Jedinica za odvajanje zraka za hemikalije

Krizegena tehnologija razdvajanja zraka uspješno se koristi dugi niz godina kako bi se osiguralo kisik za gasifikaciju različitih hidrokarbonskih sirovina za proizvodnju sinaša za proizvodnju goriva, hemikalija i drugih vrijednih proizvoda. Primjeri uključuju
Konverzija tečnog i čvrstog otpada od rafinerija do vodonika za upotrebu unutarnjih rafinerija, kao i koprodukcija Ilektričnosti i rastući interes za prirodni tekući procesi koji pretvaraju prirodni plin u sintetičko sirovo naftu, voskove i goriva. Posljednjih godina, kako bi se smanjila troškova opreme ili poboljšala efikasnost, kombinacija procesa proizvodnje kisika i postrojenja za preradu ugljikovodika i nizvodno dobila je sve više pažnje. Opisani su tradicionalni i razvoj procesa proizvodnje kisika i integrirane sheme za poboljšanje ekonomije ovih objekata.

 

Sadržaj

1.OverView neproogene tehnologije prerade industrijske gasove

   1.1 adsorpcija

   1.2 Polimer membranski sistem

2.LOW Temperatura Tehnologija prerade industrijske gasove

   2.1 Pregled kriogene obrade

   2.2 CILMION CYCLECOMPRESSION ciklus

   2.3 Pumpajući ciklus tečnog ciklusa tečnog ciklusa

   2.4 Ciklusi niskog pritiska i visokog pritiska

3.Kompamison alternativa procesa i poboljšanja tehnologije

4.Konluzija

Kontaktirajte sada

1.OverView neproogene tehnologije prerade industrijske gasove

1.1 adsorpcija

Proces adsorpcije zasnovan je na sposobnosti nekih prirodnih i sintetičkih materijala za preferencijalno adsorbiranje azota. U slučaju zeolita postoji nehomogeni električni polje u praznini materijala, što rezultira preferencijalnim adsorpcijom molekula koji su poklariraniji, poput onih sa većim strujnim strujnim strukovnim trenucima. Dakle, u odvajanju zraka, molekuli dušika snažnije su adsorbirani od molekula u kisiku ili argunu. Kao što se zrak prolazi kroz sloj zeolitnog materijala, azot se zadržava i tok bogate kiseonikom napušta zeolitni sloj. Karbonska molekularna sita su istog reda veličine kao i molekula zraka. Budući da su molekuli kisika malo manji od molekula dušika, brzo se difuzne u šupljine adsorbiraja. Stoga su ugljični molekularni sijani selektivni za kisik i molekularne sive su selektivni za azot. Zeoliti se obično koriste u procesima proizvodnje sa sjedištem u adsorpciji. Komprimirani zrak se nanosi u plovilo koji sadrži adsorbent. Dušik je adsorbiran, a otpadnim vodama koji se bogata kiseonikom proizvodi se dok je krevet zasićen dušikom. U ovom trenutku, zraka za dovod prelazi se na svježu plovilu i regeneraciju prvog kreveta može započeti. Regeneracija se može postići zagrijavanjem kreveta ili smanjenjem pritiska u krevetu, na taj način smanjujući ravnotežni sadržaj dušika Adsorbent. Grijanje se obično naziva kao adsorpcija temperature (TSA) i smanjuje pritisak obično se naziva kao adsorpcija tlaka ili vakuumske ljuljačke (PSA ili VSA). Smanjeni pritisak ima kratki ciklus i jednostavan je za rad, što ga čini preferiranim procesom za postrojenja za odvajanje zraka. Procesne varijacije koje utječu na operativnu efikasnost uključuju prethodnu obradu zraka za uklanjanje vode i ugljičnog dioksida zasebno, više kreveta za omogućavanje povrata energije pritiska tokom prebacivanja u krevetu i vakuumskih rada tokom smanjenog pritiska. Sistem je optimiziran na osnovu protoka proizvoda, čistoći, pritiska, potrošnjom energije i očekivanog životnog vijeka. Čistoća kisika obično je 93% na 95% po volumen.

