چرا یک واحد جداسازی هوا (ASU) ضروری است؟
واحدهای جداسازی هوا (ASU) در سیستم های صنعتی مدرن از اهمیت بی بدیلی برخوردار هستند. بسیاری از جنبه های تولید صنعتی به شدت به گازهای صنعتی مانند اکسیژن، نیتروژن و آرگون متکی هستند. هوا به عنوان منبع طبیعی این گازها به تجهیزات تخصصی برای جداسازی و تصفیه آنها نیاز دارد. واحدهای جداسازی هوا تجهیزات اصلی این فرآیند هستند.
در صنعت متالورژی، فرآیندهایی مانند آهنسازی کوره بلند و فولادسازی مبدل به اکسیژن متکی هستند. اکسیژن به احتراق کمک می کند، دمای کوره را افزایش می دهد و واکنش های ذوب را تسریع می کند. همچنین ناخالصی هایی مانند کربن و گوگرد را از آهن مذاب حذف می کند و کیفیت فولاد را بهبود می بخشد. بدون عرضه پایدار اکسیژن-با خلوص بالا، راندمان ذوب به طور قابل توجهی کاهش می یابد و تضمین کیفیت محصول دشوار می شود.
در صنایع شیمیایی، نیتروژن به دلیل خواص شیمیایی پایدار، اغلب به عنوان یک گاز محافظ استفاده می شود. در فرآیندهایی مانند آمونیاک مصنوعی و پتروشیمی ها، نیتروژن جو را جدا می کند، از اکسیداسیون مواد خام و محصولات جلوگیری می کند و به طور بالقوه از انفجار و سایر حوادث ایمنی جلوگیری می کند. علاوه بر این، برخی از واکنشهای شیمیایی نیاز به یک اتمسفر خنثی خاص دارند و تامین پایدار نیتروژن برای انجام هموار این واکنشها ضروری است.
در صنایع غذایی نیز از گازهای تولید شده توسط واحدهای جداسازی هوا استفاده می شود. به عنوان مثال، نیتروژن را می توان در بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد تا به طور موثری از رشد و تولید مثل میکروارگانیسم ها جلوگیری کند و عمر مفید مواد غذایی را افزایش دهد. از اکسیژن برای حفظ میوه ها و سبزیجات و حفظ تنفس و تازگی آنها استفاده می شود.
حوزه پزشکی نیز بر گازهای صنعتی متکی است. اکسیژن با خلوص بالا برای نجات بیماران بدحال و درمان بیماری های تنفسی بسیار مهم است. بیمارستان ها برای اطمینان از عملکرد روان خدمات پزشکی نیاز به تامین مداوم و پایدار اکسیژن دارند.
همانطور که مشاهده می شود، گازهای صنعتی یک منبع ضروری و حیاتی در تولید و عملیات بسیاری از صنایع هستند. داشتن یک واحد جداسازی هوا تضمین می کند که این صنایع دارای عرضه مداوم و پایدار گازهای صنعتی هستند و در نتیجه تولید و عملیات روان را تضمین می کند.
مزایای داشتن یک واحد جداسازی هوا (ASU)
کاهش قابل توجه هزینه: برای شرکت هایی که از مقدار زیادی گازهای صنعتی استفاده می کنند، تولید گازهای خود مزایای قابل توجهی نسبت به خرید آنها دارد. از یک سو ماده اولیه تولید گاز صنعتی هوا است که هزینه های تقریبا ناچیزی دارد. خرید گاز مستلزم پرداخت هزینه خود گاز و همچنین سود تامین کننده است. از سوی دیگر،-تولید در سایت، گاز را مستقیماً به کارگاه تولید میرساند و هزینههای حمل و نقل مرتبط با خرید گاز، از جمله خرید و نگهداری وسایل نقلیه حملونقل، و همچنین هزینههای انرژی و نیروی کار مرتبط با حمل و نقل را حذف میکند. این می تواند به طور قابل توجهی در هزینه های شرکت ها صرفه جویی کند و کارایی اقتصادی را در دراز مدت بهبود بخشد.
