Įvadas:Tokios pramonės šakos kaip sunkioji chemija, metalurgija, stiklas, chemija ir elektronika turi didelį -grynumo deguonies (O₂), azoto (N₂) ir argono (Ar) poreikį. Siekdamos užtikrinti dujų tiekimo tęstinumą, grynumą ir ekonomiškumą, vis daugiau didelių gamyklų pasirenka kriogeninius oro atskyrimo įrenginius (ASU) montuoti vietoje-, o ne pasikliauti įsigytomis dujomis. Tinkamo ASU pasirinkimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti stabilią gamybą, taupyti eksploatacines išlaidas ir optimizuoti investicijų grąžą.
Šiame straipsnyje bus išsamiai aptarta, kaip pasirinkti ASU konkrečiam projektui iš trijų pagrindinių dimensijų -Pajėgumas, energijos suvartojimas ir OPEX bei CAPEX ir visos investicijos-, o kartu su NEWTEK EPC ir raktų paslaugų modeliu, iliustruojama, kaip pasiekti efektyvų ir patikimą sprendimą naudojant vieną{{2}inžinerinę įrangą, komplektaciją, statybinę įrangą, komplektus, komplektus. paleidimas ir eksploatacijos pristatymas.
1. ASU pagrindiniai principai ir taikomi scenarijai
Pirmiausia trumpai apžvelgsime pagrindinį kriogeninio ASU veikimo principą. Kriogeninis ASU veikia suslėgdamas, išvalydamas (pašalindamas drėgmę, CO₂ ir priemaišas) orą, atvėsindamas jį iki itin žemos temperatūros (maždaug -180–200 laipsnių) ir atskirdamas komponentus pagal jų virimo temperatūros skirtumus frakcionavimo kolonėlėje. Azotas (N₂), deguonis (O2) ir argonas (Ar) gali būti atitinkamai išleidžiami kaip produkto dujos (arba skysčiai). Priklausomai nuo įrenginio mastelio ir konfigūracijos (viena-kolonėlė, dviguba-kolonėlė arba triguba-kolonėlė su argono regeneravimu), ASU plačiai pritaikomi plieno gamyboje (aukštakrosnės deguonies sodrinimas, konverterio pūtimas), naftos chemijos / dujinimo (reikalingas didelis kiekis oksidacijos deguonies daliniam stiklui). (oksi-kuras), cheminė sintezė, elektronika / puslaidininkiai (itin-didelio grynumo azotas / argonas), didelio masto terminis apdorojimas ir inertinės atmosferos krosnys. Todėl ASU dažnai yra pagrindinė didelių ir vidutinių pramonės projektų infrastruktūra, o jų dizainas turi būti labai pritaikytas atsižvelgiant į tolesnius poreikius (dujų gamybos apimtis, grynumas, slėgis) ir vietos sąlygas.
2. Talpa: ASU dydžio nustatymas pagal poreikį.
Renkantis ASU pirmiausia atsižvelgiama į jo talpą (ty kiek tonų/standartinių kubinių metrų O₂/N2/Ar jis gali pagaminti per dieną). Šie pajėgumai turi atitikti didžiausią dujų suvartojimą ir numatomą tolesnių procesų augimą.
Kriogeninių ASU talpos diapazonas yra labai platus. Pramonės duomenimis, maži vienos kolonėlės vienetai per dieną gali pagaminti nuo dešimčių iki šimtų tonų deguonies; dvigubos-kolonos / vidutinio-dydžio sistemos gali pasiekti šimtus iki dviejų tūkstančių tonų per dieną; o dideli kelių kolonėlių įrenginiai (įskaitant argono regeneravimą) gali pagaminti nuo tūkstančių iki kelių tūkstančių tonų O₂ per dieną. Tiksliau, duomenys rodo, kad tipinio didelio pramoninio ASU pajėgumų diapazonas gali apimti maždaug nuo 100 iki 5000 tonų per dieną O₂. Renkantis pajėgumą, reikia atsižvelgti į didžiausią apkrovą (aukštakrosnėms, keitikliams, dujintuvams ir krosnyms didelės apkrovos laikotarpiais gali prireikti daug deguonies), nepertraukiamo veikimo reikalavimus (24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę) ir būsimo plėtimosi potencialą (pvz., gamybos linijų pridėjimą, pajėgumo didinimą ir saugos atsarginį / atleidimą).
