Za velike industrijske projekte u proizvodnji čelika, hemijskoj industriji, proizvodnji elektronike i sličnim sektorima, kontinuirano i stabilno snabdevanje industrijskim gasovima u rasutom stanju je od suštinskog značaja za proizvodnju. Kriogene jedinice za odvajanje zraka (ASU) na licu mjesta postale su preferirani izbor za ove projekte. U poređenju sa kupovinom tečnog kiseonika/azota ili upotrebom adsorpcije sa promenama pritiska (PSA) za proizvodnju azota, tehnologija kriogenog odvajanja vazduha nudi nezamenljive prednosti u tri dimenzije: zapreminski kapacitet, konzistentnost čistoće i ekonomičnost rada.
Ključni izazovi snabdijevanja gasom za velike projekte
Projekti velikih{0}}razmjera imaju nekoliko različitih zahtjeva za gasom: veliku potrošnju zapremine, fiksni pritisak i specifikacije čistoće, i izuzetno nisku toleranciju za prekid isporuke. Za jedinicu za odvajanje zraka koja proizvodi preko 10.000 Nm³/h kisika, ako se oslanja na kupljeni tekući kisik ili dušik, ulaganje u spremnike, kamione cisterne i isparivače samo u fazi transporta je značajno-a da ne spominjemo tekuće troškove transporta tekućine i promjenjivost lanca opskrbe.
Još jedno pitanje koje se često zanemaruje je tačka rose i nečistoće. Određene hemijske reakcije ili elektronski-zaštitni gasovi imaju izuzetno stroga ograničenja za vlagu, ugljen dioksid i ugljovodonike. Proces kriogene destilacije prirodno uklanja ove nečistoće, što je skrivena prednost-generacije plina na licu mjesta.
Kako tehnologija kriogenog odvajanja zraka rješava visoke stope protoka
Osnovni princip tehnologije kriogenog odvajanja vazduha koristi razlike u tačkama ključanja komponenti vazduha (kiseonik -183 stepena, azot -196 stepeni) kroz uzastopne korake: kompresiju, pred{6}}hlađenje, prečišćavanje, ekspanziono hlađenje i odvajanje destilacione kolone. Za velike potrebe za gasom u rasponu od desetina hiljada kubnih metara na sat, prečnik kolone i dizajn tacne višestepene destilacione kolone određuju efikasnost separacije. Kriogene-jedinice velikih razmjera obično koriste proces sa dvostrukom kolonom (pritisak u donjoj koloni oko 0,5-0,6 MPa, gornji stub blizu atmosferskog pritiska), postižući stope ekstrakcije kiseonika iznad 95% - značajno veće od PSA od 50%-70%.
U stvarnom inženjeringu, jedinica KDON-20000 (20 000 Nm³/h kiseonika, 40 000 Nm³/h azota) troši približno 0,45-0,55 kWh po Nm³ kiseonika. Ukupni troškovi isparavanja kupljenog tečnog kiseonika na istoj skali obično su 30%-40% veći. Ovo je ekonomska logika zašto veliki projekti na kraju biraju kriogene jedinice na licu mjesta.
Susret sa više-ko-proizvodom za snabdevanje i usklađivanje nivoa pritiska
Veliki projekti često zahtevaju kiseonik, azot, argon, pa čak i retke gasove na različitim nivoima čistoće istovremeno. Destilacijski tok tehnologije kriogenog odvajanja zraka omogućava istovremenu proizvodnju preko bočnih-izvlačenja: 99,6% čistoće procesnog kisika, 99,999% čistoće dušika i sirovog ili rafiniranog argona. Uobičajena konfiguracija uključuje kiseonik za sagorevanje ili gasifikaciju, i azot podeljen u dva toka-jedan tok niskog-toka za pročišćavanje i pokrivanje, i drugi tok srednjeg-pritiska (1,0-1,5 MPa) za instrumentalni vazduh ili dopunu pod pritiskom.
