เหตุใดอุตสาหกรรมที่มีกระบวนการต่อเนื่องจึงต้องพึ่งพาหน่วยแยกอากาศแบบไครโอเจนิก

ในโรงงานเคมี โรงกลั่นน้ำมัน โรงงานเหล็ก และศูนย์เคมีถ่านหิน ส่วนประกอบหนึ่งที่ถูกมองข้ามเป็นสิ่งสำคัญ นั่นคือ การจัดหาก๊าซอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง ออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอน ซึ่งเป็น "เลือดอุตสาหกรรม" ที่มองไม่เห็น หากถูกรบกวน ไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการสูญเสียการผลิตเท่านั้น สิ่งเหล่านี้สามารถกระตุ้นให้ตัวเร่งปฏิกิริยาหยุดทำงาน ออกซิเดชันในท่อ และแม้แต่ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยทั่วทั้งโรงงาน สำหรับการผลิตขนาดใหญ่-วงจร-ระยะยาว และมีความเสถียรสูง- หน่วยแยกอากาศแบบไครโอเจนิก (ASU) เป็นเพียงวิธีแก้ปัญหาเดียวเท่านั้น

ความต้องการการผลิตอย่างต่อเนื่องจากการจัดหาก๊าซ

ตรรกะหลักของการผลิตต่อเนื่องนั้นเรียบง่าย: ไม่มีการหยุด หน่วยเมทานอลขนาดใหญ่หรือเตาถลุงเหล็กอาจทำงานเป็นเวลาหลายร้อย-หรือนานกว่านั้น-ระหว่างการปิดระบบตามแผน ในโหมดนี้ ระบบสาธารณูปโภคจะต้องตรงกับความน่าเชื่อถือสูงสุดนั้น

เอาไนโตรเจน. ในโรงงานเคมีหลายแห่ง ก๊าซดังกล่าวไม่ได้เป็นเพียงก๊าซที่ปกคลุมหรือปิดผนึก-แต่ยังเป็นสื่อในการไล่อากาศในกรณีฉุกเฉินอีกด้วย หากแรงดันไนโตรเจนผันผวนหรือการจ่ายล้มเหลว การเกิดออกซิเดชันภายในเครื่องปฏิกรณ์อาจหมุนวนจนควบคุมไม่ได้อย่างรวดเร็ว ในบางกรณีคุณภาพของผลิตภัณฑ์จะลดลง ในกรณีหลักๆ Catalyst Bed มีความร้อนสูงเกินไปและอุปกรณ์เสียหาย ออกซิเจนมีความสำคัญยิ่งกว่านั้นอีก-ในเครื่องผลิตก๊าซ เครื่องอัดออกซิเจน และปฏิกิริยาออกซิเดชันขั้นปลายจำเป็นต้องมีการไหลที่เสถียรและความบริสุทธิ์จนถึงระดับที่เข้มงวดเกือบ

วิธีการจ่ายเป็นระยะๆ-เช่น การระเหยของไนโตรเจนเหลว หรือการดูดซับด้วยแรงดันสวิง (PSA)-ทำงานได้ดีสำหรับการดำเนินการขนาดเล็ก-หรือเป็นชุด แต่สำหรับการผลิตต่อเนื่องที่ต้องใช้หลายพันหรือหมื่น Nm³/ชั่วโมง พื้นที่จัดเก็บ ความสามารถในการกลายเป็นไอ และลอจิสติกส์แบบเติมกลายเป็นปัญหาคอขวด PSA เริ่มต้นอย่างรวดเร็ว แต่ความเสถียรของความบริสุทธิ์และการย่อยสลายของตัวดูดซับในระยะยาวแทบจะไม่สามารถเทียบได้กับรอบการฟื้นตัวห้า-ปีของพืชต่อเนื่อง

ทำไม Cryogenic ASU จึงไม่สามารถทดแทนได้

หลักการนั้นตรงไปตรงมา: ใช้อากาศเย็นที่อุณหภูมิลบ 100 องศา + จากนั้นแยกออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอนในคอลัมน์การกลั่นตามจุดเดือด การเริ่มต้นครั้งแรกต้องใช้เวลา – ก่อน-การทำความเย็น การทำให้บริสุทธิ์ การขยายเทอร์โบ- และการปรับความเสถียรของการแก้ไขอาจต้องใช้เวลาหลายสิบชั่วโมงหรือสองถึงสามวันสำหรับระบบที่ซับซ้อน แต่เมื่อทำงานแล้ว ASU แบบไครโอเจนิกส์จะส่งมอบสิ่งที่ไม่มีเทคโนโลยีอื่นใดเทียบได้