Todėl didelio masto metalurgijos, naftos chemijos ar stiklo projektams paprastai rekomenduojama konfigūruoti vidutinius ir didelius ASU (nuo šimtų iki tūkstančių tonų per dieną O₂), kad būtų užtikrintas stabilus tiekimas ir sumažintos kliūtys. Mažesnio masto ar pagalbinių dujų (pvz., terminio apdorojimo lizdai, vietinė inertiška atmosfera, atsarginė talpa) atveju taip pat galima apsvarstyti mažus / modulinius įrenginius.
3. Energijos suvartojimas ir OPEX: pagrindiniai veiksniai
Nustačius pajėgumą, veiklos sąnaudų (ypač elektros energijos suvartojimo) apskaičiavimas yra kitas svarbus atrankos proceso žingsnis, nes OPEX dažnai lemia ilgalaikę{0}}ekonomiką.
- Energijos suvartojimo diapazonas
Tipiškas specifinis kriogeninio ASU energijos suvartojimas paprastai yra maždaug 250–500 kWh/t O₂ (arba maždaug 0,3–0,6 kWh/Nm³ O₂).
Kai kurių senesnių ar mažesnių konstrukcijų energijos suvartojimas gali būti šiek tiek didesnis (ir blogesnis), o šiuolaikiniai energiją{0}}taupantys dizainai, kuriuose naudojamas pažangus šilumos atgavimas, turbo-plėtimas ir puikios šilumos mainų sistemos, gali žymiai sumažinti energijos sąnaudas.
Faktinį energijos suvartojimą taip pat įtakoja tokie veiksniai kaip išėjimo slėgis, produkto grynumas ir dujų gamybos struktūra (ar išgaunamas argonas/N₂). Pavyzdžiui, padidinus tiekimo slėgio ir suspaudimo santykį arba reikalaujant didesnio grynumo, gali padidėti energijos sąnaudos.
- Veiklos išlaidų sudėtis
Priklausomai nuo šaltinio, elektros sąnaudos paprastai sudaro ≈70–80 % veiklos sąnaudų (OPEX). Kitos išlaidos apima personalą (operatorius, vadovybę), techninę priežiūrą (kompresoriaus kapitalinį remontą, šaldymo dėžės priežiūrą, padėklo / pakuotės keitimą), katalizatoriaus / adsorbento / šaltnešio (jei taikoma) keitimą, taip pat tepimą, eksploatacines medžiagas, draudimą / mokesčius ir kt. Apskritai šios įvairios prekės sudaro apie 10–20% OPEX. Todėl vietovėse, kuriose yra didelės elektros sąnaudos (arba didelės vietinės pramoninės elektros kainos), ASU veiklos sąnaudos gali būti ekonominė našta. Ir atvirkščiai, jei projektas yra žemų elektros kainų ir pigios/skirtos elektros energijos srityje (pvz., arti elektrinių, panaudota atliekinė šiluma/nuosavoji elektros energija), ASU veiklos ekonomika žymiai pagerės.
Ekonominė šalutinių produktų dujų vertė (N₂/Ar/argonas)
Daugelis ASU gamina ne tik deguonį (O₂), bet ir azotą (N₂) ir (pasirinktinai) argoną (Ar). Išgaunant ir parduodant (arba naudojant gamykloje) su{1}}produkto dujas, galima iš dalies kompensuoti ASU veiklos sąnaudas / elektros energijos sąnaudas. Pavyzdžiui, argonas, kadangi argono kiekis ore yra maždaug 0,93%, regeneruoto argono (arba skysto argono) ekonominė vertė gali žymiai sumažinti grynąsias O₂ sąnaudas, jei yra jo rinka (pvz., liejant metalus, elektroniką, inertines apsaugines dujas ir kt.). Todėl renkantis ir priimant investicinius sprendimus, siekiant maksimaliai padidinti bendrą ekonominį efektyvumą, reikėtų visapusiškai atsižvelgti į deguonies gamybą, tuo pačiu metu vykdomą azoto/argono gamybą ir panaudojimą (pardavimą vidaus ar rinkos pardavimuose).
