Блок розділення повітря для хімічної речовини

Кріогенна технологія поділу повітря вже багато років успішно використовується для забезпечення кисню для газифікації різних вуглеводневих сировинних систем для виробництва сингас для виробництва палива, хімічних речовин та інших цінних продуктів. Приклади включають
Перетворення рідких та твердих відходів з нафтопереробних заводів на водень для використання всередині нафтопереробних заводів, а також спільного виробництва електромобіль, а також зростаючий інтерес до процесів зрідження природного газу, які перетворюють природний газ у синтетичну сиру нафту, воски та паливо. Останніми роками, щоб зменшити вартість обладнання або підвищити ефективність, поєднання процесу виробництва кисню та завод з переробки вуглеводнів нижче за течією приділяло все більше уваги. Описані традиційні та розвиваються виробничі процеси кисню та інтегровані схеми для поліпшення економіки цих об'єктів.

 

Вміст

1. Перегляд технології неригенної промислової газової обробки

   1.1 Адсорбція

   1.2 Система полімерної мембрани

2.Мична технологія переробки промислового газу температури

   2.1 Огляд кріогенної обробки

   2,2 Цикл циклексотресії стиснення

   2.3 Накачальний цикл рідкого циклу

   2,4 цикли низького тиску та високого тиску

3. Компенсація альтернатив процесу та вдосконалення технологій

4. Конклюзію

Зверніться зараз

1. Перегляд технології неригенної промислової газової обробки

1.1 Адсорбція

Процес адсорбції заснований на здатності деяких природних та синтетичних матеріалів переважно адсорбуючи азот. У випадку цеолітів неоднорідне електричне поле існує у порожнечі матеріалу, що призводить до переважної адсорбції молекул, які є більш поляризованими, такі як ті, що мають більші електростатичні чотириполельні моменти. Таким чином, при поділі повітря молекули азоту сильніше адсорбовані, ніж молекули кисню або аргону. Коли повітря проходить через шар цеолітового матеріалу, азот зберігається, а багатий на кисень потік залишає цеолітовий шар. Вуглецеві молекулярні сита мають той самий порядок, що і молекули повітря. Оскільки молекули кисню трохи менші, ніж молекули азоту, вони дифундують у порожнини адсорбенту швидше. Таким чином, молекулярні сита вуглецю є селективними для кисню, а молекулярні сита є селективними для азоту. Цеоліти зазвичай використовуються в процесах виробництва кисню на основі адсорбції. Стисне повітря подається в судно, що містить адсорбент. Азот адсорбується, і багатий киснем потік стічних вод виробляється до тих пір, поки русла не насичується азотом. У цей момент повітря корму перемикається на свіже судно і може розпочатися регенерація першого ліжка. Регенерація може бути досягнута шляхом нагрівання ліжка або зниження тиску на ліжку, тим самим зменшуючи вміст азоту рівноваги в адсорбенті. Нагрівання зазвичай називають адсорбцією температури (TSA), а зниження тиску зазвичай називають адсорбцією гойдалки тиску або вакууму (PSA або VSA). Знижений тиск має короткий цикл і простий в експлуатації, що робить його кращим процесом для поділу повітря. Варіанти процесу, що впливають на ефективність роботи, включають попередню обробку повітря для видалення води та вуглекислого газу окремо, декілька ліжок, щоб забезпечити відновлення енергії тиску під час перемикання ліжка та вакууму під час зниження тиску. Система оптимізована на основі потоку продукту, чистоти, тиску, споживання енергії та очікуваного терміну служби. Чистота кисню, як правило, становить від 93% до 95% за обсягом.

 

1.2 Система полімерної мембрани

Мембранні процеси з використанням полімерних матеріалів ґрунтуються на відмінностях швидкості дифузії кисню та азоту через мембрану, яка відокремлює потоки процесів високого тиску та низького тиску. Потік та селективність - це два властивості, які визначають економіку мембранної системи, і обидва є функціями специфічного мембранного матеріалу. Мембранний потік визначає площу поверхні мембрани і є функцією різниці тиску, поділеною на товщину мембрани. Постійна пропорційність, яка змінюється залежно від типу мембрани, називається проникністю. Селективність - це співвідношення проникнення газів, які слід розділити. Більшість мембранних матеріалів є більш проникними для кисню, ніж азот через менший розмір молекули кисню. Мембранні системи, як правило, обмежуються виробництвом повітря, збагаченого киснем (від 25% до 50% кисню). Активні або полегшені передавальні мембрани містять комплексний засіб для кисню для підвищення селективності кисню і є потенційним методом збільшення чистоти кисню в мембранних системах, припускаючи, що мембранні матеріали, сумісні з киснем. Основною перевагою розділення мембран є простота процесу, його безперервність та його експлуатація в умовах, що знаходяться в межах,. Повітря забезпечує достатній тиск голови для подолання падіння тиску через фільтри, мембранні трубки та трубопроводи. Мембранні матеріали зазвичай збираються в циліндричні модулі, які пов'язані між собою декількома з'єднаннями, щоб забезпечити необхідну виробничу потужність. Кисень пронизується через волокна (тип порожнистого волокна) або через аркуші (тип спіральної рани) і витягується як продукт. Вакуумний насос зазвичай підтримує диференціал тиску по мембрані і доставляє кисень при необхідному тиску. Вуглекислий газ і вода зазвичай присутні в повітряному продукті, збагаченому киснем, оскільки вони більш проникні, ніж кисень до більшості мембранних матеріалів. Однак мембранні системи легко пристосовуються до застосування до 20 тонн на день, де чистота повітря, збагаченого водою та забруднення вуглекислого газу, можна переносити. Ця технологія є новою, ніж адсорбція або кріогенні технології, а вдосконалення матеріалів може зробити мембрани більш привабливими для більших потреб у кисні.

