화학 공장, 정유소, 제철소, 석탄 화학 단지에서 간과되는 구성 요소 중 하나가 바로 중단 없는 산업용 가스 공급입니다. 눈에 보이지 않는 "산업의 혈액"인 산소, 질소 및 아르곤이 중단되면 생산 손실만 초래하는 것이 아닙니다. 이는 촉매 비활성화, 파이프라인 산화, 심지어 공장 전체의 안전 위험까지 유발할 수 있습니다. 대규모-장기-주기, 높은-안정성 생산을 위해서는 극저온 공기 분리 장치(ASU)가 사실상 유일한 솔루션입니다.
가스 공급에서 지속적인 생산 요구 사항
지속적인 생산의 핵심 논리는 간단합니다. 즉, 중단이 없다는 것입니다. 대형 메탄올 장치나 용광로는 계획된 가동 중단 사이에 수백일-또는 그 이상- 가동될 수 있습니다. 이 모드에서 유틸리티 시스템은 극도의 신뢰성을 갖춰야 합니다.
질소를 섭취하세요. 많은 화학 공장에서 이는 단지 덮거나 밀봉하는 가스가 아니라-비상 퍼지 매체이기도 합니다. 질소 압력이 변동하거나 공급이 중단되면 반응기 내부의 산화가 빠르게 통제 불능 상태가 될 수 있습니다. 사소한 경우에는 제품 품질이 저하됩니다. 주요 사례에서는 촉매층이 과열되어 장비가 손상되었습니다. 산소는 훨씬 더 중요합니다.-기화기, 산소 압축기 및 다운스트림 산화 반응에는 거의 엄격한 수준의 안정적인 흐름과 순도가 필요합니다.
간헐적 공급 방법-예: 액체 질소 기화 또는 압력 변동 흡착(PSA)-은 소규모-작업이나 일괄 작업에 적합합니다. 그러나 시간당 수천 또는 수만 Nm3를 요구하는 연속 생산의 경우 저장 공간, 기화 용량 및 리필 물류가 병목 현상이 됩니다. PSA는 빠르게 시작되지만 장기간에 걸친 순도 안정성과 흡착제 분해는 연속 공장의 5{5}}년 순환 주기와 거의 일치하지 않습니다.
극저온 ASU가 대체 불가능한 이유
원리는 간단합니다. 공기를 영하 100도 +까지 식힌 다음 끓는점을 기준으로 증류탑에서 산소, 질소 및 아르곤을 분리합니다. 최초 시동에는 시간이 걸립니다. 사전-냉각, 정화, 터보-확장 및 정류 안정화에는 12시간이 필요할 수 있으며 복잡한 시스템의 경우 2~3일이 필요할 수도 있습니다. 그러나 일단 실행되면 극저온 ASU는 다른 어떤 기술도 따라올 수 없는 성능을 제공합니다.
1. 순도의 유연성과 안정성
극저온 ASU는 컬럼 매개변수를 조정하여 필요에 따라 99.5%~99.999%+의 질소와 99.6%~99.8%+의 산소를 생성합니다. 그리고 이 높은 순도는 분자체 전환, 확장기 부하 변경 및 일일 주변 온도 변화 중에도 안정적으로 유지됩니다. 연속 생산의 경우 순도 드리프트는 알려지지 않은 부반응을 의미하며, 이는 공정 엔지니어가 가장 두려워하는 것입니다.
2. 진정한 중단없는 공급
극저온 ASU는 콜드박스 내부에 대량의 액체를 담고 있습니다. 정상 작동 시 주 응축기에 축적된 액체 산소와 질소는 거대한 완충액을 형성합니다. 업스트림 압축기가 일시적으로 변동하거나 분자체 전환으로 인해 약간의 압력 변화가 발생하는 경우 컬럼 상태가 그대로 유지되는 한 제품 출력은 거의 영향을 받지 않습니다. 유동적 백업 시스템을 갖춘 잘 설계된-대형 ASU는 장애가 발생하는 동안 예비품을 자동으로 증발시켜 운영자가 대응하는 데 수십 분에서 몇 시간을 제공합니다. 이러한 수준의 신뢰성은 지속적인 생산 관리의 기초입니다.