قابلیت اطمینان تامین بسیار بهبود یافته: اتکا به تامین کنندگان گاز صنعتی خارجی اغلب تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند ظرفیت تولید تامین کننده، شرایط ترافیک مسیر حمل و نقل و تغییرات آب و هوایی قرار می گیرد که همگی می توانند منجر به قطع یا تاخیر در تامین گاز شوند. شرکتهایی که واحدهای جداسازی هوای خود را دارند، میتوانند بهطور انعطافپذیر برنامههای تولید و عرضه گاز را بر اساس برنامههای تولید و نیازهای واقعی خود تنظیم کنند. این امر تامین گاز پایدار را حتی در هنگام نوسانات محیط خارجی تضمین می کند و از توقف تولید به دلیل کمبود گاز و به حداقل رساندن تلفات ناشی از توقف تولید جلوگیری می کند.
عملیات آسان و کارآمد: واحدهای جداسازی هوای مدرن از فناوری کنترل خودکار پیشرفته استفاده می کنند که امکان نظارت و تنظیم خودکار فرآیند تولید را فراهم می کند. اپراتورها می توانند وضعیت عملکرد واحد را نظارت کنند و تنظیمات را مستقیماً از صفحه رایانه در اتاق کنترل انجام دهند. طراحی این واحد به طور کامل نیاز به عملیات بدون سرنشین را در نظر گرفته و مجهز به سیستم تشخیص عیب و هشدار جامع است. هنگامی که یک ناهنجاری رخ می دهد، هشدارهای سریع صادر می شود و اقدامات حفاظتی مناسب اجرا می شود. این نه تنها تعداد اپراتورهای مورد نیاز و هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد، بلکه ثبات و ایمنی عملکرد واحد را بهبود می بخشد و بار مدیریتی را بر شرکت کاهش می دهد.
انواع واحدهای جداسازی هوا
واحدهای تولید فرآیند غیر برودتی
سیستم غشایی N2: هسته سیستم غشایی N2 یک ماژول غشایی با نفوذپذیری انتخابی است. هنگامی که هوای فشرده از ماژول غشاء عبور می کند، مولکول های گاز مانند اکسیژن و دی اکسید کربن به راحتی توسط دیواره غشاء نفوذ می کنند، در حالی که مولکول های نیتروژن کمتر از آن عبور می کنند، بنابراین نیتروژن از گازهای دیگر جدا می شود. این سیستم دارای ابعاد کوچک، وزن سبک و ساختار فشرده است که نصب و نگهداری آن را نسبتاً ساده می کند. برای کاربردهایی که نیاز به خلوص نیتروژن بالا نیست (به طور کلی بین 95٪ و 99.9٪) و تقاضا کم است، مانند بسته بندی قطعات الکترونیکی و بسته بندی های کوچک مواد غذایی مناسب است.
سیستم N2 PSA: سیستم N2 PSA با بهره برداری از تفاوت ظرفیت جذب بین نیتروژن و اکسیژن روی یک جاذب، نیتروژن را جدا می کند. تحت فشار، جاذب ترجیحاً ناخالصی هایی مانند اکسیژن را جذب می کند، در حالی که نیتروژن از برج جذب عبور می کند تا به گاز محصول تبدیل شود. هنگامی که جاذب به حد اشباع می رسد، فشار کاهش می یابد و ناخالصی های جذب شده دفع می شوند و به جاذب اجازه بازسازی و بازیافت می دهند. این سیستم به سرعت شروع به کار می کند و معمولاً در عرض چند دقیقه نیتروژن واجد شرایط تولید می کند. خلوص نیتروژن را می توان برای پاسخگویی به تقاضا تنظیم کرد که معمولاً از 95٪ تا 99.999٪ متغیر است. این برای نیازهای نیتروژن کوچک- تا متوسط- مانند جایگزینی نیتروژن در مخازن ذخیره مواد شیمیایی و استفاده در آزمایشگاه مناسب است.
سیستم های O2 PSA، VSA یا VPSA: اصل عملکرد یک سیستم O2 PSA مشابه سیستم N2 PSA است، با این تفاوت که جاذب مورد استفاده ظرفیت جذب اکسیژن قوی تری دارد. در طول اعمال فشار، جاذب اکسیژن را جذب می کند، در حالی که نیتروژن جذب نشده و سایر گازها به عنوان گاز زائد تخلیه می شوند. در طی کاهش فشار، اکسیژن جذب شده دفع می شود و در نتیجه اکسیژن محصول تولید می شود. سیستم VSA بر روی سیستم PSA با استفاده از دفع خلاء، کاهش فشار دفع و بهبود بازیابی اکسیژن ساخته شده است. سیستمهای VPSA فرآیند را بیشتر بهینه میکنند و در نتیجه راندمان تولید اکسیژن بالاتری دارند. اکسیژن تولید شده توسط این سیستمها عموماً دارای خلوص 90%-95% است که آنها را برای نیازهای کوچک- تا متوسط- اکسیژن مانند تامین اکسیژن پزشکی و جوشکاری و برش در مقیاس کوچک مناسب میکند.
