¿Qué es el procesamiento criogénico?

Compresor de aire principal (MAC)

El MAC comprime el aire atmosférico, generalmente a 60-90 PSIG y lo entrega al sistema. Estos compresores normalmente son accionados por motores eléctricos. Se proporcionan enfriadores entre etapas para eliminar el calor de compresión entre cada etapa del compresor, de los cuales normalmente hay 2 o 3.

Limpieza frontal

Las ASU modernas utilizan una unidad prepurificadora (PPU), que elimina la humedad, el CO2 y la mayoría de los hidrocarburos del aire. Se debe eliminar la humedad y el CO2 para evitar que se forme hielo y hielo seco más adelante en el proceso. Una PPU generalmente se compone de un enfriador para enfriar el aire a 40-55 °F, un separador de condensado para eliminar el agua libre y 2 recipientes llenos de material desecante y tamiz mole, que adsorbe los contaminantes y permite el paso del aire. Un lecho está siempre en línea con el proceso, mientras que el otro lecho se regenera con nitrógeno residual calentado para eliminar los contaminantes acumulados. Las camas cambian automáticamente cada 5 a 8 horas. El aire de la PPU está muy cerca de la humedad y libre de CO2.

Algunas ASU más antiguas utilizan intercambiadores de calor reversibles para realizar la limpieza frontal. Estos sistemas contienen intercambiadores de calor criogénicos especiales que congelan la humedad y el CO2, permitiendo que fluya aire limpio hacia el proceso de destilación. Los pasos en el intercambiador de calor se cambian cada 3 a 10 minutos mediante una serie de válvulas de mariposa y de retención. Una pasada elimina los contaminantes mientras que la otra se regenera mediante los gases residuales salientes.

Aunque la eliminación de humedad y CO2 mediante intercambiadores de calor inversos es económica tanto en costo de capital como en costo operativo.

caja fría

La caja fría contiene los intercambiadores de calor criogénicos, las columnas de destilación y las válvulas y tuberías asociadas. Debido a que las partes de este sistema están muy frías, todos los componentes se montan dentro de la caja fría y luego se recubren con aislamiento. Las cajas frías pueden ser rectangulares o cilíndricas y suelen ser altas, algunas de más de 200 pies, según la capacidad y el tipo de sistema Argon.

Las neveras portátiles modernas están rellenas de aislamiento de perlita, que es ligero y fácil de instalar y quitar cuando sea necesario. Las cajas frías más antiguas pueden estar repletas de lana de roca criogénica, que se empaqueta a mano a 14 libras por pie cúbico. La instalación y eliminación lleva mucho tiempo.

expansor

Todas las ASU, excepto algunas unidades muy pequeñas, tienen expansores. Los expansores proporcionan la refrigeración necesaria para producir líquidos en el sistema de columna de destilación. Se alimenta aire, nitrógeno o nitrógeno residual al expansor, lo que hace que la rueda gire y transfiera energía a un compresor, generador o freno de aceite. Esta transferencia de energía hace que el gas se enfríe. A medida que continúa el proceso, la temperatura de salida del expansor eventualmente alcanza la temperatura de diseño mientras se enfría el sistema de columna.

Sistema de argón líquido

Hay 2 tipos comunes de sistemas de argón líquido. Muchas plantas no proporcionan ningún equipo de separación de argón. En estos casos, la mayor parte del argón simplemente sale de la ASU con el gas residual. El primer tipo utiliza una columna de argón crudo que concentra argón a un contenido de 2-3% de O2 a partir de una alimentación de la columna de baja presión de 88-92% de O2. Este argón crudo se calienta y se mezcla con hidrógeno antes de ingresar a un reactor catalítico, donde el H2 y el O2 se combinan para formar agua. Luego, este argón húmedo se seca y se enfría nuevamente a temperaturas criogénicas, después de lo cual se eliminan el H2 y el N2 en un separador y una columna de destilación, respectivamente.

Los sistemas criogénicos de argón dependen únicamente de la destilación para su purificación. Dado que se necesitan una gran cantidad de bandejas o empaques para separar el argón del oxígeno, estas columnas pueden tener más de 200 pies de altura. Muchas plantas nuevas utilizan sistemas criogénicos de argón para evitar el uso de un compresor de argón e hidrógeno en el proceso. La desventaja es el largo tiempo de recuperación para alcanzar la pureza luego de un arranque o alteración del proceso, muchas veces superior a las 48 horas.

ASU-plant