Métodos De Separacion Del Aire 3o5a72

Procesos químicos industriales UNMSM

MÉTODOS PARA LA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL AIRE Existen un gran surtido de las plantas de separación del aire (PSA) que abarca todos los grupos principales de los generadores industriales de los gases técnicos que en particular son los siguientes: plantas de separación del aire de poco, media y gran rendimiento para distintas áreas de la industria – metalúrgica, química, petroquímica, procesamiento del petróleo y fabricación de vidrios, electrónica y energética, así como para las empresas del área de venta de gases técnicos. En la actualidad las plantas de separación del aire son usadas para la producción del nitrógeno, oxígeno y argón, con grados de pureza muy elevados (nitrógeno hasta el 99,99%, oxígeno hasta el 99,5, argón con pureza hasta el 99,99%.). Actualmente existen cuatro métodos fundamentales de la separación del aire:

Metodo de Adsorcion

Metodo Criogenico

Metodos para la separacion de los componentes del aire

Metodo de Membrana

Metodo Químico

Tabla1: “Métodos para la separación de los componentes del aire“ MÉTODOS PARA LA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL AIRE

Página 1

Procesos químicos industriales

Es uno de los métodos más populares para la separación del aire, además este proceso es más rentable para plantas de alta tasa de producción. En el procesamiento de gas criogénico, los equipos operan a temperaturas muy bajas y por lo tanto, deben estar aislados, para conseguir ello se hace uso de "cajas frías". Este método se basa en los procesos de intercambio térmico y de masas, durante el proceso de la separación del aire a temperaturas criogénicas entre las fases de vapor y de líquido adas entre sí y compuestas de los componentes del aire transcurre el proceso de intercambio térmico y de masas. Como resultado la fase de vapor se enriquece con el componente de baja ebullición (el que tiene la temperatura más baja de la ebullición) y el líquido se enriquece con el componente de alta ebullición.  Compresión, El aire atmosférico es pre-filtrado (para eliminar el polvo), y se comprime a una presión típicamente entre 40 y 50 bar. Esto también logra la eliminación de parte de la humedad ambiente.  Purificación, El aire de proceso se hace pasar generalmente a través de un lecho de tamiz molecular, que permite eliminar el vapor de agua restante, así como dióxido de carbono, que se congelaría en el equipo criogénico. El tamiz molecular es a menudo diseñado para eliminar los hidrocarburos gaseosos del aire, ya que estos pueden ser un problema en la destilación de aire posterior.  Enfriamiento y destilación, El aire del proceso se pasa a través de un intercambiador de calor integrado y se enfría en contracorriente del producto. El aire está entonces lo suficientemente frío para ser destilado en una columna de destilación. El aire se separa por destilación en al menos uno y a menudo dos columnas de destilación, dependiendo de los productos requeridos.  Obtención de productos de la separación con un contenido extremamente bajo de las impurezas (productos de pureza excepcional).  Posibilidad de obtener simultáneamente varios productos de la separación .  Posibilidad de obtener productos de la separación tanto en forma gaseosa como en forma del líquido.  Posibilidad de realizar varios regímenes en marco de una planta, con combinación diferente de los productos generados y de sus características.  Consumo mínimo de energía durante la obtención de los productos de alta pureza.  Plazo duradero del funcionamiento continúo. El método de adsorción de la separación del aire se apoya en la adsorción selectiva de los componentes de la mezcla gaseosa. La adsorción es realizada por los tamices moleculares especiales en ciclos breves. La base del proceso consiste en la relación de la adsorción del gas por el adsorbente y la presión: la capacidad del adsorbente para la adsorción del gas es directamente proporcional a la presión. De tal manera la adsorción transcurre a presiones elevadas y el proceso de desorción se realiza por medio del alivio de la presión. Criogénico

