Aplikácia priemyselných generátorov kyslíka v oceliarskom a chemickom priemysle

Pri výrobe ocele a chemickej výrobe nepretržitý a stabilný prísun kyslíka priamo ovplyvňuje výkon, spotrebu energie a prevádzkovú bezpečnosť. V porovnaní s tradičným nákupom tekutého kyslíka sa-priemyselné generátory kyslíka na mieste stávajú pre mnohých výrobcov praktickou voľbou. Spoločnosť Shenger Gas sa ako hráč v oblasti separácie plynov zameriava na to, ako technológie výroby kyslíka vyhovujú rôznym podmienkam skutočného-sveta. Tento článok sa zaoberá tým, ako priemyselné generátory kyslíka prinášajú hodnotu oceliarskym a chemickým odvetviam a čo treba zvážiť pri výbere systému.

Oceliarsky priemysel: Od obohacovania kyslíkom po podporu vysokých pecí

Pri výrobe ocele sa spotrebuje veľké množstvo kyslíka. V priemere si výroba jednej tony surovej ocele vyžaduje asi 100 až 150 metrov kubických čistého kyslíka. Medzi hlavné aplikácie patria:

1. Kyslíkom-obohatené vstrekovanie do vysokej pece
Pridávanie čistého kyslíka do vzduchu vysokej pece zvyšuje teplotu spaľovania v dúchacej trubici, umožňuje vstrekovanie väčšieho množstva práškového uhlia a znižuje spotrebu koksu. V praxi každé 1 % zvýšenie obohatenia kyslíkom zvyšuje vstrekovanie uhlia o 15 – 20 kg na tonu železa a znižuje spotrebu koksu asi o 5 – 8 kg na tonu železa. Priemyselné generátory kyslíka poskytujú 90% až 99,6% koncentráciu kyslíka. VPSA (vakuová tlaková swing adsorpcia) a kryogénne vzduchové separačné jednotky dokážu uspokojiť nepretržitú spotrebu kyslíka vo vysokých peciach.

2. Výroba ocele v základnej kyslíkovej peci (BOF).
Procesy BOF vyžadujú na oduhličenie a reguláciu teploty kyslík vysokej{0}}čistoty (viac ako alebo rovný 99,5 %). Spotreba kyslíka prudko kolíše, pričom špičkové prietoky dosahujú 20 000 až 80 000 Nm³/h. Kryogénne jednotky na separáciu vzduchu zvládajú vysoké prietoky a vysokú čistotu, zatiaľ čo zálohovanie tekutým kyslíkom zaisťuje stabilitu. Dusík a argón ako vedľajší produkt tiež zlepšujú celkovú ekonomiku.

3. Elektrická oblúková pec (EAF) a rafinácia v panve
Tavenie EAF využíva spaľovanie-s pomocou kyslíka, čím sa skracujú cykly tavenia. V panvových rafinačných peciach (LF) kyslík podporuje odsírovacie a defosforizačné reakcie. Tieto aplikácie vyžadujú prerušovaný prívod kyslíka pri 0,8–1,2 MPa. Kyslíkové generátory VPSA s ich flexibilnou možnosťou štart{6}}zastavenia a jednoduchšou údržbou sú využívané mnohými stredne-veľkými oceliarňami.

Tip na výber
Pre veľké integrované oceliarne vyrábajúce viac ako 3 milióny ton ročne je štandardnou voľbou kryogénna vzduchová separácia s kvapalinovou zálohou. Pre menšie mlyny do 1 milióna ton alebo na obohacovanie vykurovacích pecí ponúkajú jednotky VPSA o 30–40 % nižšie počiatočné investície a o 15–25 % nižšie celkové prevádzkové náklady.

Chemický priemysel: Pevný dopyt po oxidácii a splyňovaní

Chemické závody sú náročnejšie, pokiaľ ide o čistotu kyslíka, tlak a spoľahlivosť, pretože náklady na kyslík priamo ovplyvňujú marže konečného produktu.

1. Výroba amoniaku a metanolu
Pri výrobe čpavku na báze zemného plynu alebo uhlia- je potrebný čistý kyslík na čiastočnú oxidáciu splyňovania na výrobu syntézneho plynu (CO + H2). Čistota kyslíka by mala byť aspoň 99,5 %, s prísnymi limitmi na nečistoty, ako je argón. Na výrobu jednej tony amoniaku sa spotrebuje asi 700 – 850 Nm³ kyslíka. Veľké chemické projekty zvyčajne inštalujú kryogénne jednotky na separáciu vzduchu, ktoré tiež dodávajú dusík na čistenie a utesnenie.

2. Etylénoxid / etylénglykol (EO/EG)
Katalyzátor používaný na oxidáciu etylénu na etylénoxid je vysoko citlivý na čistotu kyslíka. Obsah metánu v kyslíku musí zostať pod 0,1 % a celková síra pod 0,1 ppm. Tento druh aplikácie vyžaduje produkciu kryogénneho kyslíka, po ktorej nasleduje dodatočné odsírenie a sušenie.

