Στον τομέα του βιομηχανικού αερίου, το αργό, ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο σπάνιο αέριο, λαμβάνεται κυρίως μέσω κρυογονικού διαχωρισμού του αέρα. Το αν μια-μονάδα κρυογονικού διαχωρισμού αέρα μεγάλης κλίμακας είναι εξοπλισμένη με σύστημα αργού όχι μόνο επηρεάζει άμεσα την αρχική επένδυση και τη μακροπρόθεσμη-κατανάλωση ενέργειας της μονάδας, αλλά έχει επίσης καθοριστικό αντίκτυπο στη βελτιστοποίηση του μείγματος προϊόντων της μονάδας και στη βελτίωση της συνολικής κερδοφορίας. Ιδιαίτερα κατά τη φάση σχεδιασμού μιας νέας μονάδας, είναι απαραίτητη μια ολοκληρωμένη ανάλυση της προσφοράς και ζήτησης αργού στην περιοχή, του κόστους επένδυσης και των δεδομένων κατανάλωσης ενέργειας για την επιλογή της βέλτιστης διαμόρφωσης για το έργο και την πλήρη απελευθέρωση των δυνατοτήτων της μονάδας διαχωρισμού αέρα.
Με βάση τις ιδιότητες και τα σενάρια εφαρμογής του, το αργό είναι παρόν στην ατμόσφαιρα σε περίπου 0,932%, καθιστώντας το το πιο άφθονο σπάνιο αέριο. Οι χημικές του ιδιότητες είναι σταθερές, δεν είναι-εύφλεκτο και δεν υποστηρίζει την καύση. Διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή, την ηλεκτρονική, τη τήξη μετάλλων και άλλους τομείς. Για παράδειγμα, το αργό χρησιμοποιείται συχνά ως προστατευτικό αέριο στη συγκόλληση αλουμινίου, μαγνησίου, χαλκού, των κραμάτων τους και ανοξείδωτου χάλυβα, αποτρέποντας αποτελεσματικά την οξείδωση ή τη νιτρίωση των συγκολλημένων μερών λόγω επαφής με τον αέρα, διασφαλίζοντας έτσι την ποιότητα της συγκόλλησης. Για παράδειγμα, μια προγραμματισμένη μονάδα διαχωρισμού αέρα παραγωγής οξυγόνου 50.000 Nm³/h για ένα χημικό έργο μεγάλης κλίμακας- άνθρακα σε μια συγκεκριμένη περιοχή θα χρησιμοποιεί μια διαδικασία που περιλαμβάνει καθαρισμό προσρόφησης μοριακού κόσκινου σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, συμπίεση αέρα και εσωτερική συμπίεση προϊόντων οξυγόνου και αζώτου. Αυτή η διαδικασία θα συνδυαστεί με έναν δομημένο άνω πύργο συσκευασίας και μια διαδικασία παραγωγής αργού πλήρους απόσταξης, με τον αεροσυμπιεστή να κινείται από έναν ηλεκτροκινητήρα. Η πλήρης διαδικασία παραγωγής αργού με απόσταξη, που σήμερα είναι η κύρια μέθοδος παραγωγής αργού, προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα όπως απλότητα, ευκολία στη λειτουργία, ασφαλή και σταθερή λειτουργία και υψηλή απόδοση εξαγωγής αργού. Συγκεκριμένα, ένα κλάσμα{12}} πλούσιο σε αργό εξάγεται από το μεσαίο και το κάτω τμήμα του άνω πύργου και τροφοδοτείται σε ένα σύστημα απόσταξης αργού. Η στήλη ακατέργαστου αργού διαχωρίζει αρχικά το οξυγόνο και το αργό, παράγοντας ακατέργαστο αργό με περιεκτικότητα σε οξυγόνο μικρότερη από 1,5×10-6. Αυτό το ακατέργαστο αργό τροφοδοτείται στη συνέχεια σε μια στήλη εξευγενισμένου αργού για περαιτέρω διαχωρισμό αργού και αζώτου, παράγοντας τελικά ένα προϊόν αργού υψηλής{17}καθαρότητας με περιεκτικότητα αργού 99,999%. Η έρευνα στην αγορά αργού της περιοχής αποκαλύπτει συνολικά εννέα μονάδες διαχωρισμού αέρα (ASUs) με χωρητικότητα 6.000 Nm³/h ή μεγαλύτερη, σε λειτουργία, υπό κατασκευή ή προγραμματισμένη. Έξι από αυτές τις μονάδες είναι λειτουργικές και ικανές να παράγουν αργό, με συνολική σχεδιασμένη χωρητικότητα 5,860 Nm³/h (που ισοδυναμεί με 84.000 t/a). Ωστόσο, λόγω παραγόντων όπως η αδράνεια των συστημάτων αργού ορισμένων έργων ή η υποτυπώδης παραγωγή, η πραγματική παραγωγή αργού είναι περίπου 63.000 t/a, καθιστώντας τη συνολική περιφερειακή παραγωγική ικανότητα σχετικά περιορισμένη.
