Rūpniecisko skābekļa ģeneratoru pielietojums tērauda un ķīmiskajā rūpniecībā

Tērauda ražošanā un ķīmiskajā ražošanā nepārtraukta un stabila skābekļa padeve tieši ietekmē izlaidi, enerģijas patēriņu un darbības drošību. Salīdzinot ar tradicionālo šķidrā skābekļa iegādi, rūpnieciskie skābekļa ģeneratori uz vietas daudziem ražotājiem kļūst par praktisku izvēli. Shenger Gas kā dalībnieks gāzu atdalīšanas jomā koncentrējas uz to, kā skābekļa ražošanas tehnoloģijas atbilst dažādiem reālās pasaules apstākļiem. Šajā rakstā ir aplūkots, kā rūpnieciskie skābekļa ģeneratori sniedz vērtību tērauda un ķīmijas nozarēm un kas jāņem vērā, izvēloties sistēmu.

Tērauda rūpniecība: no skābekļa bagātināšanas līdz domnu atbalstam

Tērauda ražošana patērē lielu daudzumu skābekļa. Vidēji vienas tonnas neapstrādāta tērauda ražošanai nepieciešami aptuveni 100 līdz 150 kubikmetri tīra skābekļa. Galvenās lietojumprogrammas ietver:

1. Ar skābekli-bagātināta domnas iesmidzināšana
Tīra skābekļa pievienošana domnas gaisam paaugstina degšanas temperatūru caurulē, ļauj ievadīt vairāk pulverveida ogļu un samazina koksa izmantošanu. Praksē katrs skābekļa bagātināšanas palielinājums par 1% palielina ogļu iesūknēšanu par 15–20 kg uz tonnu dzelzs un samazina koksa patēriņu par aptuveni 5–8 kg uz tonnu dzelzs. Rūpnieciskie skābekļa ģeneratori nodrošina 90% līdz 99,6% skābekļa koncentrāciju. Gan VPSA (vakuuma spiediena svārstību adsorbcija), gan kriogēnās gaisa atdalīšanas vienības var nodrošināt nepārtrauktu domnu pieprasījumu pēc skābekļa.

2. Pamata skābekļa krāsns (BOF) tērauda ražošana
BOF procesiem dekarbonizācijai un temperatūras kontrolei ir nepieciešams augstas -tīrības skābeklis (vairāk nekā 99,5%). Skābekļa pieprasījums krasi svārstās, maksimālās plūsmas sasniedzot 20 000 līdz 80 000 Nm³/h. Kriogēnās gaisa atdalīšanas vienības nodrošina augstu plūsmas ātrumu un augstu tīrību, savukārt šķidrā skābekļa rezerves nodrošina stabilitāti. Blakusprodukts slāpeklis un argons arī uzlabo vispārējo ekonomiku.

3. Elektriskā loka krāsns (EAF) un kausu rafinēšana
EAF kausēšana gūst labumu no sadegšanas ar skābekli{0}}, saīsinot kušanas ciklus. Kausu rafinēšanas krāsnīs (LF) skābeklis atbalsta desulfurizācijas un defosforizācijas reakcijas. Šiem lietojumiem ir nepieciešama periodiska skābekļa padeve ar 0,8–1,2 MPa. VPSA skābekļa ģeneratorus ar elastīgu palaišanas-apturēšanas iespēju un vieglāku apkopi izmanto daudzas vidēja izmēra tērauda rūpnīcas.

Atlases padoms
Lielām integrētām tērauda rūpnīcām, kas saražo vairāk nekā 3 miljonus tonnu gadā, kriogēnā gaisa atdalīšana ar šķidruma rezervi ir standarta izvēle. Mazākām rūpnīcām, kuru svars nepārsniedz 1 miljonu tonnu, vai apkures krāsns bagātināšanai, VPSA vienības piedāvā par 30–40% zemākas sākotnējās investīcijas un par 15–25% zemākas kopējās darbības izmaksas.

