ہوا سے علیحدگی کی ٹیکنالوجی کا جائزہ اور توانائی کے تبادلوں کے عمل کے ساتھ اس کے انضمام

ایئر علیحدگی کی ٹیکنالوجی صنعتی گیس کی پیداوار کا بنیادی مرکز ہے ، اور توانائی کے تبادلوں کے عمل کے ساتھ اس کی مربوط اصلاح صنعتی کارکردگی کو بہتر بنانے اور اخراجات کو کم کرنے کے لئے بہت ضروری ہے۔ وغیرہ .) ، گیس ٹربائنز میں کریوجینک اور غیر کریوجینک ٹیکنالوجیز کے انضمام پر توجہ مرکوز کرتے ہوئے ، کوئلے کے گیسفیکیشن مشترکہ سائیکل (آئی جی سی سی) اور سینگاس پروڈکشن {{3} technical تکنیکی موازنہ اور کیس تجزیہ کے ذریعے ، توانائی کے میدان میں ہوا سے علیحدگی کی ٹکنالوجی کی ترقیاتی رجحان اور مستقبل کی تحقیقی سمت {4 {4 {4 {4 {4 {

 

 

 

 

تعارف

صنعتی گیسیں (آکسیجن ، نائٹروجن ، ارگون) توانائی کے تبادلوں کے عمل میں کلیدی کردار ادا کرتی ہیں ، اور ان کی پیداواری ٹکنالوجی کا انتخاب اور انضمام اس سہولت کی معیشت اور کارکردگی کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔
مختلف ہوا سے علیحدگی کی ٹیکنالوجیز (طہارت ، پیمانے ، توانائی کی کھپت) کے قابل اطلاق منظرنامے
ایئر علیحدگی یونٹ (ASU) اور بہاو کے عمل (جیسے گیسیکیشن ، دہن ، بجلی کی پیداوار) کی انضمام کی حکمت عملی
ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز کے چیلنجز اور سپلیمنٹس (جیسے آئن ٹرانسپورٹ جھلیوں) کو روایتی کریوجینک عملوں میں
 

غیر کریوجینک ہوا سے علیحدگی کی ٹیکنالوجی
 

 

جذب کرنے کا طریقہ (PSA/VSA)

اصول: دباؤ سوئنگ سائیکل . کے ذریعے آکسیجن اور نائٹروجن علیحدگی حاصل کرنے کے لئے زیولائٹ یا کاربن سالماتی چھلنی کے ذریعہ نائٹروجن کے انتخابی جذب کو استعمال کریں۔
عمل: کمپریسڈ ہوا جذب ٹاور میں داخل ہوتی ہے ، نائٹروجن ایڈسوربڈ ہوتا ہے ، اور آکسیجن سے مالا مال گیس (93-95 ٪ طہارت) کو بطور پروڈکٹ خارج ہوتا ہے۔ سنترپت ٹاور کو دباؤ میں کمی (شکل 1) . کے ذریعہ دوبارہ تخلیق کیا گیا ہے
فوائد: فاسٹ اسٹارٹ اپ (منٹ) ، چھوٹے اور درمیانے درجے کے پیمانے کے لئے موزوں ماڈیولر ڈیزائن (<150 tons/day).
حدود: ارگون تیار نہیں کیا جاسکتا ، اور بائی پروڈکٹ نائٹروجن میں آکسیجن کا زیادہ مواد ہوتا ہے اور اس میں اضافی طہارت . کی ضرورت ہوتی ہے۔

 

کیمیائی جذب کا طریقہ

کیس: مولٹوکس پگھلا ہوا نمک کا عمل (شکل 2)
عمل: دبے ہوئے ہوا میں پگھلے ہوئے نمک کے ساتھ پریٹریٹریٹمنٹ کے بعد رد عمل ظاہر ہوتا ہے ، آکسیجن جذب ہوتا ہے اور حرارتی/افسردگی کے ذریعہ اس کی تزئین کی جاتی ہے .
فوائد: ہوا کے کمپریشن کے لئے کم بجلی کی کھپت ، اور عمل سے ضائع گرمی . استعمال کی جاسکتی ہے
چیلنجز: اہم اعلی درجہ حرارت کی سنکنرن کے مسائل ، ابھی تک تجارتی نہیں .
 

