Hiện tại, argon chủ yếu có được bằng cách tách không khí lạnh sâu. Liệu một đơn vị phân tách không khí lạnh quy mô lớn có được trang bị hệ thống argon có liên quan đến đầu tư và tiêu thụ năng lượng của đơn vị hay không. Đối với một đơn vị mới được xây dựng, liệu có nên định cấu hình hệ thống argon nên dựa trên tình hình thị trường Argon trong khu vực có thiết bị, kết hợp với mức đầu tư đơn vị và mức tiêu thụ năng lượng, sau đó chọn sơ đồ cấu hình phù hợp cho dự án. Chỉ bằng cách này, vai trò của một đơn vị tách không khí mới được sử dụng đầy đủ, và sau đó cấu trúc sản phẩm của nhà máy có thể được tối ưu hóa để có được những lợi ích tốt nhất.
Từ khóa: Hệ thống argon; chợ; Tiêu thụ năng lượng; lợi ích
Menu nội dung
1. Giới thiệu
2. Giới thiệu về một đơn vị tách không khí lớn
3. Dòng chảy quy trình và các đặc điểm của sản xuất argon
4. Nghiên cứu và phân tích thị trường Argon ở một khu vực nhất định
5. Phân tích hiệu quả rủi ro và năng lượng của sản xuất argon
6. Kết luận
7. Đề xuất
1. Giới thiệu
Các khí hiếm chủ yếu đề cập đến các khí có hàm lượng thấp trong khí quyển, bao gồm helium, neon, argon, krypton, xenon, v.v., trong đó argon có hàm lượng cao nhất, chiếm khoảng 0. 932%. Argon là một loại khí hiếm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Nó rất không hoạt động và không cháy cũng không hỗ trợ đốt cháy. Argon chủ yếu được sử dụng trong sản xuất, điện tử, luyện kim loại và các ngành công nghiệp khác. Ví dụ, khi hàn nhôm, magiê, đồng và hợp kim và thép không gỉ, argon thường được sử dụng làm khí hàn để ngăn các bộ phận hàn bị oxy hóa hoặc nitrid bởi không khí. Trong sản xuất công nghiệp thực tế, việc thiết lập hệ thống argon có liên quan đến cấu trúc sản phẩm, đầu tư và tiêu thụ năng lượng của thiết bị.
2. Giới thiệu về một đơn vị tách không khí lớn
Một dự án hóa học than lớn trong một khu vực nhất định có kế hoạch xây dựng một đơn vị tách không khí với khả năng sản xuất oxy là 50, 000 NM3/h. Đơn vị có kế hoạch sử dụng thanh lọc hấp phụ phân tử nhiệt độ bình thường, áp lực không khí, quá trình nén nội bộ sản phẩm oxy và nitơ, tháp đóng gói thông thường và quy trình sản xuất máy chưng cất đầy đủ, và ổ đĩa đơn vị máy nén khí.
3. Dòng chảy quy trình và các đặc điểm của sản xuất argon
Phương pháp thường được sử dụng để sản xuất argon là sản xuất argon chưng cất đầy đủ, có lợi thế của quy trình đơn giản, hoạt động thuận tiện, an toàn, ổn định và tốc độ trích xuất argon cao. Việc sản xuất argon chưng cất đầy đủ là lấy phần giàu argon từ phần giữa và dưới của tháp phía trên và vào hệ thống chưng cất argon, tách oxy và argon trong tháp argon thô, và trực tiếp lấy argon thô với hàm lượng oxy của<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. Nghiên cứu và phân tích thị trường Argon ở một khu vực nhất định
Theo khảo sát, có 9 đơn vị phân tách không khí với thang đo hơn 6 000 nm3/h trong hoạt động, đang được xây dựng và được lên kế hoạch ở một khu vực nhất định, như trong Bảng 1. Ngoài ra, do thực tế là hệ thống argon của một số dự án chưa được sử dụng hoặc đầu ra thấp, đầu ra thực tế là khoảng 63.000 t/a. Nhìn chung, năng lực sản xuất argon trong khu vực này là tương đối nhỏ.
