Instalação de produção de gás criogénico Kripton Xenon Neon e Hélio
Os gases raros, também conhecidos como gases nobres, são os elementos mais inertes e não reativos conhecidos pelo homem. São encontradas em concentrações muito baixas no ambiente (0.001818% de néon, 0.000114% de krypton e 0.0000087% de xénon) e são fabricadas por unidades de separação de ar (ASU). Devido às suas propriedades químicas únicas, os especialistas encontraram muito novas e interessantes aplicações para eles.
A maioria dos gases raros é muito estável, como é o caso de a sua energia de ionização ser muito elevada. Isto torna-os muito úteis como fontes de feixe de iões para limpar, cortar ou soldar materiais.
Outra propriedade é a sua capacidade única de produzir luz brilhante, que pode ser na forma de um laser (laser de neon/hélio) ou uma fonte de luz (xénon). Por fim, são gases muito pesados e densos, por isso são utilizados em motores de propulsão ou em isolamento de vidros. Os gases raros são chamados porque estão presentes em quantidades muito pequenas no ar.
O Xénon é raro com apenas 90 gramas de 1 milhão de quilogramas da atmosfera terrestre. É extraído comercialmente apenas de grandes instalações de separação de ar que produzem mais de 1,000 toneladas de oxigénio por dia.
A WOBO tem tecnologias de purificação eficientes necessárias para remover impurezas como árgon e azoto que são muito inertes. Transfilamos gases raros em garrafas nas nossas fábricas de elevada pureza na Ásia para serem utilizados em segmentos industriais de elevado valor.
A separação de krypton, xenon, neon e hélio no espaço criogénico envolve normalmente um processo de várias fases conhecido como destilação criogénica ou destilação criogénica fraccionada. Este processo tira partido dos diferentes pontos de ebulição destes gases para os separar com base nas suas volatilidades relativas. Eis uma descrição geral do processo:
1. Compressão: A mistura de gás contendo krypton, xenon, neon e hélio é comprimida primeiro para aumentar a pressão. Isto ajuda a prepará-lo para as fases de arrefecimento subsequentes.
2. Pré-oleificação: A mistura de gases é submetida a pré-oleagem com permutadores de calor. Normalmente, é arrefecido por um contra-fluxo contra um gás ou líquido mais frio, como azoto líquido ou oxigénio líquido, para remover algum do calor e reduzir a temperatura.
3. Separação inicial: A mistura de gás pré-arrefecida é então introduzida numa coluna, normalmente uma coluna de destilação ou uma coluna de fraccionamento. Esta coluna consiste em vários estágios ou bandejas. À medida que a mistura flui para cima, é sujeita a refrigeração adicional e condensação parcial.
4. Fracionamento: A coluna está equipada com uma caldeira de retorno no fundo e um condensador no topo. O calor é aplicado na recaldeira, fazendo com que o líquido no fundo vaporize e suba através da coluna. À medida que a mistura de gás sobe, começa a condensar em diferentes estágios, com os componentes mais pesados condensando em estágios inferiores e os mais leves condensando em estágios mais altos.
5. Refluxo: O líquido condensado do topo da coluna, conhecido como produto aéreo, é coletado e parcialmente rerefletido na coluna. Este refluxo ajuda a melhorar a eficiência da separação lavando os componentes mais pesados, permitindo uma purificação adicional.
6. Recolha de produtos: Em várias fases da coluna, diferentes fracções enriquecidas em krypton, xénon, néon e hélio são recolhidas como produtos individuais. Os pontos de coleta precisos são determinados pelos pontos de ebulição e pelas volatilidades dos gases.
7. Repetição e optimização: O processo de destilação é normalmente realizado em várias colunas ou em fases repetidas para alcançar graus de pureza e recuperações mais elevados dos gases pretendidos. As condições de temperatura, pressão e relação de refluxo são ajustadas para otimizar a eficiência da separação.
| impurezas ppm |
N2 |
O2 e ar |
H2 |
CO |
CO2 |
CH4 |
| XE |
Design |
1.5 |
0.5 |
0.5 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
| Real |
0.3 |
0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
| KR |
Design |
2 |
1.5 |
1.5 |
0.3 |
0.4 |
0.3 |
| Real |
0.3 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
| Rendimento |
100 ~ 400 Nm3/h |
| impurezas ppm |
N2 |
O2 e ar |
H2 |
CO |
CO2 |
CH4 |
H2O |
| Ele |
Design |
1.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
1 |
| Real |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.2 |
| NE |
|
0.5 |
1 |
1 |
0.2 |
0.2 |
0.1 |
0.2 |
| Real |
< 0.2 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.1 |
< 0.2 |
| Rendimento |
10 ~ 100 Nm3/h |
|
1. Equipamento de extracção e separação de hélio Krypton-xenon-neon de elevada pureza, concebido e fabricado de forma independente.