 

1.2 Polimer membranski sistem

Membranski procesi koristeći polimerne materijale temelje se na razlikama u difuzijskim stopama kisika i azota kroz membranu koja odvaja tokove za visokotlak i promene niskog pritiska. Flux i selektivnost su dva svojstva koja određuju ekonomiju membranskog sistema, a oba su funkcije specifičnog membranskog materijala. Membranska fluksa određuje površinu membrane i je funkcija razlike tlaka podijeljena sa debljinom membrane. Konstanta proporcionalnosti koja varira od vrste membrane naziva se propusnost. Selektivnost je omjer propuštenosti gasova koji se razdvajaju. Većina membranskih materijala je propušivija za kisik nego na azot zbog manje veličine molekule kisika. Membranski sustavi su uglavnom ograničeni na proizvodnju zraka obogaćenog kisikom (25% do 50% kisika). Aktivne ili olakljene membrane za transfer sadrže sredstvo za kisik za povećanje selektivnosti kisika i potencijalni su metoda povećanja čistoće kisika u membranskim sistemima, pretpostavljajući da su dostupni i membranski materijali kompatibilni sa kisikom. Glavna prednost odvajanja membrane je jednostavnost procesa, njenog kontinuiteta i njegova operacija u blizinu okoline. Ventilator pruža dovoljan pritisak glave da prevlada pritisak pada na filtere, membranske cijevi i cijevi. Membranski materijali se obično sastavljaju u cilindrične module koji su povezani zajedno sa više veza za pružanje potrebnih proizvodnih kapaciteta. Kiseonik prožima kroz vlakna (šuplji vlakni) ili kroz listove (spiralna vrsta rane) i izvlače se kao proizvod. Vakuumska pumpa obično održava diferencijal pritiska preko membrane i isporučuje kisik na traženom pritisku. Ugljični dioksid i voda obično su prisutni u zračnom proizvodu obogaćenom kisikom, jer su više propusniji od kisika do većine membranskih materijala. Međutim, membranski sustavi se lako prilagođavaju aplikacijama do 20 tona dnevno, gdje se može tolerirati čistoća zraka obogaćena vodenim i ugljičnim dioksidom. Ova tehnologija je novija od adsorpcije ili kriogenih tehnologija, a poboljšanja materijala mogu učiniti da membrane mogu učiniti privlačnijim za veće potrebe za kisikom.

 

2.LOW Temperatura Tehnologija prerade industrijske gasove

2.1 Pregled kriogene obrade

Krizegena tehnologija odvajanja zraka trenutno je najefikasnija i isplativija tehnologija za proizvodnju velikih količina plinovitih ili tečnih kisika, azota i argona. Jedinice za odvajanje zraka (ASUS) koriste konvencionalni proces kriogenog destilacije s više stupca za proizvodnju kisika od komprimiranog zraka na visokom oporavku i čistoću. Kriogena tehnologija može također proizvesti azot visoke čistoće kao koristan nusproizvodni tok na relativno niskim inkrementalnim troškovima. Pored toga, tečni argon, tečni kisik i tečni azot mogu se dodati u prorez proizvoda za skladištenje sigurnosne kopije proizvoda ili prodaje pod velikim inkrementalnim kapitalom i troškovima električne energije. Istraživanje se nastavlja na načinima za povećanje produktivnosti pojedine opreme vlakova kao sredstvo za smanjenje jediničnih troškova kroz ekonomije razmjera. Većina opreme koristi konvencionalne električne motore za pokretanje opreme za komprimiranje zraka u Asu, kao i kiseonike i druge tokove proizvoda. Značajno je da IGCC objekti primaju sva njihova dovod zraka vađenjem zraka iz plinskih turbina koji se koriste u kombiniranom ciklusu za proizvodnju električne energije iz plina sinteze uglja.

 

2.2 CILMION CYCLECOMPRESSION ciklus

Procesi odvajanja zraka obično proizvode tok gasnog proizvoda na malo iznad atmosferskog pritiska i u blizini temperature okoline. Obično kiseonik proizvoda ostavlja glavni izmjenjivač topline pri niskom pritisku, u rasponu od 3,5 do 7 0. 0 MPa, te centrifugalni voz kompresora s relativno visokim ulaznim jačinom protoka isporučuje proizvod na traženom pritisku.