3. Splyňovanie uhlia a IGCC
Technológie splyňovania s unášaným{0}}prúdom (ako je Shell, GSP alebo protiľahlé konštrukcie s viacerými horákmi) potrebujú kyslík s tlakom 4,0 – 8,5 MPa so stabilným prietokom. Priemyselným štandardom je výroba kryogénneho kyslíka kombinovaná s-vysokotlakovými čerpadlami kvapalného kyslíka a odparovaním. V prípade splyňovačov s nižším-tlakom-splynovania môže zvýšiť intenzitu splyňovania vzduch obohatený o 90 – 93 %{11}% kyslíkom. V takýchto prípadoch ponúkajú jednotky VPSA{13}lacnejšiu alternatívu.

4. Čistenie odpadových vôd a oxidácia ozónom
Chemické priemyselné parky často využívajú oxidáciu ozónom na rozklad žiaruvzdorných organických zlúčenín v odpadových vodách. Tvorba ozónu vyžaduje prívod kyslíka. Postačujúce sú malé prietoky (menej alebo rovné 500 Nm³/h) pri čistote 90 – 95 %. Kompaktné generátory kyslíka PSA sa sem hodia -, bežia automaticky, vyžadujú málo miesta a možno ich inštalovať vonku.

Kľúčový ukazovateľ nákladov
V chemických projektoch je nevyhnutný výpočet nákladov na kyslík na jednotku produktu. Ak náklady na elektrinu presiahnu 0,6 juanu/kWh a spotreba kyslíka je stabilná, kryogénne jednotky vykazujú lepšiu účinnosť. Ak je elektrina lacnejšia a nie je dopyt po vedľajších produktoch (argón, hélium), generátory kyslíka VPSA spotrebujú iba 0,35 – 0,45 kWh na Nm³ (pri 90 % čistote) -, čo je nákladovo-efektívna možnosť pre čisté chemikálie alebo počiatočné-štádium uhoľných chemikálií.

Porovnanie technológií priemyselných generátorov kyslíka

V niektorých skutočných projektoch závody používajú kombináciu: kryogénne jednotky na hlavnú výrobu (vysoká čistota) a VPSA na spotrebu kyslíka nižšej{0}}triedy (napr. čistenie životného prostredia). Tým sa vyrovnávajú kapitálové a energetické náklady.

Tri skutočné-svetové faktory, ktoré ovplyvňujú výkon generátora kyslíka

Na základe spätnej väzby z viacerých prevádzkových miest si pred výberom zaslúžia pozornosť tieto faktory:

1. Kvalita vstupného vzduchu
Oceliarne a chemické zariadenia často uvoľňujú do ovzdušia SO₂, NOx, prach a uhľovodíky. Pre kryogénne jednotky to znamená pridanie adsorbérov s molekulovými sitami a naplánovanie pravidelného čistenia. Pre systémy VPSA má zeolitové molekulové sito obmedzenú toleranciu voči kyslým plynom. Vstupný vzduch musí prechádzať cez odsírovacie veže a vysokoúčinné filtre; v opačnom prípade môže životnosť molekulového sita klesnúť z 5–8 rokov na 2–3 roky.

2. Rýchlosť vetrania a flexibilita zaťaženia
Spotreba kyslíka v oceliarni môže kolísať o 30 až 40 % medzi špičkou a{2}}špičkou. Kryogénne jednotky potrebujú zásobníky na tekutý kyslík na špičkové oholenie alebo integráciu s argónovým systémom. Jednotky VPSA upravujú zaťaženie medzi 50 % a 100 % zmenou rýchlosti dúchadla a časovania adsorpcie, ale odozva trvá približne 30 sekúnd - dostatočne rýchlo pre väčšinu mlynov.

3. Spôsobilosť posádky údržby
Kryogénna separácia vzduchu si vyžaduje skúsených operátorov, ktorí rozumejú turbostroju, riadeniu destilačnej kolóny a bezpečnostným postupom. Školenie trvá 6-12 mesiacov. Jednotky PSA a VPSA fungujú na-automatizácii založenej na PLC. Každodenná údržba zahŕňa najmä výmenu filtrov a dopĺňanie molekulového sita, vďaka čomu sú vhodné pre menšie tímy.

V posledných dvoch rokoch kolísanie cien energií a tlak na znižovanie emisií uhlíka prinútili mnohé oceliarne a chemické závody prehodnotiť{0}}výrobu kyslíka-na mieste. Dva prístupy získavajú na sile. Jedným z nich je použitie odpadového tepla z preplachovacej vody z vysokopecnej trosky na predhrievanie regeneračného plynu na molekulovom site, čím sa znižuje spotreba pary. Druhým je rastúce používanie nízko{5}}obohacovania kyslíkom (25 % – 35 %) v ohrievacích peciach a rotačných peciach, čo vyvolalo dopyt po mnohých malých generátoroch kyslíka VPSA.

Výber generátora kyslíka nie je len o porovnávaní cien zariadení. Do konečnej ceny za tonu kyslíka musíte započítať čistotu kyslíka, tlak, kolísanie prietoku, náklady na elektrinu, za čo môžete predávať vedľajšie produkty a intervaly údržby -. Spoločnosť Shenger Gas poskytuje zákazníkom celkom jednoduchú radu: najprv poctivo sledujte údaje o spotrebe kyslíka po dobu šiestich mesiacov a potom sa rozhodnite pre cestu procesu. V opačnom prípade buď preplatíte za funkcie, ktoré nikdy nevyužijete, alebo sa zaseknete na prekážke, ktorú nemôžete prelomiť.