1. ความยืดหยุ่นและความมั่นคงของความบริสุทธิ์
ด้วยการปรับพารามิเตอร์คอลัมน์ ASU แช่แข็งจะผลิตไนโตรเจนจาก 99.5% ถึง 99.999%+ และออกซิเจนจาก 99.6% ถึง 99.8%+ ตามความจำเป็น และความบริสุทธิ์สูงนี้ยังคงความเสถียรแม้ในระหว่างการเปลี่ยนตะแกรงโมเลกุล การเปลี่ยนแปลงโหลดของส่วนขยาย และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิโดยรอบในแต่ละวัน สำหรับการผลิตอย่างต่อเนื่อง การเบี่ยงเบนของความบริสุทธิ์หมายถึงปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่ทราบสาเหตุ ซึ่งเป็นสิ่งที่วิศวกรกระบวนการกลัวที่สุด

2. อุปทานอย่างต่อเนื่องอย่างแท้จริง
Cryogenic ASU มีของเหลวจำนวนมากอยู่ภายในกล่องเย็น ภายใต้การทำงานปกติ ออกซิเจนเหลวและไนโตรเจนจะสะสมอยู่ในคอนเดนเซอร์หลักทำให้เกิดบัฟเฟอร์ขนาดใหญ่ หากคอมเพรสเซอร์ต้นน้ำมีความผันผวนในช่วงสั้นๆ หรือการสลับตะแกรงโมเลกุลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันเล็กน้อย ผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์แทบจะไม่ได้รับผลกระทบใด ๆ ตราบใดที่สภาพของคอลัมน์ยังคงอยู่ครบถ้วน ASU ขนาดใหญ่ที่ออกแบบอย่างดี-พร้อมระบบสำรองของเหลวสามารถระเหยพลังงานสำรองโดยอัตโนมัติในระหว่างการพลิกผัน โดยให้เวลาผู้ปฏิบัติงานสิบนาทีถึงหลายชั่วโมงในการตอบสนอง ระดับความน่าเชื่อถือนั้นเป็นรากฐานของการจัดการการผลิตอย่างต่อเนื่อง

3. เศรษฐกิจที่ดีขึ้นในระดับที่ใหญ่ขึ้น
ความจุของ ASU สำหรับการรถไฟเดี่ยว-มีตั้งแต่หลายพันไปจนถึงมากกว่า 100,000 Nm³/ชั่วโมง ขนาดที่ใหญ่ขึ้นหมายถึงการใช้พลังงานที่ลดลงต่อหน่วยผลิตภัณฑ์ โรงงานต่อเนื่องขนาดใหญ่ที่จับคู่กับ ASU แช่แข็งขนาดใหญ่ใช้ผลิตภัณฑ์ทั้งสามอย่าง ได้แก่ ออกซิเจนสำหรับเครื่องทำแก๊สหรือปฏิกิริยาออกซิเดชัน ไนโตรเจนสำหรับการปิดผนึก การไล่ออก และการทำความเย็น และอาร์กอนเป็นผลพลอยได้จากการขายหรือเป็นก๊าซป้องกัน โมเดลผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย-นี้ทำให้ต้นทุนรวมต่ำกว่าเส้นทางอื่นๆ ที่ดูเหมือนจะ "ง่ายกว่า"

เหตุใดเทคโนโลยีอื่นจึงไม่สามารถทดแทน Cryogenic ASU ได้

บางคนถามว่า: การแยก PSA และเมมเบรนกำลังดีขึ้น ทำไมไม่ใช้สิ่งเหล่านี้เป็นแหล่งจ่ายหลักสำหรับกระบวนการต่อเนื่องล่ะ