4. Investicijų kaštai (CAPEX ir visos projekto išlaidos): mastas ir pristatymo būdas turi didelį poveikį
Be veiklos sąnaudų, kapitalinės išlaidos (CAPEX) yra esminis veiksnys priimant ASU atrankos sprendimus. Įvairių dydžių/konstrukcijų/konfigūracijų ASU įrengimo ir konstravimo išlaidos (ar įskaičiuotas argono regeneravimas, keli traukiniai, kelios kolonos) labai skiriasi.
Kai kuriose pramonės ataskaitose nurodoma, kad mažo/slydimo{0}}montuoto ASU pirkimo kaina (PEC) gali siekti milijonus dolerių; bendra įrengimo kaina (TPC) po montavimo ir paleidimo bus dar didesnė. Remiantis duomenimis apie 200 tonų per dieną (TPD) ASU, maždaug 75 % jo gyvavimo ciklo sąnaudų sudaro energija; todėl net ir esant mažoms CAPEX, OPEX valdymas gali nulemti galutinį ekonominį gyvybingumą. Remiantis viešai prieinamais pramonės vertinimais, vidutinio dydžio (šimtai – tūkstančiai tonų per dieną) ASU pradinės investicijos (gamykla, įrengimas, paleidimas, infrastruktūra, vamzdynų jungtys, dujų tinklai, elektros įrenginiai, izoliacinės dėžės ir kt.) paprastai svyruoja nuo dešimčių milijonų iki šimtų milijonų JAV dolerių.
Ypač didelės-sudėtingos sistemos su argono regeneravimu, keliais traukiniais ir daugybe dujų išeigų (O₂/N₂/Ar) CAPEX yra didesnės, tačiau vieneto dujų gamybos sąnaudos (amortizavus CAPEX + OPEX) dažnai yra mažesnės, o tai rodo masto ekonomiją.
Todėl ankstyvosiose projekto stadijose (FEED / investicijų vertinimo fazė) turi būti aiškiai apibrėžta:
Projektinis pajėgumas (dabartinis + galimas būsimas plėtimas)
Reikalingas grynumas (O2, N2, Ar) ir išėjimo slėgis / srautas
Dujų naudojimo svyravimai (nepertraukiamas 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę arba pikas + ne{3}}sezonas)
Ar argonas/azotas reikalingas kaip šalutinis produktas ir ar yra panaudojimo/pardavimo kanalų
Vietinės elektros kainos, energijos tiekimo stabilumas / sąnaudų struktūra / elektros energijos sutartys (pvz., pigios-pramoninės elektros energijos prieinamumas)
Inžinerinės statybos sudėtingumas (civilinė inžinerija, pamatai, vamzdynai, montavimas, elektra/šaldymas/izoliacija/sauga/instrumentai)
Tik visapusiškai įvertinus šiuos veiksnius galima pagrįstai įvertinti bendrą projekto investiciją (CAPEX) ir būsimą veiklos ekonomiką (dujų vieneto kainą).
5. NEWTEK EPC ir raktų modelio derinimas - Vieno{2}}sprendimų teikimas klientams
Kai susiduriate su anksčiau minėtais sudėtingais -sprendimų priėmimo ir inžinerijos iššūkiais, projekto sėkmei labai svarbu pasirinkti tiekėją, turintį plačias sistemų integravimo galimybes ir galimybę teikti EPC (inžinerijos, pirkimų, statybos) ir raktų (nuo projektavimo iki paleidimo ir eksploatavimo) paslaugas. Tai yra būtent NEWTEK padėtis.
Kodėl svarbu EPC ir raktas
Vieningas projektavimo ir inžinerinis valdymas: ASU projektai apima oro kompresorius, šaldymo dėžes, frakcionavimo bokštus, šilumokaičius, vamzdynus, izoliaciją, valdymo sistemas, saugos įrenginius, elektros sistemas ir infrastruktūrą. Naudodamiesi EPC, generaliniai rangovai (pvz., NEWTEK) gali koordinuoti visas sritis (procesų, konstrukcijų, elektros, prietaisų, civilinių ir montavimo darbų), išvengdami kelių tiekėjų sąsajos problemų, ryšio / koordinavimo išlaidų ir galimų atsakomybės aklųjų zonų.
