واحد جداسازی هوا برای شیمیایی

فن آوری جداسازی هوای کرایوژن سالها با موفقیت مورد استفاده قرار می گیرد تا اکسیژن را برای گازرسانگی خوراکهای مختلف هیدروکربن برای تولید سینگا برای تولید سوخت ها ، مواد شیمیایی و سایر محصولات ارزشمند تهیه کند. مثالها شامل موارد
تبدیل زباله های مایع و جامد از پالایشگاه ها به هیدروژن برای استفاده در داخل پالایشگاه ها ، و همچنین تولید برق و علاقه فزاینده ای به فرآیندهای مایع سازی گاز طبیعی که گاز طبیعی را به روغن خام ، موم و سوخت تبدیل می کند. در سالهای اخیر ، به منظور کاهش هزینه تجهیزات یا بهبود کارآیی ، ترکیبی از فرآیند تولید اکسیژن و کارخانه پردازش هیدروکربن پایین دست مورد توجه بیشتر و بیشتر قرار گرفته است. فرآیندهای تولید اکسیژن سنتی و در حال توسعه و طرح های یکپارچه برای بهبود اقتصاد این امکانات شرح داده شده است.

 

مطالب

1. بررسی فناوری پردازش گاز صنعتی غیر کریوژنیک

   1.1 جذب

   1.2 سیستم غشای پلیمری

2. فن آوری پردازش گاز صنعتی درجه حرارت

   2.1 نمای کلی از پردازش کرایوژنیک

   2.2 چرخه چرخه فشرده سازی

   2.3 چرخه مایع پمپاژ چرخه مایع

   2.4 چرخه کم فشار و فشار بالا

3.Corporison از گزینه های فرآیند و پیشرفت های فناوری

4.Conclusion

اکنون تماس بگیرید

1. بررسی فناوری پردازش گاز صنعتی غیر کریوژنیک

1.1 جذب

فرآیند جذب بر اساس توانایی برخی از مواد طبیعی و مصنوعی برای جذب ترجیحی نیتروژن است. در مورد زئولیت ها ، یک میدان الکتریکی ناهمگن در فضاهای خالی مواد وجود دارد و در نتیجه جذب ترجیحی مولکول ها که قطبی تر هستند ، مانند آنهایی که لحظات چهارگانه الکترواستاتیک بزرگتر دارند. بنابراین ، در جداسازی هوا ، مولکول های نیتروژن به شدت نسبت به مولکول های اکسیژن یا آرگون جذب می شوند. با عبور هوا از لایه ای از مواد زئولیت ، نیتروژن حفظ می شود و یک جریان غنی از اکسیژن لایه زئولیت را ترک می کند. غربال های مولکولی کربن از همان اندازه از نظر مولکول های هوا به همان ترتیب هستند. از آنجا که مولکول های اکسیژن کمی کوچکتر از مولکول های نیتروژن هستند ، با سرعت بیشتری در حفره های جاذب پخش می شوند. بنابراین ، غربال های مولکولی کربن برای اکسیژن انتخابی هستند و غربال های مولکولی برای نیتروژن انتخابی هستند. زئولیت ها معمولاً در فرآیندهای تولید اکسیژن مبتنی بر جذب استفاده می شوند. هوای فشرده شده در یک کشتی حاوی جاذب تغذیه می شود. نیتروژن جذب می شود و یک جریان فاضلاب غنی از اکسیژن تا زمانی که بستر با نیتروژن اشباع شود ، تولید می شود. در این مرحله ، هوای خوراک به یک کشتی تازه تغییر یافته و بازسازی تخت اول می تواند آغاز شود. بازسازی را می توان با گرم کردن تخت یا کاهش فشار بستر انجام داد و از این طریق میزان نیتروژن تعادل جاذب را کاهش داد. گرمایش معمولاً به عنوان جذب نوسان دما (TSA) گفته می شود و کاهش فشار معمولاً به عنوان نوسان فشار یا جذب نوسان خلاء (PSA یا VSA) گفته می شود. کاهش فشار دارای یک چرخه کوتاه است و کار ساده ای است و آن را به فرآیند ترجیحی برای گیاهان جداسازی هوا تبدیل می کند. تغییرات فرآیند که بر کارآیی عملیاتی تأثیر می گذارد شامل پیش تصفیه هوا برای از بین بردن آب و دی اکسید کربن به طور جداگانه ، تختخواب های متعدد برای امکان بازیابی انرژی فشار در هنگام سوئیچینگ بستر و عمل خلاء در حین کاهش فشار است. این سیستم بر اساس جریان محصول ، خلوص ، فشار ، مصرف انرژی و عمر خدمات مورد انتظار بهینه شده است. خلوص اکسیژن به طور معمول از نظر حجم 93 ٪ تا 95 ٪ است.

