La unidad de nitrógeno líquido totalmente automática montada en palanca es un equipo modular que integra compresión de aire, separación de nitrógeno y oxígeno, licuefacción de nitrógeno y transporte de almacenamiento. su principio estructural se basa en la tecnología de absorción de presión variable (psa) y el proceso de licuefacción criogénica profunda, y realiza una producción de nitrógeno líquido eficiente, estable y segura a través de un diseño de palanca altamente integrado. El siguiente análisis se realiza desde los dos aspectos de la composición estructural y el principio de funcionamiento:
I. composición estructural: diseño integrado modular
Sistema de tratamiento de aire
Compresor: se utiliza un compresor alternativo o de tornillo para comprimir el aire atmosférico a temperatura ambiente a 0,7 - 1,0 mpa, proporcionando condiciones de presión para la separación posterior.
Dispositivo de purificación: incluye filtros de polvo, filtros de aceite y secadores congelados para eliminar la humedad, el aceite y las partículas del aire y garantizar que la pureza del aire que entra en el sistema de absorción sea ≥ 99,9%.
Sistema de separación de nitrógeno y oxígeno
Torre de absorción: Tamiz molecular de carbono incorporado de alta calidad, que utiliza la diferencia de velocidad de difusión entre oxígeno y nitrógeno en los microporos (la tasa de difusión de oxígeno es mucho mayor que el nitrógeno), absorbe oxígeno en estado presurizado y enriquece el nitrógeno.
Estructura de circulación de dos torres: a través del programa plc, las dos torres se controlan para absorber y regenerar alternativamente, y cuando una torre produce nitrógeno, la otra Torre descomprime y desorienta el oxígeno para lograr un suministro continuo y estable de gas.
Sistema de licuefacción de nitrógeno
Compresor de circulación sin aceite refrigerado por aire: comprime y enfría aún más el nitrógeno separado para proporcionar condiciones para la licuefacción.
Refrigerador de estrangulamiento de refrigerante mixto criogénico profundo: basado en el ciclo de refrigeración de estrangulamiento de refrigerante mixto múltiple de recuperación de calor, se obtiene una baja temperatura a través de la compresión y expansión de helio, y el nitrógeno se enfría a - 196 ℃ para licuarse.
Tanque de dewar: estructura de aislamiento térmico al vacío de doble capa, capa interior 304 acero inoxidable (espesor de 8 mm), capa exterior q235 acero, relleno intermedio de material de aislamiento térmico de arena perlada, vacío ≤ 5 × 10⁻ pa, tasa de evaporación diaria ≤ 0,5%, para el almacenamiento de nitrógeno líquido.
Sistema de transporte y control
Bomba criogénica de tipo pistón: el material de la cabeza de la bomba es de aleación de cobre - níquel, con una velocidad de rotación de 1500r / min, que puede producir nitrógeno líquido de manera estable en condiciones de trabajo de - 196 ℃, con un caudal nominal de 500l / H y una elevación máxima de 80m.
Gabinete de control a prueba de explosiones: integra una pantalla táctil de 7 pulgadas y un módulo PLC para mostrar la presión del tanque, el nivel de líquido y el flujo de infusión en tiempo real, el tiempo de respuesta es ≤ 1 segundo, la precisión de control del nivel de líquido es de ± 5 mm y la precisión de control de presión Es de ± 0,02 mpa.
Dispositivo de seguridad: incluye válvula de Seguridad (presión de despegue 1,0mpa, presión de retorno 0,9mpa), analizador de pureza en línea (alarma automática cuando la pureza es inferior al 99999%) y sistema de detección de fugas de helio (tasa de fuga ≤ 1 × 10 ⁹ pa · mò / s).
Base de montaje
Se solda con acero al carbono q235, con un tamaño de 4M × 2,5 m × 0,5 m, y se instalan cuatro ruedas universales con carga de 10 toneladas en la parte inferior (las llantas están envueltas en caucho resistente a baja temperatura) para facilitar el Movimiento y el posicionamiento.
