Εισαγωγή: Η Στρατηγική Θέση των Διαχωριστών Αέρα στην Πετροχημική Βιομηχανία
Στη σύγχρονη αλυσίδα της πετροχημικής βιομηχανίας, τα συστήματα βιομηχανικού αερίου αποτελούν βασικό συστατικό του βασικού συστήματος κοινής ωφέλειας. Η Μονάδα Διαχωρισμού Αέρα (ASU) είναι υπεύθυνη για το διαχωρισμό του αέρα σε βασικά αέρια, όπως το οξυγόνο και το άζωτο υψηλής καθαρότητας, και είναι μια κρίσιμη υποδομή για τη διασφάλιση της συνεχούς παραγωγής χημικών.
Η έρευνα δείχνει ότι στη λειτουργία-πετροχημικών επιχειρήσεων μεγάλης κλίμακας, τα συστήματα οξυγόνου, νερού και ατμού αποτελούν μαζί βασικό στήριγμα της αλυσίδας αξίας παραγωγής και η παροχή οξυγόνου επηρεάζει άμεσα την αποτελεσματικότητα και τη σταθερότητα αρκετών βασικών διεργασιών χημικής αντίδρασης.
Με σταθερή παραγωγή βιομηχανικών αερίων, η ASU επιτρέπει σε πολύπλοκες πετροχημικές διεργασίες να λειτουργούν συνεχώς, αποτελεσματικά και με ασφάλεια. Συνεπώς, η λειτουργική του αξιοπιστία επηρεάζει άμεσα τη συνολική δυναμικότητα της μονάδας.
Βασική αρχή λειτουργίας της μονάδας διαχωρισμού αέρα (ASU)
Ο βασικός εξοπλισμός του ASU ονομάζεται συνήθως "Κρύο Κουτί" και οι κύριες λειτουργίες του είναι:
Συμπίεση και καθαρισμός του αέρα
Αέρια υγροποίησης σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες
Διαχωρισμός αερίων χρησιμοποιώντας τη διαφορά στα σημεία βρασμού
Μέσω της τεχνολογίας κρυογονικής απόσταξης, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα:
Αέριο οξυγόνο (GOX)
Αζωτο
Άλλα αέρια παραπροϊόντος-
Οι δραματικές αλλαγές θερμοκρασίας είναι ο βασικός φυσικός μηχανισμός για την επίτευξη του διαχωρισμού του αέρα.
Στην πετροχημική βιομηχανία, ο κρυογονικός διαχωρισμός αέρα θεωρείται η μόνη τεχνολογική διαδρομή ικανή να καλύψει ταυτόχρονα τις απαιτήσεις για υψηλή καθαρότητα και παραγωγή μεγάλης-κλίμακας.
Βασικές Απαιτήσεις Βιομηχανικών Αερίων στην Πετροχημική Επεξεργασία
Η παραγωγή πετροχημικών περιλαμβάνει πολλές διαδικασίες υψηλής-θερμοκρασίας, υψηλής-πίεσης και καταλυτικής αντίδρασης. Αυτές οι διαδικασίες θέτουν τις ακόλουθες απαιτήσεις για τα βιομηχανικά αέρια:
Συνεχής και σταθερή παροχή
Υψηλά πρότυπα καθαρότητας
Έξοδος μεγάλου ρυθμού ροής
Λειτουργία υψηλής αξιοπιστίας
Το οξυγόνο, ειδικότερα, θεωρείται βασικό αντιδραστήριο σε πολλές χημικές αντιδράσεις, παρά ως απλό βοηθητικό μέσο.
Το έγγραφο επισημαίνει ότι το οξυγόνο είναι ένα από τα πιο κρίσιμα αέρια προϊόντων στην πετροχημική παραγωγή και χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες διαδικασίες χημικής σύνθεσης.
Ο Κύριος Ρόλος των Μονάδων Διαχωρισμού Αέρα στην Πετροχημική Επεξεργασία
4.1 Ο ρόλος του οξυγόνου στις αντιδράσεις χημικής οξείδωσης
Το οξυγόνο υψηλής-καθαρότητας που παρέχεται από τις μονάδες διαχωρισμού αέρα χρησιμοποιείται ευρέως σε αντιδράσεις οξείδωσης, όπως:
Οξείδωση προπυλενίου σε οξείδιο του προπυλενίου
Παραγωγή νιτρικού οξέος
Παραγωγή οξειδίου του αιθυλενίου
Παραγωγή χλωριούχου βινυλίου και άλλων βασικών χημικών πρώτων υλών
Αυτές οι αντιδράσεις τυπικά απαιτούν ακριβή έλεγχο της συγκέντρωσης οξυγόνου. Διαφορετικά, η εκλεκτικότητα της αντίδρασης και η απόδοση θα επηρεαστούν.
Μια σταθερή παροχή οξυγόνου μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της αντίδρασης και την ποιότητα του προϊόντος.