 

1.2 سیستم غشای پلیمری

فرآیندهای غشایی با استفاده از مواد پلیمری مبتنی بر تفاوت در میزان انتشار اکسیژن و نیتروژن از طریق غشایی است که جریان های فرآیند فشار بالا و فشار کم را از هم جدا می کند. شار و انتخاب دو ویژگی است که اقتصاد یک سیستم غشایی را تعیین می کند ، و هر دو عملکرد مواد غشایی خاص هستند. شار غشاء سطح سطح غشای را تعیین می کند و تابعی از اختلاف فشار تقسیم بر ضخامت غشای است. ثابت بودن متناسب که با نوع غشای متفاوت است ، نفوذپذیری نامیده می شود. انتخاب ، نسبت نفوذپذیری گازها است که باید از هم جدا شوند. بیشتر مواد غشایی به دلیل اندازه کوچکتر مولکول اکسیژن در برابر اکسیژن قابل نفوذ هستند. سیستم های غشایی به طور کلی محدود به تولید هوای غنی از اکسیژن (25 ٪ تا 50 ٪ اکسیژن) هستند. غشای انتقال فعال یا تسهیل شده حاوی یک ماده پیچیده اکسیژن برای افزایش انتخاب اکسیژن است و یک روش بالقوه برای افزایش خلوص اکسیژن در سیستم های غشایی است ، با فرض اینکه مواد غشایی سازگار با اکسیژن نیز در دسترس هستند. مهمترین مزیت جدایی غشای ، سادگی فرآیند ، تداوم آن و عملکرد آن در شرایط تقریباً آمیخته است. دمنده فشار کافی برای غلبه بر افت فشار در فیلترها ، لوله های غشایی و لوله کشی را فراهم می کند. مواد غشایی معمولاً در ماژول های استوانه ای جمع می شوند که توسط چندین اتصالات به هم وصل می شوند تا ظرفیت تولید مورد نیاز را فراهم کنند. اکسیژن از طریق الیاف (نوع فیبر توخالی) یا از طریق ورق ها (نوع زخم مارپیچ) نفوذ می کند و به عنوان یک محصول استخراج می شود. یک پمپ خلاء معمولاً دیفرانسیل فشار را در غشای حفظ می کند و اکسیژن را در فشار مورد نیاز تحویل می دهد. دی اکسید کربن و آب معمولاً در محصول هوای غنی از اکسیژن وجود دارند زیرا بیشتر از اکسیژن در بیشتر مواد غشایی نفوذ می کنند. با این حال ، سیستم های غشایی به راحتی با کاربردهای حداکثر 20 تن در روز سازگار می شوند ، جایی که می توان خلوص هوا غنی شده با آلاینده های آب و دی اکسید کربن را تحمل کرد. این فناوری جدیدتر از فن آوری های جذب یا کرایوژنیک است و پیشرفت در مواد می تواند باعث جذابیت بیشتر غشاها برای تقاضای اکسیژن بزرگتر شود.

 

2. فن آوری پردازش گاز صنعتی درجه حرارت

2.1 نمای کلی از پردازش کرایوژنیک

فناوری جداسازی هوای کرایوژنیک در حال حاضر کارآمدترین و مقرون به صرفه ترین فناوری برای تولید مقادیر زیادی اکسیژن گازی یا مایع ، نیتروژن و آرگون است. واحدهای جداسازی هوا (ASUS) از یک فرآیند تقطیر کرایوژنیک چند ستون معمولی برای تولید اکسیژن از هوای فشرده شده در بازیابی و خلوص بالا استفاده می کنند. فناوری کرایوژنیک همچنین می تواند نیتروژن با خلوص بالا را به عنوان یک جریان مفید محصول با هزینه افزایشی نسبتاً کم تولید کند. علاوه بر این ، آرگون مایع ، اکسیژن مایع و نیتروژن مایع می تواند برای ذخیره پشتیبان محصول یا فروش فرآورده با هزینه های کم افزایشی و هزینه های برق به تخته سنگ اضافه شود. تحقیقات در مورد روشهای افزایش بهره وری قطارهای تجهیزات فردی به عنوان ابزاری برای کاهش هزینه های واحد از طریق اقتصاد مقیاس ادامه دارد. بیشتر تجهیزات از موتورهای الکتریکی معمولی برای هدایت تجهیزات برای فشرده سازی خوراک هوا به ASU و همچنین اکسیژن و سایر جریان های محصول استفاده می کنند. قابل توجه است که امکانات IGCC با استخراج هوا از توربین های گازی مورد استفاده در چرخه ترکیبی برای تولید برق از گاز سنتز زغال سنگ ، تمام هوای خود را دریافت می کند.