3. 더 큰 규모의 더 나은 경제
단일{0}}열차 ASU 용량은 시간당 수천에서 100,000Nm³ 이상입니다. 규모가 클수록 단위 제품당 에너지 소비가 낮아집니다. 대형 극저온 ASU와 결합된 대형 연속 플랜트는 가스화기 또는 산화 반응을 위한 산소, 밀봉, 퍼징 및 냉각을 위한 질소, 판매용 부산물 또는 보호 가스인 아르곤 등 세 가지 제품을 모두 활용합니다. 이 다중-제품 모델은 겉보기에 "간단한" 다른 경로보다 총 비용이 더 낮습니다.
다른 기술이 극저온 ASU를 대체할 수 없는 이유
일부 사람들은 다음과 같이 묻습니다. PSA와 막 분리가 개선되고 있습니다. 연속 공정의 기본 공급 장치로 사용하면 어떨까요?
좋은지 나쁜지에 관한 것이 아니라 적합성에 관한 것입니다. PSA 산소 순도는 93%를 초과하는 경우가 거의 없으며 몇 분마다 주기가 균등화, 감압 및 퍼지되어 주기적인 흐름 및 압력 변동이 발생합니다. 연속 공정 반응기는 안정적인 공급 조건을 위해 설계되었습니다. 주기적인 스윙은 스윙을 흡수하기 위해 장비를 대형화하거나 다운스트림 매개변수를 지속적으로 조정하는 것을 의미합니다. 하나는 자본 비용을 추가하고 다른 하나는 운영상의 골칫거리를 추가합니다. 이는 이상적이지 않습니다.
막 분리는 소규모 폐수 처리장의 통기 또는 양식업의 산소 공급과 같은 낮은-순도, 소규모{1}} 용도에 적합합니다. 대규모 연속 생산의 경우 멤브레인 교체 빈도와 비용이 감당할 수 없게 됩니다.
액체 탱크 기화에만 의존하는 경우(ASU 공장에서 현장으로 액체 산소/질소를 운반) 일일 소비량은 수백 톤, 심지어 수천 톤에 달하므로 트럭 이동이 잦고, 적재/하역 안전 위험 및 날씨와 관련된{0}} 배송 문제가 발생합니다. 지속적인 공장 관리자는 -"매일 정시에 도착하는 수십 대의 위험한 화학 트럭"에 장기적으로 투자하고 싶어하지 않습니다.
실제-엔지니어링 고려사항
지속적인 프로젝트를 위한 기술 선택을 해본 사람이라면 누구나 알고 있듯이 극저온 ASU를 선택하는 것은 단지 장비를 구입하는 것이 아니라 전체 플랜트 유틸리티 아키텍처를 다시 생각하는 것입니다.
ASU를 어디에 배치할 것인가? 플랜트 파이프 랙과의 인터페이스, 플레어까지의 안전 거리, 대형 압축기 건물과 콜드 박스 기초 간의 민사 조정. 분자체 재생을 위한 증기는 저압 증기 네트워크 또는 전용 전기 히터 중 어디에서 나오나요? 이를 위해서는 상세한 공장 증기 균형이 필요합니다. 터보-확장기 콜드 복구는 액체 생산에 직접적인 영향을 미치며, 이는 백업 시스템의 지속 시간을 결정합니다.
이러한 세부 사항 뒤에는 한 가지 진실이 있습니다. 극저온 ASU는 독립형 기계가 아니라 연속 생산의 생명선에 내장된 기관입니다. 설계, 운영 및 유지 관리는 전체 생산 시스템과 긴밀하게 연결되어야 합니다.
연속 공정 산업은 기술이 신비하기 때문에 극저온 ASU에 의존하는 것이 아니라 연속 생산에 없어서는 안 될 4가지 요구 사항인 대규모, 고순도, 고신뢰성 및 건전한 경제성을 동시에 제공하기 때문입니다. 다른 기술은 2~3개를 포괄할 수 있지만 4개 모두를 포괄하는 경우는 거의 없습니다.
