برج جداسازی هوا نوعی تجهیزات مورد استفاده در صنعت تولید اکسیژن در مقیاس بزرگ است. ساختار و اصل آن بر اساس اصول فیزیکی مانند انرژی، سینتیک و فیزیک مولکولی است.
ساختار برج جداسازی هوا
ساختار برج جداسازی هوا برای دستیابی به جداسازی هوا طراحی شده است. اجزای اصلی آن عبارتند از:
بدنه برج: ساختار اصلی برج جداسازی هوا که معمولاً مانند یک برج آهنی ساخته می شود تا با ارتفاع و نیازهای جریان فرآیند سازگار شود.
بالشتک: فضای داخلی با پرکننده‌هایی مانند حلقه‌های گلوله‌ای پلی پروپیلن پر شده است که برای افزایش تماس بین گاز و مایع و ارتقای فرآیند تبادل گرما استفاده می‌شود.
توزیع کننده آب: برای توزیع آب خنک کننده یا سایر رسانه ها برای اطمینان از مرطوب شدن یکنواخت لایه بسته بندی و بهبود راندمان تبادل حرارت استفاده می شود.
کمپرسور هوا: برای فشرده کردن هوای ورودی به بدنه برج، افزایش فشار و دمای آن و تسهیل فرآیند جداسازی بعدی استفاده می‌شود.
گسترش دهنده توربین: با استفاده از اصل توربین، دمای هوا از طریق فرآیند انبساط کاهش می یابد تا جداسازی مایع سازی تسهیل شود.
برج تقطیر: برای جداسازی بیشتر اکسیژن و نیتروژن در هوا استفاده می‌شود که از طریق تغییرات دما و فشار حاصل می‌شود.
اصل کار برج جداسازی هوا
اصل کار برج جداسازی هوا مبتنی بر فناوری برودتی است و جداسازی هوا از طریق مراحل زیر حاصل می شود:
پیش تصفیه هوا: ابتدا هوا از قبل خنک و تصفیه می شود تا ناخالصی ها و بخار آب حذف شود تا از اثر جداسازی اطمینان حاصل شود.
فشرده سازی و خنک سازی: هوا فشرده و تا دمای پایین مشخصی خنک می شود تا اکسیژن و نیتروژن موجود در آن مایع شده و جدا شود.
جداسازی: اکسیژن و نیتروژن از طریق تغییرات دما و فشار در برج تقطیر جدا می شوند. اکسیژن به دلیل نقطه جوش بالاتر، ابتدا مایع شده و جمع آوری می شود، در حالی که نیتروژن بعداً به دلیل نقطه جوش پایین تر جمع آوری می شود.
ذخیره سازی و پر کردن: اکسیژن مایع، نیتروژن مایع و غیره جدا شده ذخیره شده و از طریق تجهیزات ویژه پر و استفاده می شود.