ניתוח ארגון שחולץ מיחידת הפרדת אוויר קריוגנית גדולה

נכון לעכשיו, ארגון מתקבל בעיקר על ידי הפרדת אוויר קרה עמוקה. האם יחידת הפרדת אוויר עמוקה בקנה מידה גדול מצוידת במערכת ארגון קשורה להשקעה וצריכת אנרגיה של היחידה. עבור יחידה שנבנתה לאחרונה, בין אם להגדיר מערכת ארגון צריכה להיות מבוססת על מצב שוק ארגון באזור בו נמצאת היחידה, בשילוב עם רמת השקעת היחידה וצריכת האנרגיה, ואז לבחור תוכנית תצורה המתאימה לפרויקט. רק בדרך זו ניתן להשתמש במלוא תפקידה של יחידת הפרדת אוויר, ואז ניתן לבצע אופטימיזציה של מבנה המוצר של המפעל כדי להשיג את היתרונות הטובים ביותר.
מילות מפתח: מערכת ארגון; שׁוּק; צריכת אנרגיה; תוֹעֶלֶת

תפריט תוכן

1. מבוא
2. מבוא ליחידת הפרדת אוויר גדולה
3. זרימת תהליכים ומאפיינים של ייצור ארגון
4. מחקר וניתוח של שוק הארגון בתחום מסוים
5. ניתוח סיכון ויעילות אנרגיה של ייצור הארגון
6. מסקנה
7. הצעות

1. מבוא
גזים נדירים מתייחסים בעיקר לגזים עם תכולה נמוכה באטמוספרה, כולל הליום, ניאון, ארגון, קריפטון, קסנון וכו ', ביניהם לארגון יש את התוכן הגבוה ביותר, המהווה בערך 0. 932%. ארגון הוא גז נדיר בשימוש נרחב בתעשייה. זה מאוד לא פעיל ולא שורב ולא תומך בבעירה. ארגון משמש בעיקר בייצור, אלקטרוניקה, התכת מתכות ותעשיות אחרות. לדוגמה, כאשר ריתוך אלומיניום, מגנזיום, נחושת וסגסוגותיו ופלדת אל חלד, ארגון משמש לרוב כגז מסוכך ריתוך כדי למנוע את החמצון של החלקים המרותכים או חנקן באוויר. בייצור תעשייתי בפועל, הגדרת מערכת הארגון קשורה למבנה המוצר, השקעה וצריכת אנרגיה של המכשיר.

2. מבוא ליחידת הפרדת אוויר גדולה
פרויקט כימי פחם גדול באזור מסוים מתכנן לבנות יחידת הפרדת אוויר עם כושר ייצור חמצן של 50, 000 nm3/h. היחידה מתכננת להשתמש בטמפרטורה רגילה של מסננת מולקולרית טיהור ספיחת מסננת, לחץ על אוויר, תהליך דחיסה פנימי של מוצר חמצן וחנקן, מגדל אריזה רגיל ותהליך ייצור ארגון מזיקק מלא, וכונן מנוע יחידת מדחס אוויר.
3. זרימת תהליכים ומאפיינים של ייצור ארגון
השיטה הנפוצה לייצור ארגון היא ייצור ארגון זיקוק מלא, שיש לו את היתרונות של תהליך פשוט, פעולה נוחה, בטיחות, יציבות ושיעור מיצוי ארגון גבוה. ייצור הארגון הזיקוק המלא הוא לקחת את השבר העשיר בארגון מהחלקים האמצעיים והתחתונים של המגדל העליון ולהיכנס למערכת הזיקוק של ארגון, להפריד חמצן וארגון במגדל הארגון הגולמי, ולקבל ישירות ארגון גולמי עם תכולת חמצן של חמצן של<1.5 × 10-6. Then, separate argon and nitrogen in the refined argon tower to obtain a high-purity argon product with a purity of 99.999% (argon content).
4. מחקר וניתוח של שוק הארגון באזור מסוים
על פי הסקר, ישנן 9 יחידות הפרדת אוויר עם סולם של יותר מ- 6 000 nm3/h בפעולה, בבנייה, ותוכננו באזור מסוים, כפי שמוצג בטבלה 1. ביניהן יש 6 יחידות שהוכנסו לייצור וייצור ארגון, עם קיבולת הכוללת של 5860 nm3/h (לפי יכולת our (out ous ous (out ous. בנוסף, בשל העובדה שמערכת הארגון של פרויקטים מסוימים לא הוכנסה לשימוש או שהתפוקה נמוכה, התפוקה בפועל היא כ- 63,000 T/A. באופן כללי, יכולת הייצור של ארגון באזור זה קטנה יחסית.