มันไม่เกี่ยวกับความดีหรือไม่ดี แต่มันเกี่ยวกับความพอดี ความบริสุทธิ์ของออกซิเจน PSA แทบจะไม่เกิน 93% และทุกๆ สองสามนาที วงจรจะเท่ากัน ลดแรงดัน และไล่ออก ทำให้เกิดการไหลเป็นระยะและแรงดันเปลี่ยนแปลง เครื่องปฏิกรณ์แบบกระบวนการต่อเนื่องได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีสภาวะการป้อนที่มั่นคง การสวิงเป็นระยะหมายถึงอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่เกินไปเพื่อดูดซับชิงช้าหรือการปรับพารามิเตอร์ดาวน์สตรีมอย่างต่อเนื่อง อย่างหนึ่งเพิ่มต้นทุนเงินทุน อีกอย่างหนึ่งเพิ่มความปวดหัวในการปฏิบัติงาน ซึ่งก็ไม่เหมาะเลย

การแยกเมมเบรนเหมาะกับการใช้งานที่มี-ความบริสุทธิ์ต่ำ-ในขนาดเล็ก เช่น การเติมอากาศในโรงบำบัดน้ำเสียขนาดเล็ก หรือการให้ออกซิเจนในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ สำหรับการผลิตต่อเนื่องขนาดใหญ่ ความถี่ในการเปลี่ยนเมมเบรนและต้นทุนจะทนไม่ไหว

สำหรับการพึ่งพาการระเหยของถังของเหลวเพียงอย่างเดียว – การขนส่งออกซิเจน/ไนโตรเจนเหลวจากโรงงาน ASU ไปยังไซต์งาน – การบริโภครายวันหลายร้อยหรือหลายพันตันหมายถึงการเคลื่อนย้ายรถบรรทุกบ่อยครั้ง ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยในการขนถ่ายสินค้า และ-ปัญหาในการจัดส่งที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศ ไม่มีผู้จัดการโรงงานคนใดต้องการเดิมพันระยะยาว-กับ "รถบรรทุกเคมีอันตรายหลายสิบคันที่มาถึงตรงเวลาทุกวัน"

ข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรมโลก-จริง

ใครก็ตามที่ได้เลือกทางเทคนิคสำหรับโครงการต่อเนื่องจะรู้ดีว่า การเลือก ASU สำหรับการแช่แข็งไม่ใช่แค่การซื้ออุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังเป็นการคิดใหม่เกี่ยวกับสถาปัตยกรรมอรรถประโยชน์ในโรงงานทั้งหมดอีกด้วย

จะวาง ASU ไว้ที่ไหน? การเชื่อมต่อกับชั้นวางท่อของโรงงาน ระยะห่างที่ปลอดภัยถึงพลุ การประสานงานทางแพ่งระหว่างอาคารคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่และฐานรากห้องเย็น ไอน้ำสำหรับการสร้างตะแกรงโมเลกุลใหม่มาจากไหน - เครือข่ายไอน้ำแรงดันต่ำ-หรือเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าเฉพาะ ซึ่งจำเป็นต้องมีสมดุลไอน้ำของพืชอย่างละเอียด การกู้คืนด้วยความเย็นของ Turbo- ส่งผลโดยตรงต่อการผลิตของเหลว ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าระบบสำรองข้อมูลจะอยู่ได้นานแค่ไหน

เบื้องหลังรายละเอียดเหล่านี้มีความจริงประการหนึ่ง: ASU แช่แข็งไม่ใช่เครื่องจักรแบบสแตนด์อโลน แต่เป็นอวัยวะที่ฝังอยู่ในเส้นชีวิตของการผลิตต่อเนื่อง การออกแบบ การดำเนินงาน และการบำรุงรักษาจะต้องเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งกับระบบการผลิตทั้งหมด

อุตสาหกรรมกระบวนการต่อเนื่องขึ้นอยู่กับ ASU สำหรับการแช่แข็ง ไม่ใช่เพราะเทคโนโลยีนี้ลึกลับ แต่เนื่องจากเทคโนโลยีดังกล่าวให้ขนาดใหญ่ ความบริสุทธิ์สูง ความน่าเชื่อถือสูง และการประหยัดที่ดีไปพร้อมๆ กัน ซึ่งเป็นข้อกำหนดสี่ประการที่ขาดไม่ได้ทั้งหมดในการผลิตต่อเนื่อง เทคโนโลยีอื่นๆ อาจครอบคลุม 2 หรือ 3 รายการ แต่แทบไม่ครอบคลุมทั้งหมด 4 รายการ