Ķīmiskā rūpniecība: stingrs pieprasījums pēc oksidācijas un gazifikācijas

Ķīmiskās rūpnīcas ir prasīgākas attiecībā uz skābekļa tīrību, spiedienu un uzticamību, jo skābekļa izmaksas tieši ietekmē galaprodukta peļņas normas.

1. Amonjaka un metanola ražošana
Dabasgāzes vai ogļu{0}}amonjaka ražošanā daļējai oksidācijas gazifikācijai ir nepieciešams tīrs skābeklis, lai iegūtu sintētisko gāzi (CO + H₂). Skābekļa tīrībai jābūt vismaz 99,5% ar stingriem piemaisījumu, piemēram, argona, ierobežojumiem. Ražojot vienu tonnu amonjaka, tiek patērēts aptuveni 700–850 Nm³ skābekļa. Lielos ķīmiskos projektos parasti tiek uzstādītas kriogēnas gaisa atdalīšanas iekārtas, kas arī piegādā slāpekli attīrīšanai un blīvēšanai.

2. Etilēnoksīds/etilēnglikols (EO/EG)
Katalizators, ko izmanto etilēna oksidēšanai par etilēnoksīdu, ir ļoti jutīgs pret skābekļa tīrību. Metāna saturam skābeklī jāsaglabājas zem 0,1%, bet kopējam sēram - zem 0,1 ppm. Šāda veida pielietošanai nepieciešama kriogēnā skābekļa ražošana, kam seko papildu atsērošanas un žāvēšanas darbības.

3. Ogļu gazifikācija un IGCC
Iesaistītajām -plūsmas gazifikācijas tehnoloģijām (piemēram, Shell, GSP vai pretēja vairāku{1}}degļu konstrukcijām) ir nepieciešams skābeklis ar 4,0–8,5 MPa ar stabilu plūsmu. Nozares standarts ir kriogēnā skābekļa ražošana apvienojumā ar augstspiediena šķidrā skābekļa sūkņiem un iztvaicēšanu. Zemāka-spiediena fiksētas{8}slāņas gazifikatoriem ar 90–93% skābekļa{11}}bagātināts gaiss var uzlabot gazifikācijas intensitāti. Šādos gadījumos VPSA vienības piedāvā zemāku{13}}izmaksu alternatīvu.

4. Notekūdeņu attīrīšana un ozona oksidēšana
Ķīmiskās rūpniecības parkos bieži izmanto ozona oksidēšanu, lai notekūdeņos sadalītu ugunsizturīgos organiskos savienojumus. Ozona ražošanai nepieciešama skābekļa padeve. Pietiek ar nelielām plūsmām (mazākas vai vienādas ar 500 Nm³/h) ar 90–95% tīrību. Šeit lieliski iederas kompaktie PSA skābekļa ģeneratori - tie darbojas automātiski, aizņem maz vietas, un tos var uzstādīt ārpus telpām.

Galvenais izmaksu rādītājs
Ķīmiskajos projektos ir svarīgi aprēķināt skābekļa izmaksas uz produkta vienību. Ja elektroenerģijas izmaksas pārsniedz 0,6 juaņas/kWh un skābekļa pieprasījums ir stabils, kriogēnās vienības uzrāda labāku efektivitāti. Ja elektrība ir lētāka un nav pieprasījuma pēc blakusproduktiem (argons, hēlijs), VPSA skābekļa ģeneratori patērē tikai 0,35–0,45 kWh uz Nm³ (ar 90% tīrību) -, kas ir rentabls risinājums smalkām ķīmiskām vielām vai sākotnējās-posma ogļu ķīmijas investīcijām.

Rūpniecisko skābekļa ģeneratoru tehnoloģiju salīdzinājums

Dažos faktiskajos projektos rūpnīcas izmanto kombināciju: kriogēnās vienības galvenajai ražošanai (augstas tīrības pakāpe) un VPSA zemākas -pakāpes skābekļa patēriņa nodrošināšanai (piemēram, vides apstrādei). Tas līdzsvaro kapitāla un enerģijas izmaksas.

