Группа NEWTEK: Исследование по модификации высокоэффективной системы извлечения аргона и схеме оптимизации газовой системы высокой-чистоты

 

С углубленным продвижением целей «двойного углерода» трансформация традиционных отраслей в сторону экологически чистого и эффективного развития стала неизбежной тенденцией. Газовая отрасль, являясь основной опорной отраслью, сталкивается с двойными потребностями в эффективном использовании ресурсов и повышении качества продукции. Соответствующая политика, принятая Национальной энергетической администрацией, ясно предполагает содействие скоординированному развитию новой энергетической отрасли и традиционных отраслей, при этом спрос на специальные газы, такие как аргон высокой-чистоты, продолжает расти в высокотехнологичных-областях производства, таких как фотоэлектрическая и полупроводниковая промышленность.

В то же время существующие системы промышленного газа, как правило, имеют болевые точки: большинство воздухоразделительных установок, поддерживающих углехимические проекты на северо-западе Китая, не обеспечивают рекуперацию аргона, при этом сырой аргон выбрасывается напрямую; некоторое оборудование для добычи-газа высокой чистоты имеет низкую эффективность и плохую непрерывность работы; Хранилище сжиженного газа подвержено нестабильности из-за температурных воздействий. Группа компаний Newtek, активно занимающаяся вопросами разделения газа и обновления оборудования, разработала целевые комплексные решения по оптимизации, основанные на потребностях рынка и технических накоплениях, помогая предприятиям решать такие проблемы, как растрата ресурсов, низкая эффективность и нестабильное хранение.

 

 

 

Основные идеи оптимизации

 

Фундамент реконструкции экстракции аргона

Ссылаясь на текущее состояние воздухоразделительных установок на углехимических предприятиях в Шэньси, Внутренней Монголии и других регионах, большинство конфигураций башен по обогащению аргона могут производить только сырой аргон с содержанием аргона около 96%, с кислородом и азотом в качестве основных примесей, что не соответствует требованиям GB/T 4842-2017. Суть оптимизации заключается в достижении глубокого удаления компонентов кислорода и азота из сырого аргона посредством модернизации колонны и реконструкции процесса, тем самым повышая производительность и чистоту жидкого аргона.
 

Синергетическое расширение возможностей мульти-технологий

Объедините преимущества трех ключевых запатентованных технологий: используйте систему клапанов для газовой хроматографии с одним-двухклапанным-детектором для достижения точного обнаружения много-компонентов с помощью одной инъекции; применить устройство очистки секции двойной-адсорбции для обеспечения непрерывного производства газа высокой-чистоты; оборудовать интеллектуальную систему хранения жидкости с-регулированием температуры, чтобы повысить стабильность хранения сжиженного газа за счет-контроля температуры и мониторинга давления в реальном времени, формируя замкнутый-оптимизируемый цикл полного процесса "восстановления-очистки-обнаружения-хранения".

На примере двух комплектов воздухоразделительных установок химического предприятия производительностью 55 000 м³/ч выбросы сырого аргона достигают 900 м³/ч, в вспомогательном существующем складском оборудовании отсутствуют интеллектуальные функции контроля температуры, а эффективность обнаружения газа высокой-чистоты низкая. На основе этого осуществляется проектирование схемы.

 

Комплексные решения по оптимизации

Базовый тип обновления

 

● Базовая конфигурация

Реконструкция экстракции аргона: добавьте башню для сырого аргона I, используйте исходную башню для обогащения аргона в качестве башни для сырого аргона II, оборудуйте башню для чистого аргона для удаления компонентов азота, сохраните оригинальный резервуар для хранения и добавьте базовый модуль контроля температуры.

Вспомогательная система: оборудуйте систему клапанов газовой хроматографии с одним-двойным-детектором двумя количественными петлями и двумя хроматографическими колонками для реализации определения чистоты аргона в-времени; используйте обычное устройство очистки для удовлетворения основных требований к чистоте.

●Ключевые элементы обзора

Возможность адаптации диаметра, количества упаковки и флегмового числа исходной колонны по обогащению аргона.

Место для установки нового холодного короба башни и несущая способность свайного фундамента.

Совместимость системы управления с интерфейсами средств обнаружения.

● Ожидаемые эффекты

Производительность жидкого аргона около 350 м³/ч, содержание O₂ меньше или равно 1×10⁻⁶, содержание N₂ меньше или равно 2×10⁻⁶; газ высокой-чистоты соответствует стандартам чистоты, а колебания температуры хранения жидкости контролируются в пределах ±2 градусов; время однократного обнаружения сокращается на 30%, а стоимость приобретения прибора снижается на 40%.

 

Тип синергии с высокой-эффективностью

● Базовая конфигурация

Реконструкция экстракции аргона: используйте оригинальную башню для обогащения аргона в качестве башни сырого аргона I, удалите старый конденсатор, добавьте башню сырого аргона II и конденсатор большого-объема, чтобы повысить эффективность удаления компонентов кислорода.

Вспомогательная система: Интегрируйте двойную-адсорбционную секцию устройства очистки газа высокой-чистоты для достижения непрерывной очистки за счет поочередной работы адсорбентов; оснастить интеллектуальную систему хранения с-регулированием температуры охладителем, модулями-мониторинга в реальном времени и автоматического управления; продолжайте использовать систему обнаружения с одним-клапаном и двойным-детектором.

