L'unité d'azote liquide entièrement automatique montée sur skid est un équipement modulaire intégrant la compression de l'air, la séparation de l'azote et de l'oxygène, la liquéfaction de l'azote et le transport de stockage, dont le principe structurel est basé sur la technologie d'adsorption à pression variable (PSA) et le processus de liquéfaction à froid profond, permettant une production efficace, stable et sûre d'azote liquide grâce à une conception de skid hautement intégrée. Voici une analyse de la composition structurelle et du principe de fonctionnement:
I. composition structurelle: conception modulaire intégrée
Systèmes de traitement de l'air
Compresseur: avec un Compresseur alternatif ou à vis, l'air atmosphérique à température normale est comprimé à 0,7 - 1,0 MPa, fournissant des conditions de pression pour la séparation ultérieure.
Unité de purification: comprend un filtre à poussière, un filtre à huile et un séchoir congélateur pour éliminer l'humidité, l'huile et les particules de l'air et assurer la pureté de l'air entrant dans le système d'adsorption ≥ 99,9%.
Système de séparation azote - oxygène
Tour d'adsorption: tamis moléculaire de carbone intégré de haute qualité, utilisant la différence de vitesse de diffusion de l'oxygène et de l'azote dans les micropores (la vitesse de diffusion de l'oxygène est beaucoup plus élevée que l'azote), adsorbant l'oxygène sous pression, enrichi en azote.
Structure de circulation à deux colonnes: par le programme PLC contrôle deux colonnes d'adsorption et de régénération alternées, une colonne produisant de l'azote tandis que l'autre colonne désabsorbe l'oxygène sous pression réduite, ce qui permet une alimentation en gaz continue et stable.
Système de liquéfaction d'azote
Compresseur de circulation sans huile refroidi à l'air: compression et refroidissement supplémentaires de l'azote après séparation, fournissant les conditions de liquéfaction.
Refroidisseur à laminage mixte à froid profond: basé sur le cycle de refroidissement à laminage Mixte multi - éléments de type récupérateur de chaleur, la basse température est obtenue par expansion par compression d'hélium, l'azote est refroidi à - 196 ℃ liquéfié.
Cuve duva: double structure d'isolation thermique sous vide, couche interne en acier inoxydable 304 (épaisseur 8mm), couche externe en acier Q235, remplissage intermédiaire en matériau isolant au sable nacré, degré de vide ≤ 5 × 10⁻³pa, taux d'évaporation quotidien ≤ 0,5%, pour le stockage de l'azote liquide.
Systèmes de transport et de contrôle
Pompe cryogénique à piston: matériau de la tête de pompe en alliage cuivre - nickel, vitesse de rotation 1500r / min, peut fournir une sortie stable d'azote liquide dans des conditions de fonctionnement de - 196 ℃, débit nominal 500L / h, portée maximale 80m.
Armoire de contrôle antidéflagrante: écran tactile intégré de 7 pouces avec module PLC, affichage en temps réel de la pression du réservoir, du niveau et du débit d'infusion, temps de réponse ≤ 1 seconde, précision de contrôle de niveau ± 5 mm, précision de contrôle de pression ± 0,02 MPa.
Dispositif de sécurité: comprend une soupape de sécurité (pression de départ 1,0 MPa, pression de retour 0,9 MPa), un analyseur de pureté en ligne (alarme automatique lorsque la pureté est inférieure à 99999%) et un système de détection de fuite à hélium (taux de fuite ≤ 1 × 10⁻pa · m³ / s).
Base montée sur skid
Soudage en acier au carbone Q235, taille 4M × 2,5m × 0,5m, avec 4 roues à cardan portant 10 tonnes (enroulement de la jante en caoutchouc résistant aux basses températures) dans le fond pour faciliter le mouvement et le positionnement.
II. Principe de fonctionnement: Adsorption à pression variable et liquéfaction à froid profond en synergie
Compression et purification de l'air
Après avoir été pressurisé par le compresseur à 0,7 - 1,0 MPa, l'air à température normale est passé successivement par un filtre à poussière, un filtre à huile et un sécheur congélateur pour éliminer l'humidité, l'huile et les particules et assurer la pureté de l'air.
Séparation azote - oxygène (procédé PSA)
Adsorption sous pression: l'air comprimé purifié entre dans la colonne d'adsorption, le tamis moléculaire de carbone adsorbe préférentiellement l'oxygène et l'azote est enrichi en phase gazeuse.
Désorption sous pression réduite: lorsque la colonne d'adsorption est proche de la saturation, la régénération du tamis moléculaire est réalisée par la désorption de l'oxygène adsorbé par décompression jusqu'à la pression normale.
Cycle à deux colonnes: le programme PLC contrôle l'adsorption et la régénération alternées des deux colonnes, assurant une production continue de gaz.
Liquéfaction d'azote (procédé de refroidissement profond)
Refroidissement par compression: l'azote séparé est encore comprimé et refroidi par un compresseur à circulation sans huile refroidi à l'air.
Refroidissement à froid profond: l'azote entre dans un refroidisseur à laminage mixte à froid profond, obtient une basse température par compression - expansion de l'hélium, refroidit l'azote à - 196 ℃ pour liquéfier.
Stockage de l'azote liquide: l'azote liquéfié est recueilli dans le réservoir de Dewar pour réduire les pertes par évaporation grâce à l'isolation thermique sous vide.
Transport et contrôle de l'azote liquide
Pompe cryogénique: la pompe cryogénique à piston transporte l'azote liquide du réservoir Dewar jusqu'au point froid d'utilisation, la pression est stabilisée à 0,7 MPa.
Surveillance intelligente: l'armoire de contrôle antidéflagrante surveille la pression du réservoir, le niveau et le débit d'infusion en temps réel, ajuste automatiquement les paramètres de fonctionnement pour assurer la sécurité et l'efficacité.
Iii. Avantages techniques et scénarios d'application
Avantage technologique
Haute efficacité énergétique: le procédé PSA associé à la liquéfaction à froid profond permet une production de gaz efficace et une faible consommation d’énergie (le coût de production d’azote liquide n’est que d’un tiers de celui du transport d’azote liquide).
Stable et fiable: la structure de circulation de la double tour avec le contrôle automatique de PLC pour réaliser l'alimentation en gaz continue et stable avec un faible taux d'échec.
Conception modulaire: la structure montée sur skid facilite le transport et l'installation, le site n'a besoin que de lignes et de connexions électriques.
Sécurité et protection de l'environnement: l'armoire de contrôle antidéflagrante, la soupape de sécurité et l'analyseur de pureté en ligne assurent un fonctionnement sûr et le système fermé réduit le risque de fuite d'azote.
Scène d'application
Domaine chimique: fournir une source froide pour le réacteur cryogénique, contrôle stable de la température de réaction (par exemple - 80 ℃ ± 2 ℃).
Domaine médical: fournir un refroidissement à l'azote liquide pour les aimants supraconducteurs des appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM), en veillant à ce que les aimants soient supraconducteurs.
Travail des métaux: pour le traitement du froid profond des roulements, améliorant la dureté (hrc3 - 5 degrés) et la résistance à l'usure.
Expériences de recherche scientifique: fournir de l'azote liquide de haute pureté pour les expériences physiques et chimiques, soutenir la simulation environnementale à basse température.