Единица разделения воздуха для химического вещества

Технология криогенного разделения воздуха успешно использовалась в течение многих лет для обеспечения кислорода для газификации различных углеводородных сырье для производства синтез -подготовки для производства топлива, химикатов и других ценных продуктов. Примеры включают
Превращение жидкости и твердых отходов с нефтеперерабатывающих заводов в водород для использования внутри нефтеперерабатывающих заводов, а также совместное производство электричества и растущий интерес к процессам разжижения природного газа, которые превращают природную газ в синтетическое сырую нефть, воски и топливо. В последние годы, чтобы снизить стоимость оборудования или повысить эффективность, комбинация процесса производства кислорода и нижестоящего углеводородочного завода привлекла все больше и больше внимания. Описаны традиционные и развивающиеся процессы производства кислорода и интегрированные схемы для улучшения экономики этих объектов.

 

Содержимое

1. Обзор некритогенной технологии обработки промышленного газа

   1.1 Адсорбция

   1.2 Система полимерной мембраны

2. Технология обработки промышленного газа температуры

   2.1 Обзор криогенной обработки

   2.2 Цикл сжатия циклекомпрессии

   2.3 Прокачивание жидкого цикла жидкого цикла жидкости

   2,4 цикла низкого давления и высокого давления

3. Сравнение альтернатив и улучшения технологий процесса и улучшения технологий

4. КОНКЛИЗ

Свяжитесь сейчас

1. Обзор некритогенной технологии обработки промышленного газа

1.1 Адсорбция

Процесс адсорбции основан на способности некоторых натуральных и синтетических материалов преимущественно адсорбировать азот. В случае цеолитов в пустых пространствах материала существует неоднородное электрическое поле, что приводит к предпочтительной адсорбции молекул, которые более поляризованы, например, с более крупными электростатическими квадрупольными моментами. Таким образом, при разделении воздуха молекулы азота более сильно адсорбируются, чем молекулы кислорода или аргона. Когда воздух проходит через слой цеолитного материала, азот сохраняется, а богатый кислородом поток покидает слой цеолита. Молекулярные сита углерода имеют одинаковый порядок, что и молекулы воздуха. Поскольку молекулы кислорода немного меньше, чем молекулы азота, они быстрее диффундируют в полости адсорбента. Таким образом, молекулярные сита углерода являются селективными для кислорода и молекулярных сиевых, являются селективными для азота. Цеолиты обычно используются в процессах производства кислорода на основе адсорбции. Сжатый воздух подается в сосуд, содержащий адсорбент. Азот адсорбируется, и богатый кислородом поток сточных вод производится до тех пор, пока слой не насыщен азотом. На этом этапе подача воздуха переключается на свежий сосуд, и может начаться регенерация первой кровати. Регенерация может быть достигнута путем нагрева слоя или снижения давления слоя, тем самым снижая равновесное содержание азота в адсорбенте. Нагревание обычно называют адсорбцией качания температуры (TSA), а уменьшение давления обычно называют как качание давления или адсорбция вакуумного качания (PSA или VSA). Пониженное давление имеет короткий цикл и прост в работе, что делает его предпочтительным процессом для заводов для разделения воздуха. Изменения процессов, которые влияют на эксплуатационную эффективность, включают предварительную обработку воздуха для удаления воды и углекислого газа отдельно, несколько слоев, чтобы обеспечить восстановление энергии давления во время переключения слоя и эксплуатацию вакуума во время пониженного давления. Система оптимизирована на основе потока продукта, чистоты, давления, потребления энергии и ожидаемого срока службы. Чистота кислорода обычно составляет от 93% до 95% по объему.

 

1.2 Система полимерной мембраны

Мембранные процессы с использованием полимерных материалов основаны на различиях в скорости диффузии кислорода и азота через мембрану, которая отделяет потоки процессов высокого давления и низкого давления. Поток и селективность - это два свойства, которые определяют экономику мембранной системы, и оба являются функциями конкретного мембранного материала. Мембранный поток определяет площадь поверхности мембраны и является функцией разности давления, деленной на толщину мембраны. Константа пропорциональности, которая изменяется в зависимости от типа мембраны, называется проницаемостью. Селективность - это соотношение проницаемости газов, которые должны быть разделены. Большинство мембранных материалов более проницаемы для кислорода, чем до азота из -за меньшего размера молекулы кислорода. Мембранные системы, как правило, ограничиваются производством воздуха, обогащенного кислородом (от 25% до 50% кислорода). Активные или облегченные переносные мембраны содержат кислородный комплексный агент для повышения селективности кислорода и являются потенциальным методом увеличения чистоты кислорода в мембранных системах, предполагая, что также доступны мембранные материалы с кислородом. Основным преимуществом отделения мембраны является простота процесса, его непрерывность и его работу в условиях почти амбициозных условий. Вентилятор обеспечивает достаточное давление на головку, чтобы преодолеть падение давления на фильтрах, мембранных труб и трубопроводов. Мембранные материалы обычно собираются в цилиндрические модули, которые связаны вместе несколькими соединениями, чтобы обеспечить необходимые производственные мощности. Кислород проникает через волокна (тип полого волокна) или через листы (тип спиральной раны) и извлекается в виде продукта. Вакуумный насос обычно поддерживает разность давления по всей мембране и доставляет кислород при требуемом давлении. Углекислый газ и вода обычно присутствуют в воздухонародном продукте, обогащенном кислородом, потому что они более проницаемы, чем кислород для большинства мембранных материалов. Тем не менее, мембранные системы легко адаптируются к применению до 20 тонн в день, где может быть переносится чистота воздуха, обогащенного загрязнениями воды и углекислого газа. Эта технология новая, чем адсорбция или криогенные технологии, и улучшения материалов могут сделать мембраны более привлекательными для более высоких потребностей в кислороде.