واحد جداسازی هوا برودتی
فرآیند عملیاتی یک واحد جداسازی هوا برودتی نسبتاً پیچیده است و عمدتاً شامل فشرده سازی هوا، تصفیه، مایع سازی و تقطیر است. ابتدا هوا تا فشار معینی فشرده می شود و سپس ناخالصی هایی مانند رطوبت و دی اکسید کربن حذف می شوند تا از تشکیل یخ و انسداد تجهیزات در طول فرآیند مایع سازی بعدی جلوگیری شود. هوای تصفیه شده برای خنک شدن و مایع شدن تدریجی وارد مبدل حرارتی می شود. هوای مایع وارد برج تقطیر می شود. با توجه به نقاط جوش مختلف اکسیژن و نیتروژن (نقطه جوش اکسیژن تقریباً -183 درجه، نقطه جوش نیتروژن تقریباً -196 درجه است)، هوای مایع در داخل برج تقطیر گرم می شود. نیتروژن ابتدا تبخیر می شود و به بالای برج می رسد تا جمع شود، در حالی که اکسیژن در پایین باقی می ماند و به جدایی می رسد. این دستگاه میتواند{14}اکسیژن با خلوص بالا (بیش از 99.6%)، نیتروژن (بیش از 99.999%) و گازهای کمیاب مانند آرگون تولید کند. برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ، مانند کارخانه های بزرگ فولاد و کارخانه های شیمیایی زغال سنگ، که در آن تقاضا برای گازهای صنعتی بالا و خلوص آن حیاتی است، مناسب است. اگرچه سرمایهگذاری اولیه تجهیزات و مصرف انرژی نسبتاً زیاد است، اما مزایایی مانند خروجی بالا، خلوص محصول بالا و عملکرد پایدار را ارائه میدهد که در نتیجه کارایی اقتصادی درازمدت خوبی دارد.
واحدهای جدید جداسازی هوا
با پیشرفت مداوم فناوری، واحدهای جدید جداسازی هوا به نوآوری های تکنولوژیکی متعددی دست یافته اند. از نظر بهره وری انرژی، آنها از کمپرسورهای کارآمدتر، مبدل های حرارتی و سایر تجهیزات، بهینه سازی جریان فرآیند و کاهش مصرف انرژی در هر واحد محصول استفاده می کنند. به عنوان مثال، کمپرسورهای گریز از مرکز جدید نسبت به کمپرسورهای پیستونی سنتی مصرف انرژی کمتر و عملکرد پایدارتری دارند.
از نظر راندمان جداسازی، توسعه و بکارگیری جاذب ها و مواد غشایی جدید، گزینش پذیری و کارایی جداسازی گاز را بهبود بخشیده و در نتیجه خلوص محصول بالاتر و نرخ بازیافت بهبود یافته است. در عین حال، ارتقاء فناوری کنترل خودکار، عملکرد هوشمند واحد را قادر می سازد، امکان تنظیم خودکار پارامترهای عملیاتی بر اساس تغییرات تقاضای گاز، بهبود سازگاری و پایداری آن را فراهم می کند.
واحدهای جدید جداسازی هوا همچنین عملکرد زیست محیطی، کاهش انتشار گازهای زائد و فاضلاب در طول تولید، برآورده کردن الزامات توسعه سبز در صنعت مدرن را در اولویت قرار می دهند. آنها بهتر می توانند نیازهای فردی صنایع مختلف را برآورده کنند و به طور گسترده در بخش های نوظهور مانند انرژی های نو و نیمه هادی ها استفاده شده اند.
واحدهای جداسازی هوای مورد استفاده/جابجا شده
واحدهای جداسازی هوای مستعمل یا جابجا شده معمولاً تجهیزات غیرفعال یا بازنشسته شرکت ها به دلیل تنظیمات تولید یا ارتقاء فناوری هستند. این تجهیزات سپس به طور حرفه ای بازرسی، تعمیر و جابجایی می شوند قبل از اینکه دوباره به کار گرفته شوند. برای استارتآپها یا شرکتهای کوچک و متوسط{2}}با بودجه محدود، خرید یک واحد جداسازی هوای مستعمل یا جابجا شده میتواند هزینههای سرمایهگذاری اولیه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و به سرعت ظرفیت تولید گاز را ایجاد کند.
