I. 空気分離装置の紹介
いわゆる空気分離ユニットとは、簡単に言えば、空気中の主なガス成分を分離する装置です。{0}空気を液体状態まで深く冷却し、液体空気の成分の異なる沸点を利用して酸素、窒素、アルゴンを徐々に分離します。空気には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンなどの希ガスや、水分、二酸化炭素、塵などの不純物も含まれており、これらはすべて分離して浄化する必要があります。ほとんどの工場にとって、空気分離ユニットの主なタスクは、きれいな酸素、窒素、アルゴンなどを分離して生成することです。
(I) 原理の紹介
空気の主成分は窒素、酸素、アルゴンであるため、分離の主な目的はこれら 3 つの純粋なガスを取得することです。
空気中の主な不純物は、水分、二酸化炭素、炭化水素です。
空気の分離とは、空気中の有害な不純物を除去し、混合ガスを窒素、酸素、アルゴンなどの「純粋な」ガスに分離することです。
空気分離の基本原理は、空気中の窒素、酸素、アルゴンが異なるバブルポイント（露点、沸点）を持ち、蒸留により分離することです。それらの沸点は次のとおりです。 N₂: -195.8 度。 O₂: -183.0 度; Ar: -185.7 度。
蒸留プロセス：蒸留板上では、高温の飽和水蒸気と低温の飽和液体が完全に接触します。飽和蒸気は飽和液体に熱を放出し、部分的に凝縮します。飽和した液体は熱を吸収し、部分的に蒸発します。酸素は高沸点成分であり、液相中でさらに凝縮します。窒素は低沸点成分であり、さらに蒸発して気相に入ります。-
II. 処理の流れの紹介
現在の空気分離のプロセス フローは大まかに次のとおりです。大気は最初に圧縮システムで圧縮され、次に予備冷却のために予冷システムに入り、次に精製システムに入って水分や二酸化炭素などの一部の不純物が除去され、その後熱交換システムによってさらに冷却され、次に蒸留システム（主に膨張機、コールド ボックスなどを含み、コールド ボックスにはメイン タワー、主冷却、液体ポンプなどの機器が含まれており、蒸留が行われます）に入ります。{0}までの工程はこのシステム内で完結します）、最終的に製品のガス化、圧縮、貯蔵などのバックアップシステムに入ります。
Ⅲ．空気分離ユニットシステム（または装置）の紹介
(I) 圧縮方式
空気圧縮システムの先頭にはエア フィルターがあり、空気中の機械的不純物を濾過するために使用されます。主に自己洗浄式のエアフィルターがあります。-圧縮の目的は空気を事前圧縮することであり、設備には主に蒸気タービン、空気圧縮機、過給機などが含まれます。-
-セルフクリーニング フィルタ: 一般に、ガス量が増加すると、フィルタ カートリッジの数が増加し、層の数も増加します。 25,000 グレード以上の場合は 2 層、60,000 グレード以上の場合は 3 層-。単一のコンプレッサーには別個のフィルターを装備する必要があり、それは風上に配置されます。
蒸気タービン:-高圧蒸気が膨張して仕事をし、同軸羽根車を回転させ、それによって作動流体に仕事を与えます。一般的な形式には、全凝縮、全背圧、抽出凝縮が含まれますが、より一般的に使用されるのは抽出凝縮です。
エアコンプレッサー: 大型の空気分離ユニットでは、主に単軸等温遠心コンプレッサーが使用されます。{0}輸入品のエネルギー消費量は国産品に比べて約2%低く、投資額は80%高い。出口は通気されており、戻りパイプラインは設定されていません。最小吸入流量の耐サージ要件があり、流量調整に入口ガイドベーンが使用されます。-輸入品と国産品はすべて 4 段階の圧縮と 3 段階の冷却を備えています（最終段階は冷却されません）。-メインエアコンプレッサーには、インペラとボリュートの表面に付着した堆積物を各レベルで洗浄する水洗浄システムが装備されており、メインエンジンと完全にセットになっています。
