Lég elválasztó egység vegyi anyag számára

A kriogén levegő -elválasztási technológiát évek óta sikeresen alkalmazzák az oxigén biztosítása érdekében, hogy különféle szénhidrogén -alapanyagok gázosítására szolgáljanak, hogy rendszert készítsenek üzemanyagok, vegyi anyagok és egyéb értékes termékek előállításához. Példák a
A folyadék és a szilárd hulladék átalakítása a finomítókból hidrogénké a finomítókon belüli felhasználásra, valamint az ofelektromos társprodukcióra, valamint a földgáz cseppfolyósítási folyamatok iránti növekvő érdeklődésre, amelyek a földgázt szintetikus nyersolajré, viaszokká és üzemanyagokká alakítják. Az utóbbi években a berendezések költségeinek csökkentése vagy a hatékonyság javítása érdekében az oxigéntermelési folyamat és a downstream szénhidrogén -feldolgozó üzem kombinációja egyre több figyelmet kapott. Leírják a hagyományos és fejlesztő oxigéntermelési folyamatok és az e létesítmények gazdaságának javítására szolgáló integrált rendszerek.

 

Tartalom

1. A nem kryogén ipari gázfeldolgozási technológia körében

   1.1 Adszorpció

   1.2 polimer membránrendszer

2.A hőmérsékletű ipari gázfeldolgozási technológia csökkentése

   2.1 A kriogén feldolgozás áttekintése

   2.2 tömörítési ciklekompressziós ciklus

   2.3 Szivattyúzó folyadékciklus -szúrás folyadékciklus

   2.4 alacsony nyomású és nagynyomású ciklusok

3. A folyamat alternatívák és technológiai fejlesztések összehasonlítása

4. Egyházazatás

Vegye fel a kapcsolatot most

1. A nem kryogén ipari gázfeldolgozási technológia körében

1.1 Adszorpció

Az adszorpciós folyamat néhány természetes és szintetikus anyag azon képességén alapul, hogy a nitrogént elsősorban adszorbeálja. A zeolitok esetében egy inhomogén elektromos mező létezik az anyag üreges tereiben, ami a polarizáltabb molekulák preferenciális adszorpcióját eredményezi, például a nagyobb elektrosztatikus kvadrupol momentumokkal rendelkező molekulák. Így a levegő elválasztásakor a nitrogénmolekulák erősebben adszorbeálódnak, mint az oxigén- vagy argonmolekulák. Ahogy a levegő áthalad egy zeolit ​​anyag rétegén, a nitrogén megmarad, és egy oxigénben gazdag patak elhagyja a zeolitréteget. A szénmolekuláris sziták ugyanolyan nagyságrendűek, mint a légmolekulák. Mivel az oxigénmolekulák valamivel kisebbek, mint a nitrogénmolekulák, gyorsabban diffundálnak az adszorbens üregeibe. Így a szénmolekuláris sziták szelektívek az oxigénre, és a molekuláris sziták szelektívek a nitrogénre. A zeolitokat általában az adszorpció-alapú oxigéntermelési folyamatokban használják. A sűrített levegőt az adszorbens tartalmú edénybe adják. A nitrogén adszorbeálódik, és oxigénben gazdag szennyvízáramot állítanak elő, amíg az ágy nitrogénnel telített. Ezen a ponton az adagolót levegő friss edényre váltja, és az első ágy regenerálódása megkezdődhet. A regeneráció az ágy melegítésével vagy az ágynyomás csökkentésével érhető el, ezáltal csökkentve az adszorbens egyensúlyi nitrogéntartalmát. A fűtést általában hőmérsékleti lengés -adszorpciónak (TSA) nevezik, és a nyomást általában nyomásváku vagy vákuum lengési adszorpciónak (PSA vagy VSA) nevezik. A csökkentett nyomásnak rövid ciklusa van, és egyszerűen működtethető, így a levegő elválasztó növények előnyben részesített folyamata. A működési hatékonyságot befolyásoló folyamatváltozások közé tartozik a levegő előkezelése a víz és a szén -dioxid külön -külön történő eltávolításához, a többágyakhoz, hogy a nyomás energia visszanyerését lehetővé tegyék az ágyváltás során, és a vákuum működése csökkentett nyomás alatt. A rendszert a termékáram, a tisztaság, a nyomás, az energiafogyasztás és a várható élettartam alapján optimalizálják. Az oxigén tisztasága jellemzően 93–95% térfogat%.