מובן כי עלות ההובלה של היחידה של ארגון נוזלי היא {{0}}. 8 עד 1.0 יואן/(t · km). הפרש המחירים בין השווקים תוך 200 ק"מ הוא תיאורטי בערך 160 יואן/T; באופן דומה, הפרש המחירים בין שני שווקים 500 ק"מ זה מזה עולה על 400 יואן/T, והשווקים מחוברים. מובן כי מחיר השוק של ארגון באזור זה הוא 800 עד 1900 יואן/T (מחושב על סמך המחיר הממוצע השנתי של 1000 יואן).
עבור 5 0, 000- הפרדת אוויר בדרגה, ארגון הוא תוצר לוואי. באופן תיאורטי, צריכת האנרגיה מורכבת בעיקר מעבודות הפרדה ועבודות נזילות (עבודת הדחיסה מופצת על חמצן וחנקן). ידוע כי עבודת הנוזל המינימלית התיאורטית של ארגון היא 0. 2391 קילוואט · H/nm3 (מחושב ב 0. 3 קילוואט · H/nm3), ועבודת הנקודה מחושבת כ- 560 × 0. 3=168 kW · t. עבודת ההפרדה מחושבת על פי הנוסחה: w=rt (No2ln + nn2ln + nar ln) בנוסחה, r הוא קבוע הגז האוניברסלי; T היא טמפרטורת הסביבה; NO2, NN2, NAR הם כמויות חמצן חמצן, חנקן וארגון בהתאמה; PO2, PN2, PAR הם הלחצים החלקיים של רכיבי חמצן, חנקן וארגון בהתאמה; P הוא הלחץ הכולל.
באמצעות חישוב ניתן להשיג כי עבודת ההפרדה המינימלית התיאורטית של 1 nm3 של אוויר היא בערך 0. 017 44 kw · h/nm3 (מחושב כ- 0.=248, 000 × 0.02 × 8% × (560 ÷ 1500)=148 kw · h/t. לסיכום, עלות הייצור של ארגון היא בערך 316 קילוואט · H/T, או 139 יואן/ט.
העלות הכוללת מכסה לקוחות תוך 200 ו -500 ק"מ, בתוספת עלויות הובלה, העלות הכוללת היא בערך 299 ו- 539 יואן/T בהתאמה, שעדיין יש לה יתרונות עלות מסוימים.
רדיוס התחבורה של אזור זה מאזור התעשייה של בירת המחוז הוא 100 ק"מ בלבד. בעתיד, עם תכנון אסטרטגיית הפיתוח "ההון החזק" של המחוז, ענף הייצור, ובמיוחד התעשיות האלקטרוניות והפוטו -וולטאיות, יביא להזדמנויות פיתוח גדולות, והביקוש בשוק לארגון יגדל גם הוא בהתאם.

5. ניתוח סיכון ויעילות אנרגיה של ייצור הארגון
לצורך ייצור ארגון, תהליך הייצור המלא של זיקוק הארגון הוא בוגר ואמין מבחינה טכנית, ולא יגדיל את סיכון הבטיחות של המכשיר. התצורה של מערכת הארגון תגדיל גם את קצב מיצוי החמצן ויש לה השפעה משמעותית לחיסכון באנרגיה. עבור 50, 000- הפרדת אוויר ברמה, נפח מיצוי הארגון הוא בערך 1500 ננומטר/שעה (שיעור מיצוי הארגון הוא 70%). השוואה נעשית מבחינת צריכת אנרגיה, השקעה והכנסה, כפי שמוצג בלוח 2.