Όσον αφορά το κόστος και την τιμή αγοράς, το μοναδιαίο κόστος μεταφοράς υγρού αργού είναι 0,8-1,0 γιουάν ανά τόνο/χλμ. Με βάση αυτόν τον υπολογισμό, η θεωρητική διαφορά τιμής για αγορές εντός 200 km είναι περίπου 160 γιουάν ανά τόνο. Για αποστάσεις έως 500 km, η διαφορά τιμής υπερβαίνει τα 400 γιουάν ανά τόνο, μειώνοντας τα εμπόδια προσφοράς μεταξύ των διαφορετικών αγορών και επιτρέποντας τη διασύνδεση. Η τιμή της τοπικής αγοράς αργού κυμαίνεται μεταξύ 800 και 1.900 γιουάν ανά τόνο καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Υπολογιζόμενο με βάση μια ετήσια μέση τιμή 1.000 γιουάν ανά τόνο, αφήνει περιθώρια κερδοφορίας.
Αναλύοντας τη δομή του κόστους παραγωγής του αργού, για μια μονάδα διαχωρισμού αέρα κατηγορίας 50.000, το αργό, ως υποπροϊόν, καταναλώνει κυρίως εργασίες διαχωρισμού και υγροποίησης, με το έργο συμπίεσης να αποσβένεται πλήρως στο κόστος των προϊόντων οξυγόνου και αζώτου. Το θεωρητικό ελάχιστο έργο υγροποίησης για το αργό είναι 0,2391 kW·h/Nm³ (στην πραγματικότητα υπολογίζεται ως 0,3 kW·h/Nm³). Το υπολογιζόμενο έργο υγροποίησης είναι 560 × 0.3=168 kW·h/τόνο. Η εργασία διαχωρισμού υπολογίζεται χρησιμοποιώντας έναν συγκεκριμένο τύπο, όπου R είναι η καθολική σταθερά αερίου, T είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος, n_O2, n_N2, και n_Ar αντιπροσωπεύουν τις ποσότητες οξυγόνου, αζώτου και αργού, αντίστοιχα, p_O2, p_N2, και p_Ar είναι οι πιέσεις κάθε συστατικού και p. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι το θεωρητικό ελάχιστο έργο διαχωρισμού για τον πλήρη διαχωρισμό 1 Nm³ αέρα είναι περίπου 0,01744 kW·h/Nm³ (υπολογισμένο σε 0,02 kW·h/Nm³). Εφόσον το 8% της εργασίας διαχωρισμού συγκεντρώνεται σε αργό, η εργασία διαχωρισμού υπολογίζεται ότι είναι 248.000 × 0,02 × 8% × (560 ÷ 1500)=148 kW·h/t. Συνολικά, το κόστος παραγωγής αργού είναι περίπου 316 kW·h/t, που ισοδυναμεί με 139 γιουάν/τόνο. Εάν καλύπτονται πελάτες σε ακτίνα 200km και 500km, μετά την προσθήκη του αντίστοιχου κόστους μεταφοράς, το συνολικό κόστος αργού είναι περίπου 299 γιουάν/τόνο και 539 γιουάν/τόνο, αντίστοιχα, διατηρώντας σημαντικό πλεονέκτημα κόστους σε σύγκριση με την τοπική τιμή αγοράς αργού. Επιπλέον, η περιοχή απέχει μόλις 100 χιλιόμετρα από τη βιομηχανική ζώνη της πρωτεύουσας της επαρχίας. Με την προώθηση της τοπικής αναπτυξιακής στρατηγικής «Ενίσχυση της Επαρχιακής Πρωτεύουσας», η μεταποιητική βιομηχανία, ιδιαίτερα η βιομηχανία ηλεκτρονικών και φωτοβολταϊκών, θα δημιουργήσει ευκαιρίες ανάπτυξης και η ζήτηση αργού θα συνεχίσει να αυξάνεται ανάλογα, παρέχοντας μια ευρεία προοπτική αγοράς για πωλήσεις αργού.
Όσον αφορά τους κινδύνους και την ενεργειακή απόδοση της παραγωγής αργού, η τρέχουσα διαδικασία παραγωγής αργού πλήρους απόσταξης είναι ώριμη και αξιόπιστη, χωρίς αυξανόμενους κινδύνους για την ασφάλεια των εγκαταστάσεων. Επιπλέον, η προσθήκη ενός συστήματος αργού μπορεί να αυξήσει την απόδοση εξαγωγής οξυγόνου και να επιτύχει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας. Για παράδειγμα, μια μονάδα διαχωρισμού αέρα κατηγορίας 50.000 (ASU) μπορεί να εξάγει περίπου 1.500 Nm³/h αργού (υποθέτοντας ρυθμό εξαγωγής 70%). Συγκρίνοντας τις διαφορετικές επιλογές διαμόρφωσης, ο ρυθμός εξαγωγής οξυγόνου χωρίς το σύστημα αργού είναι 90,4%, χωρίς εξοικονόμηση ενέργειας, καμία σχετική επένδυση και καμία απόδοση. Η επιλογή με τον ενισχυτή απόδοσης αυξάνει τον ρυθμό εξαγωγής οξυγόνου στο 97%, με εξοικονόμηση ενέργειας περίπου 5%. Η επένδυση κοστίζει 8-10 εκατομμύρια γιουάν, με ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας 8 εκατομμύρια γιουάν και περίοδο απόσβεσης ενός έτους, αλλά δεν υπάρχει παραγωγή προϊόντος αργού ή συναφή έσοδα. Η επιλογή με το σύστημα αργού επιτυγχάνει ποσοστό εξαγωγής οξυγόνου 96,4%, με εξοικονόμηση ενέργειας περίπου 2,5%, επένδυση περίπου 15 εκατομμυρίων γιουάν, ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας 4 εκατομμυρίων γιουάν, ετήσια παραγωγή αργού 21.000 τόνων, ετήσιο όφελος προϊόντος 15 εκατομμυρίων γιουάν και περίοδο απόσβεσης ενός έτους. Επιπλέον, μπορεί να δημιουργήσει ετήσια έσοδα 15 εκατομμυρίων γιουάν κατά τη λειτουργία.
