Goedkope stikstofproductie door adsorptie? 

Als je ‘goedkope stikstof’ hoort, denk je meteen aan PSA. Maar goedkoop is een flexibel concept. Veel klanten willen een goedkope installatie, en betalen vervolgens jarenlang voor elektriciteit en reparaties. Of omgekeerd: ze betalen te veel voor een ‘verfijnde’. een systeem dat niet al zijn functies nodig heeft. Laten we eens kijken waar de echte besparingen zitten en waar het alleen maar marketing is.

Adsorptie versus cryogeen: niet alleen de prijs per kilogram

Het is een vergissing om deze technologieën alleen te vergelijken op basis van de kosten van gas aan de uitlaat. Een cryogene plant geeft gemakkelijk een zuiverheid van 99,999%, maar zijn ?eetlust? in kilowatt is enorm, en ze houdt niet van frequente stops. Adsorptie-eenheid, dezelfde PSA, flexibeler. Het kan binnen een half uur worden gestart, 's nachts worden gestopt en schommelingen in de belasting worden vergeven. Maar de belangrijkste vijand is vocht en olie in de binnenkomende lucht. Ik heb een goedkoop filter geïnstalleerd - en dat is alles, de moleculaire koolstofzeven beginnen te "afbrokkelen?" in een jaar in plaats van tien. Besparingen in de ontwerpfase resulteren in vervanging van het adsorbens, wat de helft van de prijs van een nieuwe installatie kost.

Hier is een reëel geval: bij een voedselfabriek bestelden ze de “goedkoopste?” PSA-stikstofstation. Voor de verpakking was een zuiverheid van 99,5% nodig. Na 8 maanden daalde de productiviteit met 30%. Het bleek dat de compressor niet goed gedroogd was en dat de zeven “vochtig” waren. We moesten een extra koeldroger installeren en een deel van de lading verwisselen. De uiteindelijke kosten van het systeem stegen met 40% van het origineel. Goedkope productie? De vraag is retorisch.

Wanneer u het over de kosten heeft, moet u daarom rekening houden met de volledige levenscyclus: kapitaalkosten (CAPEX), energieverbruik, onderhoud en levensduur van het adsorbens. Soms is het winstgevender om een ​​unit te nemen die 20-30% duurder is, maar met efficiëntere kleppen en een besturingssysteem dat de spoelcycli optimaliseert. Besparen op lucht voor regeneratie kan een verlaging van de energiekosten met wel 15% opleveren. Dit gaat overgoedkope stikstofproductie.

Sleutelcomponent: geen zeven, maar kleppen en bedieningselementen

Iedereen heeft het over moleculaire zeven (CMS). Ja, ze zijn belangrijk; hun capaciteit en selectiviteit bepalen de afmetingen van de adsorbers. Maar het hart van de PSA zijn de pneumatische kleppen en het besturingsprogramma. Ik heb installaties gezien met goedkope kleppen met een levensduur van 2-3 miljoen schakelingen. Met een cyclus van 60 seconden vallen ze na een paar jaar intensief gebruik uit. Vervanging betekent het stopzetten van de productie. Dure kleppen met keramische zittingen gaan vele malen langer mee. Of hier is de controller: als het gewoon “telt?” vaste cyclustijd, en zich niet aanpast aan druk, temperatuur en vereiste reinheid, dan verbruikt de installatie voortdurend overtollige lucht en energie.

Eén van onze partners, een ontwerpinstituutChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website isyzkjhx.ru), was het een interessante benadering. Ze verkochten niet alleen installaties, maar voerden eerst een gedetailleerde audit uit van de behoeften van de fabriek. Hoeveel stikstof is er eigenlijk per uur nodig, hoe verandert het verbruik gedurende de dag, wat is de druk in het netwerk. Vaak bleek het mogelijk om niet één groot station te installeren, maar twee kleinere die in cascade werken, wat aanzienlijke besparingen opleverde in deellastmodus. Dit is engineering, niet alleen het verkopen van hardware.

Vraag daarom onmiddellijk, wanneer u een “goedkope PSA?” wordt aangeboden: welke kleppen, wie maakt de controller, welke besturingslogica? Als de antwoorden vaag zijn, is dit een reden om op uw hoede te zijn.

Netheid is de belangrijkste kostenparameter

De afhankelijkheid is eenvoudig: hoe hoger de zuiverheid, hoe duurder de productie van elke kubieke meter. Om een ​​zuiverheid van 99% te verkrijgen zijn bepaalde omstandigheden vereist (druk, cyclustijd, adsorptie/regeneratieverhouding), en voor 99,9% zijn andere, minder effectieve omstandigheden vereist. Na 99,99% schiet de kostencurve bijna verticaal omhoog. Veel technologen "drijven" stikstof eenvoudigweg tot 99,5% en worden verdund tot de vereiste omstandigheden, wat vaak economischer is dan proberen onmiddellijk 99,9% uit de adsorber te halen.

De chemische fabriek had 99,999% stikstof nodig voor inertisatie. In eerste instantie probeerden ze dit te bereiken met uitsluitend hooggezuiverd PSA. Het werkte, maar het energieverbruik was onbetaalbaar. Vervolgens gebruikten ze een hybride schema: PSA in de eerste fase tot 99,9% en vervolgens aanvullende zuivering met behulp van een katalytische deoxidatiemiddel. De totale kosten daalden met 25%. Dit heeft betrekking op de vraag wat ‘goedkoop’ is? is vaak een optimale combinatie van technologieën, in plaats van één magische opstelling.