●Ключевые элементы обзора

Адаптация нового конденсатора к исходному трубопроводу и рабочей нагрузке по реконструкции.

Связь между логикой переключения адсорбента устройства очистки и системой управления.

Соответствие места установки и энергопотребления охлаждающего механизма накопительного бака.

● Ожидаемые эффекты

Производительность жидкого аргона около 750 м³/ч, чистота соответствует стандартам высокой-чистоты аргона; бесперебойная работа производства газа высокой-чистоты без перерывов, эффективность очистки увеличена на 50%; улучшена стабильность хранения сжиженного газа, уровень потерь снижен до уровня ниже 3%; более короткий период окупаемости инвестиций и значительные комплексные выгоды.

 

Тип комплексного обновления

 

● Базовая конфигурация

Реконструкция экстракции аргона: замените первоначальную башню для обогащения аргона новой интегрированной башней для сырого аргона, чтобы максимально увеличить производительность экстракции аргона, оснащенной высокоэффективной-системой башни для чистого аргона.

Вспомогательная система: используйте модернизированное устройство очистки газа высокой-чистоты для оптимизации эффективности адсорбции и десорбции; оснастить большой интеллектуальный резервуар многопараметрическим-мониторингом в реальном времени-, автоматической сигнализацией и функциями дистанционного управления; модернизируйте систему обнаружения газовой хроматографии, чтобы повысить точность данных и скорость реагирования.

●Ключевые элементы обзора

Согласование конструкции фундамента новой холодильной камеры башни сырого аргона с расположением существующего оборудования.

Согласование пикового энергопотребления всей системы с электроснабжением и энергоснабжением предприятия.

Совместимость интеллектуальной системы управления с существующей на предприятии платформой управления производством.

● Ожидаемые эффекты

Производительность жидкого аргона 900 м³/ч, показатели чистоты превышают национальные стандарты; Эффективность производства газа высокой-высокой чистоты увеличена на 60 %, чистота продукта стабильна; Хранилище жидкостей обеспечивает полное-интеллектуальное управление и контроль процессов, что значительно повышает безопасность и практичность; сильное техническое лидерство, адаптирующееся к долгосрочным-потребностям высокотехнологичного-производства.

 

Сравнение и оптимизация схем

На основе системы оценки совокупной стоимости владения в сочетании с базовыми условиями, такими как 8330 часов работы в год и рыночной ценой жидкого аргона-с учетом налога в размере 1016 юаней/тонну, проводится всестороннее сравнение трех схем.
 

Схема	Основные преимущества	Первоначальные инвестиции	Эксплуатационные расходы	Срок окупаемости инвестиций	Сценарии применения
Схема 1	Минимальные инвестиции, низкая сложность ремонта	Контрольный показатель	Контрольный показатель	Примерно 12 лет	Малые и средние-предприятия с ограниченным бюджетом и базовыми потребностями
Схема 2	Сбалансированные производственные мощности и преимущества, самая низкая общая стоимость	Примерно на 7% выше	Примерно на 118% ниже	Примерно 5,2 года	Предприятия, стремящиеся к экономической-эффективности и нуждающиеся в непрерывном и стабильном производстве
Схема 3	Высочайшая производственная мощность, самые передовые технологии	Примерно на 26% выше	Примерно на 169% ниже	Примерно 4,9 года	Предприятия, поддерживающие высокотехнологичное-производство и ориентированные на долгосрочное-развитие.

Комплексный анализ показывает, что Схема 2, ориентированная на «повторное использование оборудования + ключевые обновления», сочетает в себе повышение производственных мощностей, контроль затрат и техническую стабильность, реализуя эффективную синергию извлечения аргона, производства высокой-чистоты и интеллектуального хранения. Его первоначальный рост инвестиций является контролируемым, эксплуатационные расходы значительно сокращаются, срок окупаемости инвестиций короткий, а общая стоимость оборудования минимальная, что делает его экономически оптимальным решением, подходящим для нужд большинства промышленных предприятий.

 

Заключение

Оптимизация и модернизация систем промышленного газа должны основываться на реальных потребностях предприятий для достижения полной-синергии цепочки восстановления ресурсов, очистки продуктов, обнаружения и мониторинга, а также безопасного хранения. Интегрированное решение, предложенное Newtek Group, объединяет основные технологии реконструкции экстракции аргона и преимущества запатентованного оборудования, эффективно решая проблемы традиционных систем, такие как растрата ресурсов, низкая эффективность и нестабильное хранение.

После реконструкции двух комплектов воздухоразделительных установок корпуса предприятия по схеме 2 ожидаемый срок окупаемости инвестиций составит около 5 лет, а внутренняя норма доходности достигнет 20%. Он может не только удовлетворить спрос на аргон высокой-чистоты в фотоэлектрической, полупроводниковой и других отраслях промышленности региона, но также сократить потребление энергии и отходы ресурсов, обеспечивая беспроигрышную-ситуацию экономических и социальных выгод. В будущем Newtek Group продолжит совершенствовать технические решения, предоставлять индивидуальные услуги для различных отраслевых сценариев и способствовать экологически безопасному и эффективному развитию месторождений промышленного газа.