 

1.2 polimer membránrendszer

A polimer anyagokat felhasználó membrán folyamatok az oxigén és a nitrogén diffúziós sebességének különbségén alapulnak egy membránon keresztül, amely elválasztja a nagynyomású és alacsony nyomású folyamatáramokat. A fluxus és a szelektivitás két tulajdonság, amelyek meghatározzák a membránrendszer gazdaságosságát, és mindkettő a specifikus membrán anyag funkciói. A membrán fluxus meghatározza a membrán felületét, és a nyomáskülönbség függvénye, amelyet elosztunk a membrán vastagságával. A membrán típusától függően változó arányosságállandónak permeabilitásnak nevezzük. A szelektivitás az elválasztandó gázok permeabilitásának aránya. A legtöbb membrán anyag az oxigénmolekula kisebb méretének köszönhetően inkább az oxigénhez, mint a nitrogénhez, mint a nitrogénhez. A membránrendszerek általában az oxigénnel dúsított levegő előállítására korlátozódnak (25–50% oxigén). Az aktív vagy megkönnyített transzfer membránok oxigén komplexálószert tartalmaznak az oxigén szelektivitásának növelésére, és potenciális módszert jelentenek az oxigén tisztaságának növelésére a membránrendszerekben, feltételezve, hogy az oxigénnel kompatibilis membrán anyagok is rendelkezésre állnak. A membrán szétválasztásának fő előnye a folyamat egyszerűsége, folytonosságának és működésének közel-émermatos körülmények között. A ventilátor elegendő fejnyomást biztosít a nyomásesés leküzdéséhez a szűrők, a membráncsövek és a csövek között. A membrán anyagokat általában hengeres modulokba állítják össze, amelyeket több csatlakozás összekapcsol, hogy biztosítsa a szükséges termelési kapacitást. Az oxigén áthatol a szálakon (üreges rost típuson) vagy a lemezeken (spirálseb típus), és termékként extrahálják. A vákuumszivattyú általában fenntartja a nyomáskülönbséget a membránon, és az oxigént a kívánt nyomáson szállítja. A szén-dioxid és a víz általában jelen van az oxigénnel dúsított légtermékben, mivel azok áteresztőbbek, mint az oxigén a legtöbb membrán anyaghoz. A membránrendszerek azonban könnyen adaptálhatók napi 20 tonna alkalmazáshoz, ahol a víz és a szén -dioxid szennyező anyagokkal dúsított levegő tisztasága tolerálható. Ez a technológia újabb, mint az adszorpció vagy a kriogén technológiák, és az anyagok fejlesztése vonzóbbá teheti a membránokat a nagyobb oxigénigényekhez.

 

2.A hőmérsékletű ipari gázfeldolgozási technológia csökkentése

2.1 A kriogén feldolgozás áttekintése

A kriogén levegő-elválasztási technológia jelenleg a leghatékonyabb és költséghatékonyabb technológia nagy mennyiségű gáznemű vagy folyékony oxigén, nitrogén és argon előállításához. A levegő elválasztó egységek (ASUS) hagyományos több oszlopos kriogén desztillációs eljárást alkalmaznak a sűrített levegőből származó oxigén előállításához nagy visszanyerés és tisztaság mellett. A kriogén technológia nagy tisztaságú nitrogént is előállíthat, mint hasznos melléktermék-áramlás, viszonylag alacsony növekményes költségek mellett. Ezenkívül folyékony argon, folyékony oxigén és folyékony nitrogén adható hozzá a terméklaphoz a termék biztonsági mentésének vagy melléktermékek értékesítésének tárolására alacsony növekményes tőke- és villamosenergia -költségek mellett. Folytatódik az egyes berendezések termelékenységének növelésének módja annak, hogy növeljék az egységköltségeket a méretgazdaságosság révén. A legtöbb berendezés a hagyományos elektromos motorokat használja a berendezések vezetésére az ASU -hoz, valamint az oxigén- és más termékáramokhoz történő összenyomásokhoz. Figyelemre méltó, hogy az IGCC létesítményei minden levegőellátást kapnak azáltal, hogy levegőt kinyernek a kombinált ciklusban használt gázturbinákból, hogy villamos energiát termeljenek a szén -szintézis gázból.