ブースター: 大型の空気分離ユニットでは、主に単軸等温遠心圧縮機とギア遠心圧縮機が使用されます。{0}このうちギヤ式は、特に圧力が比較的大きい条件下でのエネルギー消費の面で有利です。
(II) 予冷システム
予冷システムの機能は、圧縮空気中の水分、二酸化炭素、塵埃、その他の不純物を次のステップで浄化できるように、空気を予備的に冷却することです。主要設備には空冷塔、水冷塔、冷却水・冷水ポンプなどが含まれます。
空冷塔：密閉循環式（空冷塔を上下二段に分け、空冷塔上部と水冷塔の間で冷水を循環させる）と開放循環式（循環水系へ）の2つの形態があります。閉鎖循環は主に、淡水と化学物質を補充する必要がある水質の悪い化学プラントで使用されます。開放循環が広く使用されていますが、循環水システムにも定期的に淡水を補充する必要があり、夏の作業条件も考慮する必要があります。その設計は一般に、下部に 1 メートルの φ76 ステンレス鋼ボール リング (高温耐性)、3 メートルのφ76 強化ポリプロピレン ボール リング (大フラックス)、および 4 メートルのφ50 強化ポリプロピレン ボール リングがあります。
水冷却塔：2段式（外部冷源がない場合、乾燥ダーティ窒素の冷却能力を十分に回復して予冷システムを確保しますが、抵抗は2倍、7メートル+ 7メートルφ50ポリプロピレンボールリング）と1段式（外部冷源がある場合、8メートルφ50ポリプロピレンボールリング）の2種類があります。-
その他: 一般に、不純物がシステムに侵入するのを防ぐために、予冷システムのすべての水入口にフィルター (通常、4 つの水ポンプ、水冷却塔への水入口、チラーの蒸発側への水入口の 6 つのユニット) を取り付ける必要があります。{0}}効果テストは次のとおりです。下部 4 メートルのパッキンセクションの出口ガスは入口水より 1 度低くなります。上部 8 メートルのパッキングセクションの出口ガスは水より 1 度高くなります。一般的に温度計は空冷塔の中央（内部まで伸びている）に設置されています。
(III) 浄化システム
浄化システムの機能は、空気中の水分、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、炭化水素などの不純物を除去し、空気生成物中の窒素、酸素、アルゴンの純度を確保することです。使用される吸着器は、垂直軸流、水平二層ベッド、および垂直放射状流です。
垂直軸流：主に10,000レベル以下の空気分離装置に使用されます（直径は4.6mに達します）、ベッドの厚さは1550∽2300mm、二重-層または単層-を配置でき、空気流の分布が最適です。
水平二層ベッド: 主に大型および中型の空気分離装置に使用されます。-、ベッドの厚さ 1150 mm (モレキュラーシーブ) + 350 mm (アルミニウムゲル)。
垂直ラジアルフロー：容器の内部空間を有効利用できるため、同じ直径の吸着層の面積が約1.5倍に拡大し、タワーの高さを効果的に低減し、垂直配置方法の占有面積が小さくなります。水平吸着器の不均一な気流とは異なり、気流が均一に分布するため、モレキュラーシーブの量が 20% 削減され、再生エネルギー消費も 20% 節約されます。ただし、気流の中心が集中している（扇形の領域）ため、横型に比べて浸透時間が早い（CO₂＜0.5ppmが必要）という欠点があります。ベッドの厚さは1000mm+200mmで、20,000レベルを超える空気分離装置の構成に対応できます。
IV熱交換システム
熱交換システムの目的は、次の蒸留操作に備えて空気をさらに冷却することです。冷エネルギーの源は、タービンエキスパンダーを通る空気の一部の蒸発です。構造は多層プレート-フィンタイプです。隣接するチャネル間の物流は、フィンを介して適切に熱交換されます。モレキュラーシーブに吸着された圧縮空気を冷却して水とCO₂を除去するために使用されます。ここで各還流ガス（液体）は室温まで加熱されます。
