مصنع فصل الهواء هو استخدام الهواء كمادة خام، من خلال دورة الضغط وطريقة التجميد العميق لتحويل الهواء إلى سائل، ثم من خلال التصحيح والفصل التدريجي من الهواء السائل لإنتاج الأكسجين والنيتروجين والأرجون وغيرها من الغازات الخاملة.

مبدأ فصل الغاز

المبدأ الأساسي للفصل هو: يتم تبريد الغاز الخام المنقى بالضغط أو الضغط تدريجياً إلى درجة حرارة التكثيف لكل مكون مفصول من أجل الفصل (تكثيف أحادي المرحلة أو تدريجي)؛ أو يتم فصل غاز المادة الخام عن طريق الضغط والتبريد والتسييل والتصحيح. درجة حرارة تكثيف الغاز الشائعة (عند ضغط 101.325 كيلو باسكال)

في الوقت الحاضر، هناك العديد من أشكال وأنواع معدات فصل الهواء التي يتم إنتاجها. هناك أجهزة لإنتاج الأكسجين والنيتروجين الغازيين، وهناك أجهزة لإنتاج الأكسجين والنيتروجين السائلين. ولكن فيما يتعلق بالعملية الأساسية، هناك أربعة أنواع رئيسية، وهي: الضغط العالي، والضغط المتوسط، والضغط العالي والمنخفض، وعملية الضغط المنخفض الكامل. كان حجم إنتاج معدات فصل الهواء في الصين في بداياته يبلغ 20 متر مكعب/ساعة فقط (أكسجين) من مولد الأكسجين، أما الآن فقد أصبح بإمكانها إنتاج 20000 متر مكعب/ساعة و30000 متر مكعب/ساعة و50000 متر مكعب/ساعة (أكسجين) من معدات فصل الهواء كبيرة الحجم.

معدات فصل الهواء هي نظام كبير ومعقد، يتكون أساسًا من الأنظمة الفرعية التالية: نظام الطاقة، نظام التنقية، نظام التبريد، نظام التبادل الحراري، نظام التقطير، نظام توصيل المنتجات، نظام تخزين السوائل ونظام التحكم.

نظام الطاقة: يشير بشكل رئيسي إلى ضاغط الهواء الخام الخام. تقوم معدات فصل الهواء بفصل الهواء بدرجة حرارة منخفضة للحصول على الأكسجين والنيتروجين ومنتجات أخرى، ويتم ذلك أساسا عن طريق تحويل الطاقة. يتم إدخال طاقة الجهاز بشكل رئيسي من ضاغط الهواء الخام. وبناء عليه، فإن معظم إجمالي استهلاك الطاقة المطلوب لفصل الهواء هو استهلاك الطاقة لضواغط الهواء الخام.

نظام التنقية: يتكون من نظام تبريد الهواء المسبق (نظام تبريد الهواء) ونظام تنقية المنخل الجزيئي (نظام التنقية). درجة حرارة الهواء للمادة الخام المضغوطة مرتفعة، ونظام التبريد المسبق يقلل من درجة حرارة الهواء عبر انتقال الحرارة التلامسي، ويمكنه غسل الشوائب الضارة مثل المواد الحمضية. يقوم نظام تنقية المنخل الجزيئي أيضا بإزالة الماء، وثاني أكسيد الكربون، والأسيتيلين، والبروبيلين، والبروبان، وأكسيد النيتروز من الهواء، وهي أمور ضارة لتشغيل معدات فصل الهواء.

نظام التبريد: يتم تبريد معدات فصل الهواء عن طريق التمدد، وتبريد كامل معدات فصل الهواء يتبع بدقة دورة التبريد الكلاسيكية. ومع ذلك، يشار إليها عادة بمعدات التبريد المنفصلة للهواء، طالما أنها تشير إلى: آلة التمدد.

نظام التبادل الحراري: يتم تحقيق توازن الحرارة في معدات فصل الهواء من خلال نظام التبريد ونظام التبادل الحراري. مع تطور التكنولوجيا، يستخدم المبادل الحراري الحالي بشكل رئيسي مبادل حراري مشوه بألواح الألمنيوم.

نظام التقطير: جوهر معدات فصل الهواء، وهو المعدات المهمة لتحقيق فصل بدرجات حرارة منخفضة. عادة ما يتم اعتماد التقطير ذو المرحلتين بالضغط العالي والمنخفض. طالما يتكون من برج ضغط منخفض، وبرج ضغط متوسط، ومبخر مكثف.

نظام توصيل المنتج: يتطلب الأكسجين والنيتروجين المنتجان من معدات فصل الهواء ضغطا معينا لتلبية استخدام الأنظمة اللاحقة. طالما أنه يتكون من مواصفات مختلفة لضواغط الأكسجين والنيتروجين.

نظام تخزين السائل: يمكن لمعدات فصل الهواء إنتاج كمية معينة من الأكسجين السائل والنيتروجين السائل ومنتجات أخرى لدخول نظام التخزين السائل عند الحاجة. طالما أنه يتكون من مواصفات مختلفة من خزانات التخزين، ومضخات السوائل المبردة، والكربوريتورات.

نظام التحكم: تعتمد معدات فصل الهواء الكبيرة نظام التحكم الموزع الحاسوبي، الذي يمكنه تحقيق التحكم التلقائي.

يمكن تقسيم معدات فصل الهواء من العملية إلى خمسة أنظمة أساسية:

نظام تنقية الشوائب: بشكل أساسي من خلال مرشحات الهواء وامتصاصات الغربال الجزيئي وأجهزة أخرى، لتنقية الهواء المختلط بالشوائب الميكانيكية والماء وثاني أكسيد الكربون والأسيتيلين وما إلى ذلك.

نظام تبريد الهواء وتسييله: يتكون بشكل أساسي من ضواغط الهواء والمبادلات الحرارية والموسعات وصمامات خنق الهواء وغيرها، والتي تلعب دور التجميد العميق للهواء.

نظام تصحيح الهواء: المكونات الرئيسية هي برج التصحيح (البرج العلوي والبرج السفلي) ومبخر التكثيف والمبرد الفرعي وصمام خنق الهواء السائل والنيتروجين السائل. وهو يلعب دور فصل المكونات المختلفة في الهواء.

نظام التسخين والنفخ: يتم تجديد نظام التنقية عن طريق التسخين والنفخ.
نظام التحكم في الأجهزة: التحكم في العملية بأكملها من خلال أجهزة مختلفة.