 

2.3 Pumpajući ciklus tečnog ciklusa tečnog ciklusa

Tečni proizvodi mogu se preuzeti iz kriogenih izmjenjivača topline uzvodno od destilacijskog odjeljka za isparavanje i grijanje. Ovi proizvodi se mogu napuniti na željeni pritisak isporuke ili posredni pritisak. Međutim, budući da se snaga potrebna za proizvodnju tekućih proizvoda iz distilacijskog sustava iznosi 2 do 3 puta veća od proizvodnje gasovitih proizvoda, ciklus mora biti efikasan u oporavku rashladnog sredstva koji se nalazi u pumpu. To se postiže kondenzacijom isparivanog toka proizvoda u kriogenom izmjenjivaču topline u odnosu na tok zraka visokog pritiska ili do azota. Tečni zrak ili hrana za dušik vraća se u destilacijski odjel za hlađenje. Pumped tekući procesni ciklusi koji pumpaju tokove proizvoda na srednji pritisak na izlazu jedinice za odvajanje zraka naziva se djelomičnim pumljenim tekućim ciklusima i zahtijevaju dodatnu opremu za komprimiranje struje proizvoda na krajnji pritisak isporuke. Potpuna ili djelomična pumpanje tokova proizvoda dodaje još jedan stupanj slobode u optimizaciji kriogenog ciklusa i može eliminirati ili smanjiti veličinu kompresora kisika.

2.4 Ciklusi niskog pritiska i visokog pritiska
Ciklusi jedinice za odvajanje zraka (LP) za zasnovanje zraka zasnivaju se na komprimiranju zraka za dovod samo uz potrebu tlaka za odbijanje nusprodukta dušika na atmosferskom pritisku. Stoga, pritisci zraka hrane obično variraju između 360 i 6 000 MPa, ovisno o čistoći kisika i željenom nivou energetske efikasnosti. ASU ciklusi visokog pritiska proizvode proizvode i nusproizvodne tokove pritiscima iznad atmosferskog tlaka, obično zahtijevaju manje i kompaktne kriogene komponente, koje mogu uštedjeti troškove. EP ciklusi obično koriste pritiske za vazduh u hranjenju veće od 700 MPa. Ciklus EP-a može biti prikladan kada se svi ili gotovo svi nusprodukt dušika komprimira kao struja proizvoda. Pored toga, ciklus EP-a često se odabran za integriranje ASU sa drugim procesnim jedinicama, kao što su plinske turbine.

 

3.Kompamison alternativa procesa i poboljšanja tehnologije

 

Adsorpcije i polimer membranski procesi nastavit će se poboljšati u troškovnoj i energetskoj efikasnosti kroz kontinuirano istraživanje i razvoj adsorbenata i membranskih materijala. Ne očekuje se da tehnologija osporava kriogenu tehnologiju u svojoj sposobnosti da proizvede velike količine kisika, posebno na višim čistoćima. Oba adsorpcija i membranski sustavi proizvode nusproizvodni azot koji sadrži značajne količine kisika. Ako je potreban dušik visoke čistoće, moraju se koristiti dodatna deoksigenacija ili drugi sustavi za pročišćavanje radi poboljšanja kvalitete dušika. Nijedan proces ne može direktno proizvoditi argin ili plemenite gasove. Proizvodnja tečnog kisika ili azota za sigurnosnu kopiju sistema zahtijeva dodatnu kriogenu opremu ili transport proizvoda iz biljne opreme. Sa druge strane, adsorpcijski i membranski procesi su jednostavniji i pasivniji od kriogenih tehnologija. Zrak izvučen iz plinskog turbinskog kompresora može djelomično ili u potpunosti ispuniti zahtjeve za dovodom ASU-a. U jednostavnoj konfiguraciji pritisak distilacije ASU postavit će ekstrakcijski pritisak zraka. Ako je protok zraka za vađenje manji od ukupnog zahtjeva, koristit će se pomoćni kompresor za vazduh, čiji će pritisak pražnjenja odgovarati tlaku zraka za vađenje. Ako je ekstrahirano napajanje približno jednoj četvrtini ukupne potražnje ASU, asu destilacijski pritisak može se uspostaviti nezavisno, a pumpani tečni postupak može se koristiti.

