Produzione di azoto a basso costo tramite adsorbimento? 

Quando senti “azoto a buon mercato”, pensi immediatamente al PSA. Ma economico è un concetto flessibile. Molti clienti desiderano un'installazione economica e poi pagano per anni l'elettricità e le riparazioni. O viceversa: pagano più del dovuto per uno "sofisticato". un sistema che non necessita di tutte le sue funzioni. Scopriamo dove sono i risparmi reali e dove si tratta solo di marketing.

Adsorbimento vs. criogenico: non solo il prezzo al chilogrammo

Confrontare queste tecnologie solo in base al costo del gas al punto vendita è un errore. Una pianta criogenica fornisce facilmente una purezza del 99,999%, ma il suo ?appetito? in kilowatt è enorme e non le piacciono le fermate frequenti. Unità di adsorbimento, stesso PSA, più flessibile. Può essere avviato in mezz'ora, interrotto durante la notte e perdonerà le fluttuazioni del carico. Ma il suo principale nemico è l'umidità e l'olio nell'aria in entrata. Ho installato un filtro economico - e basta, i setacci molecolari al carbonio iniziano a "sgretolarsi?" in un anno invece che in dieci. I risparmi in fase di progettazione si traducono nella sostituzione dell'adsorbente, che costa la metà del prezzo di una nuova installazione.

Ecco un caso reale: in una fabbrica alimentare hanno ordinato il "più economico?" Stazione PSA-azoto. Per l'imballaggio era necessaria una purezza pari al 99,5%. Dopo 8 mesi, la produttività è scesa del 30%. Si è scoperto che il compressore non era adeguatamente asciugato e che i setacci erano "umidi". Abbiamo dovuto installare un ulteriore essiccatore a refrigerazione e modificare parte del carico. Il costo finale dell'impianto è aumentato del 40% rispetto all'originale. Produzione economica? La domanda è retorica.

Pertanto, quando si parla di costi, è necessario considerare l’intero ciclo di vita: costi di capitale (CAPEX), consumo energetico, manutenzione, durata dell’adsorbente. A volte è più vantaggioso prendere un'unità più costosa del 20-30%, ma con valvole più efficienti e un sistema di controllo che ottimizza i cicli di spurgo. Il risparmio di aria per la rigenerazione può garantire una riduzione fino al 15% dei costi energetici. Questo è circaproduzione di azoto a basso costo.

Componente chiave: non setacci, ma valvole e controlli

Tutti parlano di setacci molecolari (CMS). Sì, sono importanti; la loro capacità e selettività determinano le dimensioni degli adsorbitori. Ma il cuore del PSA sono le valvole pneumatiche e il programma di controllo. Ho visto installazioni dove sono presenti valvole economiche con una durata di 2-3 milioni di commutazioni. Con un ciclo di 60 secondi, si guastano dopo un paio d'anni di uso intensivo. Sostituire significa fermare la produzione. Le valvole costose con sedi in ceramica durano molto più a lungo. Oppure ecco il controller: se semplicemente “conta?” tempo di ciclo fisso e non si adatta alla pressione, alla temperatura e alla pulizia richiesta, l'impianto consuma costantemente aria ed energia in eccesso.

Uno dei nostri partner, un istituto di designChengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èyzkjhx.ru), è stato un approccio interessante. Non si sono limitati a vendere le installazioni, ma hanno prima effettuato un audit dettagliato delle esigenze dell’impianto. Quanto azoto è effettivamente necessario all'ora, come cambiano i consumi durante la giornata, qual è la pressione in rete. Spesso si è scoperto che era possibile installare non una stazione grande, ma due più piccole funzionanti in cascata, il che ha consentito risparmi significativi in ​​modalità di carico parziale. Questa è ingegneria, non solo vendita di hardware.

Pertanto, quando vi viene offerto un “PSA economico?”, chiedetevi subito: quali valvole, chi produce il controller, quale logica di controllo? Se le risposte sono vaghe, questo è un motivo per essere cauti.

La pulizia è il principale parametro di costo

La dipendenza è semplice: maggiore è la purezza, più costosa è la produzione di ogni metro cubo. Per ottenere una purezza del 99% sono necessarie determinate condizioni (pressione, tempo di ciclo, rapporto di adsorbimento/rigenerazione), mentre per il 99,9% sono necessarie condizioni diverse e meno efficaci. Dopo il 99,99% la curva dei costi sale quasi verticalmente. Molti tecnici semplicemente “guidano” l'azoto al 99,5% e lo diluiscono alle condizioni richieste, il che è spesso più economico che cercare di ottenere immediatamente il 99,9% dall'adsorbitore.

L'impianto chimico richiedeva il 99,999% di azoto per l'inertizzazione. Inizialmente hanno provato a raggiungere questo obiettivo solo con PSA altamente purificato. Ha funzionato, ma il consumo di energia era proibitivo. Quindi hanno utilizzato uno schema ibrido: PSA di primo stadio fino al 99,9% e quindi purificazione aggiuntiva utilizzando un disossidante catalitico. I costi totali sono diminuiti del 25%. Ciò si riferisce alla domanda su cosa sia “economicità?” è spesso una combinazione ottimale di tecnologie, piuttosto che una configurazione magica.