Een belangrijk punt: netheid van paspoorten en echte netheid zijn twee grote verschillen. De installatie kan 99,5% produceren bij de uitlaat van de adsorber, maar als de pijpleidingen oud zijn en er lekkages zijn, dan zal dit op het moment van verbruik al 98% zijn. Dit wordt vaak vergeten. Het is noodzakelijk om de analysator niet bij de uitgang van het station te plaatsen, maar direct voor het kritieke apparaat. Dit is ook geld.

Energie: waar te zoeken naar reserves

De belangrijkste kostenpost is perslucht. Daarom de meest directe manier omgoedkope stikstof— een efficiënte schroefcompressor met frequentieaandrijving en een goed luchtbehandelingssysteem (filters, drogers). Ze besparen vaak op een luchtontvochtiger en installeren een goedkope koelinstallatie. Het geeft een dauwpunt van +3°C, en voor een lange levensduur heeft het CMS minimaal -20°C nodig, of beter nog -40°C. Als gevolg hiervan draait de compressor stationair, waarbij overtollig vocht wordt gecomprimeerd en gedroogd, wat een goedkope luchtontvochtiger niet kan verwijderen. De zeven worden vochtig, de druk in de kolommen neemt toe, de cyclus wordt korter: een vicieuze cirkel en overmatig energieverbruik.

Een andere reserve is warmte. Het adsorptieproces is exotherm en desorptie is endotherm. Bij grote installaties kan deze warmte worden gecontroleerd door de regeneratiestroom te verwarmen of, omgekeerd, de adsorber te koelen. Maar in kleine en middelgrote installaties heeft zelden iemand hier last van - het is te moeilijk en te duur om te implementeren. Hoewel voor grote projecten, waar we het hebben over duizenden kubieke meters per uur, dergelijke warmtewisselingssystemen zichzelf binnen 2-3 jaar terugbetalen.

Praktisch advies: vraag altijd een gedetailleerde berekening van het specifieke energieverbruik (kWh/Nm3 stikstof) niet onder ideale omstandigheden, maar bij 70% en 50% belasting. Het is in deze modi dat veel goedkope installaties beginnen te “doorzakken?” in termen van efficiëntie.

Casus uit de praktijk: wanneer is het ?goedkoop? uitgegroeid tot een langdurig bouwproject

Er was een project bij een metallurgische fabriek. Voor het zuiveren was stikstof nodig, de zuiverheid was bescheiden: 98%. Kopers kozen voor het goedkoopste aanbod op de markt. De installatie is geïnstalleerd en gestart. Een maand later begonnen de problemen: een daling van de productiviteit, drukstijgingen. Specialisten arriveerden, openden de adsorbers - en er ontstond een puinhoop. Het bleek dat de leverancier bespaarde op fijne olievoorfilters door alleen coalescentievoorfilters te leveren. Oliedeeltjes gingen er doorheen en raakten stevig verkookst op de moleculaire zeven als gevolg van drukveranderingen. Het was onmogelijk om de download te herstellen.

Het verhaal eindigde met een proefperiode en de aanschaf van een nieuwe installatie, maar dan bij een andere leverancier. Productiestilstand kostte tientallen keren meer dan de 15.000 dollar die op filters werd bespaard. Dit voorbeeld illustreert goed dat betrouwbaarheid en correcte configuratie van hulpapparatuur een integraal onderdeel zijn van het concept van “goedkoop”. op de lange termijn.

Soms is het beter om de installatie niet eens te kopen, maar te leasen met volledige service. Het bedrijf betaalt een vast bedrag per kubieke meter stikstof en alle onderhouds-, reparatie- en efficiëntiekwesties zijn voor rekening van de aannemer. Voor veel middelgrote ondernemingen is dit de “goedkoopste”. en een probleemloze optie. Overigens worden dergelijke diensten ook aangeboden door ingenieursbureaus zoals het hierboven genoemde.Chengdu Yizhi Technologie Co.die het project leiden van audit tot service.

Resultaten: wat betekent ‘goedkope productie’?

Samenvattend: goedkope stikstofproductie door adsorptie is niet de minimumprijs in de catalogus. Dit zijn de optimale totale eigendomskosten (TCO) over een periode van 5-10 jaar. Dit omvat: een redelijke initiële prijs, laag en stabiel energieverbruik, lange levensduur van verbruiksartikelen (zeven, kleppen, filterelementen), minimale onderhoudsvereisten en hoge systeembeschikbaarheid.

Dit wordt niet door magie bereikt, maar door competente engineering: de juiste selectie van alle componenten voor de specifieke omstandigheden van de klant, hoogwaardige installatie en inbedrijfstelling, evenals duidelijke bedieningsvoorschriften. Besparen op één ding (bijvoorbeeld op een droogsysteem) betekent uiteraard hogere kosten op een ander gebied (het vervangen van het adsorbens).

Daarom mijn belangrijkste advies: zoek niet alleen naar een leverancier van apparatuur, maar naar een partner die bereid is om diep in uw technologische proces te duiken en een uitgebalanceerde oplossing te bieden. Soms zal het een eenvoudige standaard PSA zijn, soms zal het een hybride systeem zijn, soms zal het een huursysteem zijn. De sleutel tot besparing is het adequaat beoordelen van de werkelijke behoeften en het vermijden van overbodige functies waarvoor u de komende jaren moet betalen. Dat is eigenlijk allemaal filosofie.