalvoaineen läpi. Kaasun erottumisen liikkeellepaneva voima on osapaineiden ero kalvon eri puolilla.
Kalvokaasun erotusteknologiaan perustuvien typpilaitosten käyttöönoton jälkeen käytettävien kalvojen ominaisuuksia on parannettu jatkuvasti. Nykyaikainen kaasunerotuskalvo ei ole enää tasainen levy tai kalvo, vaan ontto kuitu. Onttokuitukalvo koostuu huokoisesta polymeerikuidusta, jonka ulkopinnalle on levitetty kaasunerotuskerros.
Rakenteellisesti onttokuitukalvo on koottu sylinterimäisen patruunan muotoon, joka on kela, jonka ympärille on kierretty erityisellä tavalla polymeerikuitu. Paineenalainen kaasuvirtaus syötetään kalvokuitukimppuun. Kalvon ulko- ja sisäpinnalla olevien erilaisten osapaineiden vuoksi kaasuvirtaus erottuu.
Kaasunerotusyksiköissä ei ole liikkuvia osia, mikä varmistaa asennusten luotettavuuden. Kalvot ovat erittäin kestäviä tärinää ja iskuja, kemiallisesti inerttejä öljyille ja epäherkkiä kosteudelle ja toimivat laajalla lämpötila-alueella -40 °C - +60 °C. Käyttöolosuhteista riippuen kalvoyksikön resurssit ovat 130 000 - 180 000 tuntia (15-20 vuotta jatkuvaa toimintaa).
Kalvotyppikasvien haitat
Kryogeenisten ilmanerotuslaitosten toiminta perustuu matalan lämpötilan rektifikaatiomenetelmään, joka perustuu ilman komponenttien kiehumispisteiden eroihin sekä tasapainossa olevien neste- ja höyryseosten koostumuseroihin. Ilman erotusprosessissa kryogeenisissä lämpötiloissa massan ja lämmön vaihto tapahtuu kosketuksissa olevien, ilmakomponenteista koostuvien neste- ja höyryfaasien välillä. Tämän seurauksena höyryfaasi rikastuu matalalla kiehuvalla komponentilla (komponentilla, jolla on alempi kiehumispiste) ja nestefaasi rikastuu korkeassa kiehuvassa komponentissa. Siten noustessa tislauskolonniin höyry rikastuu matalalla kiehuvalla komponentilla - typellä, ja alas virtaava neste kyllästetään korkealla kiehuvalla komponentilla - hapella.
Kryogeeninen menetelmä on ainoa menetelmä, jolla saadaan erotustuotteiden korkea puhtaus, mikä on tärkeää, korkea talteenottokerroin ja mikä tahansa tuotemäärä, mikä johtaa korkeaan hyötysuhteeseen. Tässä tapauksessa menetelmän avulla voit saada samanaikaisesti useita erotustuotteita ja saada tuotteita sekä kaasu- että nestemäisten tuotteiden muodossa. Siten kryogeeninen teknologia tarjoaa suuremman teknologian joustavuuden.
Kryogeenisten laitosten haittoja ovat pidempi käynnistysaika verrattuna adsorptio- ja kalvokasveihin. Tästä syystä tätä menetelmää tulisi käyttää suurille kiinteille komplekseille, joilla on korkea tuottavuus ja pitkä jatkuva toiminta.