항저우 누주오 테크놀로지 그룹 유한회사

공기 분리탑은 공기 중의 주요 가스 성분을 질소, 산소 및 기타 희귀 가스로 분리하는 데 사용되는 중요한 장비입니다. 공기 분리탑의 공정 흐름은 주로 공기 압축, 예냉, 정제, 냉각 및 증류 단계로 구성됩니다. 각 단계의 정밀한 제어는 최종 가스 제품의 순도와 안정성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 본 글에서는 공기 분리탑의 공정 흐름에 대해 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 후단 냉각기를 사용하여 공기의 온도를 낮춥니다. 공기 중의 불순물로 인해 압축기가 손상되는 것을 방지하기 위해 필터를 통해 공기 중의 입자를 제거합니다. 압축 공기는 예냉 시스템으로 보내져 추가 냉각 과정을 거치는데, 일반적으로 냉각수 또는 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 결빙되어 장비를 막을 수 있으므로 공기 정화 및 탈수 과정이 필요합니다. 일반적으로 분자체 흡착탑을 사용하여 주기적인 흡착 및 재생 과정을 통해 수증기, 이산화탄소, 탄화수소 등을 제거함으로써 후속 저온 공정의 원활한 작동을 보장합니다. 정화된 공기는 깨끗하고 건조하여 후속 냉각 및 분리 공정에 적합합니다.

3. 주 열교환기를 이용한 공기 냉각

정화된 공기는 주 열교환기에서 심냉 과정을 거쳐 냉각됩니다. 주 열교환기는 공기 분리탑 공정에서 가장 중요한 장비 중 하나입니다. 주 열교환기 내의 공기는 분리된 차가운 질소 및 산소와 열교환을 거쳐 액화 온도에 가까운 온도로 낮아집니다. 이 과정에서의 열교환 효율은 공기 분리탑의 에너지 소비량과 최종 제품의 순도에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 열교환 효율을 향상시키기 위해 고효율 알루미늄 판형 핀 열교환기가 사용됩니다.

4. 증류탑에서의 분리 과정

냉각된 공기는 증류탑으로 보내져 공기 구성 성분들의 끓는점 차이를 이용해 분리됩니다. 공기는 낮은 온도에서 점차 액화되어 액체 공기가 됩니다. 이 액체 공기는 증류탑으로 들어가 기체와 액체 상 간의 여러 차례 반응을 거칩니다. 증류탑에서는 산소, 질소, 그리고 아르곤과 같은 희귀 가스가 분리됩니다. 산소 농도는 탑 하단으로 갈수록 점차 증가하고, 질소는 상단에서 분리됩니다. 증류 과정을 통해 순도가 높은 순수한 산소와 질소를 얻을 수 있습니다.

5. 산소 및 질소 생성물 추출

산소와 질소 추출은 공기 분리탑의 최종 단계입니다. 액체 산소와 질소는 증류탑에서 분리된 후 열교환기를 통해 실온으로 다시 가열되어 원하는 기체 상태가 됩니다. 이렇게 얻은 기체 제품은 저장 탱크로 보내지거나 사용자에게 직접 공급됩니다. 공정 효율과 제품 순도를 향상시키기 위해 산업용으로 아르곤을 산소와 질소에서 추가로 분리하기 위해 이중탑 구조를 설계하는 경우도 있습니다.

6. 제어 및 최적화

공기 분리탑 공정 전체는 복잡한 제어 시스템을 포함하며, 최종 제품의 품질을 보장하기 위해 압축, 냉각, 열 교환 및 분리 공정을 실시간으로 모니터링하고 조정해야 합니다. 최신 공기 분리탑은 일반적으로 센서와 제어 소프트웨어를 사용하여 온도, 압력, 유량과 같은 매개변수를 정밀하게 조절하는 자동 제어 시스템을 갖추고 있어 생산 공정의 에너지 소비와 가스 제품 순도를 최적화합니다.

공기 분리탑의 공정 흐름은 공기 압축, 예냉, 정화, 심냉 및 증류와 같은 여러 단계를 포함합니다. 이러한 과정을 통해 공기 중의 산소, 질소 및 희귀 가스를 효과적으로 분리할 수 있습니다. 현대 공기 분리탑 기술의 발전으로 분리 공정이 더욱 효율적이고 에너지 소비가 낮아졌으며, 이는 산업용 가스 응용 분야에 매우 중요한 의미를 갖습니다.

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