4.2 Βελτίωση της απόδοσης της μονάδας διύλισης και πυρόλυσης
Στις μονάδες διύλισης και πυρόλυσης, το οξυγόνο παίζει καθοριστικό ρόλο στην ενίσχυση των ρυθμών καύσης και αντίδρασης:
Βελτίωση των δυνατοτήτων ελέγχου θερμοκρασίας κροτίδων
Βελτίωση της αποτελεσματικότητας επεξεργασίας εξαρτημάτων υψηλού-οκτανίου
Αύξηση της συνολικής χωρητικότητας της μονάδας
Μελέτες δείχνουν ότι η παροχή οξυγόνου μπορεί να ενισχύσει άμεσα την ικανότητα επεξεργασίας των μονάδων πυρόλυσης, αυξάνοντας έτσι την παραγωγή του διυλιστηρίου.
4.3 Βελτίωση της ροής και της απόδοσης επεξεργασίας πετρελαίου και αερίου
Στην επεξεργασία πετρελαίου και αερίου, το οξυγόνο χρησιμοποιείται επίσης για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του υγρού, όπως:
Μείωση του ιξώδους του αργού πετρελαίου
Βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων ροής πετρελαίου και αερίου
Βελτίωση της αποτελεσματικότητας των μεταφορών
Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την επεξεργασία βαρέος πετρελαίου ή πολύπλοκων πρώτων υλών.
4.4 Έλεγχος της ρύπανσης και της παραγωγής υποπροϊόντων
Οι μονάδες διαχωρισμού αέρα συμμετέχουν έμμεσα στον περιβαλλοντικό έλεγχο:
Μείωση του σχηματισμού εναπόθεσης θείου
Βελτίωση της πληρότητας της καύσης
Μείωση των εκπομπών ρύπανσης
Με τη βελτιστοποίηση της αναλογίας οξυγόνου, η παραγωγή υποπροϊόντων κατά τη διύλιση μπορεί να μειωθεί, βελτιώνοντας την καθαρότητα της λειτουργίας της μονάδας.
Η σημασία της ASU στις διαδικασίες άνθρακα-σε-Υγρές (CTL) και ολοκληρωμένες πετροχημικές διεργασίες
Στη διαδικασία Coal-to-Liquid (CTL), η μονάδα διαχωρισμού αέρα θεωρείται ένα από τα βασικά στοιχεία.
Οι λόγοι περιλαμβάνουν:
Η διαδικασία CTL εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την παροχή οξυγόνου.
Το οξυγόνο καθορίζει άμεσα την απόδοση παραγωγής αερίου σύνθεσης.
Οι διακυμάνσεις στην παροχή αερίου μπορούν να επηρεάσουν ολόκληρη την αλυσίδα παραγωγής.
Η μελέτη επισημαίνει ξεκάθαρα ότι η μονάδα ψυχρού κουτιού είναι ένα κρίσιμο κομμάτι εξοπλισμού στη διαδικασία CTL και η σταθερή λειτουργία της καθορίζει άμεσα τη συνέχεια της παραγωγής.
Η σημασία της συνεχούς παροχής οξυγόνου για τη σταθερή λειτουργία της μονάδας
Τα πετροχημικά εργοστάσια είναι συστήματα συνεχούς παραγωγής. Μια διακοπή στην παροχή οξυγόνου θα οδηγήσει σε:
Διακοπή λειτουργίας μονάδας
Αυξημένες απώλειες παραγωγής
Αυξημένοι κίνδυνοι για την ασφάλεια
Επομένως, η μονάδα διαχωρισμού αέρα δεν είναι μόνο εξοπλισμός παραγωγής, αλλά και:
Ένα θεμελιώδες σύστημα εγγύησης για τη σταθερή λειτουργία των πετροχημικών εργοστασίων.
Η μελέτη περίπτωσης αναφέρει ότι η ζήτηση οξυγόνου μπορεί να φτάσει σε κλίμακα προσφοράς άνω των 1,4 εκατομμυρίων τόνων ανά ώρα, αποδεικνύοντας περαιτέρω τη βασική θέση της ASU στο βιομηχανικό σύστημα.
Συμπέρασμα: Οι Αεροδιαχωριστές είναι το «Σύστημα Υποστήριξης Ζωής» των Σύγχρονων Πετροχημικών Εργοστασίων
Συνοπτικά, ο ρόλος των διαχωριστών αέρα στην πετροχημική επεξεργασία μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:
Παροχή του πυρήνα αντιδρώντος αερίου (οξυγόνο)
Βελτίωση της αποτελεσματικότητας της χημικής αντίδρασης
Ενίσχυση της ικανότητας διύλισης και πυρόλυσης
Βελτίωση της απόδοσης επεξεργασίας πετρελαίου και φυσικού αερίου
Μείωση των προβλημάτων ρύπανσης και καθίζησης
Υποστήριξη της λειτουργίας από άνθρακα-σε-πετρέλαιο και μεγάλης κλίμακας-χημικές διεργασίες
Καθώς η πετροχημική βιομηχανία εξελίσσεται προς επιχειρήσεις μεγάλης-κλίμακας, συνεχούς{{1} και υψηλής απόδοσης, οι διαχωριστές αέρα έχουν αναβαθμιστεί από βοηθητικές επιχειρήσεις κοινής ωφελείας σε βασικό πυρήνα του συστήματος παραγωγής.
Μπορεί να ειπωθεί ότι:
Χωρίς σταθερά λειτουργικό διαχωριστή αέρα, δεν υπάρχει συνεχής παραγωγική ικανότητα στα σύγχρονα πετροχημικά.
