На хімічних заводах, нафтопереробних заводах, металургійних заводах і вугільно-хімічних комплексах критично важливий один компонент, який не враховується: безперебійне постачання промислового газу. Кисень, азот і аргон – невидима «промислова кров» – якщо її перервати, не просто спричинять втрати виробництва. Вони можуть спровокувати дезактивацію каталізатора, окислення трубопроводу та навіть загрози безпеці всієї установки. Для великого-виробництва з тривалим-циклом, високо-стабільністю кріогенні повітророзділювальні установки (ASU) є практично єдиним рішенням.
Що вимагає безперервне виробництво від постачання газу
Основна логіка безперервного виробництва проста: без зупинки. Велика метанолова установка чи доменна піч можуть працювати сотні днів-або довше-між запланованими зупинками. У цьому режимі комунальні системи повинні відповідати цій надзвичайної надійності.
Візьміть азот. На багатьох хімічних заводах це не просто герметизуючий або герметизуючий газ-, це також середовище екстреного очищення. Якщо тиск азоту коливається або припиняється подача, окислення всередині реакторів може швидко вийти з-під контролю. У незначних випадках якість продукції падає; в основних з них перегрівається шар каталізатора і пошкоджується обладнання. Кисень є ще більш критичним-газифікаторам, кисневим компресорам і подальшим реакціям окислення потрібен стабільний потік і чистота майже суворого рівня.
Методи періодичної подачі-такі як випаровування рідкого азоту або адсорбція при зміні тиску (PSA)-добре працюють для невеликих-операцій або серійних операцій. Але для безперервного виробництва, яке потребує тисячі чи десятків тисяч Нм³/год, вузькими місцями стають площа зберігання, потужність випаровування та логістика поповнення. PSA запускається швидко, але стабільність його чистоти та деградація адсорбенту протягом тривалого часу навряд чи можуть зрівнятися з п’ятирічним циклом роботи безперервних установок.
Чому кріогенні ASU незамінні
Принцип простий: охолодіть повітря до мінус 100 градусів, потім розділіть кисень, азот і аргон у дистиляційній колоні на основі температур кипіння. Перший запуск потребує часу – попереднє-охолодження, очищення, турбо-розширення та стабілізація ректифікації можуть зайняти десяток годин або навіть два-три дні для складних систем. Але після запуску кріогенні ASU забезпечують те, чого не може зрівняти жодна інша технологія.
1. Гнучкість і стабільність чистоти
Регулюючи параметри колонки, кріогенні ASU виробляють азот від 99,5% до 99,999%+ і кисень від 99,6% до 99,8%+ за потреби. І ця висока чистота залишається стабільною навіть під час перемикання молекулярних сит, змін навантаження розширювача та щоденних змін температури навколишнього середовища. Для безперервного виробництва дрейф чистоти означає невідомі побічні реакції – чого найбільше бояться інженери-технологи.
2. Дійсно безперебійне постачання
Кріогенні ASU містять великі об’єми рідини всередині холодильної камери. За нормальної роботи рідкий кисень і азот, накопичені в головному конденсаторі, утворюють величезний буфер. Якщо вихідні компресори короткочасно коливаються або перемикання молекулярного сита викликає незначні зміни тиску, вихід продукту залишається майже незмінним – доки умови колонки залишаються незмінними. Добре-сконструйовані великі пристрої ASU із резервними системами рідини можуть автоматично випаровувати резерви під час збоїв, даючи операторам від десятків хвилин до кількох годин на відповідь. Цей рівень надійності є основою безперервного управління виробництвом.
3. Краща економіка у великих масштабах
Потужність однієї-потужності ASU коливається від тисяч до понад 100 000 Нм³/год. Більший масштаб означає менше споживання енергії на одиницю продукту. Великі безперервні установки в поєднанні з великими кріогенними ASU використовують усі три продукти – кисень для газифікаторів або реакцій окислення, азот для герметизації, продувки та охолодження, а також аргон як побічний продукт для продажу або як захисний газ. Ця багато-продуктова модель робить загальну вартість нижчою, ніж інші, здавалося б, «простіші» маршрути.
Чому інші технології не можуть замінити кріогенні ASU
Деякі запитують: PSA та мембранне розділення покращуються – чому б не використовувати їх як основне джерело для безперервних процесів?
Справа не в тому, добре чи погано – це у формі. Чистота кисню PSA рідко перевищує 93%, і кожні кілька хвилин цикл вирівнюється, скидається тиск і продувається, викликаючи періодичні коливання потоку та тиску. Реактори безперервної дії розроблені для стабільних умов живлення. Періодичні коливання означають або збільшення розмірів обладнання для поглинання коливань, або постійне коригування параметрів у нижній частині. Один додає капітальні витрати, інший додає операційний головний біль – жодне з них не є ідеальним.
Мембранне розділення підходить для мало-чистоти, -масштабів, як-от аерація на малих установках очищення стічних вод або оксигенація в аквакультурі. Для великого безперервного виробництва частота заміни мембрани та вартість стають непідйомними.
Що стосується випаровування рідини в резервуарах – транспортування рідкого кисню/азоту від заводу ASU до місця – щоденне споживання сотень або навіть тисяч тонн означає часті рухи вантажівок, ризики для безпеки під час завантаження/розвантаження та-пов’язані з погодою проблеми з доставкою. Жоден безперервний керівник заводу не захоче робити-ставку на те, що «десятки вантажівок з небезпечними хімікатами прибувають вчасно щодня».
Реальні-інженерні міркування
Кожен, хто проводив технічний відбір для безперервних проектів, знає: вибір кріогенної ASU – це ніколи не просто покупка обладнання – це переосмислення всієї архітектури підприємства.
Де розмістити ASU? Взаємодія зі стійками труб заводу, безпечна відстань до факелів, цивільна координація між великими компресорними будівлями та фундаментом холодної камери. Звідки береться пара для регенерації молекулярного сита – з-парової мережі низького тиску чи спеціального електричного нагрівача? Це вимагає детального парового балансу заводу. Відновлення холоду турбо-розширювача безпосередньо впливає на виробництво рідини, що визначає, скільки може працювати резервна система.
За цими деталями криється одна істина: кріогенний ASU не є окремою машиною – це орган, вбудований у рятувальну лінію безперервного виробництва. Його конструкція, експлуатація та технічне обслуговування повинні тісно поєднуватися з усією виробничою системою.
Промисловості безперервних процесів залежать від кріогенних ASU не тому, що ця технологія є таємничою, а тому, що вона одночасно забезпечує великі масштаби, високу чистоту, високу надійність і надійну економічність – чотири вимоги, які є незамінними для безперервного виробництва. Інші технології можуть охоплювати два або три, але рідко всі чотири.