Περαιτέρω ανάλυση των δεδομένων κατανάλωσης ενέργειας αποκαλύπτει ότι πάνω από το 90% της ενέργειας που καταναλώνεται από μια μονάδα διαχωρισμού αέρα προέρχεται από τον αεροσυμπιεστή και τον ενισχυτή. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη διαμόρφωση ενός συστήματος αργού, με συνολική ισχύ συμπιεστή και ενισχυτή 40.000 kW, υποθέτοντας ετήσιο χρόνο λειτουργίας 8.000 h και προϋπολογισμένη τιμή ηλεκτρικής ενέργειας 0,44 γιουάν, η εξοικονόμηση ενέργειας υπολογίζεται σε 40.000 × 8.000% × 2.000 %=3.91 εκατομμύρια γιουάν. Όσον αφορά τα οφέλη της παραγωγής υγρού αργού, μια μονάδα διαχωρισμού αέρα παράγει 21.000 τόνους υγρού αργού ετησίως. Με βάση την τοπική μέση ετήσια τιμή αργού των 1.000 γιουάν ανά τόνο, αυτό δημιουργεί περισσότερα από 15 εκατομμύρια γιουάν σε πρόσθετα ετήσια οφέλη. Όσον αφορά την περίοδο απόσβεσης, εάν το σύστημα αργού έχει διαμορφωθεί αλλά δεν πραγματοποιηθούν πωλήσεις προϊόντων υγρού αργού, το κόστος της επένδυσης μπορεί να ανακτηθεί σε περίπου τέσσερα χρόνια. Εάν οι πωλήσεις προϊόντων υγρού αργού πραγματοποιηθούν κανονικά, η επένδυση μπορεί να ανακτηθεί σε μόλις ένα χρόνο. Αξίζει να σημειωθεί ότι εάν η μονάδα διαχωρισμού αέρα δεν διαθέτει σύστημα αργού και πύργο ενίσχυσης, ο ρυθμός εξαγωγής οξυγόνου θα μειωθεί, ο όγκος αέρα που απαιτείται να χειριστεί ο αεροσυμπιεστής θα αυξηθεί σημαντικά και η κατανάλωση ενέργειας της μονάδας συμπιεστή διαχωρισμού αέρα θα αυξηθεί. Επομένως, ακόμη και χωρίς σύστημα αργού, οι συμβατικοί σχεδιασμοί μονάδων διαχωρισμού αέρα απαιτούν συνήθως έναν ενισχυτή πύργου για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του συμπιεστή.
Συνοπτικά, η ανάπτυξη ενός συστήματος αργού σε μεγάλες κρυογονικές μονάδες διαχωρισμού αέρα είναι τεχνικά ώριμη και αξιόπιστη, δεν ενέχει πρόσθετους κινδύνους για την ασφάλεια και μπορεί να βελτιώσει την απόδοση εξαγωγής οξυγόνου και να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας. Από οικονομική άποψη, η πώληση προϊόντων αργού σύμφωνα με τη ζήτηση της αγοράς μπορεί να ανακτήσει γρήγορα τις επενδύσεις και να βελτιώσει σημαντικά την κερδοφορία των εγκαταστάσεων. Επιπλέον, το σύστημα αργού προσφέρει ευέλικτες δυνατότητες προσαρμογής, επιτρέποντας την ενεργοποίηση και έξοδο του συστήματος εκλεπτυσμένου αργού με βάση τις διακυμάνσεις της αγοράς. Ο πύργος αργού αργού μπορεί στη συνέχεια να λειτουργήσει ως ενισχυτικός πύργος, συνεχίζοντας να εξοικονομεί ενέργεια και επιτρέποντας δυναμικές προσαρμογές στην παραγωγή προϊόντων. Για περιοχές με εύρωστη αγορά αργού, συνιστάται εξοπλισμός εξαγωγής αργού για μεγάλες μονάδες διαχωρισμού αέρα κρυογονικού σχεδιασμού για βελτιστοποίηση τόσο των οικονομικών οφελών όσο και της ενεργειακής απόδοσης.