Descripción del proceso Características

Adsorción

Ventajas

Criogénico

Características

UNMSM

Página 2

Procesos químicos industriales

Descripción del proceso

Membrana

Características

Ventajas

Descripción del Proceso

UNMSM

La planta de separación del aire por medio de adsorción presenta dos módulos de adsorción (según el número de los adsorbentes). El aire es comprimido por el compresor. Luego el aire comprimido se deseca hasta 0 alcanzar el punto de rocío de 3 С en el desecador de refrigeración. El aire comprimido desecado se suministra a uno de los dos adsorbentes. El adsorbente está lleno de tamiz carbonizado molecular. Durante el paso del aire a través de la capa del adsorbente los gases evacuados se detienen y la mayor parte del gas producido pasa sin ningún obstáculo. La conmutación de los adsorbentes se realiza de una manera automática en el tiempo, lo que asegura la pureza programada del producto. La desorción y la recuperación de la capacidad adsorbente se realizan por medio del alivio de la presión en el adsorbente. Al aliviar la presión el adsorbente se purga en sentido inverso con una pequeña cantidad del producto después de que el adsorbente vuelva a estar listo para el funcionamiento. Las fases de adsorción y desorción transcurren del mismo plazo. La desorción de un adsorbente se realiza en el momento, cuando otro adsorbente está funcionando. Al terminar en un adsorbente la fase de adsorción y en el otro la de desorción, los adsorbentes se cambian. Esto garantiza la continuidad de la producción y la permanencia de la cantidad del producto.  Un consumo bajo de energía.  una seguridad muy alta.  alta pureza del producto de la separación.  una preparación completa para el funcionamiento.  un arranque rápido.  bajas inversiones en el mantenimiento.  un funcionamiento completamente automatizado. El método de membrana de la separación del aire se basa en el principio de la penetrabilidad selectiva de las membranas. La base del funcionamiento de las plantas de separación del aire por medio de las membranas consiste en la diferente velocidad de penetración de los gases a través de una membrana polimérica bajo influencia de la oscilación de las presiones parciales sobre la membrana. El funcionamiento de la instalación de membrana se basa en el principio de la penetrabilidad selectiva: la humedad, СО2 y el oxígeno (О2) penetran a través de la pared de la membrana más fácil que el nitrógeno (N2), de tal manera que la mezcla primaria de gases se divide en dos flujos – el del nitrógeno producido (N2) y el del gas evacuado. Las instalaciones de separación del nitrógeno por medio de membrana se basan en la tecnología correspondiente de la separación del aire que asegura en aire atmosférico comprimido una producción de nitrógeno gaseoso seco de alta pureza a un coste relativamente bajo del producto. El método de la separación por medio de la membrana prevé una regulación mutua de la cantidad del nitrógeno producido y de su pureza (hasta el 99,9 %). Debido a este hecho, cada instalación posee un amplio espectro de características operativas que permite adaptarlas fácilmente a distintas condiciones de funcionamiento.

Página 3

Procesos químicos industriales UNMSM

un funcionamiento completamente automático. un control continúo del contenido del oxígeno en el nitrógeno producido.  Manejo sencillo.  ausencia de elementos móviles.  una alta seguridad.  una alta compactibilidad y bajo peso.  Bajo consumo de energía.  Mantenimiento mínimo. Este método se basa en la capacidad de algunos materiales de absorber oxigeno a condiciones de presión y temperatura determinados, y desorber el oxigeno a un conjunto de condiciones diferentes. El material que se usa generalmente para la absorción del oxigeno son sales fundidas. Para este proceso primero se comprime el aire entre 20 a 185 psia, para luego ser tratado para así eliminar la humedad y el dióxido de carbono mediante un sistema basado en absorbentes. De no eliminarse la sal y el agua en esta etapa, estas degradarían la sal. Luego el aire fluye a través de un lecho absorbente hasta alcanzar la saturación del lecho, los lechos se cambian y el lecho saturado se regenera por nitrógeno seco del proceso. El aire limpio y seco se calienta en contracorriente con los productos en los principales intercambiadores de calor entre 900-1200 ºF. El aire caliente fluye a la parte inferior del absorbedor donde entra en o con el fundido de la sal. El oxígeno en el aire reacciona químicamente con la sal y se retira con la sal líquida que sale por la parte inferior del absorbedor. La sal que contiene oxígeno intercambia calor con la sal más caliente y libre de oxígeno antes de ser reducida en presión, luego fluye hacia el dispositivo de desorción. El oxígeno gaseoso deja la parte superior del dispositivo de desorción, mientras que la sal pobre en oxígeno se retira por la parte inferior del desorbedor, el calor es intercambiado y enviado a la parte superior del recipiente absorbedor para cerrar el ciclo. Las corrientes de oxígeno y nitrógeno calientes entran en el intercambiador de calor principal y son enfriados contra el aire de alimentación. El oxígeno es comprimido a la presión de entrega, mientras que una parte del nitrógeno se utiliza para regenerar el sistema de pretratamiento de aire.  El aire sólo tiene que ser comprimido a una presión que supere la caída de presión por lo tanto reduce la cantidad de potencia de compresión de aire en comparación con una planta criogénica.  Una fuente de energía térmica debe estar disponible para liberar la sal a través de la calefacción.  En el proceso la carga de oxigeno en la sal es de un 99.9%.  La corrosión de la sal resulta ser un problema económico. 

Descripción del proceso Ventajas

Químico

Característ icas

Ventajas



http://www.premen.ru/es/content/air/airsplit/ http://www.cryoplants.es/plantas-separacion-aire

Página 4