Adsorpsiyon yoluyla ucuz nitrojen üretimi: beklentiler? 

"Ucuz nitrojen?" duyduğunuzda aklınıza hemen kriyojenik veya membranlar gelir. Adsorpsiyon? Genellikle yüksek saflık açısından pahalı bir oyuncak olarak algılanır. Ancak burada çok fazla konuşulmayan bir nüans var: Ucuzluk yalnızca kurulumun sermaye maliyetleriyle ilgili değil, aynı zamanda tüm hizmet ömrü boyunca çıkıştaki bir metreküp gazın maliyetiyle de ilgilidir. Adsorpsiyon teknolojilerinin, özellikle de ısısız çevrim adsorpsiyonunun (SCA) sürprizler sağlayabileceği yer burasıdır. Çoğu şey doğru hesaplamaya ve daha da önemlisi ideal değil gerçek çalışma koşullarının anlaşılmasına bağlıdır.

Gerçek tasarruflar nerede yatıyor?

Ana efsane, adsorpsiyon tesislerinin her zaman membranlı olanlardan daha pahalı olmasıdır. Düşük ve orta üretkenliğe sahip ekipmanların çıplak fiyat etiketlerini karşılaştırırsanız, bu genellikle doğrudur. Ancak operasyonun derinliklerine inerseniz resim değişir. Anahtar parametre basınçlı havanın maliyetidir. Adsorpsiyon, yüksek saflıklarda, örneğin %99,5 ve üzeri ürün birimi başına daha azını tüketir. Saflığın artmasıyla birlikte membranlar keskin bir şekilde verimliliğini kaybeder; çok daha fazla kaynak havasına ihtiyaçları var. Başlangıçta membran ünitesi için daha az ödediğiniz, ancak onlarca yıl boyunca kompresöre elektrik için fazla ödeme yaptığınız ortaya çıktı. İki ucu keskin bir kılıç olduğu ortaya çıkıyor.

Bir diğer nokta ise zeolitin dayanıklılığıdır. Herkes sık sık değiştirilmesi gerektiğinden korkuyor. Uygulamada, uygun ön hava temizleme işlemiyle (ve bu olmadan hiçbir sistem normal şekilde çalışmaz), adsorbanın ömrü 8-10 yıl olabilir. 7 yıl çalıştıktan sonra verimlilikteki düşüşün %5-7 aralığında olduğu tesisler gördüm. Ancak membranlar yağa ve yoğuşmaya karşı hassastır ve filtrelerdeki sorunlar nedeniyle hizmet ömürleri beklenmedik şekilde kısalabilir. Risk daha yüksektir.

Üçüncü nokta ise esnekliktir. Modern kontrol üniteleri, üretimin boşta olduğu durumlarda adsorpsiyon ünitesinin minimum tüketimle bekleme modunda çalışmasına olanak tanır. Aslında membran, girişte basınç olduğu sürece sürekli çalışır. Değişken yüklü atölyeler için bu doğrudan bir tasarruftur.

Broşürlerde yazılmayan tuzaklar

Şimdi üzücü şeyler hakkında. Ucuzluk, tasarım ve montaj aşamasında kolaylıkla yüksek maliyete dönüşür. En sık yapılan hata hava hazırlama sisteminden tasarruf etmektir. Gerekli çiğlenme noktasını sağlamayan ucuz birleştirici filtreler takıyorlar. Su buharı zeoliti vaat edilen 10 yıldan çok daha hızlı öldürür. Bir gıda fabrikasında bir durum gördüm: İki yıl sonra zeolit ​​kullanılamaz hale geldi çünkü müşteri filtre paketinin maliyetini düşürmekte ısrar etti. Sonuç olarak adsorban tamamen değiştirildi; tüm tasarruflar ikiye katlandı.

İkinci sorun evrensel çözümlerdir. "Tüm durumlar için" sihirli bir çözüm yok. %99,9 ve %99,999 saflık için kolon konfigürasyonu, boyutları ve çevrim süreleri farklı olacaktır. Yüksek saflık için "güçlendirilmiş" versiyonu almaya çalışır, ancak bunu düşük saflık için kullanmak fazla ödeme ve yetersiz tüketimdir. Referans şartlarını açıkça anlamanız gerekir. Bazen müşteriler “rezervli” temizlik talep edip, ihtiyaç duymadıkları faizi yıllarca ödüyorlar.

Ve tabii ki hizmet. Adsorpsiyon ünitesi bir buzdolabı değildir; öylece açılıp unutulamaz. Basınç farklılıklarını izlemek, filtre elemanlarını zamanında değiştirmek, vanaların çalışmasını kontrol etmek gerekir. Bu olmadan gelecekte ucuzluk olmayacak.

Pratik deneyim: adsorpsiyon başladığında

Size Çinli meslektaşlarımızla, özellikle de bir mühendislik şirketiyle birlikte çalıştığımız yakın tarihli bir projeden bir örnek vereyim.Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.. Web siteleriyzkjhx.rugaz ayırma alanında çözüm arayanlar tarafından iyi bilinir. Bu, önemli bir kayıtlı sermayeye sahip bir tasarım enstitüsüdür.Huaxi Teknolojisi. Lehimleme için %99,999 saf nitrojene ihtiyaç duyan bir metal işleme tesisi için bir plan önerdiler. Hacim - yaklaşık 100 Nm3/saat.