Pirkimų ir tiekimo grandinės integravimas: NEWTEK išteklių integravimo galimybės (dujų inžinerija + pasaulinis pirkimas) užtikrina savalaikį įrangos (kompresorių, šaldymo dėžių, frakcionavimo bokštų), medžiagų (specialaus plieno, izoliacinės medžiagos) ir prietaisų valdymo sistemų pristatymą, išvengiant pristatymo vėlavimo ar suderinamumo rizikos, kurią sukelia keli tiekimo kanalai.
Konstravimas, montavimas ir paleidimas: ASU montavimas ir paleidimas (šaldymo dėžės izoliacija, šaldymo sistemos paleidimas, sandarumo bandymas, šiluminė cirkuliacija, valdymo sistemos sujungimas ir saugos sistemos patikra) yra labai svarbūs. EPC + „Iki rakto“ modelis garantuoja diegimo kokybę, sutrumpina statybų{2}}svetainėje terminus ir leidžia greitai paleisti{3}}.
Sąsajos ir tolesnio proceso integravimas: didelio masto{0}}projektams, pvz., metalurgijos, chemijos inžinerijos, stiklo gamybos ir dujinimo, ASU yra tik viena visos gamyklos dujų tiekimo sistemos dalis. NEWTEK gali padėti sklandžiai integruoti ASU su tolesniais procesais (degimo krosnyse, dujinimo įrenginiais, vamzdynais, talpyklomis ir dujų suspaudimo sistemomis), kad pagal poreikį būtų galima paskirstyti, saugoti ir pristatyti O₂/N₂/Ar.
Projekto pristatymas ir eksploatavimo palaikymas: nuo paleidimo, priėmimo ir eksploatavimo mokymo iki tolesnės priežiūros ir garantijos, „iki rakto“ modelis suteikia naudotojams „vieno sustojimo, rūpesčių-be rūpesčių“-ypač tinka naujoms gamykloms, neturinčioms didelės oro atskyrimo sistemų patirties.
Todėl klientams, ieškantiems didelio-efektyvumo, didelio-patikimumo ir didelio-grynumo dujų tiekimo bei siekiant sumažinti projektų valdymo ir techninę riziką (pvz., plieno gamyklose, naftos chemijos gamyklose, stiklo gamyklose ir chemijos gamyklose), NEWTEK EPC + raktų modelio pritaikymas gali žymiai sumažinti projekto sudėtingumą, sutrumpinti ir optimizuoti projekto laiką.
6. Kaip pasirinkti tinkamą ASU realiame-pasauliniame projekte - Žingsnis-po-Rekomendacijos
1. Remiantis anksčiau pateikta analize, rekomenduojamas ASU atrankos / investavimo / diegimo procesas, tinkamas inžinierių vadovams, projektų investuotojams arba sprendimus dėl gamyklos priimantiems asmenims:
1.1 Nustatyti dujų poreikį
1.1.1 Apskaičiuokite O2/N2/Ar suvartojimą kiekviename projekto proceso bloke (esamas + numatomas plėtimasis) (srauto greitis, slėgis, grynumas, laiko pasiskirstymas)
1.1.2 Įvertinkite didžiausią ir vidutinę paklausą bei atsargines atleidimo/saugos ribas
1.2 Patikslinkite dujų kokybės reikalavimus
1.2.1 O₂ grynumas (pvz., 99,5–99,9 %), N₂/Ar grynumo reikalavimai
1.2.2 Išėjimo slėgis, dujinis arba skystas (pvz., jei reikalingas skysto deguonies / skysto azoto saugojimas)
1.3 Įvertinkite vietines elektros kainas / energijos sąlygas
1.3.1 Gaukite pramoninės elektros energijos kainas (dieną / naktį / piką / sutartinę kainą), energijos stabilumą, nebrangios / nuosavos / atliekinės šilumos energijos prieinamumą
1.3.2 Apskaičiuokite eksploatacines išlaidas vienam dujų vienetui (O2/N2) pagal energijos sąnaudas
1.4 Pasirinkite ASU skalė ir konfigūracija
1.4.1 Pagal dujų poreikį nustatyti vieno/dvigubo/trigubo traukinio konfigūraciją (įskaitant argono regeneravimą); vienvietis traukinys tinka mažo masto / pagalbinėms dujoms, dvivietis / trivietis traukinys tinka dideliems ir vidutiniams
1.4.2 Atsižvelkite į būsimą plėtrą ir dubliavimą (pvz., keli traukiniai lygiagrečiai)
1.5 Pasirinkite tiekimo/sutarties modelį
1.5.1 Suteikite pirmenybę sistemų tiekėjams, galintiems teikti EPC + raktų paslaugas (pvz., NEWTEK)
1.5.2 Reikalauti, kad tiekėjai teiktų vieno -sustabdymo paslaugas nuo inžinerinio projektavimo, įrangos pirkimo, civilinės inžinerijos / pamatų, įrengimo, paleidimo, bandomosios eksploatacijos, eksploatavimo mokymo iki pristatymo ir eksploatavimo
1.6 Atlikite ekonominį vertinimą (CAPEX + OPEX + Pajamos iš dujų pagal -produktą)
1.6.1 Įvertinkite visas investicijas (CAPEX), metines / gyvavimo ciklo veiklos sąnaudas (daugiausia elektra + priežiūra + (žmogiškieji ištekliai))
1.6.2 Įvertinkite šalutinių produktų dujų (N₂/Ar) panaudojimą / pardavimo pajamas ir grynąsias išlaidas, palyginti su įsigytomis dujų / pagalbinio tiekimo galimybėmis.
