A tecnologia da unidade de separação criogênica do ar tornou-se cada vez mais madura, refletida principalmente no fato de que o processo de separação criogênica do ar não sofreu mudanças fundamentais desde que o processo de destilação completa do argônio apareceu há quase 30 anos. Com o desenvolvimento da economia global, surgiram crises energéticas e degradação ambiental. A fim de controlar a meta de aumento da temperatura global estabelecida pelo Acordo de Paris, a intensidade das emissões globais de CO2 deverá ser reduzida em mais de 30% até 2030. As unidades de separação do ar são grandes consumidoras de energia. Ao calcular o consumo de energia de empresas químicas de carvão típicas, o consumo de energia das unidades de separação de ar pode representar cerca de 40% do consumo total de energia da planta. A redução do consumo de energia das unidades de separação de ar tornou-se uma necessidade urgente para o desenvolvimento social e económico sustentável, impulsionando o desenvolvimento de unidades de separação de ar para as seguintes características:
1) Em grande escala. A compressão da capacidade da indústria siderúrgica e o lançamento de projetos químicos de carvão em grande escala levaram o desenvolvimento de unidades de separação de ar na direção de grande escala. Ao mesmo tempo, com a expansão da escala de produção de oxigênio das unidades de separação de ar, o consumo de energia da unidade de produção de oxigênio foi significativamente reduzido. Em termos de peças e máquinas relacionadas, MAN Turbo, Siemens e Shenyang Blower desenvolveram e produziram grandes compressores que atendem aos requisitos de 100{5}}unidades de separação de ar de nível; o desenvolvimento bem-sucedido de embalagens estruturadas de alta eficiência permitiu que o tamanho do equipamento da torre de destilação que suporta grandes equipamentos de separação de ar atendesse aos requisitos das condições de transporte; os vários tipos de unidades de separação de ar em operação real forneceram dados ricos, e o cálculo dos processos de separação de ar tornou-se cada vez mais preciso, de modo que o tamanho do dispositivo não seja mais aumentado desnecessariamente.
2) O grau de automação está cada vez maior. Com o desenvolvimento e popularização de tecnologias como sistemas de controle distribuído (DCS) e tecnologias de controle avançadas (APC), tornou-se cada vez mais fácil melhorar a automação de processos industriais. Melhorar a automação do dispositivo e realizar o controle automático de carga variável do dispositivo de separação de ar melhorará muito a eficiência operacional do dispositivo de separação de ar e reduzirá efetivamente a taxa de falhas do dispositivo.
3) Baixo consumo de energia. A eficiência da unidade compressora foi melhorada e o consumo de energia da unidade compressora foi continuamente reduzido; o desenvolvimento bem-sucedido de novas embalagens estruturadas melhorou continuamente a eficiência de destilação da torre de destilação; o desenvolvimento bem-sucedido de novos adsorventes de peneira molecular pode efetivamente estender o ciclo de adsorção dos purificadores de peneira molecular; o desenvolvimento bem-sucedido de novos aquecedores a vapor economizadores de energia; a eficiente estrutura de resfriamento principal reduz efetivamente a diferença de temperatura de troca de calor de oxigênio e nitrogênio no resfriamento principal.
4) Investidores. Eles esperam que os fundos investidos possam ser recuperados o mais rápido possível e que os benefícios possam ser vistos o mais rápido possível. Isto requer que o potencial económico do dispositivo seja explorado tanto quanto possível na selecção e concepção do processo, e que a estabilidade de funcionamento e fiabilidade do dispositivo sejam melhoradas.
5) A tendência de desenvolvimento de equipamentos criogênicos está intimamente relacionada ao projeto de processos de separação de ar. A seleção e o cálculo dos processos de separação do ar determinam o investimento, o consumo de energia operacional e a segurança e estabilidade do dispositivo durante a operação a partir da fonte. Se a seleção do processo é apropriada, se o cálculo do processo é preciso e se a seleção do parâmetro é apropriada afetam diretamente os parâmetros de projeto, a eficiência operacional e a estabilidade operacional de cada unidade (como se o compressor de ar tem uma ampla faixa operacional estável, se o volume de líquido do expansor está dentro da faixa permitida, se a eficiência da unidade é ideal e a seleção da diferença de temperatura na seção transversal do trocador de calor afeta sua operação estável a longo prazo), o tamanho de cada unidade (como como o diâmetro e a altura da torre de destilação, a área de troca de calor e número do trocador de calor principal) e a seleção do equipamento da unidade relacionado (como o booster, se deve adicionar um impulsor de primeiro estágio), o que por sua vez afeta o investimento do dispositivo; a melhoria da automação requer cálculo de processo para fornecer parâmetros relevantes (como concentração média) para a seleção de vários equipamentos de instrumentos, e a realização da tecnologia automática de carga variável requer cálculo de processo para fornecer indicadores de controle sob diferentes condições de trabalho (como fluxo logístico, temperatura, pressão, etc.); a organização de cada caminho de fluxo de material da torre de destilação envolve a conveniência de operação e a segurança do sistema de destilação, por um lado, e o projeto razoável da organização do caminho de fluxo pode melhorar a eficiência de destilação da torre (melhorando assim a extração velocidade do dispositivo) e reduzir a altura de operação da torre, por outro lado;
O projeto do processo de separação de ar promove o desenvolvimento contínuo da tecnologia de equipamentos criogênicos e é a alma do sistema de separação de ar. A diversificação da demanda por produtos de separação de ar leva a grandes diferenças na configuração dos dispositivos de separação de ar e às formas em constante mudança dos processos de separação de ar. Formas de processos diversificadas tornam o trabalho de seleção de processos inevitável. Resumir as características básicas, tipos básicos e princípios orientadores da seleção do processo de separação de ar será de grande importância para alcançar uma operação segura, estável e confiável de unidades de separação de ar, atendendo às demandas diversificadas de produtos, atendendo às diferentes necessidades dos usuários e resolvendo as preocupações dos usuários, economizando tempo e mão-de-obra e custos de materiais gastos pelos integradores de sistemas na determinação de processos, reduzindo custos para fabricantes de equipamentos e componentes e melhorando a eficiência do trabalho, aumentando os retornos para os investidores e trazendo maiores benefícios económicos aos investidores, e até mesmo melhorando a competitividade de todas as partes interessadas em unidades de separação de ar .
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