پولیمر جھلی علیحدگی

میکانزم: آکسیجن انووں کے چھوٹے متحرک قطر کی بنیاد پر ، جھلی کے مواد کے ذریعے انتخابی تعی .ن (شکل 3) .
خصوصیات: کوئی حرکت پذیر حصے نہیں ، کم طہارت کے منظرناموں کے لئے موزوں (25-50 ٪ آکسیجن سے افزودہ ہوا) ، پیمانہ عام طور پر ہوتا ہے<20 tons/day.
اطلاق: آبی زراعت آکسیجنشن ، کوئلے کی کان inerting .

آئن ٹرانسپورٹ جھلی (ITM)

تکنیکی پیشرفت: اعلی درجہ حرارت سیرامک جھلیوں نے آکسیجن آئن کی ترسیل (شکل 4) کے ذریعے علیحدگی حاصل کی ، جس میں 99 ٪ سے زیادہ {{3} than کی پاکیزگی ہے۔
انضمام کی صلاحیت: جب گیس ٹربائنوں کے ساتھ مل کر ، ہائی پریشر نائٹروجن بائی پروڈکٹ براہ راست بجلی کی پیداوار کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، جس میں تھرمل کارکردگی میں 15-20} ٪ {. کی اضافہ ہوتا ہے۔
موجودہ حیثیت: پائلٹ مرحلے میں ، مادی استحکام کو بہتر بنانے کی ضرورت ہے .
 

کریوجینک آسون ٹیکنالوجی: موجودہ حیثیت اور ارتقاء

 

عمل کور

اصول: دو مرحلے کے آسون والے ٹاور (شکل 5) . کے ذریعے علیحدگی حاصل کرنے کے لئے ہوا کے اجزاء (O₂ -183 ڈگری ، N₂ -196} ڈگری) کے ابلتے ہوئے پوائنٹس میں فرق کو استعمال کریں۔
کلیدی اقدامات:
کمپریشن اور پریٹریٹریٹمنٹ: ہوا کو 6-10 بار میں کمپریسڈ کیا جاتا ہے ، اور سالماتی چھل .ے CO₂ اور پانی کے بخارات . کو ہٹاتے ہیں۔
کریوجینک علیحدگی: مائع ہوا کو آکسیجن (ٹاور نیچے) اور نائٹروجن (ٹاور ٹاپ) میں آسون ٹاور میں الگ کیا جاتا ہے ، اور ارگون سائیڈ لائن . کے ذریعے بازیافت ہوتا ہے۔
توانائی کی بازیابی: ریفریجریشن کے لئے ایکسپینڈر پریشر ڈراپ کا استعمال کرتا ہے ، اور اعلی کارکردگی پلیٹ فائن ہیٹ ایکسچینجر سردی . کو ٹھیک کرتا ہے

 

بڑے پیمانے پر اور مربوط جدت

سنگل سیٹ اسکیل: 1980 کی دہائی میں 500 ٹن/دن سے لے کر موجودہ 5 ، 000 ٹن/دن (شکل 6) تک ، یونٹ کی سرمایہ کاری کی لاگت 40 ٪ . کی کمی کی گئی ہے۔
عام انضمام کے معاملات:
ڈیمکولیک آئی جی سی سی پاور پلانٹ (نیدرلینڈز): ASU مکمل طور پر گیس ٹربائن کے ساتھ مربوط ہے ، ہوا ٹربائن کمپریسر سے لیا جاتا ہے ، نائٹروجن کو دہن کے اختتام میں واپس لگایا جاتا ہے ، NOX کے اخراج کو 30 ٪ تک کم کیا جاتا ہے ، اور خالص بجلی کی پیداوار کی کارکردگی 47 ٪ . تک بڑھ جاتی ہے۔
روزن برگ کول گیسیکیشن پروجیکٹ: آزاد ASU سپلائی آکسیجن ، نائٹروجن کو عمل کی حفاظت کے لئے غیر فعال گیس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے ، اور Syngas کی پیداواری صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ . کیا جاتا ہے۔