 

2.2 چرخه چرخه فشرده سازی

فرآیندهای جداسازی هوا به طور معمول جریان تولید گاز را با کمی بالاتر از فشار اتمسفر و نزدیک به دمای محیط تولید می کنند. به طور معمول اکسیژن محصول مبدل حرارتی اصلی را با فشار کم ترک می کند ، از 3.5 تا 7 {3}}. 0 MPa ، و یک قطار کمپرسور گریز از مرکز با سرعت حجم ورودی نسبتاً بالا محصول را با فشار لازم تحویل می دهد.

 

2.3 چرخه مایع پمپاژ چرخه مایع

محصولات مایع را می توان از مبدل های حرارتی کرایوژنیک در بالادست بخش تقطیر برای تبخیر و گرمایش گرفت. این محصولات را می توان به فشار تحویل مورد نظر یا فشار متوسط ​​پمپ کرد. با این حال ، از آنجا که قدرت مورد نیاز برای تولید محصولات مایع از سیستم تقطیر 2 تا 3 برابر تولید محصولات گازی است ، چرخه باید در بازیابی مبرد موجود در جریان محصول پمپ کارآمد باشد. این کار با چگالش جریان محصول تبخیر شده در مبدل حرارتی کرایوژنیک در برابر هوای فشار بالا یا جریان خوراک نیتروژن انجام می شود. هوای مایع یا خوراک نیتروژن برای تبرید به بخش تقطیر بازگردانده می شود. چرخه فرآیند مایع پمپ شده که جریان محصول را به فشار واسطه ای در خروجی واحد جداسازی هوا پمپ می کند ، چرخه های مایع پمپ جزئی نامیده می شوند و برای فشرده سازی جریان محصول به فشار تحویل نهایی نیاز به تجهیزات اضافی دارند. پمپاژ کامل یا جزئی جریان های محصول ، درجه دیگری از آزادی را در بهینه سازی چرخه کرایوژنیک اضافه می کند و می تواند اندازه کمپرسور اکسیژن را از بین یا کاهش دهد.

2.4 چرخه کم فشار و فشار بالا
چرخه واحد جداسازی هوا با فشار کم (LP) مبتنی بر فشرده سازی هوای خوراک فقط با نیاز فشار برای رد محصول نیتروژن در فشار اتمسفر است. بنابراین ، فشارهای هوای خوراک به طور معمول بسته به خلوص اکسیژن و سطح مورد نظر بهره وری انرژی بین 360 و {1} mpa متغیر است. چرخه های ASU با فشار بالا ، جریان های محصول و محصول جانبی را در فشارهایی که بسیار بالاتر از فشار جوی هستند ، تولید می کنند ، به طور معمول به اجزای کرایوژنیک کوچکتر و جمع و جور تر نیاز دارند ، که می تواند هزینه ها را پس انداز کند. چرخه های EP به طور معمول از فشار هوای خوراک بیش از 700 مگاپاسکال استفاده می کنند. چرخه EP ممکن است مناسب باشد که تمام یا تقریباً تمام محصولات جانبی نیتروژن به عنوان یک جریان محصول فشرده شوند. علاوه بر این ، چرخه EP اغلب برای ادغام ASU با سایر واحدهای فرآیند مانند توربین های گازی انتخاب می شود.

 

3.Corporison از گزینه های فرآیند و پیشرفت های فناوری

 

فرآیندهای جذب و غشای پلیمری از طریق ادامه تحقیق و توسعه جاذب ها و مواد غشایی ، در هزینه و بهره وری انرژی بهبود می یابد. انتظار نمی رود که هیچ فناوری فناوری کرایوژنیک را در توانایی خود در تولید مقادیر زیادی اکسیژن ، به ویژه در خلوص بالاتر به چالش بکشد. هر دو سیستم جذب و غشایی نیتروژن محصول را تولید می کنند که حاوی مقادیر قابل توجهی اکسیژن است. در صورت نیاز به نیتروژن با خلوص بالا ، برای بهبود کیفیت نیتروژن باید از دفع اکسیژن رسانی اضافی یا سایر سیستم های تصفیه استفاده شود. هیچ یک از فرایندها نمی توانند به طور مستقیم گازهای آرگون یا نجیب تولید کنند. تولید اکسیژن یا نیتروژن مایع برای تهیه نسخه پشتیبان از سیستم به تجهیزات کرایوژنیک اضافی یا حمل و نقل محصول از تجهیزات گیاهی نیاز دارد. از طرف دیگر ، فرآیندهای جذب و غشای ساده تر و منفعل تر از فن آوری های کرایوژنیک هستند. هوای استخراج شده از کمپرسور توربین گازی می تواند تا حدی یا کاملاً نیازهای خوراک ASU را برآورده کند. در یک پیکربندی ساده ، فشار تقطیر ASU فشار هوای استخراج را تعیین می کند. اگر جریان هوای استخراج کمتر از کل ASU مورد نیاز باشد ، از کمپرسور هوای کمکی استفاده می شود که فشار تخلیه آن با فشار هوای استخراج مطابقت دارد. اگر منبع هوای استخراج شده تقریباً یک چهارم از کل تقاضای ASU باشد ، می توان فشار تقطیر ASU را به طور مستقل برقرار کرد و می توان از یک فرآیند مایع پمپ استفاده کرد.

