Endüstriyel Oksijen Jeneratörlerinin Çelik ve Kimya Endüstrisinde Uygulanması

Çelik üretiminde ve kimyasal üretiminde sürekli ve istikrarlı bir oksijen kaynağı, çıktıyı, enerji tüketimini ve işletme güvenliğini doğrudan etkiler. Geleneksel sıvı oksijen satın alımıyla karşılaştırıldığında,-yerinde endüstriyel oksijen jeneratörleri birçok üretici için pratik bir seçim haline geliyor. Shenger Gas, gaz ayırma alanında faaliyet gösteren bir oyuncu olarak, oksijen üretim teknolojilerinin farklı gerçek-dünya koşullarına nasıl uyum sağladığına odaklanıyor. Bu makale, endüstriyel oksijen jeneratörlerinin çelik ve kimya sektörlerine nasıl değer kattığını ve sistem seçerken nelerin dikkate alınması gerektiğini ele alıyor.

Çelik Endüstrisi: Oksijen Zenginleştirmesinden Yüksek Fırın Desteğine

Çelik üretimi büyük miktarda oksijen tüketir. Ortalama olarak bir ton ham çelik üretmek için yaklaşık 100 ila 150 metreküp saf oksijen gerekir. Ana uygulamalar şunları içerir:

1. Oksijen-zenginleştirilmiş yüksek fırın enjeksiyonu
Yüksek fırın havasına saf oksijen eklenmesi, tüyerdeki yanma sıcaklığını arttırır, daha fazla toz haline getirilmiş kömür enjeksiyonuna olanak tanır ve kok kullanımını azaltır. Uygulamada, oksijen zenginleştirmesindeki her %1'lik artış, kömür enjeksiyonunu demir tonu başına 15-20 kg artırır ve kok tüketimini demir tonu başına yaklaşık 5-8 kg azaltır. Endüstriyel oksijen jeneratörleri %90 ila %99,6 oksijen konsantrasyonu sağlar. Hem VPSA (vakum basıncı salınımlı adsorpsiyon) hem de kriyojenik hava ayırma üniteleri, yüksek fırınların sürekli oksijen ihtiyacını karşılayabilir.

2. Temel oksijen fırını (BOF) çelik üretimi
BOF işlemleri, dekarbürizasyon ve sıcaklık kontrolü için yüksek-saflıkta oksijen (%99,5'ten büyük veya eşit) gerektirir. Oksijen talebi keskin bir şekilde dalgalanıyor ve en yüksek akışlar 20.000 ila 80.000 Nm³/saat'e ulaşıyor. Kriyojenik hava ayırma üniteleri yüksek akış hızlarını ve yüksek saflığı yönetirken, sıvı oksijen desteği stabilite sağlar. Yan ürün nitrojen ve argon da genel ekonomiyi iyileştirir.

3. Elektrik ark ocağı (EAF) ve pota rafinasyonu
EAF eritme, erime döngülerini kısaltan oksijen- destekli yanmadan yararlanır. Pota rafinasyon fırınlarında (LF), oksijen kükürt giderme ve fosfor giderme reaksiyonlarını destekler. Bu uygulamalar 0,8–1,2 MPa'da aralıklı oksijen beslemesi gerektirir. VPSA oksijen jeneratörleri, esnek başlatma-durdurma özelliği ve daha kolay bakımıyla birçok orta- ölçekli çelik fabrikası tarafından benimsenmektedir.

Seçim ipucu
Yılda 3 milyon tonun üzerinde üretim yapan büyük entegre çelik fabrikaları için sıvı yedeklemeli kriyojenik hava ayırma standart seçimdir. 1 milyon tonun altındaki daha küçük değirmenler veya ısıtma fırını zenginleştirmesi için VPSA üniteleri %30-40 daha düşük ön yatırım ve %15-25 daha düşük genel işletme maliyeti sunar.

Kimya Endüstrisi: Oksidasyon ve Gazlaştırmaya Yönelik Katı Talep

Oksijen maliyeti, nihai ürün marjlarını doğrudan etkilediğinden, kimya tesisleri oksijen saflığı, basınç ve güvenilirlik söz konusu olduğunda daha talepkardır.

1. Amonyak ve metanol üretimi
Doğal gaz veya kömür-bazlı amonyak üretiminde, kısmi oksidasyon gazlaştırmanın sentez gazı (CO + H₂) üretmesi için saf oksijen gereklidir. Oksijen saflığı en az %99,5 olmalı ve argon gibi safsızlıklar konusunda sıkı sınırlar olmalıdır. Bir ton amonyak üretmek için yaklaşık 700-850 Nm³ oksijen tüketilir. Büyük kimyasal projeler genellikle temizleme ve sızdırmazlık için nitrojen de sağlayan kriyojenik hava ayırma üniteleri kurar.

2. Etilen oksit / etilen glikol (EO/EG)
Etileni etilen okside oksitlemek için kullanılan katalizör, oksijenin saflığına oldukça duyarlıdır. Oksijendeki metan içeriği %0,1'in altında kalmalı ve toplam kükürt 0,1 ppm'nin altında kalmalıdır. Bu tür bir uygulama, kriyojenik oksijen üretimini ve ardından ek kükürt giderme ve kurutma adımlarını gerektirir.

