برای پروژه های صنعتی بزرگ در فولاد، صنایع شیمیایی، تولید الکترونیک و بخش های مشابه، عرضه مداوم و پایدار گازهای صنعتی فله برای تولید ضروری است. واحدهای جداسازی هوا برودتی در سایت (ASU) به انتخاب ارجح برای این پروژه ها تبدیل شده اند. در مقایسه با خرید اکسیژن/نیتروژن مایع یا استفاده از جذب نوسان فشار (PSA) برای تولید نیتروژن، فناوری جداسازی هوای برودتی مزایای غیرقابل جایگزینی را در سه بعد ارائه می‌دهد: ظرفیت حجمی، ثبات خلوص و اقتصاد عملیاتی.
چالش های اصلی تامین گاز برای پروژه های بزرگ
پروژه‌های-مقیاس بزرگ چندین نیاز گاز متمایز دارند: حجم مصرف بالا، مشخصات فشار ثابت و خلوص، و تحمل بسیار کم برای قطع عرضه. برای یک واحد جداسازی هوا که بیش از 10000 نیوتن متر مکعب در ساعت اکسیژن تولید می کند، اگر به اکسیژن مایع یا نیتروژن خریداری شده متکی باشد، سرمایه گذاری در مخازن ذخیره سازی، کامیون های تانکر و بخارسازها در مرحله حمل و نقل به تنهایی قابل توجه است- بدون ذکر هزینه های جاری حمل و نقل مایع و نوسانات زنجیره تامین.
موضوع دیگری که اغلب نادیده گرفته می شود نقطه شبنم و ناخالصی ها است. برخی از واکنش‌های شیمیایی یا گازهای حفاظتی درجه{1}الکترونیک دارای محدودیت‌های بسیار سختی برای رطوبت، دی اکسید کربن و هیدروکربن‌ها هستند. فرآیند تقطیر برودتی به طور طبیعی این ناخالصی ها را حذف می کند، که مزیت پنهان تولید گاز در سایت-است.
چگونه فناوری جداسازی هوا برودتی با نرخ جریان بالا کنترل می‌کند
اصل اصلی فناوری جداسازی هوا برودتی از تفاوت‌های نقطه جوش اجزای هوا (اکسیژن -183 درجه، نیتروژن -196 درجه) از طریق مراحل متوالی استفاده می‌کند: فشرده‌سازی، پیش-خنک‌سازی، خالص‌سازی، تبرید انبساطی و جداسازی ستون تقطیر. برای تقاضای گاز بالا در محدوده ده‌ها هزار متر مکعب در ساعت، قطر ستون و طراحی سینی ستون تقطیر چند مرحله‌ای راندمان جداسازی را تعیین می‌کند. واحدهای برودتی در مقیاس بزرگ معمولاً از فرآیند دو ستونی (فشار ستون پایین‌تر در حدود 0.5-0.6 مگاپاسکال، ستون بالایی نزدیک به فشار اتمسفر) استفاده می‌کنند که نرخ استخراج اکسیژن بالاتر از 95٪ - بطور قابل توجهی بالاتر از PSA 50٪ - 70٪ است.
در مهندسی واقعی، یک واحد KDON{10}}20000 (20000 Nm³/h اکسیژن، 40000 Nm³/h نیتروژن) تقریباً 0.45-0.55 کیلووات ساعت در هر Nm³ اکسیژن مصرف می کند. هزینه کل تبخیر کردن اکسیژن مایع خریداری شده در همان مقیاس معمولاً 30 تا 40 درصد بیشتر است. این منطق اقتصادی پشت این است که چرا پروژه های بزرگ در نهایت واحدهای برودتی در محل را انتخاب می کنند.
Meeting Multi{0}}شرکت محصولات-تطبیق درجه عرضه و فشار
پروژه های بزرگ اغلب به اکسیژن، نیتروژن، آرگون و حتی گازهای کمیاب در سطوح خلوص مختلف به طور همزمان نیاز دارند. جریان تقطیر فناوری جداسازی هوای برودتی امکان تولید همزمان از طریق درگاه‌های کشش جانبی را فراهم می‌کند: اکسیژن فرآیند با خلوص 99.6 درصد، نیتروژن خلوص 99.999 درصد و آرگون خام یا تصفیه شده. یک پیکربندی متداول شامل اکسیژن برای احتراق یا تبدیل به گاز، و تقسیم نیتروژن به دو جریان-یک جریان کم-فشار برای پاکسازی و پوشاندن، و دیگری جریان فشار متوسط-(1.0-1.5 مگاپاسکال) برای هوای دستگاه یا ترکیب فشار است.
