Introduzzjoni
Ħarsa ġenerali lejn it-teknoloġija tal-ipproċessar tal-gass industrijali mhux kriġenika
2.1 Teknoloġija tal-adsorbiment
2.2 Sistema tal-Membrana Polimeru
Teknoloġija tal-ipproċessar tal-gass industrijali krijoġeniku
3.1 Ħarsa ġenerali lejn l-ipproċessar krijoġeniku
3.2 Ċiklu ta 'kompressjoni
3.3 Ċiklu tal-likwidu tal-ippumpjar
3.4 Ċiklu bi pressjoni baxxa u bi pressjoni għolja
Tqabbil ta 'alternattivi tal-proċess u titjib tekniku
Referenzi
It-teknoloġija tas-separazzjoni tal-arja hija rabta ewlenija fil-produzzjoni kimika. Jintuża prinċipalment biex jiġu estratti gassijiet industrijali bħall-ossiġnu u n-nitroġenu mill-arja u jintuża ħafna fil-produzzjoni tal-fjuwil, sinteżi kimika u oqsma tal-enerġija. It-teknoloġija tas-separazzjoni tal-arja krijoġenika saret il-metodu preferut għall-produzzjoni tal-gass fuq skala kbira minħabba l-effiċjenza u l-ekonomija għolja tagħha. F’dawn l-aħħar snin, bl-avvanz tat-teknoloġija, metodi mhux kriġeniċi bħall-adsorbiment u s-separazzjoni tal-membrana ġibdu l-attenzjoni gradwalment. Dan id-dokument għandu l-għan li jesplora l-ottimizzazzjoni tal-proċess u t-titjib tekniku tat-teknoloġiji tradizzjonali u emerġenti ta 'separazzjoni tal-arja, janalizza l-ekonomija u l-potenzjal ta' integrazzjoni tagħhom, u jipprovdi referenza għall-industrija.
2. Ħarsa ġenerali lejn it-teknoloġija tal-ipproċessar tal-gass industrijali mhux kriġenika
2.1 Teknoloġija tal-adsorbiment
It-teknoloġija ta 'l-assorbiment hija bbażata fuq il-kapaċità selettiva ta' adsorbiment ta 'materjali għal molekuli tal-gass, u żeoliti jew passatur molekulari tal-karbonju ħafna drabi jintuża bħala adsorbenti. Il-prinċipju ewlieni tiegħu huwa li tinkiseb separazzjoni billi tuża l-adsorbiment differenzjali tal-molekuli tal-gass fuq il-wiċċ ta 'l-adsorbenti. Pereżempju, molekuli tan-nitroġenu huma aktar faċilment assorbiti minn żeoliti minħabba l-polarizzazzjoni qawwija tagħhom, filwaqt li l-ossiġnu jifforma fluss ta 'gass b'ħafna ossiġnu permezz tas-sodda ta' adsorbiment.
It-teknoloġija tal-adsorbiment hija maqsuma prinċipalment f'żewġ kategoriji:
Adsorbiment ta 'Swing tat-Temperatura (TSA): L-adsorbent huwa riġenerat bit-tisħin, li huwa adattat għall-produzzjoni ta' ossiġnu ta 'purità għolja (93% ~ 95%).
Adsorbiment ta 'Swing tal-Pressjoni (PSA / VSA): Ir-riġenerazzjoni tinkiseb permezz ta' dekompressjoni, b'ċiklu operattiv qasir, adattat għal applikazzjonijiet fuq skala żgħira u medja.
Id-direzzjonijiet ta 'ottimizzazzjoni jinkludu trattament minn qabel biex jitneħħew l-ilma / dijossidu tal-karbonju, irkupru ta' enerġija bil-pressjoni b'ħafna sodda u tħaddim ta 'vakwu biex itejjeb l-effiċjenza u jnaqqas il-konsum ta' enerġija.
2.2 Sistema tal-Membrana Polimeru
It-teknoloġija tas-separazzjoni tal-membrana tuża d-differenza fir-rata tal-permeazzjoni tal-gass permezz tal-membrana tal-polimeru biex tinkiseb separazzjoni. Molekuli ta 'ossiġnu huma iżgħar u għandhom permeabilità ogħla minn nitroġenu, u għalhekk is-sistema tal-membrana tista' tipproduċi arja arrikkita bl-ossiġnu (25% ~ 50%). Il-vantaġġi tagħha huma operazzjoni sempliċi, tħaddim kontinwu u konsum baxx ta 'enerġija, iżda l-purità tal-prodott hija limitata, u jeħtieġ li tkun ikkombinata ma' membrana ta 'trasportatur attiva biex ittejjeb is-selettività.
Sistemi tal-membrana huma adattati għal applikazzjonijiet fuq skala żgħira (inqas minn jew daqs 20 tunnellata kuljum) u għandhom tolleranza għolja għad-dijossidu tal-karbonju u l-ilma. Titjib materjali futur jista 'jespandi l-firxa ta' applikazzjoni tiegħu.