2. principio de funcionamiento: la adsorción de presión variable y la licuefacción criogénica profunda cooperan
Compresión y purificación del aire
Después de que el aire a temperatura ambiente se presuriza a 0,7 - 1,0 MPa a través del compresor, se elimina la humedad, el aceite y las partículas a través de filtros de polvo, filtros de aceite y secadores congelados a su vez para garantizar la pureza del aire.
Separación de nitrógeno y oxígeno (proceso psa)
Absorción a presión: el aire comprimido purificado entra en la torre de absorción, el Tamiz molecular de carbono da prioridad a la absorción de oxígeno, y el nitrógeno se enriquece en la fase gaseosa.
Desorción por descompresión: cuando la torre de adsorción está cerca de la saturación, se desordena el oxígeno adsorbido descomprimiendo a la presión atmosférica para lograr la regeneración del tamiz molecular.
Ciclo de dos torres: el programa PLC controla la absorción y regeneración alternas de dos torres para garantizar la producción continua de gas.
Licuefacción de nitrógeno (proceso criogénico profundo)
Enfriamiento por compresión: el nitrógeno separado se comprime y enfría aún más a través de un compresor de circulación sin aceite refrigerado por aire.
Refrigeración criogénica profunda: el nitrógeno entra en el refrigerador de estrangulamiento de refrigerante de mezcla criogénica profunda, obtiene una baja temperatura a través de la compresión y expansión del helio, y enfría el nitrógeno a - 196 ℃ para licuarse.
Almacenamiento de nitrógeno líquido: el nitrógeno licuado se recoge en el tanque Dewar para reducir la pérdida de evaporación a través de la capa de aislamiento térmico al vacío.
Transporte y control de nitrógeno líquido
Transporte de la bomba criogénica: la bomba criogénica tipo pistón transporta nitrógeno líquido del tanque Dewar al punto frío, y la presión se estabiliza en 0,7 mpa.
Monitoreo inteligente: el Gabinete de control a prueba de explosiones monitorea la presión del tanque, el nivel de líquido y el flujo de infusión en tiempo real, ajusta automáticamente los parámetros de operación para garantizar la seguridad y la eficiencia.
III. ventajas tecnológicas y escenarios de aplicación
Ventajas tecnológicas
Ahorro de energía eficiente: el proceso PSA se combina con la licuefacción criogénica profunda, la eficiencia de producción de gas es alta y el consumo de energía es bajo (el costo de producción de nitrógeno líquido es solo 1 / 3 del transporte de nitrógeno líquido).
Estable y confiable: la estructura de circulación de dos torres y el control automático de PLC logran un suministro continuo y estable de gas y una baja tasa de falla.
Diseño modular: la estructura de aprovechamiento es fácil de transportar e instalar, y solo se necesitan tuberías y conexiones eléctricas para usarlo en el sitio.
Seguridad y protección del medio ambiente: el Gabinete de control a prueba de explosiones, la válvula de Seguridad y el analizador de pureza en línea garantizan un funcionamiento seguro, y el sistema cerrado reduce el riesgo de fuga de nitrógeno.
escenarios de aplicación
Campo químico: proporcionar una fuente de frío para el reactor de baja temperatura y controlar constantemente la temperatura de reacción (por ejemplo - 80 ° C ± 2 ° c).
Campo médico: proporcionar enfriamiento de nitrógeno líquido para los imanes superconductores de los equipos de resonancia magnética (rm) para garantizar que los imanes estén en un Estado superconductor.
Procesamiento de metales: para el tratamiento criogénico profundo de rodamientos, mejorar la dureza (hrc3 - 5 grados) y la resistencia al desgaste.
Experimentos de investigación científica: proporcionar nitrógeno líquido de alta pureza para Experimentos físicos y químicos y apoyar la simulación ambiental a baja temperatura.