ما هي وحدة فصل الهواء؟

وحدة فصل الهواء (ASU) هي منشأة صناعية مصممة لفصل الهواء الجوي إلى مكوناته الأساسية: النيتروجين والأكسجين وأحيانًا الأرجون والغازات النادرة الأخرى. هذه الوحدات ضرورية لإنتاج الغازات عالية النقاء المطلوبة في مختلف الصناعات. تتضمن المكونات النموذجية لوحدة ASU ما يلي:

• ضواغط الهواء : لضغط الهواء الجوي.

نظام تنقية الهواء : لإزالة الشوائب.

المبادلات الحرارية : لتبريد الهواء المضغوط.

أنظمة التبريد المبردة : لتسييل الهواء.

أعمدة التقطير : لفصل الهواء إلى مكوناته.

 

كيف تعمل وحدة فصل الهواء؟

التقنية الأساسية المستخدمة في وحدات معالجة المياه هي التقطير التجزيئي. فيما يلي مخطط تفصيلي للعملية:

الضغط : يتم سحب الهواء الجوي إلى وحدة ASU وتمريره عبر سلسلة من الضواغط لزيادة ضغطه، عادةً ما يتراوح بين 5 و10 بار. تعمل هذه الخطوة على تعزيز كفاءة عمليات التبريد والفصل اللاحقة.

التنقية : تتم تنقية الهواء المضغوط لإزالة الشوائب مثل الرطوبة وثاني أكسيد الكربون والملوثات النادرة. تعد عملية التنقية هذه أمرًا بالغ الأهمية لضمان أن تكون الغازات المنفصلة ذات درجة نقاء عالية ولمنع التجميد أو توصيل المعدات المبردة.

التبريد : يتم تبريد الهواء المضغوط المنقى إلى درجات حرارة شديدة البرودة باستخدام المبادلات الحرارية ودورات التبريد. تعمل عملية التبريد هذه على تسييل الهواء، مما يسهل عملية الفصل بناءً على الاختلافات في نقاط الغليان.

الفصل : يتم تغذية الهواء المسال إلى عمود التقطير (أو عدة أعمدة)، حيث يتم فصله إلى مكوناته الأساسية:

• النيتروجين : يغلي عند -196 درجة مئوية (-321 درجة فهرنهايت).
• الأكسجين : يغلي عند -183 درجة مئوية (-297 درجة فهرنهايت).
• الأرجون (إذا تم فصله): يغلي عند -186 درجة مئوية (-303 درجة فهرنهايت).

ومع صعود الهواء إلى العمود، فإنه يسخن تدريجيًا، مما يتسبب في تبخر المكونات المختلفة عند نقاط الغليان الخاصة بها. على سبيل المثال، يرتفع البخار الغني بالأكسجين إلى الأعلى، بينما يتجمع السائل الغني بالنيتروجين في الأسفل. عادةً ما يتم استخراج الأرجون عند نقطة متوسطة في العمود.

التجميع والتخزين والتسليم : يتم جمع الغازات المنفصلة وتخزينها إما في خزانات مضغوطة أو مبردة. يتم بعد ذلك توزيع هذه الغازات وفقًا لمتطلبات النقاء المحددة للتطبيقات المختلفة.

تعتمد كفاءة وحدة ASU بشكل كبير على التكامل المحكم للمبادلات الحرارية وأعمدة الفصل.

 

تطبيقات ASU

الرعاىة الصحية

إمداد الأكسجين : ضروري للاستخدام الطبي، بما في ذلك دعم الجهاز التنفسي والتخدير.

الغازات التقنية الأخرى : تستخدم في التطبيقات الطبية المختلفة.

العمليات الصناعية

تصنيع المعادن : يُستخدم الأكسجين والنيتروجين في عمليات القطع واللحام وغيرها من عمليات تشغيل المعادن.

الإنتاج الكيميائي : تستخدم الغازات الناتجة عن وحدات التخزين في تصنيع المواد الكيميائية.

معالجة مياه الصرف الصحي : يستخدم الأكسجين لتعزيز عمليات المعالجة البيولوجية.

تصنيع أشباه الموصلات : تعتبر الغازات عالية النقاء ضرورية لعمليات مثل تصنيع الرقائق وتصنيع الأجهزة.

الأغذية والمشروبات

النيتروجين : يستخدم في تعبئة وحفظ المنتجات الغذائية لإطالة مدة صلاحيتها.

إنتاج الطاقة

عمليات الاحتراق : يستخدم الأكسجين عالي النقاء في محطات توليد الطاقة ومصانع الصلب لتحسين كفاءة الاحتراق وتقليل الانبعاثات.

 

خاتمة

تعتبر وحدة فصل الهواء تقنية أساسية في إنتاج الغازات الصناعية عالية النقاء. إن قدرتها على فصل الهواء بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة إلى مكوناته الأساسية لها تطبيقات واسعة عبر الرعاية الصحية والعمليات الصناعية وصناعات الأغذية والمشروبات وإنتاج الطاقة. ومع تزايد الطلب على هذه الغازات، سيستمر دور وحدات تخزين الطاقة في التوسع، مدفوعًا بالتقدم في الهندسة المبردة والحاجة المتزايدة للغازات عالية النقاء في مختلف التطبيقات.