טבלה 2 השוואה בין תוכניות להגדרת תצורת מערכת ארגון

מכיוון שלמעלה מ- 90% מצריכת האנרגיה של יחידת הפרדת האוויר נוצרת על ידי מדחס האוויר והמאיץ, אנו מחשבים את הפחתת צריכת האנרגיה על ידי קביעת תצורה של מערכת הארגון. ככל שקצב ההזנה מהר יותר, כך הטמפרטורה בתחתית המיכל יורדת, וככל שהפרש הטמפרטורה גדול יותר בין הקירות הפנימיים והחיצוניים, מה שגורם לקיר הפנימי של המיכל לשאת לחץ מתיחה גדול יותר. תחת העל של מספר לחץ, הלחץ הגבוה המקומי מחמיר. לחץ גבוה מקומי זה מספק תנאים חיוביים להיווצרות סדקים והתרחבותם. בקצה הישר של הראש בו הקשיחות בטמפרטורה נמוכה היא החלשה ביותר, גרגרי השטח בסמוך לאזור המושפע בחום של הריתוך מהווים סדקים בין-גראליים. בפעולה של לחץ גבוה מקומי, הסדקים ממשיכים להתרחב לאורך שביעות המחשוף של התבואה או המעבר, ולבסוף חודרים ולגרום להיכשל במיכל.
6. הצעות
1. פיצוח הכישלון של ראש הטנק הקריוגני הוא סדק שביר בטמפרטורה נמוכה הנגרמת כתוצאה מהלחץ בתוך המיכל. הסדק מקורו במשטח הפנימי של קטע הקצה הישר של הראש מחוץ לאזור הנגוע בחום של הריתוך ההיקפי. הסדקים באזור מקור הסדק והמשטח הפנימי הם בעיקר סדקים בין -גרגריים, ואזור ההרחבה הוא סדק בין -גראלי -גרגרי סדוק שביר.
2. במהלך התהליך היוצרות של קטע הקצה הישר של הראש, התרחש טרנספורמציה שלב מרטנסיטי הנגרם על ידי עיוות, וכתוצאה מכך התקשורת עיוות גדולה, אשר הידרדרה משמעותית את הקשיחות בטמפרטורה נמוכה של החומר, והלחץ הנותר הגדול היה הגורם העיקרי לסדקים נמוך בטמפרטורה של ראש הטנק הקריוגני.
3. העיוות המופרז של חיזוק המתח של המיכל הקריוגני מגביר את התקשות החומר והופך את החומר לשבריר, תוך גורם לחץ שיורי גדול, מה שמאיץ את יצירת הסדקים.
4. מתח ההבדל בטמפרטורה שנוצר על ידי מילוי לסירוגין של חנקן נוזלי במהלך השימוש במיכל מאיצים גם את ריכוז הלחץ ואת הארכת הסדק.
7. מסקנה
1. הטרנספורמציה שלב מרטנסיט הנגרמת על ידי זן הנגרמת כתוצאה מעיוות קר של נירוסטה אוסטניטית קשורה לטמפרטורת העיוות הפלסטית, כמות העיוות וקצב העיוות. מומלץ להשתמש בגיבוש חם ליצירת ראש כדי להפחית את ייצור העיוות מרטנסייט והתקשות עיוות חומרית הנגרמת כתוצאה מעיוות קר. לאחר יצירת הראש ניתן לאתר את תוכן הפריט המקביל בשיטת גילוי מגנטית. בדרך כלל יש לשלוט על תוכן הפריט המקביל מתחת ל 15%. עבור הראש שפריט המקביל של קטע הקצה הישר עולה על הדרישה, ניתן להשתמש בשיטת הטיפול במוצק לפתרון כדי להציל אותה, כך שניתן יהיה לשפר או לשפר חלקית את הפלסטיות והקשיחות של החומר;

2. כאשר חיזוק המתח של מיכל האחסון, יש לשלוט בקפדנות על כמות העיוות, ויש לשלוט בקצב הטמפרטורה והעיוות של הנוזל הלחץ כדי להימנע מעיוות במהירות גבוהה בטמפרטורה נמוכה, להפחית למעשה את ייצור העיוות של מרטנסייט ולהפחית את הלחץ הנותר בעיוות.

צור קשר עכשיו