Воздухоразделительные установки

Для разделения воздушной смеси на отдельные ингредиенты (кислород, азот, неон, т.д.) служат воздухоразделительные установки (ВРУ), в основу принципа действия которых положено различие в физических свойствах компонентов, в молекулярных массах, термодинамических характеристиках. Такие системы востребованы в металлургии, медицине, электронике, пищевой, химической промышленности, играют важную роль для производства чистых газов. В этой статье освещены основные положения, характеризующие работу и применение ВРУ.

Принцип работы воздухоразделительных установок

ВРУ функционируют на основе следующих физических процессов:

• дистилляции,
• адсорбции,
• мембранного разделения.

На дистилляции

Используют разницу в температуре кипения различных компонентов воздуха для их разделения. В процессе работы воздушную смесь подвергается сжатию, охлаждению и расширению, что приводит к конденсации, испарению составляющих воздушной смеси. Преимуществом дистилляции служит высокая эффективность, а также возможность получения больших объемов газов. Применяется для производства кислорода, азота и других веществ.

На адсорбции

Работают на основе способности адсорбентов притягивать молекулы на свою поверхность. Воздух проходит через поглощающий материал, который удерживает определенные молекулы, разрешая другим образованиям проходить через систему. После насыщения происходит обратный процесс, а именно освобождение газа, адсорбент регенерируют. Адсорбционный метод задействуют для выработки кислорода и других газов высокой чистоты, таких как азот, аргон, для их очистки. К достоинствам относят малое потребление энергии при минимальных эксплуатационных затратах, повышенную надёжность и простоту управления.

На мембранном

В основу работы положен принцип действия специальных полупроницаемых мембран, которые пропускают молекулы, имеющие меньший размер, блокируя при этом более крупные соединения. Это позволяет разделить воздух на кислород, азот и прочие составляющие.

ВРУ мембранного типа характеризуются производительностью, компактностью, простотой обслуживания, результативностью, нужны для изготовления кислородных концентраторов, а также для освобождения газов от примесей.

Применение воздухоразделительных установок

• в медицине для обеспечения больных жизненно важным кислородом для восстановления дыхания;
• в производстве полупроводников для создания инертной среды, окисления кремния;
• в авиации, судостроении для поддержания безопасности;
• для металлообработки;
• в химической, нефтехимической, нефтегазовой отрасли;
• в фармацевтике;
• в микроэлектронике.

Заключение

Технологии воздухоразделения могут быть основаны на различных физических принципах, включая дистилляцию, адсорбцию и мембранные процессы. Каждый из этих методов имеет свои плюсы и минусы, а также приоритетные отрасли эксплуатации.

Дистилляционный способ подходит для разделения смесей, когда требуется получить высокую чистоту продукта. Адсорбционные ВРУ задействуют для дифференцирования газов с различной аффинностью к определенным материалам, таким как угольный фильтр. Установки, работающие на основе мембранного разделения используют для получения чистой выработки до 99.5% при относительно малых затратах на реализацию процесса.

В различных отраслях промышленности воздухоразделительные установки используют для получения кислорода, азота благородных газов, которые необходимы для выпуска востребованной продукции. В медицине ВРУ внедряют для подачи кислорода пациентам с дыхательными проблемами, для прочих медицинских процедур. В авиации и судостроении задействуют для поддержания безопасности.