 

2.Мична технологія переробки промислового газу температури

2.1 Огляд кріогенної обробки

Кріогенна технологія поділу повітря в даний час є найбільш ефективною та економічно ефективною технологією для виробництва великих кількостей газоподібних або рідких кисню, азоту та аргону. Одиниці поділу повітря (ASUS) використовують звичайний багатопроцентний процес кріогенної дистиляції для отримання кисню від стисненого повітря при високому відновленні та чистоті. Кріогенна технологія також може виробляти азот з високою чистотою як корисний побічний потік із відносно низькою додатковою вартістю. Крім того, до шиферу продукту можна додати рідкий аргон, рідкий кисень та рідкий азот для зберігання резервного продукту або продажу побічних продуктів при низьких додаткових витратах на капітал та електроенергію. Дослідження продовжують способи підвищення продуктивності індивідуальних поїздів обладнання як засобу зменшення одиничних витрат за рахунок економії масштабу. Більшість обладнання використовує звичайні електродвигуни для керування обладнанням для стиснення повітряного корму до АСУ, а також кисню та інших потоків продуктів. Примітно, що заклади IGCC отримують всю свою подачу повітря, витягуючи повітря з газових турбін, що використовуються в комбінованому циклі для виробництва електроенергії з газового синтезу вугілля.

 

2,2 Цикл циклексотресії стиснення

Процеси поділу повітря зазвичай виробляють потік газового продукту при трохи вище атмосферного тиску та поблизу температури навколишнього середовища. Зазвичай продукт кисень залишає основний теплообмінник при низькому тиску, коливається від 3,5 до 7 0.

 

2.3 Накачальний цикл рідкого циклу

Рідкі продукти можна взяти з кріогенних теплообмінників вище за течією перегонки для випаровування та опалення. Ці продукти можна перекачувати на потрібний тиск доставки або проміжний тиск. Однак, оскільки потужність, необхідна для виробництва рідких продуктів із системи дистиляції, в 2 - 3 рази перевищує виробництво газоподібних продуктів, цикл повинен бути ефективним при відновленні холодоагенту, що міститься в потік продукту. Це здійснюється шляхом конденсації потоку випареного продукту в кріогенному теплообміннику проти повітряного або азотового подачі азоту. Поділ з скрапленим повітрям або азотом повертається до секції дистиляції для охолодження. Накачати рідкі процеси, що накачують потоки продуктів на проміжний тиск на виході блоку поділу повітря, називаються частковими накачаними рідкими циклами і потребують додаткового обладнання для стиснення потоку продукту до кінцевого тиску доставки. Повне або часткове накачування потоків продуктів додає ще один ступінь свободи в оптимізації кріогенного циклу і може усунути або зменшити розмір кисневого компресора.

2,4 цикли низького тиску та високого тиску
Цикли одиниці поділу повітря низького тиску (LP) засновані на стисненні подачі повітря лише з потребою тиску для відхилення побічного продукту азоту при атмосферному тиску. Тому тиск подачі повітря, як правило, змінюється між 360 і 6 000 MPA, залежно від чистоти кисню та бажаного рівня енергоефективності. Цикли АСУ високого тиску виробляють потоки продукту та побічного продукту при тиску набагато вище атмосферного тиску, як правило, потребують менших та більш компактних кріогенних компонентів, що може заощадити витрати. Цикли EP зазвичай використовують тиск подачі повітря, що перевищує 700 МПа. Цикл EP може бути доречним, коли весь або майже весь побічний продукт азоту стискається як потік продукту. Крім того, цикл ЕП часто вибирають для інтеграції АСУ з іншими процесами процесу, такими як газові турбіни.

