A unidade de nitrogênio líquido totalmente automática é um equipamento modular que combina a compressão de ar, a separação de oxigênio de nitrogênio, a liquefação de nitrogênio e o transporte de armazenamento. Seu princípio estrutural é baseado na tecnologia de adsorção de pressão transformada (PSA) e no processo de liquefação a frio profundo. A seguir analisamos a composição estrutural e o princípio de funcionamento:
Composição estrutural: design modular integrado
Sistema de tratamento de ar
Compressor: o uso de um compressor reciproco ou parafuso para comprimir o ar de pressão normal a temperatura normal para 0,7-1,0MPa, fornecendo condições de pressão para a separação posterior.
Dispositivo de purificação: incluindo filtro de poeira, filtro de óleo e secador congelado para remover umidade, óleo e partículas do ar para garantir a pureza do ar que entra no sistema de adsorção ≥ 99,9%.
Sistema de separação de nitrogênio
Torre de adsorção: tela molecular de carbono de alta qualidade incorporada, usando a diferença de taxa de difusão de oxigênio e nitrogênio nos microporos (a taxa de difusão de oxigênio é muito maior do que o nitrogênio), adsorbe oxigênio sob pressão e enriquece o nitrogênio.
Estrutura circular de duas torres: através do programa PLC para controlar a adsorção e regeneração alternadas de duas torres, uma torre produz nitrogênio quando a outra torre reduz a pressão e desliga o oxigênio para alcançar um fornecimento contínuo e estável de gás.
Sistema de Liquidação de Nitrogen
Compressores circulares sem óleo refrigerados a ar: adiciona a compressão e o resfriamento do nitrogênio separado para facilitar a licuação.
Refrigerador de redução de fluxo de mistura profunda: com base no ciclo de refrigeração de redução de fluxo de mistura múltipla, obtenha baixa temperatura por expansão de compressão de hélio e refrigera o nitrogênio a -196 ° C.
Tanque de Duwa: estrutura de isolamento a vácuo de dupla camada, aço inoxidável 304 (espessura de 8 mm), aço Q235 de camada externa, material de isolamento de areia perlada preenchido no meio, grau de vácuo ≤ 5 × 10-3 Pa, taxa de evaporação diária ≤ 0,5%, para armazenamento de nitrogênio líquido.
Sistema de Transporte e Controle
Bomba de baixa temperatura tipo piston: material da cabeça da bomba liga de cobre-níquel, velocidade de rotação 1500r / min, pode estabilizar a saída de nitrogênio líquido em -196 ° C, fluxo nominal de 500L / h, elevação máxima de 80m.
Armário de controle à prova de explosão: tela táctil integrada de 7 polegadas com módulo PLC, exibição em tempo real da pressão do tanque, nível e fluxo de infusão, tempo de resposta ≤1 segundo, precisão de controle de nível de líquido ± 5mm, precisão de controle de pressão ± 0.02MPa.
Dispositivos de segurança: incluindo válvulas de segurança (pressão de partida 1,0 MPa, pressão de retorno 0,9 MPa), analisador de pureza em linha (alarme automático quando a pureza é inferior a 99,999%) e sistema de detecção de vazamento de hélio (taxa de vazamento ≤ 1 × 10-9 Pa · m³ / s).
Montagem da base
Usando solda de aço carbono Q235, tamanho 4m x 2,5m x 0,5m, a parte inferior é equipada com 4 rodas universais de 10 toneladas (borracha resistente a baixas temperaturas envolvida na borda da roda), fácil de mover e posicionar.
Princípio de funcionamento: sinergia de adsorção de pressão e refrigeração profunda
Compressão e purificação do ar
Após o compressor pressionar o ar a temperatura normal até 0,7-1,0 MPa, o filtro de poeira, o filtro de óleo e o secador congelado eliminam a umidade, o óleo e as partículas para garantir a pureza do ar.
Separação de nitrogênio (processo PSA)
Adsorção pressurizada: o ar comprimido após a purificação entra na torre de adsorção, a seta molecular de carbono adsorbe o oxigênio com prioridade e o nitrogênio é enriquecido na fase gás.
Desadesão de redução da pressão: quando a torre de adsorção se aproxima da saturação, a regeneração da peneira molecular é realizada através da desadesão do oxigênio adsorvido através da redução da pressão para a pressão normal.
Ciclo de torre dupla: o programa PLC controla a adsorção e regeneração alternadas de duas torres para garantir a produção contínua de gás.
Liquidação de nitrogênio (processo de frio profundo)
Refrigeração por compressão: o nitrogênio após a separação é comprimido e resfriado por um compressor de ciclo sem óleo refrigerado ao ar.
Refrigeração a frio profundo: o nitrogênio entra no refrigerador de redução de fluxo de mistura a frio profundo, obtendo baixa temperatura através da expansão de compressão de hélio e refrigerando o nitrogênio a -196 ° C.
Armazenamento de nitrogênio líquido: o nitrogênio liquefeito é coletado no tanque de Duwa para reduzir a perda de evaporação através da camada isolante de vácuo.
Transporte e controle de nitrogênio líquido
Transporte de bomba de baixa temperatura: a bomba de baixa temperatura de piston transporta o nitrogênio líquido do tanque de Duwa para o ponto frio de uso, com uma pressão estável em 0,7 MPa.
Monitoramento inteligente: o gabinete de controle à prova de explosão monitora a pressão do tanque, o nível e o fluxo de infusão em tempo real, ajustando automaticamente os parâmetros operacionais para garantir segurança e eficiência.
Vantagens técnicas e cenários de aplicação
Vantagens técnicas
Economia de energia: o processo de PSA combinado com a liqueficação a frio profundo oferece alta eficiência de produção de gás e baixo consumo de energia (o custo de produção de nitrogênio líquido é apenas 1/3 do nitrogênio líquido de transporte).
Estável e confiável: estrutura de ciclo de duas torres com controle automático do PLC, para alcançar um fornecimento contínuo e estável de gás com baixa taxa de falha.
Design modular: a estrutura é fácil de transportar e instalar, o local só precisa de tubos e conexões elétricas.
Segurança ambiental: armários de controle à prova de explosão, válvulas de segurança e analisadores de pureza online garantem operações seguras e sistemas fechados reduzem o risco de vazamento de nitrogênio.
Aplicações
Indústria química: fornecer fonte fria para reatores de baixa temperatura, temperatura de reação de controle estável (por exemplo, -80 ℃ ± 2 ℃).
Área médica: fornecer refrigeração de nitrogênio líquido para ímãs supercondutores em equipamentos de ressonância magnética (RM) para garantir que os ímãs estejam supercondutores.
Metalização: para processamento a frio profundo dos rolamentos, melhorando a dureza (HRC3-5 graus) e a resistência ao desgaste.
Experimentos científicos: fornecer nitrogênio líquido de alta pureza para experimentos físicos e químicos, apoiando a simulação de ambientes de baixa temperatura.