Başlangıçta kriyojenik bir tesis düşünülmüştü, ancak günlük dengesiz tüketim nedeniyle uygun değildi. Yüksek saflık nedeniyle membranlar düştü. İki sütunlu bir KBA kurulumuna karar verdik. İşin püf noktası ayrıntılardaydı: Standart 13X zeoliti değil, hava tüketimini azaltmayı mümkün kılan daha seçici özelliklerle modifikasyonunu kullandılar. Ayrıca, egzoz basıncının enerji geri kazanımı için bir sistem entegre ettik; bu, sıkıştırmada yaklaşık %5'lik bir tasarruf daha sağladı.

Sonuç? Bu tür bir saflık için sermaye maliyetlerinin membran versiyonuna göre %15-20 daha yüksek olduğu ortaya çıktı. Ancak bir metreküp nitrojenin 5 yıllık tahmini maliyeti %30 daha düşük. Başlangıçta "karmaşık" konusunda şüpheci olan müşteri? adsorpsiyon, bir yıllık operasyonun ardından seçimin doğru olduğunu itiraf etti. Lehimleme kalitesi açısından kritik olan temizlik stabilitesinden özellikle memnun kaldı.

Peki ne zaman karışmamalısınız?

Adsorpsiyon her derde deva değildir. "Ucuz" olarak kullanılabileceği senaryolar var. nitrojen kaybeden olacak. Birincisi 10-15 Nm3/saat'e kadar çok küçük hacimlerdir. Burada membranlar ve hatta silindirler, basitlikleri ve düşük başlangıç ​​fiyatları nedeniyle genellikle daha karlıdır. İkincisi ise %95-98 saflığa ihtiyaç duyduğunuz zamandır. Burada membranlar toplam sahip olma maliyeti açısından rakipsizdir.

Bir diğer kritik faktör ise güç kaynağının kalitesidir. Sık dalgalanmalar ve kapanmalar vana otomasyonunu ortadan kaldırır. Onarımlar pahalı ve zaman alıcı olabilir. Kararsız bir ağ koşullarında, daha az etkili de olsa daha basit bir plan seçmek bazen daha mantıklıdır.

Ve son olarak şantiyede kalifiye personel eksikliği. Fabrikada haftada bir kez kontrol paneline bakıp hata kayıtlarını kontrol edebilecek kimse yoksa, en "meşe" olanı seçmek daha iyidir. ve çalıştırılması daha pahalı olsa bile bakımı uzaktan yapılabilecek bir çözüm. Aksi takdirde, ekipmandan tasarruf edersiniz, ancak servis mühendislerini aramaktan mahrum kalırsınız.

Geleceğe Bakış: Teknoloji Nereye Gidiyor?

Bana göre beklentiler devrimle değil, evrimle bağlantılı. Öncelikle bunlar malzemeler. Daha fazla kapasiteye ve seçiciliğe sahip yeni adsorbanların geliştirilmesi. Örneğin, aynı MOF'lar (metal-organik çerçeveler) enerji tüketiminde azalma vaat ediyor, ancak şu ana kadar endüstri için inanılmaz derecede pahalılar. Fiyatının düşmesini bekliyoruz.

İkincisi, akıllı kontrol. Tüketimi, sıcaklığı ve hava nemini gerçek zamanlı olarak analiz eden ve adsorpsiyon döngülerini ayarlayan algoritmalar. Bu, yıllık ölçekte çok büyük miktarlar olan %5-10 oranında ek tasarruf sağlayabilir. Bazı üreticiler de dahilChengdu Yizhi Teknoloji A.Ş., son uygulamalarından da anlaşılacağı üzere benzer sistemleri zaten projelerinde uyguluyor.

Üçüncüsü ise hibrit sistemler. “Ya/veya” değil, simbiyoz. Örneğin, ilk aşama membrandır (%98-99'a kadar kaba temizlik için), ikincisi adsorpsiyondur (%99,999'a kadar son temizlik için). Bu, bazı belirli görevler için genel maliyetleri optimize edebilir. Bu tür planlar nadir olsa da bunlara olan ilgi artıyor.

Dolayısıyla asıl soruya dönelim: Adsorpsiyon yoluyla ucuz nitrojen üretimi için umutlar var ve bunlar oldukça somut. Ancak buradaki anahtar kelime “ucuz” değil, “optimal”dir. Evrensel bir cevap yok. Atölyedeki hava kalitesinden çalışma programına ve teknisyenlerin niteliklerine kadar her özel durumu en küçük ayrıntısına kadar düşünmek gerekir. Ancak o zaman gerçek ekonomiden bahsedebiliriz. Aksi takdirde, bu sadece kağıt üzerinde beklenmedik bir masrafla sonuçlanacak bir sayı oyunudur. Sıklıkla olduğu gibi.