1.7 Rizikos vertinimas ir projektų valdymas
1.7.1 Atsižvelkite į įrangos pristatymo laiką, statybos laikotarpį, paleidimo sudėtingumą, veikimo stabilumą, techninės priežiūros patogumą, saugą ir norminius reikalavimus (slėginis indas / šaldymas / sauga).
1.7.2 Jei dujų suvartojimas svyruoja arba paklausa didėja, apsvarstykite galimybę naudoti modulinį / fazinį išplėtimą (daug{1}}traukinių), kad sumažintumėte vienkartinę investavimo riziką.
7. Santrauka - Balansavimo pajėgumai, energijos suvartojimas, investicijos ir paslaugų galimybės
Tinkamo ASU pasirinkimas yra visapusiškas pajėgumų (paklausos patenkinimas), energijos suvartojimo (eksploatacijos ekonomika), investicinių išlaidų (CAPEX ir finansavimo išlaidos), projekto įgyvendinimo ir eksploatavimo bei priežiūros palaikymo kompromisas.
Mažiems ar vidutinio dydžio naudotojams (papildomos dujos, vietinis naudojimas, lankstus poreikis) gali pakakti vienos eilės / modulinių mažų ASU arba PSA / membraninių sistemų. Tačiau kai paklausa stabili, mastas didelis, o grynumo, produktų įvairovės ir patikimumo reikalavimai aukšti, kriogeniniai ASU yra geriausias pasirinkimas.
Kriogeninių ASU atveju labai svarbus tinkamas pasirinkimas (talpa / kolonėlių skaičius / šilumos atgavimas).
Šalutinio produkto dujų konfigūracija ir energijos taupymas (puikus suspaudimo / aušinimo / šilumos mainų dizainas) yra labai svarbūs norint sumažinti vieneto dujų sąnaudas (O2/N2/Ar).
Nors kapitalo išlaidos nėra mažos, tinkamai suprojektavus, naudojant aukštą įrangos naudojimą (nepertraukiamas veikimas 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę) ir visiškai išnaudojant šalutinių produktų (azoto, argono) vertę, lengva kontroliuoti vieneto dujų sąnaudas konkurencinėje ribose taikant kelių metų eksploatacinę amortizaciją.
Galiausiai, pasirinkus tiekėją, turintį visas EPC + raktų paslaugų galimybes (pvz., NEWTEK), galima žymiai sumažinti projekto sudėtingumą, statybos ir paleidimo sunkumus, kryžminio-sąlyginio koordinavimo sąnaudas ir riziką, todėl klientams bus suteiktas tikrai „projektinis--veikti-integruotas, be rūpesčių{5}“ sprendimas.
Įmonėms, planuojančioms statyti ar plėsti didelio masto chemijos / metalurgijos / stiklo / dujinimo / energetikos projektus, teisingas pasirinkimas, pagrįstas dizainas ir profesionalus EPC + raktų sutarčių sudarymas yra labai svarbūs siekiant užtikrinti sėkmingą, ekonomišką ir efektyvų ASU projektų vykdymą.
