Çin: techargon saflaştırması – yeni teknolojiler mi? 

“Yeni teknolojiler” kelimesini ne zaman duyarsınız? Teknik argonun saflaştırılmasında, bir tür çığır açıcı membranlar veya reaktörler hemen ortaya çıkar. Ancak gerçekte, bu genellikle yenilikten çok, halihazırda bilinen süreçlerin belirli, genellikle oldukça kirli akışlar için yetkin bir şekilde bir araya getirilmesi ve uyarlanmasıyla ilgilidir. Pek çok kişi, özellikle başlangıçta, iyi bir adsorber almanın yeterli olduğunu düşünüyor ve sorun çözülüyor. Daha sonra yabancı maddelerin ders kitabına göre davranmadığı ve nitrojen üzerinde mükemmel çalışan ekipmanın argon konusunda "kaprisli" olmaya başladığı ortaya çıktı. En çok konuşmaya değer olan şey bu.

Teoriden atölyeye: gerçek zorlukların başladığı yer

Örneğin, oksijen ve nitrojenden adsorpsiyon saflaştırmalı klasik şemayı ele alalım. Teorik olarak her şey açıktır: bakır içeren bir katalizör, hidrojen, "derin" kurutma Ancak, argonun ana ürün değil, hava ayrımından kaynaklanan bir yan akım olduğu tesisi üretime getirdiğinizde nüanslar başlar. Basınç "sıçrayabilir", ana kolonun çalışması nedeniyle gelen akışın sıcaklığı dengesizdir. Pasaportta 5 yıllığına tasarlanan katalizör iki yıl sonra etkinliğini kaybetmeye başlıyor. Neden? Çünkü argonla birlikte kompresör yağından laboratuvar koşullarında bulunmayan hidrokarbon izleri de var. Bunlardan çok azı var ama katalizör için zehirdirler. Ve artık %99,999 saflık yerine %99,99 çıktı elde edersiniz ve bu, birçok kaynak ve elektronik uygulama için kritik öneme sahiptir.

Genellikle sorunu doğrudan çözmeye çalışırlar. — Bu yağ izlerini buharlaştırmak ve girişte kesmek amacıyla hammaddeleri ısıtmak için ek bir evaporatör kazanı kurarlar. Ancak bu yeni bir enerji tüketimi, yeni bir kontrol noktasıdır. Bazen bir ham argon tedarikçisiyle çalışmanın ve onunla birlikte ekstraksiyon ünitesini modernize etmenin ve birincil sıkıştırma aşamasında daha verimli yağ ayırıcılar kurmanın daha kolay ve daha ucuz olduğu ortaya çıktı. Bu bizim doğrudan sorumluluk alanımız değil, ancak böylesine sistematik bir yaklaşım olmazsa tüm "yeni" temizleme teknolojimiz durma noktasına gelir.

Liaoning eyaletindeki metalurji tesislerinden birinde deneyimimiz vardı. Müşteri, derin kurutma ünitesindeki adsorbanın sık sık değiştirilmesinden şikayetçiydi. Geldik ve baktık - rejenerasyon sistemi standart bir döngü için tasarlandı, ancak hammaddedeki artan su buharı içeriği nedeniyle (bir tür yerel özellik), adsorbanın kuruması için zaman yoktu. ?Yeni teknoloji? burada zeolitin ultra modern bir şeyle değiştirilmesi değil, yenilenme döngülerinin yeniden hesaplanması, temizleme sıcaklığının arttırılması ve yenilenen gazı ısıtmak için basit bir ek ısı eşanjörü kurulması gerekiyordu. İşe yaradı. Bazen yenilik sadece daha dikkatli bir mühendisliktir.

Oksijen ve nitrojen: Tüm safsızlıklar eşit derecede yararsız değildir

Her şey oksijenle - suya katalitik hidrojenasyon ve ardından adsorpsiyonla - çözülmüş gibi görünüyor. Ancak anahtar kelime “katalitik”tir. Hesaplanandan daha fazla oksijen varsa, örneğin %0,5 değil %2, reaksiyonun termal kontrolünde sorunlar başlar. Çok fazla ısı üretilir, reaktörü karmaşık hale getirmek, onu çok katmanlı hale getirmek ve etkili bir şekilde uzaklaştırmak gerekir. Ve eğer daha az oksijen varsa, ancak nitrojen ile eşleştirilmişse, o zaman süreçleri birleştirmeniz gerekir. Genellikle bir kademe oluştururlar: önce oksijen neredeyse tamamen çıkarılır, ardından düşük sıcaklıklı adsorberler veya membranlar üzerinde nitrojen ile çalışırlar.