تطبیق درجه های فشار مستقیماً بر پیکربندی کمپرسور کاربر تأثیر می گذارد. بسیاری از واحدهای برودتی می توانند مستقیماً نیتروژن تحت فشار 0.8-1.2 مگاپاسکال تولید کنند که نیاز به کمپرسورهای تقویت کننده اضافی را از بین می برد. با این حال، اکسیژن به یک کمپرسور اکسیژن یا پمپ اکسیژن مایع با اندازه فشار فرآیند پایین دست نیاز دارد.
نکات کلیدی انتخاب از پروژه های واقعی
هنگامی که یک پروژه کک سازی 2{1}}میلیون-تن-در سال در حال انتخاب واحد جداسازی هوا بود، کاربر در ابتدا به فکر خرید اکسیژن مایع بود. پس از محاسبه، آنها دریافتند: مصرف روزانه اکسیژن مایع حدود 180 تن به 3-4 کامیون تانکر در کار مداوم، ظرفیت مخزن ذخیره حداقل 150 متر مکعب نیاز دارد و طبقه بندی منطقه خطرناک کارخانه کک سازی به معنای فشار کنترل ایمنی برای دسترسی کامیون است. آنها در نهایت یک واحد برودتی KDON-15000 را انتخاب کردند که تنها 900 متر مربع را اشغال می کرد (شامل جعبه سرد، جاذب های غربال مولکولی و ساختمان کمپرسور). پس از دو سال بهره برداری، هزینه هر تن اکسیژن تقریباً 28 درصد کمتر از خرید بود.
تجربه دیگری: هنگام انتخاب یک تامین کننده یا شرکت مهندسی ASU، به چندین سند فنی توجه کنید-انتخاب بسته بندی ساختار یافته در ستون تقطیر (بسته بندی با راندمان بالا می تواند 2-3 متر ارتفاع ستون را کاهش دهد)، پیکربندی کانال مبدل حرارتی اصلی، و اینکه آیا منبسط کننده داخلی یا وارداتی است. این جزئیات مستقیماً بر سطح مصرف انرژی و چرخه عملیات مستمر دستگاه تأثیر می‌گذارد (بهترین عملکرد صنعت بیش از دو سال بدون خاموش شدن برای تعمیر و نگهداری به دست می‌آید).
استراتژی عملیات، تعمیر و نگهداری و قطعات یدکی
هنگامی که یک واحد جداسازی هوای برودتی راه اندازی می شود، ستون تقطیر و لوله های داخل جعبه سرد در دمای برودتی باقی می مانند. پس از خاموش شدن، گرم کردن و راه اندازی مجدد 24 تا 48 ساعت یا بیشتر طول می کشد و هر چرخه حرارتی عمر تجهیزات را کوتاه می کند. بنابراین، پروژه‌های بزرگ سعی می‌کنند واحدها را به‌طور مداوم و با تکیه بر طرح‌های اضافی مانند کمپرسورهای وظیفه/آماده‌بای و شیرهای سوئیچینگ غربال مولکولی برای رسیدگی به عیوب، حفظ کنند.
هنگام امضای قرارداد تعمیر و نگهداری طولانی‌مدت، کاربران باید چندین معیار را مشخص کنند: نرخ بهره‌برداری (حداقل 95%)، محدوده نوسان خلوص اکسیژن (±0.1%)، و حداکثر مصرف انرژی خاص. برای قطعات یدکی، غربال مولکولی معمولاً هر 5 تا 6 سال یکبار تعویض می‌شود، بسته‌بندی ستون تقطیر عمر طراحی بیش از 15 سال دارد، و یاتاقان‌ها و نازل‌های منبسط‌کننده از اقلام فرسوده معمولی هستند.
فناوری جداسازی هوای برودتی نقش روشنی در پروژه‌های صنعتی بزرگ دارد: زمانی که تقاضای گاز به بیش از 10000 نیوتن متر مکعب در ساعت می‌رسد و جدول زمانی پروژه از سه سال بیشتر می‌شود، کل هزینه مالکیت یک واحد برودتی در سایت کمتر از هر جایگزین برودتی خریداری شده یا غیر{3} است. آنچه ارائه می کند فراتر از گازها است-کنترل خود را بر استقلال زنجیره تأمین ارائه می دهد. کلید تصمیم گیری در اجرای اعداد خلاصه می شود: مجموع سه سال خرید اکسیژن و نیتروژن مایع، هزینه های مدیریت حمل و نقل و سرمایه گذاری های اضافی ایمنی را جمع کنید، سپس آن را با سرمایه گذاری مهندسی به اضافه هزینه های برق عملیاتی یک واحد برودتی مقایسه کنید. داده ها به شما پاسخ خواهند داد.
