Composizione del sistema principale delle apparecchiature di separazione dei gas

L'apparecchiatura di separazione dei gas a bassa pressione è composta da quattro sistemi principali: sistema di compressione dell'aria, sistema di purificazione delle impurità e sistema di scambio termico, sistema di refrigerazione e sistema di rettifica della liquefazione. L'attrezzatura meccanica corrispondente comprende compressore a turbina ad aria, torre di raffreddamento ad aria, espansore a turbina e torre di frazionamento. Il principio di funzionamento dell'apparecchiatura di separazione del gas a bassa pressione si basa sul ciclo di liquefazione e sulla teoria della rettifica. L'aria in ingresso viene prima compressa e raffreddata dalla torre di raffreddamento dell'aria del compressore a turbina a una pressione di 0,5 MPa e una temperatura di circa 303k, quindi entra nello scambiatore di calore di commutazione ( E1 ed E2). I due scambiatori di calore possono rimuovere l'acqua e l'anidride carbonica nell'aria e condurre lo scambio di calore. L'aria viene raffreddata ad una temperatura prossima alla temperatura di liquefazione (101K) e quindi inviata alla torre inferiore, parte dell'aria viene estratta dalla torre inferiore e inviata allo scambiatore di calore (E2) per il riscaldamento. L'aria riscaldata si unisce con una piccola quantità di aria fredda proveniente dalla torre inferiore ed entra nell'espansore della turbina per l'espansione adiabatica per generare la capacità di raffreddamento richiesta, che viene quindi inviata alla torre superiore per la rettifica. L'aria residua viene preliminarmente rettificata nella colonna inferiore. Nella parte inferiore si ottiene aria liquefatta contenente il 38% di ossigeno, nella parte superiore della torre inferiore si ottiene azoto liquido puro contenente il 99,99% di azoto e nella parte centrale si ottiene azoto liquido sporco contenente circa il 95% di azoto. Aria liquefatta, azoto liquido puro e azoto liquido sporco vengono rispettivamente estratti dalla colonna inferiore e depressurizzati a circa 0,05 MPa attraverso la valvola a farfalla, quindi inviati alla colonna superiore come liquido di riflusso. Qui, viene eseguita la seconda rettifica profonda a bassa temperatura per ottenere ossigeno di elevata purezza contenente il 99,6-99,8 percento di ossigeno nella parte inferiore della colonna superiore. Scorre attraverso lo scambiatore di calore (E4, E2, E1) per scambiare calore con l'aria e viene scaricato dalla colonna dopo essere stato riscaldato a temperatura atmosferica. Nella parte superiore della colonna superiore si ottiene azoto ad elevata purezza con il 99,999 percento di azoto e al centro della colonna superiore si ottiene azoto di depurazione con circa il 96 percento di azoto. Tutti vengono riscaldati alla temperatura atmosferica da scambiatori di calore (E3, E4, E2, E1) e quindi scaricati nell'unità.