هنگام انتخاب یک واحد جداسازی هوای مستعمل یا جابجا شده، مهم است که شرایط عملیاتی، سن و سوابق نگهداری تجهیزات را به طور کامل ارزیابی کنید تا اطمینان حاصل شود که می تواند نیازهای تولید را برآورده کند. علاوه بر این، در نظر گرفتن هزینههای جابجایی، نصب و راهاندازی، و همچنین نگهداری مداوم، مهم است. اگرچه واحدهای مورد استفاده/تغییر مکان ممکن است به اندازه واحدهای جدید توانمند و از نظر فناوری پیشرفته نباشند، میتوانند در هزینههای شرکتها صرفهجویی قابل توجهی داشته باشند و مزیت اثربخشی قابل توجهی را ارائه دهند، مشروط بر اینکه نیازهای اولیه تولید را برآورده کنند.
خدمات NEWTEK در پروژه های واحد جداسازی هوا
NEWTEK دارای تخصص و تجربه گسترده ای در مهندسی گاز است و دارای قابلیت های یکپارچه سازی منابع قوی است. ما طیف کاملی از خدمات را برای پروژه های واحد جداسازی هوا، از جمله EPC (مهندسی، پیمانکاری عمومی) و راه حل های کلید در دست برای صنایع مختلف، از جمله نساجی، متالورژی، و مواد شیمیایی ارائه می دهیم.
صنعت متالورژی تقاضای زیادی برای گازهای صنعتی دارد و به خلوص بالایی نیاز دارد. در پروژه های واحد جداسازی هوا برای صنعت متالورژی، NEWTEK از تخصص خود در مدیریت پروژه های بزرگ و پیچیده بهره می برد. ما به مسائل ارتباطی، رابط و هماهنگی در چندین رشته و مراحل، مانند اتصالات خط لوله گاز بین واحد و تجهیزات ذوب و سازگاری سیستم کنترل می پردازیم. با ایجاد مکانیسمهای ارتباطی کارآمد و فرآیندهای هماهنگی، جریان اطلاعات و هماهنگی کار را بین همه شرکتکنندگان پروژه تضمین میکنیم و از اجرای کارآمد پروژه و تحویل به موقع- اطمینان میدهیم.
محیط تولید پیچیده صنایع شیمیایی، نیازهای بسیار بالایی را برای ایمنی و پایداری تجهیزات ایجاد می کند. هنگام ارائه خدمات EPC برای واحدهای جداسازی هوا به شرکت های شیمیایی، NEWTEK به شدت از مقررات و استانداردهای ایمنی صنایع شیمیایی پیروی می کند و فاکتورهای ایمنی را در تمام مراحل فرآیند از جمله طراحی، ساخت و انتخاب تجهیزات کاملاً در نظر می گیرد. به عنوان مثال، در حین نصب تجهیزات، اجرای اقدامات ضد انفجار-و ضد خوردگی-را در اولویت قرار می دهیم. در طراحی سیستم کنترل، ما چندین دستگاه حفاظت ایمنی را برای اطمینان از خاموش شدن به موقع در صورت بروز ناهنجاری در نظر می گیریم، بنابراین از حوادث ایمنی جلوگیری می کنیم.
خدمات جامع EPC NEWTEK و راهحلهای مهندسی کلید در دست، از شروع پروژه-تا بهرهبرداری، مشتریان را از پیچیدگیهای چرخه عمر پروژه رها میکند. مشتریان به سادگی الزامات خود را ارسال می کنند و NEWTEK بر همه جنبه های پروژه نظارت خواهد کرد، از جمله برنامه ریزی کلی، طراحی، تدارکات، ساخت و ساز و راه اندازی، و اطمینان از تحویل به موقع و عملیات قابل اعتماد. این تجربه خدمات رایگان-نگرانی{5}} باعث صرفه جویی قابل توجهی در زمان و تلاش شرکت ها می شود و به آنها امکان می دهد بر روی عملیات اصلی تولید خود تمرکز کنند و کارایی عملیاتی کلی را بهبود بخشند.
