Az acél-, vegyipari, elektronikai gyártás és hasonló ágazatok nagy ipari projektjeinél az ömlesztett ipari gázok folyamatos és stabil ellátása elengedhetetlen a termeléshez. A helyszíni kriogén légleválasztó egységek (ASU) lettek a preferált választás ezekhez a projektekhez. A folyékony oxigén/nitrogén beszerzéséhez vagy a nyomásingadozás (PSA) nitrogéntermeléshez való felhasználásához képest a kriogén légleválasztó technológia pótolhatatlan előnyöket kínál három dimenzióban: térfogatkapacitás, tisztasági konzisztencia és üzemgazdaságosság.
A nagy projektek gázellátásának fő kihívásai
A nagyszabású-projekteknek több külön gázigényük is van: nagy fogyasztási mennyiség, rögzített nyomás- és tisztasági előírások, valamint rendkívül alacsony tolerancia az ellátás megszakítására. Egy 10 000 Nm³/h feletti oxigént termelő levegőleválasztó egység esetében, ha vásárolt folyékony oxigénre vagy nitrogénre támaszkodik, a tárolótartályokba, tartálykocsikba és párologtatókba történő beruházás önmagában a szállítási szakaszban jelentős-nem beszélve a folyamatos folyadékszállítási költségekről és az ellátási lánc ingadozásáról.
Egy másik gyakran figyelmen kívül hagyott probléma a harmatpont és a szennyeződések. Bizonyos kémiai reakciók vagy elektronikus minőségű védőgázok{1}} rendkívül szigorú nedvesség-, szén-dioxid- és szénhidrogén-korlátozással rendelkeznek. A kriogén desztillációs folyamat természetesen eltávolítja ezeket a szennyeződéseket, ami a helyszíni gáztermelés rejtett előnye.
Hogyan kezeli a kriogén levegőleválasztó technológia a nagy áramlási sebességeket?
A kriogén levegőleválasztási technológia alapelve a levegőkomponensek (oxigén -183 fok, nitrogén -196 fok) forráspontkülönbségeit használja fel egymás után következő lépéseken keresztül: kompresszió, előhűtés, tisztítás, expanziós hűtés és desztillációs oszlop elválasztás. Nagy, több tízezer köbméter/óra gázigény esetén a többlépcsős desztillációs oszlop oszlopátmérője és tálca kialakítása határozza meg az elválasztás hatékonyságát. A nagy-méretű kriogén egységek jellemzően kétoszlopos eljárást alkalmaznak (alsó oszlopnyomás 0,5-0,6 MPa körül, felső oszlop atmoszférikus nyomás közelében), így 95% feletti oxigénkivonási sebességet érnek el, ami jelentősen magasabb, mint a PSA 50% -70%-a.
A gyakorlatban a KDON-20000 egység (20 000 Nm³/h oxigén, 40 000 Nm³/h nitrogén) körülbelül 0,45-0,55 kWh/Nm³ oxigént fogyaszt. A vásárolt folyékony oxigén azonos léptékű elpárologtatásának összköltsége jellemzően 30-40%-kal magasabb. Ez az a gazdasági logika, ami mögött a nagy projektek végül a helyszíni kriogén egységeket választják.
Találkozó több-termék{1}}ellátó és nyomásfokozatok egyeztetése
A nagy projektek gyakran egyszerre igényelnek oxigént, nitrogént, argont és még ritka gázokat is különböző tisztaságú szinten. A kriogén légleválasztó technológia desztillációs áramlása lehetővé teszi az egyidejű termelést az oldalsó-kihúzónyílásokon keresztül: 99,6%-os tisztaságú technológiai oxigén, 99,999%-os tisztaságú nitrogén és nyers vagy finomított argon. Egy általános konfiguráció magában foglalja az égetéshez vagy gázosításhoz szükséges oxigént, valamint a nitrogént két áramra osztva, -egy alacsony nyomású-áramot az öblítéshez és burkoláshoz, és egy másik közepes-nyomású áramot (1,0-1,5 MPa) a műszer levegőjének vagy nyomásának feltöltéséhez.