Azotla daha ilginç. Bunu kaldırmak genellikle en pahalı adımdır. Kriyojenik damıtma etkilidir ancak orta ve küçük hacimler için çok enerji yoğundur. Zeolitlerle basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) popülerdir, ancak önceki aşamada çok yüksek kalitede kurutma gerektirir, aksi takdirde zeolit ​​hızla "yüzer". Son yıllarda membran ayrılmasından çokça söz ediliyor. Evet bu segment için yeni bir teknoloji diyebiliriz. Azotun argondan daha hızlı geçmesine seçici olarak izin veren içi boş fiber membranlar. Ancak yine de nüanslar var: yoğunlaşmaya karşı hassastırlar, sabit basınç gerektirirler ve daha da önemlisi, çok yüksek saflıkta, örneğin% 99,9995'in üzerinde argon elde etmeniz gerekiyorsa verimlilikleri düşer. Bu gibi durumlarda, membranlar genellikle nihai, daha hassas (ve pahalı) kurulumun stresini azaltmak için bir ön adım olarak kullanılır.

Tasarımlarımızda sıklıkla hibrit devreler kullanıyoruz. Örneğin, Sichuan'da fiber optik için saf argon üretmeye yönelik bir proje için şu kombinasyon kullanıldı: katalitik O2 giderme -> derin kurutma -> membran bloğu (N2'yi %3'ten %0,5'e düşürmek -> düşük sıcaklıkta adsorpsiyon bloğunu bitirmek). Bu, tamamen kriyojenik tasarıma kıyasla genel işletme maliyetlerini yaklaşık %15 oranında azalttı. Ancak neredeyse altı ay boyunca bileşenleri tasarladık ve seçtik.

Su ve hidrokarbonlar: saflığın sessiz katilleri

Kurutmaktan zaten bahsetmiştim ama bu başka bir tartışmanın konusu. Pek çok kişi tamamen "kuruma"nın ne kadar zor olduğunu hafife alıyor. argonu -70°C ve altındaki çiğlenme noktası seviyesine kadar. Özellikle değişken yük koşulları altında. Zeolit ​​veya alüminyum oksit içeren standart adsorberler bu durumun üstesinden gelebilir ancak bunların rejenerasyon döngülerinin üretim programına sıkı sıkıya bağlı olması gerekir. Adsorbanı gerçekten doyurmak yerine yalnızca belirli bir süre boyunca çalışan otomasyon, başarısızlığın reçetesidir. Yükü tahmin etmek için her adsorberin çıkışına ve ideal olarak girişe en azından çiğlenme noktası analizörlerinin kurulmasında ısrar ediyoruz.

Hidrokarbonlar ayrı bir baş ağrısıdır. Bunlardan çok az miktarda bulunabilir, ancak elektronik endüstrisi için asetilen veya propan izleri bile ölüm demektir. Burada aktif karbon üzerinde adsorpsiyon yardımcı olur, ancak karbonun sık sık değiştirilmesi gerekir ve kendisi de bir toz kaynağı haline gelebilir. Katalitik oksidasyon bir seçenektir ancak oksijenin hassas dozajını ve yine ısı yönetimini gerektirir. Bazen eski güzel yöntem en etkili olanıdır - ısı eşanjörlerinde dondurma ve ardından çözme. Teknoloji yeni değil, ancak hassas sıcaklık kontrolüne sahip kompakt ve enerji tasarruflu bir kabuk ve boru aparatında uygulanması zaten modern bir çözümdür.

Jiangsu'daki güneş paneli fabrikalarından birinde periyodik "patlama" ile ilgili bir sorun olduğunu hatırlıyorum. hidrokarbonlar. Bir hafta boyunca kaynağı aradılar. Suçlunun ana süreç değil, argon sağlamadan önce boru hattının genel ağdan nitrojenle rutin olarak temizlenmesi olduğu ortaya çıktı. Bu ağdaki nitrojen tamamen saf değildi. Ayrı bir temizleme prosedürünün belirlenmesi ve atölyenin giriş hattına ek bir tek kullanımlık filtre emici takılması gerekiyordu. Önemsiz bir şey ama tüm hat bir gün boyunca kapalıydı.

Kontrol ve otomasyon: onlar olmadan hiçbir teknoloji işe yaramaz

Yeterli bir kontrol sistemi olmadan en gelişmiş temizleme planı hiçbir işe yaramaz. Ancak çok fazla ile yeterli arasında ince bir çizgi var. Gaz kromatografları ve lazer oksijen/nem analizörlerinden oluşan bir kombinasyonla idare edebiliyorsanız, her hatta bir kütle spektrometresi kurmanıza gerek yoktur. Kilit noktaları kontrol etmek önemlidir: girdi hammaddeleri (neyle çalıştığımızı anlamak için), ana blokların çıktısı (katalitik, adsorpsiyon, membran) ve tabii ki nihai ürün.

