Cyflwyniad
Trosolwg o dechnoleg prosesu nwy diwydiannol nad yw'n gryogenig
2.1 Technoleg arsugniad
2.2 System pilen polymer
Technoleg prosesu nwy diwydiannol cryogenig
3.1 Trosolwg o Brosesu Cryogenig
3.2 cylch cywasgu
3.3 Cylch Hylif Pwmpio
3.4 Cylch pwysedd isel a phwysau uchel
Cymhariaeth o ddewisiadau amgen proses a gwelliant technegol
Cyfeiriadau
Mae technoleg gwahanu aer yn gyswllt allweddol mewn cynhyrchu cemegol. Fe'i defnyddir yn bennaf i echdynnu nwyon diwydiannol fel ocsigen a nitrogen o aer ac fe'i defnyddir yn helaeth wrth gynhyrchu tanwydd, synthesis cemegol a meysydd ynni. Mae technoleg gwahanu aer cryogenig wedi dod yn ddull a ffefrir ar gyfer cynhyrchu nwy ar raddfa fawr oherwydd ei effeithlonrwydd a'i economi uchel. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda hyrwyddo technoleg, mae dulliau nad ydynt yn gryogenig fel arsugniad a gwahanu pilen wedi denu sylw yn raddol. Nod y papur hwn yw archwilio optimeiddio prosesau a gwella technolegau gwahanu aer traddodiadol ac sy'n dod i'r amlwg, dadansoddi eu heconomi a'u potensial integreiddio, a darparu cyfeirnod ar gyfer y diwydiant.
2. Trosolwg o dechnoleg prosesu nwy diwydiannol nad yw'n gryogenig
2.1 Technoleg arsugniad
Mae technoleg arsugniad yn seiliedig ar allu arsugniad dethol deunyddiau ar gyfer moleciwlau nwy, a defnyddir rhidyll moleciwlaidd zeolite neu garbon yn aml fel adsorbent. Ei egwyddor graidd yw cyflawni gwahanu trwy ddefnyddio arsugniad gwahaniaethol moleciwlau nwy ar wyneb yr adsorbent. Er enghraifft, mae moleciwlau nitrogen yn cael eu adsorbed yn haws gan zeolites oherwydd eu polareiddio cryf, tra bod ocsigen yn ffurfio llif nwy llawn ocsigen trwy'r gwely arsugniad.
Rhennir technoleg arsugniad yn bennaf yn ddau gategori:
Amsugniad Swing Tymheredd (TSA): Mae'r adsorbent yn cael ei adfywio trwy wresogi, sy'n addas ar gyfer cynhyrchu ocsigen purdeb uchel (93%~ 95%).
Amsugno Swing Pwysau (PSA/VSA): Cyflawnir adfywiad trwy ddatgywasgiad, gyda chylch gweithredu byr, sy'n addas ar gyfer cymwysiadau ar raddfa fach a chanolig.
Mae cyfarwyddiadau optimeiddio yn cynnwys pretreatment i gael gwared ar ddŵr/carbon deuocsid, adfer ynni pwysau aml-wely a gweithrediad gwactod i wella effeithlonrwydd a lleihau'r defnydd o ynni.
2.2 System pilen polymer
Mae technoleg gwahanu pilen yn defnyddio'r gwahaniaeth yng nghyfradd athreiddedd nwy trwy'r bilen polymer i gyflawni gwahanu. Mae moleciwlau ocsigen yn llai ac mae ganddynt athreiddedd uwch na nitrogen, felly gall y system bilen gynhyrchu aer wedi'i gyfoethogi ocsigen (25%~ 50%). Ei fanteision yw gweithrediad syml, gweithrediad parhaus a bwyta ynni isel, ond mae purdeb y cynnyrch yn gyfyngedig, ac mae angen ei gyfuno â philen cludwr gweithredol i wella detholusrwydd.
Mae systemau pilen yn addas ar gyfer cymwysiadau ar raddfa fach (llai na neu'n hafal i 20 tunnell/dydd) ac mae ganddynt oddefgarwch uchel ar gyfer carbon deuocsid a dŵr. Gall gwelliannau materol yn y dyfodol ehangu ei ystod cymhwysiad.
