Bevezetés
A nem kryogén ipari gázfeldolgozási technológia áttekintése
2.1 Adszorpciós technológia
2.2 Polimer membránrendszer
Kriogén ipari gázfeldolgozási technológia
3.1 A kriogén feldolgozás áttekintése
3.2 tömörítési ciklus
3.3 Szivattyúzó folyadékciklus
3.4 alacsony nyomású és nagynyomású ciklus
A folyamat alternatíváinak és a műszaki fejlesztés összehasonlítása
Referenciák
A levegő -elválasztási technológia kulcsfontosságú kapcsolat a kémiai termelésben. Elsősorban ipari gázok, például oxigén és nitrogén kinyerésére használják a levegőből, és széles körben használják az üzemanyagtermelésben, a kémiai szintézisben és az energiamezőkben. A kriogén levegő-elválasztási technológia a nagy hatékonyság és gazdaságosság miatt a nagyszabású gáztermelés előnyben részesített módszerévé vált. Az utóbbi években a technológia fejlődésével a nem kryogén módszerek, például az adszorpció és a membrán elválasztása fokozatosan felhívta a figyelmet. Ennek a cikknek a célja, hogy feltárja a hagyományos és a feltörekvő levegő -szétválasztási technológiák folyamat optimalizálását és technikai fejlesztését, elemezze gazdasági és integrációs potenciáljukat, és referenciát biztosítson az ipar számára.
2. A nem kryogén ipari gázfeldolgozási technológia áttekintése
2.1 Adszorpciós technológia
Az adszorpciós technológia az anyagok szelektív adszorpciós képességén alapul a gázmolekulákhoz, és a zeolit vagy a szénmolekuláris szitát gyakran adszorbensként használják. Alapvető alapelve az elválasztás elérése a gázmolekulák differenciális adszorpciójának felhasználásával az adszorbens felületén. Például a nitrogénmolekulákat erősebben adszorbeálják a zeolitok erős polarizációjuk miatt, míg az oxigén oxigénben gazdag gázáramot képez az adszorpciós ágyon.
Az adszorpciós technológia elsősorban két kategóriába oszlik:
Hőmérséklet-lengő adszorpció (TSA): Az adszorbens fűtéssel regenerálódik, amely alkalmas a nagy tisztaságú oxigéntermelésre (93%~ 95%).
Nyomáshinta adszorpció (PSA/VSA): A regenerációt dekompresszióval érik el, rövid működési ciklussal, amely alkalmas kis- és közepes méretű alkalmazásokra.
Az optimalizálási utasítások magukban foglalják a víz/szén-dioxid eltávolításának előkezelését, a többágyas nyomás energia visszanyerését és a vákuum működését a hatékonyság javítása és az energiafogyasztás csökkentése érdekében.
2.2 Polimer membránrendszer
A membrán elválasztási technológiája a polimer membránon keresztül a gáz permeációs sebességének különbségét használja az elválasztás elérése érdekében. Az oxigénmolekulák kisebbek és nagyobb permeabilitással rendelkeznek, mint a nitrogén, így a membránrendszer oxigénnel dúsított levegőt képes előállítani (25%~ 50%). Előnyei az egyszerű működés, a folyamatos működés és az alacsony energiafogyasztás, de a termék tisztasága korlátozott, és a szelektivitás javítása érdekében aktív hordozómembránnal kell kombinálni.
A membránrendszerek alkalmasak kis léptékű alkalmazásokra (kevesebb vagy egyenlő 20 tonna/nap), és nagy toleranciával rendelkeznek a szén-dioxid és a víz iránt. A jövőbeni anyagi fejlesztések kibővíthetik alkalmazási tartományát.
3. kriogén ipari gázfeldolgozási technológia
3.1 A kriogén feldolgozás áttekintése
A kriogén desztilláció a nagyméretű ipari gázok nagyszabású előállításának mainstream technológiája, amely egyszerre képes gáznemű/folyékony oxigént, nitrogént és argonot termelni. Magja az, hogy az elválasztást a sűrített levegő hűtése és frakcionálása révén érje el, a magas gyógyulási arány és az alacsony növekményes költségek előnyeivel.
3.2 tömörítési ciklus
A kriogén eszközök általában centrifugális kompresszorokat használnak, hogy a gázokat 3,5 ~ 70mPa -ra nyomják a szállítási igények kielégítése érdekében. A nagy növények a méretgazdaságosság révén csökkentik az egységköltségeket, míg az IGCC (integrált szén -gázosítási kombinált ciklus) létesítmények tovább optimalizálják az energiahatékonyságot a gázturbina extrahálásával.
3.3 Szivattyúzó folyadékciklus
A gázkompressziós energiafogyasztást a folyékony termékek (például folyékony oxigén) szivattyúzásával lehet csökkenteni a közbenső nyomáshoz. A részleges szivattyúzási ciklusok visszaszerezhetik a hűtőközegeket, csökkentve a berendezések méretét és a működési költségeket.
3.4 alacsony nyomású és nagynyomású ciklusok
Alacsony nyomású ciklus (LP): 360 ~ 600mPa takarmánynyomás, amely alkalmas forgatókönyvekre, amelyek alacsony a nitrogén melléktermékek iránti igényű forgatókönyvekhez.
Nagynyomású ciklus (HP): A nyomás meghaladja a 700mPa-t, amely alkalmas nagy tisztaságú nitrogéntermelésre vagy más folyamatokkal való integrációra (például gázturbinákkal).
4. A folyamat alternatíváinak és a műszaki fejlesztések összehasonlítása
Adszorpció és membrán technológia: Kis és közepes méretű skálákhoz alkalmas, de nem tudja megtámadni a kriogén technológia helyzetét a nagyméretű nagy tisztaság területén. Mindkettő további dezoxigenizáló eszközöket vagy kriogén biztonsági mentési rendszereket igényel.
Kriogén technológia: Az energiahatékonyság jelentősen javítható a hőintegráció (például a gázturbinák extrakciója) és a szivattyúzási ciklus optimalizálásával. Például, ha az extrahálás hője a levegő előkezelésére vagy az oldószerek regenerálására, tovább csökkentheti az energiafogyasztást.
A jövőbeli fejlesztési irányok a következők:
Az adszorbensek és a membrán anyagok teljesítményének javítása.
A kriogén folyamatok és a kémiai növények hőintegrációja.
A feltörekvő technológiák, például kémiai vagy ionszállító membránok (ITM) alkalmazása.
A kriogén levegő -elválasztási technológia továbbra is az ipari gáztermelés általános választása érettsége és gazdaságának köszönhetően. A folyamat optimalizálásával (például a hőintegráció, a szivattyúzás keringése) és a műszaki fejlesztések (például az anyagkutatás és fejlesztés) révén a hatékonyság tovább javítható, és a költségek csökkenthetők. A nem kryogén technológiának lehetősége van a kis léptékű alkalmazásokban, de át kell szakítani a tisztaság és a skála korlátozásait. A jövőben a multi-technológiai együttműködés és a domain közötti integráció lesz az ipar fejlődésének kulcsa.