Điều này được hiểu rằng chi phí vận chuyển đơn vị của chất lỏng argon là {{0}}. 8 đến 1.0 nhân dân tệ/(t · km). Sự khác biệt về giá giữa các thị trường trong vòng 200 km về mặt lý thuyết là khoảng 160 nhân dân tệ/t; Tương tự, chênh lệch giá giữa hai thị trường cách nhau 500 km vượt quá 400 nhân dân tệ/t và thị trường được kết nối. Điều này được hiểu rằng giá thị trường của argon trong khu vực này là 800 đến 1900 nhân dân tệ/t (được tính dựa trên giá trung bình hàng năm là 1000 nhân dân tệ).
Đối với 5 0, 000- phân tách không khí lớp, argon là sản phẩm phụ. Về mặt lý thuyết, mức tiêu thụ năng lượng chủ yếu bao gồm công việc phân tách và công việc hóa lỏng (công việc nén đều được phân phối trên oxy và nitơ). Được biết, công việc hóa lỏng tối thiểu lý thuyết của argon là 0. 2391 kW · h/nm3 (tính toán tại 0. Công việc phân tách được tính theo công thức: W=rt (no2ln + nn2ln + nar ln) trong công thức, r là hằng số khí phổ quát; T là nhiệt độ môi trường; NO2, NN2, NAR lần lượt là lượng oxy, nitơ và các chất argon; PO2, PN2, PAR là áp lực một phần của các thành phần oxy, nitơ và argon tương ứng; P là tổng áp suất.
Thông qua tính toán, có thể thu được rằng công việc phân tách tối thiểu lý thuyết là 1 nm3 không khí là khoảng 0. 017 44 kW · h/nm3=248, 000 × 0,02 × 8% × (560 1500)=148 kw · h/t. Tóm lại, chi phí sản xuất của argon là khoảng 316 kW · h/t, hoặc 139 nhân dân tệ/t.
Bao gồm các khách hàng trong phạm vi 200 và 500 km, cộng với chi phí vận chuyển, tổng chi phí lần lượt là khoảng 299 và 539 nhân dân tệ, vẫn có một số lợi thế chi phí nhất định.
Bán kính vận chuyển của khu vực này từ khu vực công nghiệp của thủ đô tỉnh chỉ là 100 km. Trong tương lai, với kế hoạch chiến lược phát triển "vốn mạnh mẽ" của tỉnh, ngành sản xuất, đặc biệt là các ngành công nghiệp điện tử và quang điện, sẽ mở ra các cơ hội phát triển lớn và nhu cầu thị trường đối với argon cũng sẽ tăng theo.
5. Phân tích hiệu quả rủi ro và năng lượng của sản xuất argon
Đối với việc sản xuất argon, quy trình sản xuất máy chưng cất đầy đủ hiện tại là trưởng thành về mặt kỹ thuật và đáng tin cậy, và sẽ không làm tăng rủi ro an toàn của thiết bị. Cấu hình của hệ thống argon cũng sẽ làm tăng tốc độ chiết oxy và có tác dụng tiết kiệm năng lượng đáng kể. Đối với 50, 000- Phân tách không khí ở cấp độ, khối lượng trích xuất argon là khoảng 1500nm3/h (tốc độ trích xuất argon là 70%). Một so sánh được thực hiện về tiêu thụ năng lượng, đầu tư và thu nhập, như trong Bảng 2.