 

2. Технология обработки промышленного газа температуры

2.1 Обзор криогенной обработки

Технология криогенного разделения воздуха в настоящее время является наиболее эффективной и экономически эффективной технологией для производства большого количества газообразного или жидкого кислорода, азота и аргона. Единицы разделения воздуха (ASU) используют обычный многоколонный криогенный процесс дистилляции для получения кислорода из сжатого воздуха при высоком восстановлении и чистоте. Криогенная технология также может производить азот высокой чистоты в качестве полезного потока побочного продукта при относительно низкой постепенной стоимости. Кроме того, жидкий аргон, жидкий кислород и жидкий азот могут быть добавлены в лист продукта для хранения резервного копирования продукта или продаж побочных продуктов с низкими дополнительными затратами на капитал и электроэнергии. Исследования продолжаются по способам повышения производительности отдельных поездов оборудования в качестве средства снижения затрат на единицу за счет экономии масштаба. Большинство оборудования используют обычные электродвигатели для управления оборудованием для сжатия воздуха в АГУ, а также кислород и другие потоки продуктов. Следует отметить, что объекты IGCC получают все свои снабжения воздуха, извлекая воздух из газовых турбин, используемых в комбинированном цикле для производства электроэнергии из газа синтеза угля.

 

2.2 Цикл сжатия циклекомпрессии

Процессы разделения воздуха обычно производят поток газового продукта при немного выше атмосферного давления и вблизи температуры окружающей среды. Обычно продукт кислород оставляет основной теплообменник при низком давлении, в диапазоне от 3,5 до 7 0. 0 МПа, а центробежный компрессор с относительно высокой скоростью потока объема входа обеспечивает продукт при требуемом давлении.

 

2.3 Прокачивание жидкого цикла жидкого цикла жидкости

Жидкие продукты могут быть взяты из криогенных теплообменников выше по течению от участка дистилляции для испарения и нагрева. Эти продукты могут быть перекачены до желаемого давления доставки или промежуточного давления. Однако, поскольку мощность, необходимая для производства жидких продуктов из системы дистилляции, в 2-3 раза больше, чем для производства газообразных продуктов, цикл должен быть эффективным при восстановлении хладагента, содержащегося в потоке насоса. Это достигается путем конденсации потока испаренного продукта в криогенном теплообменнике против воздуха с высоким давлением или азотом. Сжиженный воздух или подача азота возвращается в раздел дистилляции для охлаждения. Циклы процессов накачки жидкости, которые прокачают продукты промежуточного давления на выходе подразделения отделения воздуха, называются частичными насосными жидкими циклами и требуют дополнительного оборудования для сжатия потока продукта к конечному давлению доставки. Полная или частичная накачка потоков продукта добавляет еще одну степень свободы в оптимизации криогенного цикла и может устранить или уменьшить размер кислородного компрессора.

2,4 цикла низкого давления и высокого давления
Единые циклы разделения воздуха с низким давлением (LP) основаны на сжатии воздуха только с требованием давления для отклонения побочного продукта азота при атмосферном давлении. Следовательно, давление подачи воздуха обычно варьируется между 360 и 6 000 MPA, в зависимости от чистоты кислорода и желаемого уровня энергоэффективности. Циклы ASU высокого давления производят потоки продукта и побочных продуктов при давлениях значительно выше атмосферного давления, обычно требуя меньших и более компактных криогенных компонентов, что может сэкономить затраты. Циклы EP, как правило, используют давление подачи воздуха, превышающее 700 МПа. Цикл EP может быть уместным, когда все или почти весь побочный продукт азота сжимаются в виде потока продукта. Кроме того, цикл EP часто выбирается для интеграции ASU с другими единицами процесса, такими как газовые турбины.