3. Kömürün gazlaştırılması ve IGCC
Sürüklemeli-akışlı gazlaştırma teknolojileri (Shell, GSP veya karşıt çoklu-brülör tasarımları) kararlı akışla 4,0–8,5 MPa'da oksijene ihtiyaç duyar. Endüstri standardı, yüksek-basınçlı sıvı oksijen pompaları ve buharlaştırmayla birleştirilmiş kriyojenik oksijen üretimidir. Daha düşük-basınçlı-yataklı gazlaştırıcılar için, %90-93 oksijenle-zenginleştirilmiş hava, gazlaştırma yoğunluğunu iyileştirebilir. Bu durumlarda VPSA birimleri daha düşük maliyetli bir alternatif sunar.

4. Atık su arıtma ve ozon oksidasyonu
Kimya sanayi parkları, atık sudaki dayanıklı organik bileşikleri parçalamak için sıklıkla ozon oksidasyonunu kullanır. Ozon üretimi oksijen beslemesi gerektirir. %90–95 saflıkta küçük akışlar (500 Nm³/saat'e eşit veya daha az) yeterlidir. Kompakt PSA oksijen jeneratörleri buraya çok uygundur - otomatik olarak çalışırlar, az yer kaplarlar ve dış mekana kurulabilirler.

Temel maliyet göstergesi
Kimya projelerinde birim ürün başına oksijen maliyetinin hesaplanması önemlidir. Elektrik maliyetleri 0,6 yuan/kWh'yi aşarsa ve oksijen talebi sabitse, kriyojenik üniteler daha iyi verimlilik gösterir. Elektrik daha ucuzsa ve yan ürünlere (argon, helyum) talep yoksa, VPSA oksijen jeneratörleri Nm³ başına yalnızca 0,35–0,45 kWh tüketir (%90 saflıkta) -ince kimyasallar veya erken-aşama kömür kimyasal yatırımları için uygun maliyetli-bir seçenek.

Endüstriyel Oksijen Jeneratörü Teknolojilerinin Karşılaştırılması

Bazı gerçek projelerde tesisler bir kombinasyon kullanır: ana üretim için kriyojenik üniteler (yüksek saflık) ve düşük-dereceli oksijen talebi (ör. çevresel arıtma) için VPSA. Bu, sermaye ve enerji maliyetlerini dengeler.

Oksijen Jeneratörü Performansını Etkileyen Üç Gerçek{0}}Dünya Faktörü

Birden fazla işletim sitesinden alınan geri bildirimlere dayanarak, seçimden önce şu faktörlere dikkat edilmesi gerekmektedir:

1. Giriş havası kalitesi
Çelik fabrikaları ve kimya tesisleri sıklıkla havaya SO₂, NOx, toz ve hidrokarbon salar. Kriyojenik üniteler için bu, moleküler elek adsorberlerinin eklenmesi ve periyodik temizliğin planlanması anlamına gelir. VPSA sistemleri için zeolit ​​moleküler eleğin asidik gazlara karşı toleransı sınırlıdır. Giriş havası kükürt giderme kulelerinden ve yüksek-verimli filtrelerden geçmelidir; aksi takdirde moleküler elek ömrü 5-8 yıldan 2-3 yıla düşebilir.

2. Havalandırma hızı ve yük esnekliği
Çelik fabrikasının oksijen talebi yoğun ve yoğun olmayan-saatler arasında %30-40 oranında değişiklik gösterebilir. Kriyojenik üniteler, piklerin tıraşlanması veya bir argon sistemiyle entegrasyon için sıvı oksijen depolama tanklarına ihtiyaç duyar. VPSA üniteleri, üfleyici hızını ve adsorpsiyon zamanlamasını değiştirerek yükü %50 ila %100 arasında ayarlar, ancak yanıt çoğu değirmen için yeterince hızlı bir şekilde yaklaşık 30 saniye - sürer.

3. Bakım ekibi kapasitesi
Kriyojenik hava ayırma, turbomakineleri, damıtma kolonu kontrolünü ve güvenlik tahliye prosedürlerini anlayan yetenekli operatörler gerektirir. Eğitim 6-12 ay sürer. PSA ve VPSA birimleri PLC-tabanlı otomasyonla çalışır. Günlük bakım esas olarak filtrelerin değiştirilmesini ve moleküler eleklerin doldurulmasını içerir, bu da onları daha küçük ekipler için uygun hale getirir.

Geçtiğimiz iki yılda, enerji fiyatlarındaki dalgalanmalar ve karbonu azaltma baskısı, birçok çelik ve kimya tesisini-sahadaki-oksijen üretimini yeniden değerlendirmeye itti. İki yaklaşım ilgi görüyor. Bunlardan biri, moleküler elek rejenerasyon gazının ön ısıtılması için yüksek fırın cürufu yıkama suyundan elde edilen atık ısının kullanılması ve buhar kullanımının azaltılmasıdır. Diğeri ise yeniden ısıtma fırınlarında ve döner fırınlarda düşük-saflıkta oksijen zenginleştirmesinin (%25-%35) artan kullanımıdır ve bu da birçok küçük VPSA oksijen jeneratörüne olan talebi artırmıştır.

Oksijen jeneratörü seçmek sadece ekipman fiyatlarını karşılaştırmakla ilgili değildir. Oksijenin ton başına nihai maliyetini oksijen saflığı, basınç, akış değişimi, elektrik maliyeti, yan ürünleri ne karşılığında satabileceğiniz ve bakım aralıklarını - hesaba katmanız gerekir. Shenger Gas, müşterilerine oldukça basit tavsiyelerde bulunuyor: İlk önce altı ay boyunca oksijen kullanım verilerinizi dürüstçe takip edin, ardından proses rotasına karar verin. Aksi halde ya hiç kullanmayacağınız özelliklere fazla para ödersiniz ya da aşamayacağınız bir darboğazla karşı karşıya kalırsınız.