क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण बड़ी औद्योगिक गैस मांगों को कैसे पूरा करता है

इस्पात, रसायन, इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण और इसी तरह के क्षेत्रों में बड़ी औद्योगिक परियोजनाओं के लिए, उत्पादन के लिए थोक औद्योगिक गैसों की निरंतर और स्थिर आपूर्ति आवश्यक है। साइट पर क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण इकाइयां (एएसयू) इन परियोजनाओं के लिए पसंदीदा विकल्प बन गई हैं। तरल ऑक्सीजन/नाइट्रोजन खरीदने या नाइट्रोजन उत्पादन के लिए दबाव स्विंग सोखना (पीएसए) का उपयोग करने की तुलना में, क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण तकनीक तीन आयामों में अपूरणीय लाभ प्रदान करती है: मात्रा क्षमता, शुद्धता स्थिरता और परिचालन अर्थशास्त्र।

बड़ी परियोजनाओं के लिए गैस आपूर्ति की मुख्य चुनौतियाँ

बड़े पैमाने की परियोजनाओं में कई अलग-अलग गैस आवश्यकताएं होती हैं: उच्च खपत मात्रा, निश्चित दबाव और शुद्धता विनिर्देश, और आपूर्ति में रुकावट के लिए बेहद कम सहनशीलता। 10,000 एनएम³/घंटा से अधिक ऑक्सीजन का उत्पादन करने वाली एक वायु पृथक्करण इकाई के लिए, यदि खरीदी गई तरल ऑक्सीजन या नाइट्रोजन पर निर्भर है, तो अकेले परिवहन स्तर पर भंडारण टैंक, टैंकर ट्रक और वेपोराइज़र में निवेश काफी है। चल रही तरल परिवहन लागत और आपूर्ति श्रृंखला की अस्थिरता का उल्लेख नहीं किया गया है।

एक अन्य मुद्दा जिसे अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है वह है ओस बिंदु और अशुद्धियाँ। कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं या इलेक्ट्रॉनिक - ग्रेड सुरक्षात्मक गैसों में नमी, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोकार्बन पर बेहद सख्त सीमाएं होती हैं। क्रायोजेनिक आसवन प्रक्रिया स्वाभाविक रूप से इन अशुद्धियों को हटा देती है, जो साइट पर गैस उत्पादन का एक छिपा हुआ लाभ है।

क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण प्रौद्योगिकी उच्च प्रवाह दर को कैसे संभालती है

क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण प्रौद्योगिकी का मुख्य सिद्धांत क्रमिक चरणों के माध्यम से वायु घटकों (ऑक्सीजन -183 डिग्री, नाइट्रोजन -196 डिग्री) के क्वथनांक अंतर का उपयोग करता है: संपीड़न, पूर्व{6}}शीतलन, शुद्धिकरण, विस्तार प्रशीतन, और आसवन स्तंभ पृथक्करण। प्रति घंटे हजारों क्यूबिक मीटर की सीमा में उच्च गैस की मांग के लिए, मल्टी{7}}स्टेज डिस्टिलेशन कॉलम का कॉलम व्यास और ट्रे डिजाइन पृथक्करण दक्षता निर्धारित करते हैं। बड़े पैमाने की क्रायोजेनिक इकाइयाँ आम तौर पर डबल-कॉलम प्रक्रिया (0.5-0.6 एमपीए के आसपास निचला कॉलम दबाव, वायुमंडलीय दबाव के पास ऊपरी कॉलम) का उपयोग करती हैं, जिससे ऑक्सीजन निष्कर्षण दर 95% से ऊपर हो जाती है - जो पीएसए के 50%-70% से काफी अधिक है।

वास्तविक इंजीनियरिंग में, एक KDON-20000 इकाई (20,000 Nm³/h ऑक्सीजन, 40,000 Nm³/h नाइट्रोजन) लगभग 0.45-0.55 kWh प्रति Nm³ ऑक्सीजन की खपत करती है। समान पैमाने पर खरीदी गई तरल ऑक्सीजन को वाष्पीकृत करने की कुल लागत आम तौर पर 30% -40% अधिक होती है। इसके पीछे यही आर्थिक तर्क है कि बड़ी परियोजनाएँ अंततः ऑन-साइट क्रायोजेनिक इकाइयों को क्यों चुनती हैं।

मीटिंग मल्टी-प्रोडक्ट कंपनी-आपूर्ति और दबाव ग्रेड मिलान

बड़ी परियोजनाओं के लिए अक्सर एक साथ विभिन्न शुद्धता स्तरों पर ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आर्गन और यहां तक ​​कि दुर्लभ गैसों की भी आवश्यकता होती है। क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण प्रौद्योगिकी का आसवन प्रवाह साइड -ड्रा पोर्ट के माध्यम से एक साथ उत्पादन की अनुमति देता है: 99.6% शुद्धता प्रक्रिया ऑक्सीजन, 99.999% शुद्धता नाइट्रोजन, और कच्चे या परिष्कृत आर्गन। एक सामान्य विन्यास में दहन या गैसीकरण के लिए ऑक्सीजन शामिल है, और नाइट्रोजन को दो धाराओं में विभाजित किया गया है {{5}एक कम दबाव वाली धारा शुद्ध करने और कंबल देने के लिए, और दूसरी मध्यम दबाव धारा (1.0-1.5 एमपीए) उपकरण वायु या दबाव संरचना के लिए।

