항저우 누줘 과학기술그룹 유한회사

공기 분리탑은 공기 중 주요 가스 성분을 질소, 산소 및 기타 희가스로 분리하는 데 사용되는 중요한 장비입니다. 공정 흐름은 주로 공기 압축, 예냉, 정제, 냉각 및 증류와 같은 단계로 구성됩니다. 각 단계의 정밀한 제어는 최종 가스 제품의 순도와 안정성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 본 글에서는 공기 분리탑의 공정 흐름을 자세히 소개합니다.

1. 공기 압축 및 예냉

공기 분리탑 공정의 첫 번째 단계는 대기 공기를 압축하는 것입니다. 여러 단계의 공기 압축기를 거쳐 공기는 5~7bar의 압력으로 압축됩니다. 압축 과정에서 압축 공기의 온도도 상승하므로 중간 냉각기와 후 냉각기를 사용하여 공기 온도를 낮춥니다. 공기 중 불순물로 인한 압축기 손상을 방지하기 위해 필터를 통해 공기 중 입자를 제거합니다. 그런 다음 압축 공기는 예냉 시스템으로 보내져 추가 냉각되는데, 일반적으로 냉각수나 프레온과 같은 냉매를 사용하여 공기를 약 5°C까지 냉각합니다.

2. 공기 정화 및 탈수

예냉 후 공기에는 소량의 수분과 이산화탄소가 포함되어 있습니다. 이러한 불순물은 저온에서 결빙을 형성하여 장비를 막을 수 있습니다. 따라서 공기를 정화하고 탈수해야 합니다. 이 공정은 일반적으로 분자체 흡착탑을 사용하여 주기적인 흡착 및 재생 공정을 통해 수증기, 이산화탄소, 탄화수소 등을 제거하여 후속 저온 공정의 원활한 작동을 보장합니다. 정화된 공기는 깨끗하고 건조하여 후속 냉각 및 분리 공정에 적합합니다.

3. 공기를 냉각하는 주 열교환기

정화된 공기는 주 열교환기에서 심냉각을 통해 냉각됩니다. 주 열교환기는 공기 분리탑 공정에서 가장 중요한 장비 중 하나입니다. 주 열교환기 내 공기는 분리된 차가운 질소 및 산소와 열교환을 거쳐 액화 온도에 가깝게 온도가 낮아집니다. 이 공정의 열교환 효율은 공기 분리탑 최종 제품의 에너지 소비량과 순도에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 열교환 효율을 높이기 위해 고효율 알루미늄 판형 핀 열교환기가 사용됩니다.

4. 증류탑에서의 분리 공정

냉각된 공기는 증류탑으로 보내져 공기 중 다양한 성분의 비등점 차이를 이용하여 분리됩니다. 공기는 저온에서 서서히 액화되어 액체 공기를 형성합니다. 이 액체 공기는 증류탑으로 유입되어 기체와 액체 상태 사이의 다양한 상호작용을 합니다. 증류탑에서는 산소, 질소, 그리고 아르곤과 같은 희가스가 분리됩니다. 산소 농도는 탑 하부로 갈수록 점차 높아지고, 질소는 탑 상부에서 분리됩니다. 증류를 통해 더 높은 순도의 순수한 산소와 질소를 얻을 수 있습니다.

5. 산소 및 질소 생성물 추출

산소와 질소 추출은 공기 분리탑의 마지막 단계입니다. 액체 산소와 질소는 증류탑에서 분리되어 열교환기를 통해 상온으로 가열되어 원하는 기체 상태에 도달합니다. 이러한 기체 생성물은 저장 탱크로 보내지거나 사용자에게 직접 공급됩니다. 공정 효율과 제품 순도를 향상시키기 위해, 산업용으로 사용하기 위해 아르곤을 산소와 질소에서 추가로 분리하기 위해 이중탑 구조를 설계하는 경우도 있습니다.

6. 제어 및 최적화

전체 공기 분리탑 공정에는 복잡한 제어 시스템이 적용되며, 최종 제품의 품질을 보장하기 위해 압축, 냉각, 열교환 및 분리 공정의 실시간 모니터링 및 조정이 필요합니다. 최신 공기 분리탑에는 일반적으로 센서와 제어 소프트웨어를 사용하는 자동 제어 시스템이 장착되어 온도, 압력, 유량 등의 매개변수를 정밀하게 조절하여 생산 공정의 에너지 소비와 가스 제품 순도를 최적화합니다.

공기 분리탑의 공정 흐름은 공기 압축, 예냉, 정제, 심냉, 증류 등 여러 단계로 구성됩니다. 이러한 공정을 통해 공기 중 산소, 질소, 그리고 희가스를 효과적으로 분리할 수 있습니다. 현대 공기 분리탑 기술의 발전은 분리 공정의 효율을 높이고 에너지 소비를 줄였으며, 이는 산업용 가스 활용에 매우 중요한 의미를 지닙니다.

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