2. Pureza do gás carbónico, do gás de xénon, do gás de néon, do gás hélio, do dióxido de carbono, E o oxigénio líquido pode atingir 6N (99.9999%), satisfazendo totalmente os requisitos de indústrias como semicondutores, ecrãs de ecrã plano, aeroespacial e medicina.
3. O maior equipamento de separação neon-hélio produzido e operado a nível nacional, com uma capacidade de produção de gás de néon até 90,000 Nm3/ano, forneceu mais de 20 conjuntos de equipamento de pré-concentração de krypton-xénon e 8 conjuntos de equipamento de refinação de krypton-xénon a fabricantes nacionais e estrangeiros.
4. O equipamento de separação de ar criogénico pode ser aumentado ou reduzido de acordo com a capacidade de produção requerida. Quer se trate de uma instalação laboratorial de pequena escala ou de uma fábrica industrial de grande escala, a tecnologia de destilação criogénica oferece flexibilidade e escalabilidade para satisfazer diferentes requisitos de produção.
5. O processo de separação do ar criogénico tem um impacto ambiental relativamente baixo. Os gases são arrefecidos e destilados a baixas temperaturas sem necessidade de reacções químicas ou de processos energéticos significativos. Os gases recuperados, especialmente o hélio, são um recurso limitado e valioso que pode ser efetivamente protegido e utilizado.
6. A produção personalizada pode ser alcançada para atender às diversas necessidades de diferentes clientes.
Aplicações principais de néon/Krypton/xénon/hélio
Krypton (KR):
1. Iluminação: Krypton é usado em certos tipos de lâmpadas incandescentes e luzes fluorescentes para melhorar sua eficiência e rendição de cor.
2. Tecnologia laser: A Krypton é utilizada em lasers de gás, particularmente em lasers de alta potência e de excimer, para aplicações como investigação científica, corte de laser e procedimentos médicos.
3. Janelas isolantes: Krypton é às vezes usado como gás de enchimento em janelas isolantes para melhorar sua eficiência energética reduzindo a transferência de calor.
Xénon (XE):
1. Iluminação: O xénon é normalmente utilizado em lâmpadas de descarga de alta intensidade (HID), como faróis automotivos e projetores de cinema, devido ao seu alto brilho e temperatura de cor.
2. Imagiologia médica: O xénon é utilizado em técnicas de TC de xénon e de IRM de xénon para a ventilação pulmonar de imagens e para melhorar a qualidade da imagiologia por ressonância magnética.
3. Propulsão Espacial: Propulsores de iões, que utilizam xénon como propulsores, são utilizados na propulsão das naves espaciais para missões que requerem um controlo preciso e impulso de longa duração.
Néon (NE):
1. Sinais e iluminação Neon: O gás Neon é amplamente utilizado em sinalização e iluminação devido ao seu brilho distinto vermelho-laranja brilhante. É frequentemente misturado com outros gases para produzir uma gama de cores.
2. Indicadores de alta tensão: As lâmpadas de néon são utilizadas como indicadores visuais em dispositivos eletrônicos para mostrar a presença de tensão ou sinal.
3. Criogenia: O Neon é usado como refrigerante criogênico em certas aplicações que exigem temperaturas extremamente baixas.
Hélio (HE):
1. Balões e aeronaves: O hélio é normalmente utilizado para encher balões e naves devido às suas propriedades mais leves do que o ar.
2. Criogenia: O hélio é utilizado como líquido de refrigeração criogénica em várias aplicações, incluindo ímanes supercondutores em máquinas de IRM e aceleradores de partículas.
3. Detecção de fugas: O hélio é um gás ideal para a detecção de fugas devido à sua baixa concentração na atmosfera e à sua capacidade de penetrar facilmente em pequenas fugas.
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