 

3. Компенсація альтернатив процесу та вдосконалення технологій

 

Процеси адсорбції та полімерної мембрани продовжуватимуть покращувати витрати та енергоефективність за рахунок постійних досліджень та розробки адсорбентів та мембранних матеріалів. Не очікується, що жодна технологія не оскаржує кріогенну технологію у її здатності виробляти велику кількість кисню, особливо при більш високих чистоти. Як адсорбційні, так і мембранні системи виробляють побічний продукт азот, який містить значну кількість кисню. Якщо потрібен азот з високою чистотою, для поліпшення якості азоту необхідно використовувати додаткову дезоксигенацію або інші системи очищення. Жоден процес не може безпосередньо виробляти аргону або благородні гази. Виробництво рідкого кисню або азоту для резервного копіювання системи вимагає додаткового кріогенного обладнання або транспорту продукції з обладнання для рослин. З іншого боку, адсорбційні та мембранні процеси є простішими та пасивнішими, ніж кріогенні технології. Повітря, витягнуте з компресора газової турбіни, може частково або повністю відповідати вимогам подачі АСУ. У простому конфігурації тиск дистиляції ASU встановить тиск витяжного повітря. Якщо потік повітря витяжки менше, ніж потрібно загальний АСУ, буде використаний допоміжний повітряний компресор, тиск, тиск розряду відповідатиме тиску витяжного повітря. Якщо витяжне постачання повітря приблизно на чверть загального попиту АСУ, тиск дистиляції АСУ може бути встановлений незалежно і може бути використаний процес накачаного рідини.

Повітря витяжки високого тиску кипить рідкий кисень або азот у зоні кріогенного теплообміну. Допоміжне надбання стисненого повітря встановлює тиск дистиляції АСУ.

У установах, що використовують газові турбіни, повітря може бути витягнуто з різних причин.
Як подача до блоку поділу повітря, як "вихлопне" охолодження для самої турбіни або інші вимоги до повітря під тиском всередині об'єкта. Вилучене повітря містить цінне тепло, яке можна відновити киплячою рідиною на дискретних рівнях температури або чутливою тепловою передачею до іншої рідини. Одним з класів застосувань, що використовують відновлене тепло, є регенерація розчинників, що є процесом, який спочатку виконує етап поглинання газу/рідини, а потім передає тепло в рідину в газоподібні продукти або забруднення десорб. Цей крок має властивість, що приклади процесів, які можуть отримати користь від цієї інтеграції тепла, включають, але не обмежуються ними, наступні операції підрозділу, які можна знайти в газифікації вуглеводнів або вуглеводневих переробних установах. Регенерація системи попередньої обробки повітря на основі рідини як частина кріогенного блоку поділу повітря. Етапи поглинання на основі рідини для видалення забруднень із потоків подачі повітря до заводів поділу повітря можуть отримати користь від відновлення тепла екстракційного повітря. В одному варіанті здійснення гаряче повітря охолоджується відносно рідинних днищів із поглинаючої колони. Охолоджене повітря потрапляє в колонку і контактує з абсорбентом рідини, де домішки в повітряному потоці поглинаються в рідину. Етап нагрівання повітря до абсорбентів Deforbs Забруднюючі речовини з абсорбуючої рідини, яка потім повертається в абсорбуючий стовп. Система поглинання може включати одну або кілька рідин у кілька етапів поглинання для підвищення ефективності видалення або використання конкретних поглинання для видалення конкретних домішок із повітряного потоку. Регенерація поглинання може включати нагрівання з інших джерел у поєднанні з нагріванням для зменшення тиску до домішок десорбу. Тепло з витягнутих повітря може бути відновлений шляхом непрямого контакту гарячого повітря з процесом, що проводиться, або передачі тепла від повітря до робочої рідини, такої як пара або інертний газ. У цьому прикладі високий рівень тепла, що утворюється з джерела вилученого повітря, передається в потік азоту, що повертається до газової турбіни. Вилучене повітря далі охолоджується при контакті з збагаченими поглиначами днищами, що використовуються для попереднього лікування повітряного подачі до АСУ.
Цей крок теплопередачі також може бути здійснений в інших системах поглинання в межах робочої зони продукту POX або POX. Залежно від матеріалу розчинника та поглинання, можуть бути усунені етапи відновлення тепла високого рівня та все видобувене тепло повітря, що використовується для регенерації поглиначів.
CO2 можна обробляти і продати як побічний продукт або використовувати всередині рослини. Прикладом є повернення СО2 до газової турбіни як доданого розріджувача.

 

4. Конклюзію

Кріогенні процеси в даний час є кращим методом постачання промислових газів у великі об'єкти. Інтеграція тепла, охолодження, процесів та відходів між промисловими газовими процесами та іншими підрозділами по всьому закладу може підвищити ефективність та зменшити витрати. Розширені концепції інтеграції тепла можуть полегшити використання хімічних або ITM -процесів у майбутньому.