 

2.2 tömörítési ciklekompressziós ciklus

A levegő elválasztási folyamatok általában a légköri nyomás és a környezeti hőmérséklet közel feletti gáztermék -áramot hoznak létre. A termék oxigén általában alacsony nyomáson hagyja el a fő hőcserélőt, 3,5 és 7 0.

 

2.3 Szivattyúzó folyadékciklus -szúrás folyadékciklus

Folyékony termékeket lehet venni a kriogén hőcserélőktől a desztillációs szakasztól felfelé a párolgás és a fűtéshez. Ezeket a termékeket a kívánt kézbesítési vagy közbenső nyomáshoz lehet szivattyúzni. Mivel azonban a desztillációs rendszerből származó folyékony termékek előállításához szükséges energia 2-3 -szoros a gáznemű termékek előállításához, a ciklusnak hatékonynak kell lennie a szivattyúzott termékáramban található hűtőközeg visszanyerésében. Ez úgy érhető el, hogy a kriogén hőcserélőben elpárologtatott termékáramot nagynyomású levegő vagy nitrogén -adagolás ellen kondenzálják. A cseppfolyósított levegőt vagy a nitrogén -adagolást visszajuttatják a desztillációs szakaszba a hűtés céljából. A szivattyúzott folyékony folyamat ciklusokat, amelyek a termékáramokat a levegő elválasztó egység kimeneti kimeneti kimeneti kimeneti nyílásánál szivattyúzzák, részleges szivattyúzott folyadékciklusoknak nevezzük, és további berendezéseket igényelnek a termékáram tömörítéséhez a végső szállítási nyomáshoz. A termékáramok teljes vagy részleges szivattyúzása egy másik fokú szabadságot ad a kriogén ciklus optimalizálásához, és kiküszöböli vagy csökkentheti az oxigénkompresszor méretét.

2.4 alacsony nyomású és nagynyomású ciklusok
Az alacsony nyomású (LP) levegő elválasztó egységciklusok a takarmány -levegő összenyomásán alapulnak, csak azzal a nyomásigényével, hogy a nitrogén mellékterméket légköri nyomáson elutasítsák. Ezért a takarmány -levegőnyomás általában 360 és 6 000 MPa között változhat, az oxigén tisztaságától és az energiahatékonysághoz szükséges szinttől függően. A nagynyomású ASU-ciklusok termék- és melléktermék-folyamokat termelnek a légköri nyomás feletti nyomáson, jellemzően kisebb és kompaktabb kriogén alkatrészeket igényelnek, amelyek megtakaríthatják a költségeket. Az EP ciklusok általában 700 MPa -t meghaladó takarmány -légnyomásokat használnak. Az EP ciklus akkor lehet megfelelő, ha a nitrogén melléktermék egészét vagy szinte egészét termékfolyamként tömörítik. Ezenkívül az EP ciklust gyakran választják ki az ASU integrálására más folyamat egységekkel, például gázturbinákkal.

 

3. A folyamat alternatívák és technológiai fejlesztések összehasonlítása

 

Az adszorpciós és a polimer membrán folyamatok továbbra is javulnak a költségek és az energiahatékonyságban az adszorbensek és a membrán anyagok folyamatos kutatása és fejlesztése révén. Egyik technológiát sem várhatóan nem fogja kihívni a kriogén technológiát abban, hogy nagy mennyiségű oxigént termel, különösen magasabb tisztaság esetén. Mind az adszorpciós, mind a membránrendszerek olyan melléktermék -nitrogént termelnek, amely jelentős mennyiségű oxigént tartalmaz. Ha nagy tisztaságú nitrogént igényel, további dezoxigenizációs vagy más tisztító rendszereket kell alkalmazni a nitrogén minőségének javítása érdekében. Egyik folyamat sem képes közvetlenül argon vagy nemesgázt előállítani. A folyékony oxigén vagy nitrogén előállítása a rendszer biztonsági mentéséhez további kriogén berendezéseket vagy termékszállítást igényel a növényi berendezésekből. Másrészt az adszorpciós és a membrán folyamatok egyszerűbbek és passzívabbak, mint a kriogén technológiák. A gázturbina kompresszorból kivont levegő részben vagy teljes mértékben megfelelhet az ASU betáplálási követelményeinek. Egy egyszerű konfigurációban az ASU desztillációs nyomás beállítja az extrakciós légnyomást. Ha az extrakciós légáram kevesebb, mint a teljes ASU szükséges, akkor kiegészítő légkompresszort fognak használni, amelynek kisülési nyomása megegyezik az extrakciós légnyomással. Ha az extrahált levegőellátás az ASU teljes igényének körülbelül egynegyede, akkor az ASU desztillációs nyomása függetlenül állapítható meg, és szivattyúzott folyadék-eljárás alkalmazható.

