Die vollautomatische flüssige Stickstoff-Anlage ist eine modulare Anlage, die Luftkompression, Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, Stickstoff-Flüssigkeits- und Lagertransport in einem integriert. Sein Strukturprinzip basiert auf der Transformationsdruckadsorptionstechnologie (PSA) und dem tiefkühlten Flüssigkeitsprozess, um eine effiziente, stabile und sichere Flüssige Stickstoff-Produktion durch ein hochintegriertes Design zu erreichen. Im Folgenden wird sowohl die Struktur als auch das Arbeitsprinzip analysiert:
Strukturzusammensetzung: Modular integriertes Design
Luftbehandlungssystem
Kompressor: Verwenden Sie einen Reverse- oder Schraubenkompressor, um die Normalluft bei Normaltemperatur auf 0,7-1,0 MPa zu komprimieren, um Druckbedingungen für die spätere Trennung bereitzustellen.
Reinigungsanlage: einschließlich Staubfilter, Ölfilter und Gefriertrockner, um Feuchtigkeit, Ölanteile und Partikel in der Luft zu entfernen, um sicherzustellen, dass die Luftreinheit ≥ 99,9% in das Adsorptionssystem eintritt.
Stickstoffsauerstofftrennungssystem
Adsorptionsturm: Eingebautes hochwertiges Kohlenstoffmolekularsieb, das den Differenz in der Diffusionsrate von Sauerstoff und Stickstoff in den Mikroporen (die Sauerstoff-Diffusionsrate ist viel größer als Stickstoff) nutzt, Sauerstoff unter Druck adsorbiert und Stickstoff anreichert.
Zwei-Turm-Kreislaufstruktur: Abwechselnde Adsorption und Regeneration durch das PLC-Programm, ein Turm produziert Stickstoff, der andere Turm reduziert den Druck und entbindet den Sauerstoff, um eine kontinuierliche und stabile Gasversorgung zu erreichen.
Stickstoffflüssigkeitssystem
Luftgekühlter ölfreier Kreislaufkompressor: Weitere Kompression und Kühlung des abgetrennten Stickstoffs zur Verflüssigung.
Tiefkaltes Mischmittel-Reduktionskühlmaschine: Auf der Grundlage des Rückwärmzyklus des Multi-Mischmittel-Reduktionskühlzyklus wird eine niedrige Temperatur durch Heliumkompressionsextension erzielt und das Stickstoff auf -196 ° C geflüssigt.
Duwa Tank: Doppelschicht Vakuum-Isolierung, innere Schicht 304 Edelstahl (Dicke 8mm), äußere Schicht Q235 Stahl, mittlere Füllung Perlsand-Isoliermaterial, Vakuumgehalt ≤ 5 × 10-3 Pa, tägliche Verdampfungsrate ≤ 0,5%, für die Speicherung flüssiger Stickstoff.
Förder- und Steuerungssysteme
Kolben-Kryotemperaturpumpe: Pumpenkopfmaterial aus Kupfer-Nickel-Legierung, Drehzahl 1500r / min, stabiler Ausgangsflüssiger Stickstoff unter -196 ° C-Bedingungen, Nennströmung 500L / h, maximale Hubhöhe 80m.
Explosionssicherer Kontrollschrank: integrierter 7-Zoll-Touchscreen mit SPS-Modul, Echtzeit-Anzeige des Tankdrucks, des Flüssigkeitsniveaus und des Infusionsflusses, Reaktionszeit ≤1 Sekunde, Flüssigkeitsniveauregelungsgenauigkeit ± 5 mm, Druckregelgenauigkeit ± 0,02 MPa.
Sicherheitsvorrichtungen: einschließlich Sicherheitsventil (Startdruck 1,0 MPa, Rücksitzdruck 0,9 MPa), Online-Reinheitsanalysator (automatischer Alarm bei Reinheit unter 99,999%) und Heliumleckungsdetektionssystem (Leckage ≤ 1 × 10-9 Pa · m³ / s).
Basis montieren
Mit Q235 Kohlenstoffstahl Schweißen, Größe 4m x 2,5m x 0,5m, die Unterseite ist mit 4 Universal-Rädern mit einem Gewicht von 10 Tonnen (Radrand verpackt mit Tieftemperaturgummi), leicht zu bewegen und zu positionieren.