 

عمل کی اصلاح

کم پریشر (ایل پی) بمقابلہ ہائی پریشر (ای پی) سائیکل:
ایل پی سائیکل: ہوا کا دباؤ 65-100 psia ، نائٹروجن وینٹنگ منظرنامے کے لئے موزوں ہے .
ای پی سائیکل: دباؤ> 100 پی ایس آئی اے ، نائٹروجن براہ راست عمل کمپریشن کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، جس سے بجلی کی اضافی کھپت کو کم کیا جاسکتا ہے .
پمپنگ مائع سائیکل: گیس کمپریشن توانائی کی کھپت سے بچنے کے لئے مائع کی مصنوعات کو زیادہ دباؤ میں پمپ کیا جاتا ہے ، جو ایسے منظرناموں کے لئے موزوں ہے جس میں ہائی پریشر آکسیجن کی ضرورت ہوتی ہے (جیسے کوئلہ کیمیائی صنعت) .

ٹکنالوجی کا موازنہ اور انتخاب گائیڈ

ٹکنالوجی کی پختگی معاشی پیمانے (ٹن/دن) طہارت (جلد . ٪) اسٹارٹ اپ ٹائم بائی پروڈکٹ صلاحیت
Cryogenic distillation Mature >20 سے زیادہ یا اس کے برابر 99 گھنٹے نائٹروجن اور ارگون موثر بحالی
PSA جذب نیم بالغ<150 93-95 minutes Nitrogen needs to be purified
جھلی علیحدگی نیم بالغ<20 ≤40 Immediate No
آئی ٹی ایم کے تحت ترقی کے تحت 99 گھنٹوں سے زیادہ یا اس کے برابر غیر متوقع طور پر نائٹروجن کا علاج کرنے کی ضرورت ہے

انتخاب منطق:
بڑے پیمانے پر اعلی طہارت کی طلب (جیسے اسٹیل ، کیمیائی صنعت): کریوجینک آسون کو ترجیح دیں ، بائی پروڈکٹ . کی قیمت کو مدنظر رکھتے ہوئے
چھوٹے اور درمیانے درجے کے لچکدار منظرنامے (میڈیکل ، ریموٹ ایریاز): PSA یا جھلی کی علیحدگی ، جس میں تیزی سے تعیناتی اور کم دیکھ بھال . پر توجہ مرکوز ہے
مستقبل میں اعلی ویلیو ایڈڈ منظرنامے: آئی ٹی ایم قابل تجدید توانائی کے ساتھ مل کر ، تقسیم شدہ آکسیجن کی پیداوار اور کاربن کی گرفتاری . کے لئے موزوں ہے

 

انٹیگریٹڈ ٹکنالوجی: توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کی کلید

 

گیس ٹربائنوں کے ساتھ تھرمل انضمام

ہوا نکالنے: آزاد ایئر کمپریسر (شکل 7) . کی بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لئے گیس ٹربائن کمپریسر سے ASU میں ہوا کا کچھ حصہ نکالیں۔
نائٹروجن ری انجیکشن: شعلہ درجہ حرارت (NOX ↓ 50 ٪) کو کم کرنے کے لئے ہائی پریشر نائٹروجن کو دہن چیمبر میں انجکشن لگایا جاتا ہے ، اور اسی وقت ایندھن کے استعمال کو بہتر بنانے کے لئے ایک چھوٹی سی بات کی جاتی ہے (بجلی کی پیداوار or 10-15 ٪) .

 

اور کوئلے کے گیسفیکیشن مشترکہ سائیکل (آئی جی سی سی)

کیس: ٹمپا الیکٹرک پروجیکٹ اعلی دباؤ والے ASU کا استعمال کرتا ہے ، ہوا کا دباؤ گیس ٹربائن سے مماثل ہوتا ہے ، اور نائٹروجن ترکیب گیس کو ٹھنڈا کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے ، اور نظام کی مجموعی تھرمل کارکردگی کو 52 ٪ . تک بڑھا دیا جاتا ہے۔
فوائد: مشترکہ کمپریشن کا سامان ، فضلہ گرمی کی بازیابی کا نیٹ ورک ، اور سرمائے کے اخراجات 15-20 ٪ سے کم ہوجاتے ہیں