|
Dự án |
Không có argon | Tháp hiệu quả bổ sung | Cấu hình hệ thống argon |
| Tỷ lệ chiết oxy/% |
90．4 |
97 |
96．4 |
| Hiệu ứng tiết kiệm năng lượng/% | 0 (cơ sở tính toán) | Khoảng 5 |
Khoảng 2．5 |
| Đầu tư/10, 000 Yuan | 0 (cơ sở tính toán) |
800 -1000 |
Khoảng 1500 |
| Lợi ích tiết kiệm năng lượng/ (10, 000 Yuan · a -1)) | 0 (cơ sở tính toán) |
800 |
400 |
| Khối lượng sản phẩm/t |
0 |
0 |
21 000 |
| Lợi ích sản phẩm/ (10, 000 Yuan · a -1)) |
0 |
0 |
1500 |
| Thời gian hoàn vốn toàn diện lợi ích/A | 0 (cơ sở tính toán) |
1 |
1 |
| Thu nhập hàng năm trong hoạt động 10, 000 Yuan · a -1 | 0 (cơ sở tính toán) |
0 |
1500 |
Bảng 2 So sánh các sơ đồ để cấu hình hệ thống argon
Vì hơn 90% mức tiêu thụ năng lượng của bộ phận tách không khí được tạo ra bởi máy nén khí và bộ tăng cường, chúng tôi tính toán giảm mức tiêu thụ năng lượng bằng cách định cấu hình hệ thống argon. Tốc độ thức ăn càng nhanh, nhiệt độ ở dưới cùng của bể giảm nhanh và chênh lệch nhiệt độ giữa các bức tường bên trong và bên ngoài càng lớn, khiến thành bên trong của bể chịu căng thẳng kéo dài. Dưới sự chồng chất của một số ứng suất, căng thẳng cao địa phương bị trầm trọng hơn. Căng thẳng cao địa phương này cung cấp các điều kiện thuận lợi cho sự hình thành và mở rộng các vết nứt. Ở cạnh thẳng của đầu nơi độ bền nhiệt độ thấp là yếu nhất, các hạt bề mặt gần vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt của các vết nứt giữa các mối hàn. Dưới hành động của căng thẳng cao cục bộ, các vết nứt tiếp tục mở rộng dọc theo độ giòn phân tách hạt hoặc xuyên suốt, và cuối cùng xâm nhập và khiến bể bị hỏng.
6. Đề xuất
1. Vết nứt thất bại của đầu bể đông lạnh là một vết nứt giòn ở nhiệt độ thấp gây ra bởi sự căng thẳng bên trong bể. Vết nứt bắt nguồn từ bề mặt bên trong của phần cạnh thẳng của đầu bên ngoài vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt của mối hàn chu vi. Các vết nứt trong khu vực nguồn vết nứt và bề mặt bên trong chủ yếu là các vết nứt giữa các hạt, và khu vực mở rộng là vết nứt phân tách giữa các hạt và xuyên suốt.
2. Trong quá trình hình thành của phần cạnh thẳng của đầu, biến đổi pha martensitic do biến dạng đã xảy ra, dẫn đến độ cứng biến dạng lớn, làm suy giảm đáng kể độ bền nhiệt độ thấp của vật liệu và ứng suất dư lớn là nguyên nhân chính của vết nứt crack nhiệt độ thấp trong bể chứa chất crokogen.
3. Sự biến dạng quá mức của sự tăng cường biến dạng của bể chứa lạnh làm tăng độ cứng của vật liệu và làm cho vật liệu giòn, trong khi gây ra ứng suất còn lại lớn, làm tăng tốc độ tạo ra các vết nứt.
4. Ứng suất chênh lệch nhiệt độ được tạo ra bởi sự lấp đầy không liên tục của nitơ lỏng trong quá trình sử dụng bể cũng làm tăng tốc độ căng thẳng và mở rộng vết nứt.
7. Kết luận
1. Sự biến đổi pha martensite do chủng gây ra bởi biến dạng lạnh của thép không gỉ austenit có liên quan đến nhiệt độ biến dạng dẻo, lượng biến dạng và tốc độ biến dạng. Chúng tôi khuyến nghị rằng hình thành ấm được sử dụng để hình thành đầu để giảm sự tạo ra biến dạng martensite và biến dạng vật liệu làm cứng do biến dạng lạnh. Sau khi đầu được hình thành, hàm lượng ferrite tương đương có thể được phát hiện bằng phương pháp phát hiện từ tính. Hàm lượng ferrite tương đương thường được kiểm soát dưới 15%. Đối với đầu có ferrite tương đương của phần cạnh thẳng vượt quá yêu cầu, phương pháp xử lý dung dịch rắn có thể được sử dụng để lưu nó, do đó độ dẻo và độ bền của vật liệu có thể được khôi phục hoặc cải thiện một phần;
2. Khi biến dạng tăng cường bể chứa, lượng biến dạng phải được kiểm soát nghiêm ngặt, và tốc độ biến dạng và biến dạng của chất lỏng áp lực nên được kiểm soát để tránh biến dạng tốc độ cao ở nhiệt độ thấp, làm giảm hiệu quả việc tạo ra martensite biến dạng và giảm căng thẳng biến dạng.