II. Arbeitsprinzip: Transformationsadsorption und tief kalte Flüssigkeit
Luftkompression und -reinigung
Nach dem Druck der Normalluft durch den Kompressor auf 0,7-1,0 MPa wird durch den Staubfilter, den Ölfilter und den Gefriertrockner die Feuchtigkeit, das Öl und die Partikel entfernt, um die Luftreinheit zu gewährleisten.
Stickstoffsauerstofftrennung (PSA-Verfahren)
Druckadsorption: Die gereinigte Druckluft gelangt in den adsorptionsturm, das kohlenstoffmolekulare Sieb adsorbiert Sauerstoff vorrangig und der Stickstoff wird in der gasphase angereichert.
Reduzierte Druckentbindung: Wenn der Adsorptionsturm sich der Sättigung nähert, kann der adsorbierte Sauerstoff durch Reduzierung des Drucks auf den Normaldruck entbindet werden und die Molekularsieb-Regeneration erreicht wird.
Doppel-Turm-Zyklus: Das PLC-Programm steuert die Absorption und Regeneration der beiden Turme abwechselnd, um eine kontinuierliche Gasproduktion zu gewährleisten.
Stickstoffverflüssigung (Tiefkühlprozess)
Kompressionskählung: Der abgetrennte Stickstoff wird durch einen luftgekühlten ölfreien Zykluskompressor weiter komprimiert und gekühlt.
Tiefkühlung: Stickstoff gelangt in die tiefkühlte Mischmittelkühlmaschine, erhält eine niedrige Temperatur durch Heliumkompressionsextension und kühlt das Stickstoff auf -196 ° C.
Flüssiger Stickstoff speichern: Flüssiger Stickstoff wird in den Duwa-Tank gesammelt, um den Verdunstungsverlust durch Vakuum-Isolierung zu reduzieren.
Flüssiger Stickstoff Transport und Steuerung
Kryotemperaturpumpe: Die Kolben-Kryotemperaturpumpe transportiert flüssigen Stickstoff aus dem Duwa-Tank zum Kältepunkt mit einem stabilen Druck von 0,7 MPa.
Intelligente Überwachung: Der explosionssichere Steuerschrank überwacht den Tankdruck, den Flüssigkeitsspiegel und den Infusionsfluss in Echtzeit und passt die Betriebsparameter automatisch an, um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten.
Technische Vorteile und Anwendungsszenarien
Technische Vorteile
Hocheffiziente Energieeinsparung: Der PSA-Prozess in Kombination mit tiefkalter Flüssigung ermöglicht eine hohe Gasproduktionseffizienz und einen geringen Energieverbrauch (die Produktionskosten für flüssigen Stickstoff betragen nur 1/3 des transportierten flüssigen Stickstoffs).
Stabil und zuverlässig: Doppelturm-Kreislaufstruktur mit automatischer Steuerung durch SPS, um eine kontinuierliche und stabile Gasversorgung mit niedriger Ausfallrate zu erreichen.
Modulares Design: Die Struktur ist einfach zu transportieren und zu installieren und kann vor Ort nur mit Leitungen und elektrischen Anschlüssen verwendet werden.
Sicherheit und Umweltschutz: Explosionssichere Steuerschränke, Sicherheitsventile und Online-Reinheitsanalysatoren sorgen für sicheren Betrieb und geschlossene Systeme reduzieren das Risiko von Stickstoffleckagen.
Anwendungsszenen
Chemische Industrie: Bereitstellung von Kältequellen für Kryogenreaktoren, stabile Kontrolle der Reaktionstemperatur (z. B. -80 ℃ ± 2 ℃).
Medizinischer Bereich: Bereitstellung einer flüssigen Stickstoffkühlung für überleitende Magnete in Magnetresonanztbildgeräten (MRT), um sicherzustellen, dass die Magnete in einem überleitenden Zustand sind.
Metallbearbeitung: Für die tiefkalte Bearbeitung von Lagern zur Verbesserung der Härte (HRC3-5 Grad) und der Verschleißbeständigkeit.
Wissenschaftliche Experimente: Bereitstellung von hochreinem flüssigem Stickstoff für physikalische und chemische Experimente und Unterstützung der Simulation von niedrigen Temperaturen.