空気分離ユニットのプロセス特性の分析に基づいて、このペーパーでは、圧力スイング吸着、膜分離、および極低温深い冷却の観点からプロセスの合理的な変換を提案します。
中程度および中サイズの産業用エア分離ユニットメーカー
私の国の空気分離技術には、開発の長い歴史があります。初期の時代には、一般的に使用されるプロセスは、極低温深寒冷分離プロセスでした。ただし、技術の開発と国内空気分離装置の現在の状況により、現在、3つの主要な空気分離プロセスがあります。圧力スイング吸着プロセス、膜分離プロセス、極低温蒸留プロセスです。
1.1圧力スイング吸着プロセス
圧力スイング吸着プロセスは、主に分子ふるいを吸着剤として使用します。圧力の変化により、空気原料の窒素と酸素分子は、分子ふるいの作用下で吸着力の違いを形成します。一定期間後、窒素と酸素分子の分離を達成することができ（吸着相濃縮と気相濃縮）、窒素と酸素分子は荷積みされます（圧力スイングプロセス）。分子ふるいは、窒素と酸素分子を降ろした後にリサイクルできます。分子ふるいによる窒素および酸素分子を吸着および放出するこのプロセスと圧力の変化は、「圧力スイング吸着プロセス」と呼ばれます。実際の生産プロセスでは、空気中の不純物を除去して緩衝タンクに送るには、空気浄化も必要です。圧力スイング吸着プロセスの製造プロセスは複雑ではありませんが、得られた窒素と酸素生成物の品質は低いです。
1.2膜分離プロセス
原則として、膜分離技術は拡散原理を適用します。つまり、膜のガス溶解係数と拡散の違いによれば、空気成分の分離を達成するために異なる透過率が達成されます。分離膜の性能が空気分離プロセスのレベルを決定することを確認することは難しくありません。空気原材料は膜の両側に作用し、透過性が高速で透過性が低い部分は自然に分離されますが、収量を確保するためには一般に使用されます。実際の生産プロセスでは、最初に精製前処理システムを通過する必要があります。膜分離プロセスは、すべてのプロセスタイプの中で最も柔軟なものです。異なる繊維材料を交換することにより、さまざまなタイプと純度のガス生成物を取得できます。実際の研究により、膜分離プロセスが直面する圧力が大きいほど、出力が大きくなるため、繊維膜技術の開発がこのプロセスの中心的な問題であることが示されています。
1.3極低温蒸留プロセス
極低温蒸留プロセスは、極低温深寒気分離プロセスのアップグレードバージョンです。その原則は、空気中の窒素と酸素分子の異なる物理的特性を使用することです。酸素分子と窒素分子は沸点が異なります。空気は最初に高圧と低温下で液化され、次に蒸留されます。熱伝達分離は液体空気に変換され、それにより酸素分子と窒素分子を分離しました。
このプロセスは、空気圧縮機、浄化装置、熱交換システム、蒸留システムなど、実際のアプリケーションで多数の従来の手段を保持しています。最初の2つのプロセスと比較して、極低温蒸留プロセスには非常に明らかな特徴があります。つまり、製品の純度を達成できます。極低温蒸留プロセスは、主に独自の複雑なプロセスと長いデバイスの起動時間などの欠陥のために、新しいプロセスの影響を受けます。特に、空気圧縮機、清浄機、熱交換システムなどを含むデバイス自体によって引き起こされる不便さは、初期投資コストが分子ふるいや膜分離プロセスのコストよりもはるかに高い。
ただし、室温で高純度の窒素および酸素生成物（特に液体製品）を入手することは不可能であり、極低温深寒冷プロセスは依然として不可欠です。
2空気分離ユニットのプロセスフローの選択
空気分離ユニットには幅広いアプリケーションがあり、さまざまなタイプがあります。さまざまな業界では、自分のニーズに基づいて独自の選択を行う必要があります。空気分離ユニットの主なプロセス原則を理解した後、ユーザーが生産したい製品（液体またはガス）の形態を判断する必要もあります。 Newtekは、次の選択の推奨事項を作成しました。
2.1液体製品生産のプロセス選択
空気分離ユニットとプロセスに対応する原材料はガスの形であり、高圧、低温、その他の条件を液体の形に変換する必要があります。上記のプロセスの特性に基づいて、低温蒸留プロセスが液体製品を取得するための最良の選択であると判断することは難しくありません。これは、非低温条件下では、分子のふるいや分離膜を使用して窒素と酸素分子の集まりを得ることができるため、大気圧の下で、酸素の沸点（純粋な酸素）が90.17K（{5}}。98度）です。窒素の沸点（純粋な窒素）は77.35k（-195。80c）です。液体を形成することは不可能です。
したがって、液体製品を取得するには、温度と圧力を考慮する必要があります。同時に、液体製品の貯蔵プロセス要件も非常に厳しいため、生産プロセスでドッキングを達成するために厳格な条件が必要です。
2.2ガス状の製品生産のプロセス選択
気体製品の生産プロセスには、幅広いオプションがあります。非結晶性蒸留プロセスに加えて、分子ふるいと分離膜がより一般的に使用されます。どちらのプロセスも、周期的な生産を達成し、コストを節約できます。ただし、欠点は、より高い純度の製品を取得できないことです。より高い純度を必要とするいくつかの気体製品の場合、完全な低圧空気分離低温二重塔蒸留プロセスが主に使用されています。その理由は、吸着、膜分離、その他のプロセスが
空気分離の目的を達成することができ、高純度の抽出には自然な欠陥（プロセスの制限）があります。完全な低圧空気分離低温二重塔蒸留プロセスは、99.99％のプロセスレベルを達成できます。
3結論
上記の紹介を通じて、NewTekは主要な空気分離プロセスを分析しました。一方で、新しいプロセスの出現により、空気分離プロセスの生産量が大幅に増加し、コストが節約され、効率が向上しました。しかし、一方で、新しいプロセスは従来のプロセスを完全に置き換えることはできません。高純度製品を取得するために、従来のプロセスにはまだ開発の見通しがあります。 NewTek Groupは、経済発展と環境生態学のニーズを満たすために、空気分離プロセスの将来の開発のためのプロセスシステムから始まります。
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