Un punto importante: la pulizia del passaporto e la pulizia reale sono due grandi differenze. L'impianto può produrre il 99,5% all'uscita dell'adsorbitore, ma se le tubazioni sono vecchie e ci sono perdite, nel punto di consumo sarà già al 98%. Questo viene spesso dimenticato. È necessario posizionare l'analizzatore non all'uscita della stazione, ma direttamente davanti al dispositivo critico. Anche questo è denaro.

Energia: dove cercare le riserve

La principale voce di costo è l'aria compressa. Pertanto, il modo più diretto perazoto economico— un efficiente compressore a vite con convertitore di frequenza e un buon sistema di preparazione dell'aria (filtri, essiccatori). Spesso risparmiano sul deumidificatore e ne installano uno economico di refrigerazione. Dà un punto di rugiada di +3°C, e per una lunga vita il CMS necessita di almeno -20°C, o meglio ancora -40°C. Di conseguenza, il compressore funziona al minimo, comprimendo ed asciugando l’umidità in eccesso, che un deumidificatore economico non può rimuovere. I setacci si inumidiscono, la pressione nelle colonne aumenta, il ciclo si accorcia: un circolo vizioso e un consumo eccessivo di energia.

Un'altra riserva è il calore. Il processo di adsorbimento è esotermico e il desorbimento è endotermico. Negli impianti di grandi dimensioni, questo calore può essere controllato riscaldando il flusso di rigenerazione o, al contrario, raffreddando l'adsorbitore. Ma negli impianti di piccole e medie dimensioni, raramente qualcuno se ne preoccupa: è troppo difficile e costoso da implementare. Sebbene per progetti di grandi dimensioni, dove si tratta di migliaia di metri cubi all'ora, tali sistemi di scambio termico si ripagano in 2-3 anni.

Consiglio pratico: richiedere sempre un calcolo dettagliato del consumo energetico specifico (kWh/Nm3 azoto) non in condizioni ideali, ma al 70% e al 50% di carico. È in queste modalità che molte installazioni economiche iniziano a "abbassarsi?" in termini di efficienza.

Caso pratico: quando è ?economico? trasformato in un progetto di costruzione a lungo termine

C'era un progetto in uno stabilimento metallurgico. Per lo spurgo era necessario l'azoto, la purezza era modesta: 98%. Gli acquirenti hanno scelto l'offerta più economica sul mercato. L'installazione è stata installata e avviata. Un mese dopo sono iniziati i problemi: calo della produttività, picchi di pressione. Gli specialisti sono arrivati, hanno aperto gli adsorbitori e si è verificato un disastro. Si è scoperto che il fornitore ha risparmiato sui prefiltri per olio fine fornendo solo quelli coalescenti. Le particelle di olio passavano e si cocavano strettamente sui setacci molecolari a causa delle variazioni di pressione. È stato impossibile ripristinare il download.

La storia si è conclusa con una prova e l'acquisto di un nuovo impianto, ma da un fornitore diverso. I fermi produzione costano decine di volte di più dei 15mila dollari risparmiati sui filtri. Questo esempio illustra bene che l'affidabilità e la corretta configurazione delle apparecchiature ausiliarie sono parte integrante del concetto di “economicità”. a lungo termine.

A volte è meglio non acquistare, ma noleggiare l'installazione con il servizio completo. L'azienda paga un importo fisso per metro cubo di azoto e tutte le questioni di manutenzione, riparazione ed efficienza ricadono sull'appaltatore. Per molte imprese di medie dimensioni questo è quello “più economico”. e un'opzione senza problemi. Tali servizi, tra l'altro, vengono offerti anche da società di ingegneria come quella sopra menzionata.Chengdu Yizhi Technology Co.che guidano il progetto dall’audit al servizio.

Risultati: cosa significa quindi “produzione a basso costo”?

Per riassumere, la produzione economica di azoto mediante adsorbimento non è il prezzo minimo del catalogo. Questo è il costo totale di proprietà (TCO) ottimale su 5-10 anni. Ciò include: un prezzo iniziale ragionevole, un consumo energetico basso e stabile, una lunga durata dei materiali di consumo (setacci, valvole, elementi filtranti), requisiti minimi di manutenzione ed elevata disponibilità del sistema.

Ciò si ottiene non con la magia, ma con un'ingegneria competente: la corretta selezione di tutti i componenti per le condizioni specifiche del cliente, installazione e messa in servizio di alta qualità, nonché chiare norme operative. Risparmiare su una cosa (ad esempio sul sistema di asciugatura) significa ovviamente aumentare i costi in un'altra area (sulla sostituzione dell'adsorbente).

Pertanto, il mio consiglio principale: cercate non solo un fornitore di apparecchiature, ma un partner pronto ad approfondire il vostro processo tecnologico e ad offrire una soluzione equilibrata. A volte sarà un semplice PSA standard, a volte sarà un sistema ibrido, a volte sarà un sistema a noleggio. La chiave per risparmiare è valutare adeguatamente i bisogni reali ed evitare funzionalità ridondanti per le quali si dovrà pagare negli anni successivi. Questa, in effetti, è tutta filosofia.