दबाव ग्रेड का मिलान सीधे उपयोगकर्ता के कंप्रेसर कॉन्फ़िगरेशन को प्रभावित करता है। कई क्रायोजेनिक इकाइयां सीधे 0.8-1.2 एमपीए पर दबावयुक्त नाइट्रोजन का उत्पादन कर सकती हैं, जिससे अतिरिक्त बूस्टर कंप्रेसर की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। हालाँकि, ऑक्सीजन को डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया दबाव के अनुसार ऑक्सीजन कंप्रेसर या तरल ऑक्सीजन पंप के आकार की आवश्यकता होती है।

वास्तविक परियोजनाओं से मुख्य चयन बिंदु

जब एक 2-मिलियन-टन-प्रति वर्ष की कोकिंग परियोजना अपनी वायु पृथक्करण इकाई का चयन कर रही थी, तो उपयोगकर्ता ने शुरू में तरल ऑक्सीजन खरीदने पर विचार किया। गणना के बाद, उन्होंने पाया: लगभग 180 टन की दैनिक तरल ऑक्सीजन खपत के लिए निरंतर संचालन में 3-4 टैंकर ट्रकों की आवश्यकता होती है, कम से कम 150 क्यूबिक मीटर की भंडारण टैंक क्षमता होती है, और कोकिंग प्लांट के खतरनाक क्षेत्र वर्गीकरण का मतलब ट्रक पहुंच के लिए सुरक्षा नियंत्रण दबाव होता है। अंततः उन्होंने केवल 900 वर्ग मीटर (कोल्ड बॉक्स, आणविक छलनी अधिशोषक और कंप्रेसर भवन सहित) में व्याप्त KDON-15000 क्रायोजेनिक इकाई को चुना। दो साल के ऑपरेशन के बाद, प्रति टन ऑक्सीजन की लागत खरीद की तुलना में लगभग 28% कम थी।

अनुभव का एक और टुकड़ा: एएसयू आपूर्तिकर्ता या इंजीनियरिंग कंपनी का चयन करते समय, कई तकनीकी दस्तावेजों पर बारीकी से ध्यान दें, आसवन कॉलम में संरचित पैकिंग का चयन (उच्च {{1%) दक्षता पैकिंग कॉलम की ऊंचाई को 2-3 मीटर तक कम कर सकती है), मुख्य हीट एक्सचेंजर का चैनल कॉन्फ़िगरेशन, और क्या विस्तारक घरेलू या आयातित है। ये विवरण सीधे इकाई के ऊर्जा खपत स्तर और निरंतर संचालन चक्र को प्रभावित करते हैं (रखरखाव के लिए शटडाउन के बिना दो साल के संचालन से उद्योग का सर्वोत्तम अभ्यास प्राप्त होता है)।

संचालन, रखरखाव और स्पेयर पार्ट्स रणनीति

एक बार जब क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण इकाई शुरू हो जाती है, तो कोल्ड बॉक्स के अंदर आसवन स्तंभ और पाइपिंग क्रायोजेनिक तापमान पर रहते हैं। शटडाउन के बाद, रीवार्मिंग और रीस्टार्टिंग में 24-48 घंटे या उससे अधिक समय लगता है, और प्रत्येक थर्मल चक्र उपकरण के जीवन को छोटा कर देता है। इसलिए, बड़ी परियोजनाएं दोषों को संभालने के लिए ड्यूटी/स्टैंडबाय कंप्रेसर और आणविक चलनी स्विचिंग वाल्व जैसे अनावश्यक डिजाइनों पर भरोसा करते हुए इकाइयों को लगातार चालू रखने की कोशिश करती हैं।

लंबी अवधि के रखरखाव समझौते पर हस्ताक्षर करते समय, उपयोगकर्ताओं को कई मीट्रिक निर्दिष्ट करनी चाहिए: संचालन दर (95% से कम नहीं), ऑक्सीजन शुद्धता में उतार-चढ़ाव सीमा (±0.1%), और अधिकतम विशिष्ट ऊर्जा खपत। स्पेयर पार्ट्स के लिए, आणविक छलनी को आम तौर पर हर 5-6 साल में बदल दिया जाता है, आसवन कॉलम पैकिंग का डिज़ाइन जीवन 15 साल से अधिक होता है, और विस्तारक बीयरिंग और नोजल नियमित पहनने वाली वस्तुएं हैं।

बड़ी औद्योगिक परियोजनाओं में क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण तकनीक की स्पष्ट भूमिका होती है: जब गैस की मांग 10,000 एनएम³/घंटा से ऊपर पहुंच जाती है और परियोजना की समयसीमा तीन साल से अधिक हो जाती है, तो साइट पर क्रायोजेनिक इकाई के स्वामित्व की कुल लागत किसी भी खरीदे गए या गैर-क्रायोजेनिक विकल्प से कम होती है। यह जो प्रदान करता है वह गैसों से परे है। {{5}यह आपूर्ति श्रृंखला स्वायत्तता पर नियंत्रण प्रदान करता है। निर्णय की कुंजी संख्याओं को चलाने के लिए नीचे आती है: तरल ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की खरीद, परिवहन प्रबंधन लागत और सुरक्षा अतिरेक निवेश के कुल तीन साल को जोड़ें, फिर इसकी तुलना इंजीनियरिंग निवेश और क्रायोजेनिक इकाई की परिचालन बिजली लागत से करें। डेटा आपको जवाब देगा.