空気分離プラントを理解する:大気を貴重なガスに分割する仕組み
空気分離プラントは、自然に発生する空気、つまり大気を成分ガスに分離する工業施設です。このプロセスで収集されるガスには、酸素、窒素、アルゴンに加え、ネオン、キセノン、クリプトンなどの不活性ガスも含まれます。窒素と酸素は地球の大気中で最も一般的な 2 つのガスであるため、この 2 つの元素がこのプロセスで収集されるガスの大部分を占めます。
空気分離プラントで使用されるプロセスは、極低温蒸留と呼ばれます。大気を極低温に冷却することにより、成分ガスを分離して回収することができます。一部の植物では液体の窒素や酸素も採取される場合があります。
極低温蒸留プロセスは 4 段階の手順です。最初のステップでは、大気を浄化し、5 ～ 10 バール (4 ～ 9 気圧) の圧力範囲に圧縮します。洗浄プロセスでは、冷却プロセスを妨げる可能性のあるほこりや汚染物質が除去されます。圧縮プロセスでは、圧縮空気を熱交換器に通して冷却する前に、空気を加熱して微量の水分を除去します。
圧縮空気が冷却されたら、次のステップは精製です。このプロセスには、吸着と呼ばれるプロセスによって空気を濾過するモレキュラーシーブに空気を通過させることが含まれます。このプロセスでは、ガスまたは分子が吸着剤表面に引き付けられ、吸着剤材料の上に層を形成します。モレキュラー シーブは、二酸化炭素、水、炭化水素ガスを除去するように設計されています。
空気が浄化された後は、冷却および蒸留チャンバーに安全に送ることができます。冷却チャンバーは、熱交換器と極低温の流れで構成されます。空気がこのチャンバーを通過すると、成分ガスの蒸留が可能になるのに十分な低温に達します。
空気の蒸留は蒸留塔内で行われます。収集されるガスに応じて、空気は複数の蒸留塔を通過する場合があります。このコンポーネントは、冷媒と膨張器またはバルブを使用してジュール トムソン効果を生成し、空気の成分ガスを冷却して液体状態にします。液化ガスは収集され、保管または使用のために周囲温度まで温められます。
空気分離プラントで生成されるガスは、多くの工業プロセスで使用されます。場合によっては、これらの元素のガス状の形態は、直接パイプラインを介して産業ユーザーに輸送されます。他の場合には、採取された要素は、後の輸送および使用のために液体または気体の形態で保管されることがある。大量の蒸留ガスは通常、液体の状態でタンクローリーで輸送されます。少量は加圧シリンダー内でガスとして輸送される場合があります。
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