 

کیمیائی عمل انضمام

ترکیب گیس کی تیاری: ASU آکسیجن جزوی آکسیکرن رد عمل کے لئے استعمال ہوتا ہے ، اور بائی پروڈکٹ نائٹروجن مصنوعی امونیا کے لئے خام مال کے طور پر استعمال ہوتا ہے ، جس سے "گیس کیمیکل فرٹلیزر" کو شریک پیداواری . کا احساس ہوتا ہے۔
کاربن کی گرفتاری: آکسیجن سے افزودہ دہن کے ذریعہ تیار کردہ اعلی حراستی CO₂ صنعتی سجاوٹ . میں مدد کے لئے براہ راست مہر لگایا جاسکتا ہے۔
ابھرتے ہوئے رجحانات اور چیلنجز

 

تکنیکی جدت طرازی کی سمت

مادی پیشرفت:
اعلی کارکردگی والے ایڈسوربینٹس (جیسے ایم او ایف) PSA سلیکٹیویٹی کو بہتر بناتے ہیں ، جس میں 97 ٪ سے زیادہ {{2} than سے زیادہ کی پاکیزگی ہے۔
جامع سیرامک جھلیوں نے ITMs کی اعلی درجہ حرارت کی مہر لگانے کے مسئلے کو حل کیا ، جس میں ایک ہدف کی عمر 50 ، 000 گھنٹے . تک بڑھا دی جاتی ہے۔
ڈیجیٹل تبدیلی: AI الگورتھم ASU آپریٹنگ پیرامیٹرز کو بہتر بناتے ہیں ، اور پیش گوئی کرنے والی دیکھ بھال ڈاؤن ٹائم کو 30 ٪ . سے کم کردیتی ہے
 

پائیدار ترقی کی ضروریات

کم کاربن عمل: "گرین بجلی-سبز آکسیجن" بند لوپ . کو حاصل کرنے کے لئے ونڈ پاور/فوٹو وولٹائک سے چلنے والے الیکٹرو سورسورپشن (E-PSA) کا استعمال کریں
فضلہ گرمی کا استعمال: TSA کی تخلیق نو کے لئے کیمیائی فضلہ حرارت کا استعمال کریں ، جس سے توانائی کی مجموعی کھپت کو 10-12 ٪ . سے کم کیا جائے۔

 

چیلنجز

غیر کریوجینک ٹکنالوجی کے پیمانے کی رکاوٹ: PSA اور جھلی کی علیحدگی اب بھی اعلی طہارت اور اعلی بہاؤ کے منظرناموں میں کریوجینک آسون کی جگہ نہیں لے سکتی ہے .
آئی ٹی ایم کی انجینئرنگ رکاوٹیں: بڑے پیمانے پر مینوفیکچرنگ کا عمل نادان ہے ، اور لاگت کم درجہ حرارت کے عمل سے 40 ٪ سے زیادہ ہے .

 

نتیجہ

ہوا سے علیحدگی کی ٹکنالوجی کی ترقی "کم درجہ حرارت کے بڑے پیمانے پر ، غیر کم درجہ حرارت پر حاوی ہونے والے منظرناموں پر حاوی ہے" کا ایک نمونہ پیش کرتا ہے ، اور توانائی کے تبادلوں کے عمل کے ساتھ گہری انضمام مستقبل کے مسابقت کا بنیادی حصہ ہے . 5 کریوجنک آستگی کو بڑے پیمانے پر لچکدار اور گرمی کے انضمام کے ذریعہ بہتر بنانے کے لئے جاری ہے۔ مواد کی سائنس اور ڈیجیٹل ٹکنالوجی کی پیشرفت ، ہائبرڈ پروسیس (جیسے کریوجینک + آئی ٹی ایم) کے ذریعہ کارفرما نئے ماڈل اور قابل تجدید توانائی صنعت کے منظر نامے کو نئی شکل دے گی اور کاربن غیر جانبداری کے اہداف کے لئے کلیدی مدد فراہم کرے گی۔