Usklađivanje razreda pritiska direktno utiče na konfiguraciju kompresora korisnika. Mnoge kriogene jedinice mogu direktno proizvesti azot pod pritiskom na 0,8-1,2 MPa, eliminišući potrebu za dodatnim kompresorima za povišenje pritiska. Kiseonik, međutim, zahteva kompresor kiseonika ili pumpu za tečni kiseonik veličine u skladu sa nizvodnim procesnim pritiskom.
Ključne tačke odabira iz stvarnih projekata
Kada je projekat koksovanja od 2-miliona-tona- godišnje birao jedinicu za odvajanje zraka, korisnik je u početku razmišljao o kupovini tečnog kisika. Nakon proračuna, utvrdili su: dnevna potrošnja tekućeg kisika od oko 180 tona zahtijeva 3-4 kamiona cisterne u neprekidnom radu, kapacitet skladišnog rezervoara od najmanje 150 kubnih metara, a klasifikacija koksare u opasnom području značila je sigurnosni kontrolni pritisak za pristup kamionima. Na kraju su odabrali kriogenu jedinicu KDON-15000 koja zauzima samo 900 kvadratnih metara (uključujući hladnu kutiju, adsorbere molekularnog sita i zgradu kompresora). Nakon dvije godine rada, cijena po toni kisika bila je otprilike 28% niža od nabavne.
Još jedno iskustvo: kada birate dobavljača ASU ili inženjersku kompaniju, obratite pažnju na nekoliko tehničkih dokumenata-odabir strukturiranog pakiranja u koloni za destilaciju (visoko-pakovanje može smanjiti visinu stuba za 2-3 metra), konfiguraciju kanala glavnog izmjenjivača topline i da li je ekspander domaći ili uvezeni. Ovi detalji direktno utiču na nivo potrošnje energije jedinice i kontinuirani ciklus rada (najbolja praksa u industriji postiže više od dve godine rada bez gašenja radi održavanja).
Strategija rada, održavanja i rezervnih dijelova
Kada se kriogena jedinica za odvajanje vazduha pokrene, kolona za destilaciju i cevovod unutar rashladne kutije ostaju na kriogenim temperaturama. Nakon isključivanja, ponovno zagrijavanje i ponovno pokretanje traje 24-48 sati ili duže, a svaki termalni ciklus skraćuje vijek trajanja opreme. Stoga, veliki projekti pokušavaju održati jedinice koje rade kontinuirano, oslanjajući se na redundantne dizajne kao što su dežurni/pripravni kompresori i ventili za prebacivanje molekularnog sita za rješavanje kvarova.
Prilikom potpisivanja dugoročnog-ugovora o održavanju, korisnici bi trebali navesti nekoliko metrika: brzinu rada (ne manje od 95%), raspon fluktuacije čistoće kiseonika (±0,1%) i maksimalnu specifičnu potrošnju energije. Za rezervne dijelove, molekularno sito se obično mijenja svakih 5-6 godina, pakovanje destilacijske kolone ima projektni vijek od preko 15 godina, a ležajevi ekspandera i mlaznice su rutinski habajući artikli.
Tehnologija kriogenog odvajanja zraka ima jasnu ulogu u velikim industrijskim projektima: kada potražnja za plinom dosegne iznad 10.000 Nm³/h, a vremenski okvir projekta prelazi tri godine, ukupni trošak vlasništva nad-kriogenom jedinicom na lokaciji je niži od bilo koje kupljene ili ne-kriogene alternative. Ono što pruža prevazilazi gasove-ono nudi kontrolu nad autonomijom lanca snabdevanja. Ključ odluke se svodi na izračunavanje brojki: zbrojite trogodišnji ukupan trošak kupovine tečnog kiseonika i azota, troškove upravljanja transportom i ulaganja u sigurnosne redundanse, a zatim to uporedite sa inžinjerskim ulaganjem plus operativnim troškovima električne energije za kriogenu jedinicu. Podaci će vam dati odgovor.