هوای استخراج فشار بالا اکسیژن مایع یا نیتروژن را در منطقه تبادل حرارت کرایوژنیک تحت فشار قرار می دهد. منبع هوای فشرده شده کمکی فشار تقطیر ASU را تعیین می کند.

در امکانات با استفاده از توربین های گازی ، ممکن است هوا به دلایل مختلفی استخراج شود.
به عنوان تغذیه به یک واحد جداسازی هوا ، به عنوان هوای خنک کننده "اگزوز" برای خود توربین یا سایر نیازهای هوای تحت فشار در داخل تسهیلات. هوای استخراج شده حاوی گرمای ارزشمندی است که می تواند با جوشاندن مایع در سطح دمای گسسته یا انتقال حرارت معقول به مایع دیگر بازیابی شود. یک کلاس از برنامه های کاربردی که از گرمای بازیابی شده استفاده می کنند ، بازسازی حلال است ، این فرآیندی است که ابتدا یک مرحله جذب گاز/مایع را انجام می دهد و سپس گرما را به مایع منتقل می کند تا محصولات گازی یا آلودگی ها را از بین ببرد. این مرحله دارای خاصیتی است که نمونه ای از فرایندهایی که می توانند از این ادغام گرما بهره مند شوند شامل عملیات واحد زیر است که می توان در گاز زدایی هیدروکربن یا مراکز پردازش هیدروکربن یافت. بازسازی یک سیستم پیش تصفیه هوای مبتنی بر مایع به عنوان بخشی از یک واحد جداسازی هوای کرایوژنیک. مراحل جذب مبتنی بر مایع برای از بین بردن آلاینده ها از جریان خوراک هوا به گیاهان جداسازی هوا می تواند از بازیابی گرمای هوا استخراج شود. در یک تجسم ، هوای گرم نسبت به قسمتهای پایین مایع از یک ستون جاذب خنک می شود. هوای خنک شده وارد ستون می شود و با جذب مایع تماس می گیرد ، جایی که ناخالصی های موجود در جریان هوا به مایع جذب می شوند. مرحله گرمایش هوا به جذب کننده آلودگی ها از مایع جاذب است که سپس به ستون جاذب بازگردانده می شود. سیستم جذب ممکن است شامل یک یا چند مایع در چندین مرحله جذب برای افزایش حذف بهره وری یا استفاده از جاذب های خاص برای حذف ناخالصی های خاص از جریان هوا باشد. بازسازی جاذب ممکن است شامل گرمایش از منابع دیگر ، همراه با گرمایش برای کاهش فشار به ناخالصی های دفع باشد. گرمای حاصل از هوای استخراج شده ممکن است با تماس غیرمستقیم هوای گرم با یک مایع فرآیند یا انتقال حرارت از هوا به یک مایع کار مانند بخار یا گاز بی اثر بازیابی شود. در این مثال ، سطح بالای گرمای حاصل از منبع هوای استخراج شده به جریان نیتروژن بازگشت به توربین گازی منتقل می شود. هوای استخراج شده با تماس با قسمتهای غنی شده جاذب که برای پیش تصفیه هوا به ASU استفاده می شود ، بیشتر خنک می شود.
این مرحله انتقال حرارت همچنین می تواند در سایر سیستم های جذب در منطقه کار محصول POX یا POX از گیاه انجام شود. بسته به مواد حلال و جذب ، مراحل بازیابی گرمای سطح بالا ممکن است از بین برود و تمام گرمای هوای استخراج شده برای بازسازی جاذب استفاده شود.
CO2 را می توان به عنوان یک محصول جانبی فرآوری و فروخته شد ، یا در داخل گیاه استفاده شود. مثال بازگشت CO2 به توربین گازی به عنوان رقیق کننده اضافه شده است.

 

4.Conclusion

فرآیندهای کرایوژنیک در حال حاضر روش ارجح برای تأمین گازهای صنعتی به امکانات بزرگ است. ادغام گرما ، یخچال ، فرآیند و جریان زباله بین فرآیندهای گاز صنعتی و سایر واحدها در طول تسهیلات می تواند باعث افزایش کارایی و کاهش هزینه ها شود. مفاهیم پیشرفته ادغام گرما ممکن است استفاده از فرآیندهای شیمیایی یا ITM را در آینده تسهیل کند.