3. Technoleg Prosesu Nwy Diwydiannol Cryogenig
3.1 Trosolwg o Brosesu Cryogenig
Distylliad cryogenig yw'r dechnoleg brif ffrwd ar gyfer cynhyrchu nwyon diwydiannol purdeb uchel ar raddfa fawr, a all gynhyrchu ocsigen nwyol/hylif, nitrogen ac argon ar yr un pryd. Ei graidd yw cyflawni gwahanu trwy oeri a ffracsiynu aer cywasgedig, gyda manteision cyfradd adfer uchel a chost gynyddrannol isel.
3.2 cylch cywasgu
Mae dyfeisiau cryogenig fel arfer yn defnyddio cywasgwyr allgyrchol i bwyso ar nwyon i 3.5 ~ 70MPA i ddiwallu anghenion cludo. Mae planhigion mawr yn lleihau costau uned trwy economïau maint, tra bod cyfleusterau IgCC (cylch cyfun nwyeiddio glo integredig) yn gwneud y gorau o effeithlonrwydd ynni ymhellach trwy echdynnu tyrbin nwy.
3.3 Cylch Hylif Pwmpio
Gellir lleihau'r defnydd o ynni cywasgu nwy trwy bwmpio cynhyrchion hylif (fel ocsigen hylif) i bwysau canolradd. Gall cylchoedd pwmpio rhannol adfer oeryddion, lleihau maint offer a chostau gweithredu.
3.4 cylchoedd pwysedd isel a phwysau uchel
Cylch pwysedd isel (LP): Pwysedd bwyd anifeiliaid 360 ~ 600MPA, sy'n addas ar gyfer senarios sydd â galw isel am sgil-gynhyrchion nitrogen.
Cylch pwysedd uchel (HP): Mae'r pwysau'n fwy na 700MPA, sy'n addas ar gyfer cynhyrchu nitrogen purdeb uchel neu integreiddio â phrosesau eraill (megis tyrbinau nwy).
4. Cymharu dewisiadau amgen a gwelliannau technegol
Technoleg arsugniad a philen: Yn addas ar gyfer graddfeydd bach a chanolig, ond ni all herio lleoliad technoleg cryogenig ym maes purdeb uchel ar raddfa fawr. Mae angen dyfeisiau dadwenwyno ychwanegol neu systemau wrth gefn cryogenig ar y ddau.
Technoleg Cryogenig: Gellir gwella effeithlonrwydd ynni yn sylweddol trwy integreiddio gwres (megis echdynnu tyrbin nwy) ac optimeiddio beiciau pwmpio. Er enghraifft, gall defnyddio gwres echdynnu i ragflaenu aer neu adfywio toddyddion leihau'r defnydd o ynni ymhellach.
Mae cyfarwyddiadau datblygu yn y dyfodol yn cynnwys:
Gwella perfformiad adsorbents a deunyddiau pilen.
Integreiddio gwres prosesau cryogenig a phlanhigion cemegol.
Cymhwyso technolegau sy'n dod i'r amlwg fel pilenni cludo cemegol neu ïon (ITM).
Technoleg gwahanu aer cryogenig yw'r dewis prif ffrwd o hyd ar gyfer cynhyrchu nwy diwydiannol oherwydd ei aeddfedrwydd a'i economi. Trwy optimeiddio prosesau (megis integreiddio gwres, cylchrediad pwmpio) a gwelliannau technegol (megis ymchwil a datblygu materol), gellir gwella effeithlonrwydd ymhellach a gellir lleihau costau. Mae gan dechnoleg nad yw'n gryogenig botensial mewn cymwysiadau ar raddfa fach, ond mae angen iddo dorri trwy'r cyfyngiadau purdeb a graddfa. Yn y dyfodol, cydweithredu aml-dechnoleg ac integreiddio traws-barth fydd yr allwedd i ddatblygiad y diwydiant.