 

3. Сравнение альтернатив и улучшения технологий процесса и улучшения технологий

 

Адсорбционные и полимерные мембранные процессы будут продолжать улучшать затраты и энергоэффективность за счет продолжения исследований и разработки адсорбентов и мембранных материалов. Ожидается, что ни одна из технологий не бросит вызов криогенной технологии в ее способности производить большое количество кислорода, особенно при более высоких чистотах. Как адсорбционные, так и мембранные системы производят азот побочного продукта, который содержит значительное количество кислорода. Если требуется азот высокой чистоты, для улучшения качества азота необходимо использовать дополнительную дезоксигенацию или другие системы очистки. Ни один из процессов не может напрямую производить аргона или благородных газов. Производство жидкого кислорода или азота для резервного копирования системы требует дополнительного криогенного оборудования или переноса продукта от оборудования для завода. С другой стороны, процессы адсорбции и мембраны проще и пассивны, чем криогенные технологии. Воздух, извлеченный из компрессора газовой турбины, может частично или полностью соответствовать требованиям Feed ASU. В простой конфигурации давление дистилляции ASU установит давление на извлечение воздуха. Если поток извлечения воздуха меньше, чем требуется общее количество ASU, будет использоваться вспомогательный воздушный компрессор, давление разгрузки которого будет соответствовать давлению воздуха экстракции. Если извлеченное снабжение воздуха составляет приблизительно четверти от общего спроса ASU, давление дистилляции ASU может быть установлено независимо, и может быть использован процесс накачки жидкости.

Экстракция высокого давления воздух кипит с под давлением кислорода жидкости или азота в зоне криогенного теплообмена. Вспомогательное сжатое подавление воздуха устанавливает давление дистилляции ASU.

На объектах, использующих газовые турбины, воздух может быть извлечен по разным причинам.
В качестве подачи в блок разлуки воздуха, как «выхлоп» охлаждающий воздух для самой турбины, или другие требования к воздуху под давлением на объекте. Извлеченный воздух содержит ценное тепло, которое может быть извлечено путем кипящей жидкости на дискретных температурных уровнях или с помощью ощутимой теплопередачи в другую жидкость. Одним из классов приложений, в котором используется восстановленная тепло, является регенерация растворителя, которое представляет собой процесс, который сначала выполняет стадию поглощения газа/жидкости, а затем передает тепло в жидкость в десорб -газообразные продукты или загрязняющие вещества. Этот шаг обладает и свойством, которое примеры процессов, которые могут извлечь выгоду из этой тепловой интеграции, включают, но не ограничиваются следующими операциями единиц, которые можно найти в гигификации углеводородов или оборотной обработке углеводородов. Регенерация системы предварительной обработки воздуха на основе жидкости в рамках криогенного блока разделения воздуха. Стадии поглощения на основе жидкости для удаления загрязняющих веществ с воздушных потоков в воздушные расщепления могут извлечь выгоду из извлечения воздушного тепла. В одном варианте осуществления горячий воздух охлаждается по сравнению с дном жидкости из колонны поглотителя. Охлажденный воздух попадает в колонну и контактирует с поглощением жидкости, где примеси в воздушном потоке поглощаются в жидкость. Анализ воздуха до абсорбента нагрева десорбирует загрязняющие вещества от поглощающей жидкости, которая затем возвращается в поглотительный столб. Система поглощения может включать одну или несколько жидкостей в несколько стадий поглощения для повышения удаления эффективности или использования определенных поглощений для удаления определенных примесей из воздушного потока. Поглотительная регенерация может включать нагрев из других источников в сочетании с нагревом, чтобы уменьшить давление до примесей десорбирования. Тепло из извлеченного воздуха может быть извлечено путем косвенного контакта горячего воздуха с помощью обработанной жидкости или теплопередачей из воздуха в рабочую жидкость, такую ​​как пара или инертный газ. В этом примере высокий уровень тепла, генерируемого из извлеченного источника воздуха, передается в потоку азота, возвращающегося в газовую турбину. Извлеченный воздух дополнительно охлаждается контактом с обогащенными поглотительными днитами, используемыми для подачи воздуха предварительно обработать воздух в АГУ.
Этот этап теплопередачи также может быть достигнут в других системах поглощения в рабочей зоне продукта оспы или оспы завода. В зависимости от растворителя и поглощающего материала, могут быть устранены высокие стадии резубчения тепла, и все извлеченное тепло воздуха, используемое для регенерации поглотителя.
CO2 может быть обработан и продан в качестве побочного продукта или используется на заводе. Примером является возвращение CO2 в газовую турбину в качестве дополнительного разбавителя.

 

4. КОНКЛИЗ

Криогенные процессы в настоящее время являются предпочтительным методом поставки промышленных газов на крупные объекты. Интеграция тепла, охлаждения, процессов и потоков отходов между промышленными газовыми процессами и другими единицами по всему объекту может повысить эффективность и снизить затраты. Усовершенствованные концепции интеграции тепла могут облегчить использование химических или ITM -процессов в будущем.