Otomasyon yalnızca bir “Başlat” düğmesi değildir. Bu, hammaddelerin bileşimindeki değişiklikleri dikkate alan bir mantıktır. Örneğin, bir giriş sensörü oksijen içeriğinde bir artış tespit ederse sistem, reaktöre verilen hidrojen beslemesini otomatik olarak artırmalı ve muhtemelen sıcaklığını ayarlamalıdır. Veya nem arttığında adsorberlerin anahtarlama sıklığını artırın. Mesela projelerimizdeChengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.(Bu, Huaxi Technology tarafından oluşturulan bir tasarım enstitüsüdür), müşterinin ihtiyaçlarına bağlı olarak kurulumun her zaman çeşitli otomatik modlarda ("standart", "ağır hammaddeler", "enerji tasarrufu") çalışabilmesini sağlarız. Tasarım yaklaşımlarıyla ilgili bilgiler bazen web sitelerinde bulunabilir.https://www.yzkjhx.ru. Kimyasal teknolojideki deneyimleri genellikle standart olmayan, ancak görünüşte standart olan gaz ayırma sorunlarına uygulanabilir çözümler sağlar.

Bir kişiyi devreden tamamen dışlamaya çalışmak hata olur. Algoritma, kompresörde garip bir ses duyan veya sensör bunu göstermeden gösterge kartuşunun rengini değiştirerek bir sorundan şüphelenen operatörün yerini almayacak. Bu nedenle, arayüz sadece güzel değil aynı zamanda bilgilendirici de olmalıdır: temel parametrelerin eğilimleri, sınır koşullarının yaklaşmasıyla ilgili uyarılar ve sadece kazalar değil.

Temizlik ekonomisi: ne zaman ?yeni? eski ve kanıtlanmış olduğu ortaya çıktı

Sonuçta her teknoloji paraya dönüşür. Müşteri minimum fiyata saf argon istiyor. Ve burada kazanan genellikle en gelişmiş değil, en güvenilir ve bakımı kolay kurulumdur. Bazen ?yeni teknoloji? Müşterinin faydalandığı şey, son nesil membran değil, tüm üretimi durdurmadan hızlı bir şekilde bakım yapılabilen, iyi düşünülmüş modüler bir tasarımdır. Veya başlangıçta daha dayanıklı ve muhtemelen daha pahalı malzemelerin kullanılması (örneğin, temel bileşenlerde 304 yerine 316L paslanmaz çelik), onarımlar arasındaki mesafeyi artırarak kendini amorti eder.

Bugünlerde “dijital ikizler” etrafında çok fazla söylenti var. ve tahmine dayalı analitik. Bu kesinlikle gelecek. Ancak bugün, Çin'de faaliyet gösteren techrgon arıtma tesislerinin çoğunluğu için başka bir şey daha önemlidir: yetkin sevkıyat, eğitimli personel ve kritik yedek parçaların stokta bulunması - aynı katalizör veya filtre kartuşları. Avrupa'dan bir anahtar valfinin gelmesini üç ay beklerseniz en gelişmiş reaktör atıl kalacaktır.

O halde başlıktaki soruya dönelim. Evet, yeni teknolojiler var; bunlar membranlar, daha seçici adsorbanlar ve akıllı kontrol sistemleridir. Ancak bunların uygulanması her zaman maliyet, karmaşıklık ve güvenilirlik arasında bir uzlaşmadır. Çoğu zaman, verimlilikteki gerçek bir atılım, devrim niteliğindeki bir buluştan değil, halihazırda çalışan bir döngünün özenli optimizasyonundan, dikkatten ders kitaplarında açıklanmayan ayrıntılara kadar özenli optimizasyondan gelir. Yukarıda bahsedilen gibi şirketlerde uygulamalı mühendisliğin yaptığı aslında budur.Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.120 milyon RMB'lik kayıtlı sermayeleri ve 2013'ten bu yana biriken tecrübeleriyle. Onlar da, diğerleri gibi, tekerleği yeniden icat etmekten ziyade, onu belirli bir yola ve belirli bir sürücüye mükemmel şekilde nasıl uyduracaklarını öğreniyorlar. Ve bu belki de ana "yeni teknoloji" mi? — adaptasyon teknolojisi.