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वायु पृथक्करण टावर एक महत्वपूर्ण उपकरण है जिसका उपयोग हवा में मौजूद मुख्य गैसीय घटकों को नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य दुर्लभ गैसों में अलग करने के लिए किया जाता है। इसकी प्रक्रिया में मुख्य रूप से वायु संपीड़न, पूर्व-शीतलन, शुद्धिकरण, शीतलन और आसवन जैसे चरण शामिल हैं। अंतिम गैसीय उत्पादों की शुद्धता और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक चरण का सटीक नियंत्रण अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह लेख वायु पृथक्करण टावर की प्रक्रिया का विस्तृत परिचय प्रदान करेगा।

1. वायु संपीड़न और पूर्व-शीतलन

वायु पृथक्करण टावर प्रक्रिया का पहला चरण वायुमंडलीय वायु को संपीड़ित करना है। कई चरणों वाले वायु संपीडनों के माध्यम से वायु को 5-7 बार के दाब तक संपीड़ित किया जाता है। संपीड़न प्रक्रिया के दौरान, संपीड़ित वायु का तापमान भी बढ़ जाता है, इसलिए वायु का तापमान कम करने के लिए मध्यवर्ती और पश्च-शीडन यंत्रों का उपयोग किया जाता है। वायु में मौजूद अशुद्धियों से संपीडन को क्षति से बचाने के लिए, वायु में मौजूद कणों को फिल्टर के माध्यम से हटा दिया जाता है। इसके बाद संपीड़ित वायु को आगे ठंडा करने के लिए पूर्व-शीडन प्रणाली में भेजा जाता है, जहाँ आमतौर पर शीतलन जल या फ्रियोन जैसे रेफ्रिजरेंट का उपयोग करके वायु को लगभग 5°C तक ठंडा किया जाता है।

2. वायु शुद्धिकरण और निर्जलीकरण

प्रारंभिक शीतलन के बाद, हवा में थोड़ी मात्रा में नमी और कार्बन डाइऑक्साइड होती है। ये अशुद्धियाँ कम तापमान पर बर्फ बना सकती हैं और उपकरणों को अवरुद्ध कर सकती हैं। इसलिए, हवा को शुद्ध और निर्जलित करना आवश्यक है। इस प्रक्रिया में आमतौर पर आणविक छलनी अधिशोषण टावरों का उपयोग किया जाता है, जिसमें आवधिक अधिशोषण और पुनर्जनन प्रक्रियाओं के माध्यम से जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोकार्बन आदि को हटाया जाता है, ताकि बाद की कम तापमान वाली प्रक्रियाओं का सुचारू संचालन सुनिश्चित हो सके। शुद्ध की गई हवा स्वच्छ और शुष्क होती है, जो बाद की शीतलन और पृथक्करण प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त होती है।

3. मुख्य ऊष्मा विनिमयकर्ता हवा को ठंडा करता है

शुद्ध की गई हवा को मुख्य ऊष्मा विनिमय यंत्र में गहन शीतलन द्वारा ठंडा किया जाता है। मुख्य ऊष्मा विनिमय यंत्र वायु पृथक्करण टावर प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक है। मुख्य ऊष्मा विनिमय यंत्र में हवा पृथक की गई ठंडी नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के साथ ऊष्मा विनिमय करती है, जिससे इसका तापमान द्रवीकरण तापमान के करीब तक कम हो जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान ऊष्मा विनिमय दक्षता सीधे तौर पर ऊर्जा खपत और वायु पृथक्करण टावर के अंतिम उत्पाद की शुद्धता को प्रभावित करती है। आमतौर पर, ऊष्मा विनिमय दक्षता में सुधार के लिए कुशल एल्यूमीनियम प्लेट फिन ऊष्मा विनिमय यंत्रों का उपयोग किया जाता है।

4. आसवन टावर में पृथक्करण प्रक्रिया

ठंडी की गई हवा को आसवन टावर में भेजा जाता है, जहाँ हवा में मौजूद विभिन्न घटकों के क्वथनांकों के अंतर का उपयोग करके उन्हें अलग किया जाता है। कम तापमान पर हवा धीरे-धीरे द्रवीकृत होकर तरल हवा बन जाती है। यह तरल हवा आसवन टावर में प्रवेश करती है, जहाँ गैस और तरल अवस्थाओं के बीच कई अंतःक्रियाएँ होती हैं। आसवन टावर में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन जैसी दुर्लभ गैसों को अलग किया जाता है। टावर के निचले भाग में ऑक्सीजन की सांद्रता धीरे-धीरे बढ़ती है, जबकि नाइट्रोजन ऊपरी भाग में अलग हो जाती है। आसवन के माध्यम से उच्च शुद्धता वाली शुद्ध ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्राप्त की जा सकती है।

5. ऑक्सीजन और नाइट्रोजन उत्पादों का निष्कर्षण

ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का निष्कर्षण वायु पृथक्करण टावर का अंतिम चरण है। आसवन टावर से तरल ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को अलग किया जाता है और वांछित गैसीय अवस्था प्राप्त करने के लिए ऊष्मा विनिमय यंत्रों के माध्यम से उन्हें कमरे के तापमान पर वापस गर्म किया जाता है। इन गैसीय उत्पादों को आगे भंडारण टैंकों में भेजा जाता है या सीधे उपयोगकर्ताओं को आपूर्ति की जाती है। प्रक्रिया की दक्षता और उत्पाद की शुद्धता में सुधार के लिए, औद्योगिक उपयोग हेतु ऑक्सीजन और नाइट्रोजन से आर्गन को अलग करने के लिए कभी-कभी दोहरे टावर वाली संरचना का निर्माण किया जाता है।

6. नियंत्रण और अनुकूलन

वायु पृथक्करण टावर की पूरी प्रक्रिया में एक जटिल नियंत्रण प्रणाली शामिल होती है, जिसके लिए अंतिम उत्पादों की गुणवत्ता सुनिश्चित करने हेतु संपीड़न, शीतलन, ऊष्मा विनिमय और पृथक्करण प्रक्रियाओं की वास्तविक समय में निगरानी और समायोजन आवश्यक होता है। आधुनिक वायु पृथक्करण टावर आमतौर पर स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों से सुसज्जित होते हैं, जो सेंसर और नियंत्रण सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके तापमान, दबाव और प्रवाह जैसे मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करते हैं, ताकि उत्पादन प्रक्रिया में ऊर्जा की खपत और गैस उत्पाद की शुद्धता को अनुकूलित किया जा सके।

वायु पृथक्करण टावर की प्रक्रिया में वायु संपीडन, पूर्व-शीतलन, शुद्धिकरण, गहन शीतलन और आसवन जैसे कई चरण शामिल हैं। इन प्रक्रियाओं के माध्यम से हवा में मौजूद ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और दुर्लभ गैसों को प्रभावी ढंग से अलग किया जा सकता है। आधुनिक वायु पृथक्करण टावर प्रौद्योगिकी के विकास ने पृथक्करण प्रक्रिया को अधिक कुशल और कम ऊर्जा खपत वाला बना दिया है, जो औद्योगिक गैसों के अनुप्रयोग के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

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