Въведение
Преглед на некрийогенната технология за обработка на промишлен газ
2.1 Адсорбционна технология
2.2 Система на полимерната мембрана
Криогенна технология за обработка на промишлен газ
3.1 Преглед на криогенната обработка
3.2 Цикъл на компресия
3.3 Помпена течна цикъл
3.4 Цикъл с ниско налягане и високо налягане
Сравнение на алтернативите на процеса и техническото подобрение
ЛИТЕРАТУРА
Технологията за разделяне на въздуха е ключова връзка в химическото производство. Използва се главно за извличане на промишлени газове като кислород и азот от въздуха и се използва широко при производството на гориво, химическия синтез и енергийните полета. Криогенната технология за разделяне на въздуха се превърна в предпочитания метод за мащабно производство на газ поради високата му ефективност и икономика. През последните години, с развитието на технологиите, некриогенните методи като адсорбция и разделяне на мембраната постепенно привличат вниманието. Настоящият документ има за цел да проучи оптимизирането на процесите и техническото подобряване на традиционните и нововъзникващи технологии за отделяне на въздух, да анализира техния икономически и интеграционен потенциал и да предостави справка за индустрията.
2. Преглед на некрийогенната технология за обработка на промишлен газ
2.1 Адсорбционна технология
Адсорбционната технология се основава на селективната адсорбционна способност на материалите за газови молекули, а като адсорбент често се използва зеолит или въглеродна молекулярна сито. Основният му принцип е да постигне разделяне чрез използване на диференциалната адсорбция на газовите молекули на повърхността на адсорбента. Например, азотните молекули се адсорбират по-лесно от зеолити поради силната им поляризация, докато кислородът образува богата на кислород газов поток през адсорбционното легло.
Адсорбционната технология е разделена главно на две категории:
Адсорбция на температурата (TSA): Адсорбетът се регенерира чрез отопление, което е подходящо за производство на кислород с висока чистота (93%~ 95%).
Адсорбция на люлка на налягане (PSA/VSA): Регенерацията се постига чрез декомпресия, с кратък работен цикъл, подходящ за малки и средни приложения.
Упътванията за оптимизация включват предварителна обработка за отстраняване на водата/въглеродния диоксид, възстановяване на енергия на налягане с много легло и работа с вакуум за подобряване на ефективността и намаляване на консумацията на енергия.
2.2 Система на полимерната мембрана
Технологията за разделяне на мембраната използва разликата в скоростта на проникване на газ през полимерната мембрана, за да постигне разделяне. Кислородните молекули са по-малки и имат по-голяма пропускливост от азот, така че мембранната система може да произвежда въздух, обогатен с кислород (25%~ 50%). Предимствата му са проста работа, непрекъсната работа и ниска консумация на енергия, но чистотата на продукта е ограничена и трябва да се комбинира с активна мембрана на носителя, за да се подобри селективността.
Мембранните системи са подходящи за дребномащабни приложения (по-малко или равни на 20 тона на ден) и имат висок толеранс към въглероден диоксид и вода. Бъдещите материални подобрения могат да разширят обхвата на приложението си.
3. Криогенна технология за обработка на промишлен газ
3.1 Преглед на криогенната обработка
Криогенната дестилация е основната технология за мащабно производство на индустриални газове с висока чистота, която може едновременно да произвежда газообразен/течен кислород, азот и аргон. Ядрото му е да постигне разделяне чрез охлаждане и фракциониране на сгъстен въздух, с предимствата на високата скорост на възстановяване и ниската постепенна цена.
3.2 Цикъл на компресия
Криогенните устройства обикновено използват центробежни компресори, за да налягат налягане на газове до 3,5 ~ 70MPa, за да отговорят на транспортните нужди. Големите инсталации намаляват единичните разходи чрез икономии от мащаба, докато съоръженията на IGCC (интегрирана газификация на въглища) съоръженията допълнително оптимизират енергийната ефективност чрез извличане на газови турбини.
3.3 Помпена течна цикъл
Консумацията на енергия на компресия на газ може да бъде намалена чрез изпомпване на течни продукти (като течен кислород) към междинно налягане. Частичните цикли на изпомпване могат да възстановят хладилните агенти, като намалят размера на оборудването и експлоатационните разходи.
3.4 Цикли на ниско налягане и високо налягане
Цикъл с ниско налягане (LP): Налягане на подаване 360 ~ 600MPa, подходящо за сценарии с ниско търсене на азотни странични продукти.
Цикъл с високо налягане (HP): Налягането надвишава 700MPa, подходящо за производство или интеграция на азот с висока чистота с други процеси (като газови турбини).
4. Сравнение на алтернативите на процеса и техническите подобрения
Адсорбция и мембранна технология: Подходяща за малки и средни везни, но не може да предизвика позицията на криогенната технология в областта на мащабната висока чистота. И двете изискват допълнителни устройства за дезоксигенация или криогенни резервни системи.
Криогенна технология: Енергийната ефективност може да бъде значително подобрена чрез топлинна интеграция (като извличане на газова турбина) и оптимизация на цикъла на изпомпване. Например, използването на топлината на екстракция за предварително обработка на въздух или регенериране на разтворители може допълнително да намали консумацията на енергия.
Бъдещите указания за развитие включват:
Подобряване на ефективността на адсорбентите и мембранните материали.
Топлинна интеграция на криогенни процеси и химически растения.
Прилагане на нововъзникващи технологии като химически или йонни транспортни мембрани (ITM).
Криогенната технология за разделяне на въздуха все още е основният избор за производство на промишлени газове поради нейната зрялост и икономика. Чрез оптимизация на процесите (като интеграция на топлината, помпена циркулация) и технически подобрения (като материални изследвания и разработки), ефективността може да бъде допълнително подобрена и разходите могат да бъдат намалени. Некрийогенната технология има потенциал в дребномащабни приложения, но трябва да пробие ограниченията на чистотата и мащаба. В бъдеще мултитехнологичното сътрудничество и интеграцията между домейните ще бъдат ключът към развитието на индустрията.
