Įvadas
Ne krizeninių pramoninių dujų apdorojimo technologijos apžvalga
2.1 Adsorbcijos technologija
2.2 Polimero membranos sistema
Kriogeninės pramoninės dujų perdirbimo technologija
3.1 Kriogeninio apdorojimo apžvalga
3.2 Suspaudimo ciklas
3.3 Skysčio ciklo siurbimas
3.4 žemo slėgio ir aukšto slėgio ciklas
Proceso alternatyvų ir techninio tobulinimo palyginimas
Nuorodos
Oro atskyrimo technologija yra pagrindinė cheminės gamybos grandis. Jis daugiausia naudojamas norint išgauti pramonines dujas, tokias kaip deguonis ir azotas iš oro, ir yra plačiai naudojamas degalų gamyboje, cheminės sintezės ir energijos laukuose. Kriogeninio oro atskyrimo technologija tapo svarbiausiu didelio masto dujų gamybos metodu dėl didelio efektyvumo ir ekonomikos. Pastaraisiais metais, tobulėjant technologijoms, nekriogeniniai metodai, tokie kaip adsorbcija ir membranos atskyrimas, palaipsniui patraukė dėmesį. Straipsnyje siekiama ištirti tradicinių ir kylančių oro atskyrimo technologijų proceso optimizavimą ir techninį tobulinimą, išanalizuoti jų ekonomiką ir integracijos potencialą bei pateikti nuorodas į pramonę.
2. Ne krizeninių pramoninių dujų apdorojimo technologijos apžvalga
2.1 Adsorbcijos technologija
Adsorbcijos technologija grindžiama selektyviu dujų molekulių medžiagų adsorbcijos gebėjimu, o ceolito ar anglies molekulinio sietas dažnai naudojamas kaip adsorbentas. Pagrindinis jo principas yra atskirti, naudojant diferencinę dujų molekulių adsorbciją adsorbento paviršiuje. Pavyzdžiui, azoto molekulės yra lengviau adsorbuojamos ceolitų dėl jų stiprios poliarizacijos, o deguonis sudaro deguonies turtingą dujų srautą per adsorbcijos lovą.
Adsorbcijos technologija daugiausia suskirstyta į dvi kategorijas:
Temperatūros sūpynių adsorbcija (TSA): adsorbentas yra regeneruojamas kaitinant, kuris tinka didelio grynumo deguonies gamybai (93%~ 95%).
Slėgio sūpynės Adsorbcija (PSA/VSA): regeneracija pasiekiama dekompresija, su trumpu veikimo ciklu, tinkamu mažoms ir vidutinės apimties reikmėms.
Optimizavimo kryptys apima išankstinį gydymą, siekiant pašalinti vandens/anglies dioksidą, kelių lovų slėgio energijos atstatymą ir vakuumo veikimą, siekiant pagerinti efektyvumą ir sumažinti energijos suvartojimą.
2.2 Polimero membranos sistema
Membranos atskyrimo technologija naudoja dujų prasiskverbimo greičio skirtumą per polimero membraną, kad būtų galima atskirti. Deguonies molekulės yra mažesnės ir turi didesnį pralaidumą nei azotas, todėl membranos sistema gali gaminti orą deguonį (25%~ 50%). Jo pranašumai yra paprastas veikimas, nuolatinis veikimas ir mažai energijos suvartojant, tačiau produkto grynumas yra ribotas, todėl norint pagerinti selektyvumą, jis turi būti derinamas su aktyvia nešiklio membrana.
Membranos sistemos yra tinkamos nedidelio masto naudojimui (mažesniam arba lygus 20 tonų per dieną) ir jos labai toleruoja anglies dioksidą ir vandenį. Ateities medžiagų patobulinimai gali išplėsti savo programų diapazoną.
3. Kriogeninių pramoninių dujų apdorojimo technologija
3.1 Kriogeninio apdorojimo apžvalga
Kriogeninis distiliavimas yra pagrindinė didelio laipsnio didelio grynumo pramoninių dujų gamybos technologija, kuri tuo pačiu metu gali gaminti dujinį/skystą deguonį, azoto ir argoną. Jos šerdis yra pasiekti atskyrimą aušinant ir suspausto oro frakcionavimą, turint didelio atkūrimo greičio ir mažų papildomų išlaidų pranašumus.
3.2 Suspaudimo ciklas
Kriogeniniai prietaisai paprastai naudoja išcentrinius kompresorius, kad dujos slėgio iki 3,5 ~ 70MPa, kad patenkintų transportavimo poreikius. Dideli augalai mažina vienetų sąnaudas per masto ekonomiją, o IGCC (integruotos anglių dujinimo kombinuoto ciklo) įrenginiai dar labiau optimizuoja energijos vartojimo efektyvumą per dujų turbinų gavybą.
3.3 Skysčio ciklo siurbimas
Dujų suspaudimo energijos sąnaudas galima sumažinti siurbiant skystus produktus (pvz., Skystą deguonį) iki tarpinio slėgio. Daliniai siurbimo ciklai gali atkurti šaltnešius, sumažinti įrangos dydį ir eksploatavimo išlaidas.
3.4 žemo slėgio ir aukšto slėgio ciklai
Žemo slėgio ciklas (LP): pašaro slėgis 360 ~ 600MPa, tinkamas scenarijams, kurių azoto šalutinių produktų poreikis yra mažas.
Aukšto slėgio ciklas (HP): slėgis viršija 700MPa, tinkamas didelio grynumo azoto gamybai arba integracijai su kitais procesais (pvz., Dujų turbinos).
4. Proceso alternatyvų ir techninių patobulinimų palyginimas
Adsorbcijos ir membranos technologija: tinkama mažoms ir vidutinėms skalėms, tačiau negali užginčyti kriogeninės technologijos padėties didelio masto aukšto grynumo srityje. Abiem reikalingi papildomi deoksigenavimo įtaisai arba kriogeninės atsarginės sistemos.
Kriogeninė technologija: energijos vartojimo efektyvumą galima žymiai pagerinti naudojant šilumos integraciją (pvz., Dujų turbinos ištraukimą) ir siurbimo ciklo optimizavimą. Pvz., Naudojant ekstrahavimo šilumą iš anksto apdorojant orą ar regeneruoti tirpiklius, galima dar labiau sumažinti energijos suvartojimą.
Ateities plėtros kryptys apima:
Adsorbentų ir membranų medžiagų gerinimas.
Šilumos kriogeninių procesų ir cheminių augalų šilumos integracija.
Kylančių technologijų, tokių kaip cheminės ar jonų transportavimo membranos (ITM), taikymas.
Kriogeninio oro atskyrimo technologija vis dar yra pagrindinis pramoninių dujų gamybos pasirinkimas dėl jos brandos ir ekonomikos. Optimizuojant procesą (pvz., Šilumos integraciją, siurbimo cirkuliaciją) ir techninius patobulinimus (tokius kaip medžiagų tyrimai ir plėtra), efektyvumas gali būti dar labiau pagerintas ir gali būti sumažintos išlaidos. Nepakankamos technologijos turi nedidelio masto programų potencialą, tačiau ji turi nutraukti grynumo ir mastelio apribojimus. Ateityje daugiafnologijos bendradarbiavimas ir įvairių sričių integracija bus raktas į pramonės plėtrą.