3. Teknoloġija tal-ipproċessar tal-gass industrijali krijoġeniku
3.1 Ħarsa ġenerali lejn l-ipproċessar krijoġeniku
Id-distillazzjoni krijoġenika hija t-teknoloġija mainstream għall-produzzjoni fuq skala kbira ta 'gassijiet industrijali ta' purità għolja, li tista 'fl-istess ħin tipproduċi ossiġnu gassuż / likwidu, nitroġenu u argon. Il-qalba tagħha hija li tinkiseb separazzjoni permezz tat-tkessiħ u l-frazzjonament ta 'arja kkompressata, bil-vantaġġi ta' rata ta 'rkupru għolja u spiża inkrimentali baxxa.
3.2 Ċiklu ta 'kompressjoni
Apparati krijoġeniċi ġeneralment jużaw kompressuri ċentrifugali biex jagħmlu pressjoni fuq il-gassijiet għal 3.5 ~ 70MPa biex jissodisfaw il-ħtiġijiet tat-trasport. Impjanti kbar inaqqsu l-ispejjeż tal-unità permezz ta 'ekonomiji ta' skala, filwaqt li l-faċilitajiet IGCC (ċiklu magħqud tal-faħam integrat) jottimizzaw aktar l-effiċjenza fl-enerġija permezz tal-estrazzjoni tat-turbina tal-gass.
3.3 Ċiklu tal-likwidu tal-ippumpjar
Il-konsum tal-enerġija tal-kompressjoni tal-gass jista 'jitnaqqas billi tippompja prodotti likwidi (bħal ossiġnu likwidu) għal pressjonijiet intermedji. Iċ-ċikli parzjali tal-ippumpjar jistgħu jirkupraw ir-refriġeranti, inaqqsu d-daqs tat-tagħmir u l-ispejjeż operattivi.
3.4 Ċikli bi pressjoni baxxa u bi pressjoni għolja
Ċiklu ta 'pressjoni baxxa (LP): Pressjoni ta' l-għalf 360 ~ 600MPa, adattata għal xenarji b'domanda baxxa għal prodotti sekondarji tan-nitroġenu.
Ċiklu bi pressjoni għolja (HP): Il-pressjoni taqbeż is-700MPa, adattata għall-produzzjoni jew l-integrazzjoni tan-nitroġenu ta 'purità għolja ma' proċessi oħra (bħal turbini tal-gass).
4. Tqabbil ta 'alternattivi tal-proċess u titjib tekniku
Teknoloġija tal-adsorbiment u tal-membrana: Adattat għal skali żgħar u ta 'daqs medju, iżda ma tistax tikkontesta l-pożizzjoni tat-teknoloġija krijoġenika fil-qasam ta' purità fuq skala kbira. It-tnejn jeħtieġu apparati addizzjonali ta 'deossiġenazzjoni jew sistemi ta' backup krijoġeniċi.
Teknoloġija krijoġenika: L-effiċjenza fl-enerġija tista 'titjieb b'mod sinifikanti permezz tal-integrazzjoni tas-sħana (bħall-estrazzjoni tat-turbina tal-gass) u l-ottimizzazzjoni taċ-ċiklu tal-ippumpjar. Pereżempju, l-użu tas-sħana ta 'l-estrazzjoni biex titratta mill-ġdid l-arja jew tirriġenera solventi tista' tkompli tnaqqas il-konsum tal-enerġija.
Direzzjonijiet ta 'żvilupp fil-futur jinkludu:
Titjib fil-prestazzjoni ta 'adsorbenti u materjali tal-membrana.
Integrazzjoni tas-sħana ta 'proċessi krijoġeniċi u pjanti kimiċi.
Applikazzjoni ta 'teknoloġiji emerġenti bħal membrani tat-trasport kimiku jew tal-joni (ITM).
It-teknoloġija ta 'separazzjoni tal-arja krijoġenika għadha l-għażla mainstream għall-produzzjoni tal-gass industrijali minħabba l-maturità u l-ekonomija tagħha. Permezz tal-ottimizzazzjoni tal-proċess (bħall-integrazzjoni tas-sħana, iċ-ċirkolazzjoni tal-ippumpjar) u titjib tekniku (bħal riċerka u żvilupp materjali), l-effiċjenza tista 'titjieb aktar u l-ispejjeż jistgħu jitnaqqsu. Teknoloġija mhux kriġenika għandha potenzjal f'applikazzjonijiet fuq skala żgħira, iżda teħtieġ li taqsam il-limitazzjonijiet tal-purità u l-iskala. Fil-futur, il-kollaborazzjoni multi-teknoloġija u l-integrazzjoni bejn id-dominju se jkunu ċ-ċavetta għall-iżvilupp tal-industrija.