Trīs reāli{0}}pasaules faktori, kas ietekmē skābekļa ģeneratora veiktspēju

Pamatojoties uz atsauksmēm no vairākām darbības vietām, pirms atlases ir jāpievērš uzmanība šiem faktoriem:

1. Ieplūdes gaisa kvalitāte
Tērauda rūpnīcas un ķīmiskās iekārtas bieži izdala SO₂, NOx, putekļus un ogļūdeņražus gaisā. Kriogēnajām vienībām tas nozīmē molekulāro sietu adsorberu pievienošanu un periodiskas tīrīšanas plānošanu. VPSA sistēmām ceolīta molekulārajam sietam ir ierobežota tolerance pret skābām gāzēm. Ieplūdes gaisam ir jāiziet caur desulfurizācijas torņiem un augstas efektivitātes{3}}filtriem; pretējā gadījumā molekulārā sieta kalpošanas laiks var samazināties no 5–8 gadiem līdz 2–3 gadiem.

2. Ventilācijas ātrums un slodzes elastība
Tērauda rūpnīcas skābekļa patēriņš var svārstīties par 30–40% starp maksimuma un -smagākā laika periodiem. Kriogēnajām vienībām ir nepieciešamas šķidrā skābekļa uzglabāšanas tvertnes maksimālai skūšanai vai integrācijai ar argona sistēmu. VPSA vienības pielāgo slodzi no 50% līdz 100%, mainot ventilatora ātrumu un adsorbcijas laiku, taču reakcija aizņem apmēram 30 sekundes -, kas ir pietiekami ātri lielākajai daļai dzirnavu.

3. Tehniskās apkopes brigādes spējas
Kriogēnajai gaisa atdalīšanai ir nepieciešami kvalificēti operatori, kuri saprot turbomašīnu, destilācijas kolonnas vadību un drošības atvieglošanas procedūras. Apmācība ilgst 6–12 mēnešus. PSA un VPSA vienības darbojas uz PLC{4}}balstīta automatizācijas. Ikdienas apkope galvenokārt ietver filtru maiņu un molekulārā sieta papildināšanu, padarot tos piemērotus mazākām komandām.

Pēdējo divu gadu laikā enerģijas cenu svārstības un spiediens samazināt oglekļa emisijas ir mudinājušas daudzas tērauda un ķīmiskās rūpnīcas atkārtoti-novērtēt skābekļa ražošanu uz vietas. Divas pieejas kļūst arvien populārākas. Viens no tiem ir siltuma pārpalikums no domnas izdedžu skalošanas ūdens, lai uzsildītu molekulārā sieta reģenerācijas gāzi, samazinot tvaika izmantošanu. Otrs iemesls ir arvien pieaugošā zemas-tīrības skābekļa bagātināšanas (25%-35%) izmantošana atkārtotas sildīšanas krāsnīs un rotācijas krāsnīs, kas ir veicinājis pieprasījumu pēc daudziem maziem VPSA skābekļa ģeneratoriem.

Skābekļa ģeneratora izvēle nav tikai aprīkojuma cenu salīdzināšana. Galīgajā maksā par skābekļa tonnu jums ir jāņem vērā skābekļa tīrība, spiediens, plūsmas izmaiņas, elektroenerģijas izmaksas, blakusproduktu pārdošanas apjoms un apkopes intervāli -. Shenger Gas sniedz klientiem diezgan vienkāršus padomus: vispirms sešus mēnešus godīgi izsekojiet skābekļa patēriņa datus, pēc tam izlemiet par procesa ceļu. Pretējā gadījumā jūs vai nu pārmaksāsit par funkcijām, kuras nekad neizmantosit, vai arī jūs iestrēgsit ar sašaurinājumu, kuru nevarat novērst.