A nyomásfokozatok egyezése közvetlenül befolyásolja a felhasználó kompresszor konfigurációját. Sok kriogén egység közvetlenül képes 0,8-1,2 MPa nyomás alatti nitrogént előállítani, így nincs szükség további nyomásfokozó kompresszorokra. Az oxigénhez azonban oxigénkompresszorra vagy folyékony oxigénszivattyúra van szükség, amelyet a folyamat utáni nyomásának megfelelően méreteztek.
Kulcsfontosságú kiválasztási pontok a tényleges projektekből
Amikor egy évi 2-millió-tonnás-kokszolási projekt a levegőleválasztó egységet választotta, a felhasználó először folyékony oxigén vásárlásán gondolkodott. Számítás után megállapították: a napi mintegy 180 tonnás folyékony oxigénfogyasztáshoz 3-4 tartálykocsi folyamatos üzemben, legalább 150 köbméteres tárolótartály kapacitása szükséges, a kokszoló üzem veszélyes területi besorolása pedig a teherautó behajtásának biztonsági ellenőrzési nyomását jelentette. Végül egy KDON-15000 kriogén egységet választottak, amely mindössze 900 négyzetmétert foglal el (beleértve a hűtődobozt, a molekulaszita adszorbereket és a kompresszor épületét). Két évnyi működés után az oxigén tonnánkénti költsége körülbelül 28%-kal volt alacsonyabb, mint a vásárlásnál.
Egy másik tapasztalat: az ASU beszállítójának vagy mérnöki cégének kiválasztásakor fokozottan ügyeljen számos műszaki dokumentumra -a desztillálóoszlop strukturált csomagolásának kiválasztására (a nagy hatékonyságú{1}}tömítés 2-3 méterrel csökkentheti az oszlop magasságát), a fő hőcserélő csatornakonfigurációjára, valamint arra, hogy az expander belföldi vagy importált-e. Ezek a részletek közvetlenül befolyásolják az egység energiafogyasztási szintjét és folyamatos működési ciklusát (az iparág legjobb gyakorlata két éven keresztül működik karbantartási leállítás nélkül).
Üzemeltetési, karbantartási és pótalkatrész-stratégia
Amint a kriogén levegőleválasztó egység beindul, a desztillációs oszlop és a hűtőkamrában lévő csővezetékek kriogén hőmérsékleten maradnak. Leállás után az újramelegítés és újraindítás 24-48 órát vagy tovább tart, és minden egyes hőciklus lerövidíti a berendezés élettartamát. Ezért a nagy projektek megpróbálják folyamatosan működni az egységeket, redundáns kialakításokra támaszkodva, mint például az üzemi/készenléti kompresszorokra és a molekulaszűrős kapcsolószelepekre a hibák kezelésére.
Hosszú távú karbantartási{0}}szerződés aláírásakor a felhasználóknak több mérőszámot kell megadniuk: működési sebességet (legalább 95%), oxigéntisztaság-ingadozási tartományt (±0,1%) és maximális fajlagos energiafogyasztást. Pótalkatrészek esetében a molekulaszűrőt általában 5-6 évente cserélik, a desztillációs oszlop csomagolásának tervezett élettartama több mint 15 év, az expander csapágyak és fúvókák pedig rutin kopóelemek.
A kriogén levegőleválasztó technológiának egyértelmű szerepe van a nagy ipari projektekben: amikor a gázigény meghaladja a 10 000 Nm³/h-t, és a projekt időtartama meghaladja a három évet, a helyszíni kriogén egység teljes tulajdonlási költsége alacsonyabb, mint bármely megvásárolt vagy nem -kriogén alternatíva. Amit kínál, túlmutat a gázokon,{5}}az ellátási lánc autonómiája feletti ellenőrzést kínál. A döntés kulcsa a számok futtatásában rejlik: összeadja a három-évnyi folyékony oxigén- és nitrogénvásárlást, a szállításirányítási költségeket és a biztonsági redundancia-beruházásokat, majd ezt hasonlítsa össze a kriogén egység mérnöki beruházásával és a működési villamosenergia-költségekkel. Az adatok megadják a választ.