厳密に言えば、同じ熱交換器内で混合媒体の複数の流れを設計すると、各媒体の熱伝達のバランスが自動的に調整され、エネルギー消費を最小限に抑えることができます。ただし、内部圧縮プロセスの場合、すべての熱交換器が高圧熱交換器となるため、投資が増加します。-したがって、20,000 レベルを超える内部圧縮熱交換器では高圧と低圧を分離する方が経済的であり、すべての高圧熱交換器は 20,000 レベル未満で構成されます。-
V 分別システム
分別システムの目的は、精製され深冷された圧縮空気を酸素、窒素、アルゴンなどに段階的に分別することです。主な設備はコールドボックス（主塔、主冷却、サブクーラー、粗アルゴン塔、液体酸素ポンプ、液体ポンプ等を含む）です。
コールドボックス: 空気分離作業場の最高のシンボルである四角または円形の金属構造物です。冷気の損失を軽減するためにパールサンドが充填されています。タワープレートとパッキンの蒸留作用によりコールドボックス内で空気が分離されます。
蒸留塔：塔本体は円筒形で、下部塔には多層のふるい板があり、ふるい板の上にオーバーフローバケットが設置され、オーバーフローバッフルがあり、小さな穴が密に覆われています。上部塔には通常のパッキンと液体分配器が装備されています。下部塔での蒸留中、液体は各ふるい板を上から下に向かって 1 つずつ流れます。越流堰の効果により、ペダル上に一定の液面高さが形成されます。気体がふるい板の小さな穴を下から上に通過すると、液体と接触して気泡が発生し、気液接触面積が増加し、熱と物質の交換が効率的に行われます。低沸点成分は徐々に蒸発し、高沸点成分は徐々に液化します。-塔頂部では沸点の低い純粋な窒素が得られ、塔底部では沸点が高く酸素に富んだ液体空気成分が得られます。-上部塔での蒸留中、ガスは分配器を通過し、パッキンプレートに沿って上昇します。液体は配水器を通ってパッキンプレートの上から下まで均一に分配されます。パッキンの表面では、気体と液体が完全に接触し、効率的な熱と物質の交換が行われます。上昇ガス中の低沸点酸素含有量は増加し続け、高沸点成分の酸素は大量に洗い流されて還流液となり、最終的に塔頂では低沸点の純窒素が得られ、塔底では高沸点の液体酸素が得られる。-。
VI 保管・気化バックアップシステム
分別した液体酸素、液体窒素、液体アルゴンを貯蔵、気化、充填します。主な設備には、極低温液体貯蔵タンク、気化器、ボトル充填ポンプ、充填プラットフォームなどが含まれます。
低圧酸素および窒素製品: 製品調整バルブと通気流路をセットし、サイレンサーに通気します (窒素の内部部品は炭素鋼、酸素の内部部品はステンレス鋼)。
ダーティ窒素：水冷塔へのベント設定（ダーティ窒素のベント、再生ガスの割り当て、塔上部圧力の調整）。水冷塔の直径は、吐出量要件を満たす必要があります。特に窒素を導入すると塔上部の圧力が上がらなくなります。水冷塔の抵抗は6kPa（パッキン高さ8m）、配管とバルブは4kPa、大気との圧力差は2kPa、合計12kPaです。
高圧酸素製品: 通気には 2 段階のスロットルが使用されます。{{1}まず、高圧の製品ガスを10barGまで絞り、偏心減速機を通過させ、途中にモネル消音板を設置し、偏心減速機を介してパイプライン径を拡大します。酸素媒体の流量は 10m/s 以下に制御され、絞られてマフラータワーに排出されます。マフラーエレメントはステンレス製です。
高圧窒素製品: 窒素製品は、最初に 10 bar まで絞り込まれ、ステンレス鋼の騒音低減プレートを通過し、次に絞りと通気のためにマフラー タワーに送られます。マフラーエレメントは炭素鋼です。
酸素弁: 手動で操作しないことが求められます（調整弁にハンドルを設けることは禁止されており、手動弁は防爆壁の内側に設置されています）。-