A nagynyomású extrakciós levegő a kriogén hőcserélő zónájában a nyomás alatt álló folyékony oxigént vagy nitrogént forralja fel. A kiegészítő sűrített levegőellátás beállítja az ASU desztillációs nyomását.

A gázturbinákat használó létesítményekben a levegőt különféle okokból lehet kinyerni.
Mint egy levegő elválasztó egységhez, mint "kipufogógáz -hűtő levegő maga a turbina számára, vagy egyéb követelmények a létesítményben lévő nyomás alatt álló levegőre. Az extrahált levegő értékes hőt tartalmaz, amelyet diszkrét hőmérsékleti szinten forrásban lévő folyadékkal vagy egy másik folyadékba történő ésszerű hőátadással lehet visszanyerni. A visszanyert hőt alkalmazó alkalmazások egyik osztálya az oldószer regenerációja, amely egy olyan folyamat, amely először végez egy gáz/folyadék abszorpciós lépést, majd a hőt a folyadékba továbbítja a gáznemű termékek vagy szennyező anyagok dezorbra. Ez a lépés birtokolja azt az ingatlant, amelyre a hőintegráció részesülhet olyan folyamatokra vonatkozó példák, amelyek magukban foglalják, de nem kizárólag, a következő egység műveletek, amelyek megtalálhatók a szénhidrogén gázosítási vagy szénhidrogén -feldolgozó létesítményekben. A folyadék alapú légi előkezelő rendszer regenerálása kriogén levegő-elválasztó egység részeként. Folyékony alapú abszorpciós lépések a szennyező anyagok eltávolítására a légtáblákból a levegő elválasztó növényekbe az extraháló levegőhő-visszanyerésből. Az egyik megvalósítási mód szerint a forró levegőt az abszorbens oszlopból a folyékony fenekhez viszonyítva lehűtjük. A hűtött levegő belép az oszlopba, és érintkezik a folyadék abszorbenssel, ahol a levegőáram szennyeződései felszívódnak a folyadékba. A levegő-abszorbens fűtési lépés a szennyező anyagokat az abszorbens folyadékból desorálja, amelyet ezután az abszorbens oszlopba visszaküldnek. Az abszorpciós rendszer több abszorpciós lépésben tartalmazhat egy vagy több folyadékot a hatékonyság eltávolításának növelése érdekében, vagy specifikus abszorbensek felhasználása a specifikus szennyeződések eltávolítására a légáramból. Az abszorbens regeneráció magában foglalhatja más forrásokból származó melegítést, a melegítéssel kombinálva, hogy csökkentse a dezorb szennyeződések nyomását. Az extrahált levegőből származó hőt a forró levegő közvetett érintkezésével lehet visszanyerni egy folyamatfolyadékkal, vagy a levegőből egy működő folyadékba, például gőzre vagy inert gázra történő hőátadással. Ebben a példában az extrahált levegőforrásból származó magas hőszintet a gázturbinába visszatérő nitrogénáramba továbbítják. Az extrahált levegőt tovább lehűtjük az ASU-hoz történő előkezelés előkezeléséhez használt abszorbens dúsított alokkal való érintkezés útján.
Ez a hőátadási lépés megvalósítható más abszorpciós rendszerekben is, a POX vagy a POX termék munkaterületén. Az oldószer és az abszorpciós anyagtól függően a magas szintű hővisszanyerési lépések kiküszöbölhetők, és az összes kivont levegőhő az abszorbens regenerációhoz használt.
A CO2 feldolgozható és melléktermékként értékesíthető, vagy felhasználható a növényen belül. Példa erre a CO2 visszaadása a gázturbinába, mint hozzáadott hígítószer.

 

4. Egyházazatás

Jelenleg a kriogén folyamatok az előnyben részesített módszer az ipari gázok nagy létesítményekhez történő szállítására. A hő-, hűtési, folyamat- és hulladékáramok integrálása az ipari gáz folyamatok és más egységek között az egész létesítményben javíthatja a hatékonyságot és csökkentheti a költségeket. A fejlett hőintegrációs koncepciók megkönnyíthetik a kémiai vagy ITM folyamatok használatát a jövőben.