Zrak za vađenje visokog pritiska kuha tekući kisik ili azot pod pritiskom u zoni kriogene razmjene topline. Pomoćni dovod komprimiranog zraka postavlja pritisak destilacije ASU.

U objektima koji koriste plinske turbine, zrak se može izvući iz raznih razloga.
Kao hrana za jedinicu za odvajanje zraka, kao "ispušni" hlađenje zraka za samu turbinu ili druge zahtjeve za zrak pod pritiskom unutar objekta. Izvučeni zrak sadrži vrijednu toplinu koja se može oporaviti kipućom tečnošću na diskretnim nivoima temperature ili osjetljivim prijenosom topline u drugu tečnost. Jedna klasa aplikacija koja koristi oporavljenu toplinu je regeneracija solventna, što je proces koji prvo izvrši korak apsorpcije plina / tekućine, a zatim prenosi toplinu u tečnost ili kontaminante. Ovaj korak posjeduje imovinu da primjeri procesa koji mogu imati koristi od ove integracije toplote uključe u, ali nisu ograničeni na sljedeće jedinice koje se mogu naći u pogonima za gasifikaciju ugljikovodika ili ugljikovodika. Regeneracija tečnosti zasnovana na zraku kao deo jedinice za razdvajanje kriogenog vazduha. Koraci za apsorpciju tečnosti za uklanjanje kontaminanata iz tokova za dovod zraka u postrojenja za odvajanje zraka mogu imati koristi od ekstraktivnog oporavka zraka. U jednoj izvedbi, vrući zrak se hladi u odnosu na tečni dno iz kolone apsorbera. Hlađeni zrak ulazi u stupac i kontaktira tečnost upijaju, gdje se nečistoće u zračnom toku apsorbiraju u tečnost. Korak grijanja zrak-apsorpcije odanost kontaminantama iz apsorprentske tečnosti, koja se zatim vraća u apsorbirajuću stupcu. Sustav apsorpcije može uključivati ​​jednu ili više tekućine u nekoliko apsorpcijskih koraka za povećanje uklanjanja učinkovitosti ili korištenje određenih apsolubila za uklanjanje specifičnih nečistoća iz zraka. Apsorbentna regeneracija može uključivati ​​grijanje iz drugih izvora, u kombinaciji sa grijanjem kako bi se smanjio pritisak na nečistoće. Toplina iz izdvojenog zraka može se oporaviti indirektnim kontaktom vrućeg zraka sa procesnim tekućinom ili prenosom topline iz zraka do radne tekućine kao što su parni ili inertni plin. U ovom primjeru, visok nivo topline proizvedenog iz izdvojenog izvora zraka prenosi se na azotni tok koji se vraća u plinsku turbinu. Izvučeni zrak dalje se ohlađuje kontaktom s apsorber obogaćenim dnima koji se koriste za prethodno liječenje zraka u ASU-u.
Ovaj korak prenosa toplote može se postići i u ostalim apsorpcijskim sistemima unutar radnog područja pox ili POX proizvoda postrojenja. Ovisno o materijalu za otapalo i apsorpciju, može se eliminirati koraci za oporavak topline i cijelom izvlačenom zračnom toplinu koja se koristi za regeneraciju apsorbera.
CO2 se može preraditi i prodavati kao nusproizvod ili se koristi u postrojenju. Primjer je vratiti CO2 na plinsku turbinu kao dodatni razrjeđivač.

 

4.Konluzija

Kriogeni procesi trenutno su preferirana metoda za opskrbu industrijskih plinova u velike objekte. Integracija toplina, hlađenja, procesa i otpadaka između procesa industrijskih plina i drugih jedinica u cijelom objektu može poboljšati efikasnost i smanjiti troškove. Napredni koncepti integracije toplote mogu olakšati upotrebu hemijskih ili itM procesa u budućnosti.