বায়ু বিচ্ছেদ প্রযুক্তির একটি পর্যালোচনা এবং শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়াগুলির সাথে এর সংহতকরণ

এয়ার বিচ্ছেদ প্রযুক্তি শিল্প গ্যাস উত্পাদনের মূল বিষয়, এবং শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়াগুলির সাথে এর সংহত অপ্টিমাইজেশন শিল্প দক্ষতা উন্নত করতে এবং ব্যয় হ্রাস করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই কাগজটি পদ্ধতিগতভাবে traditional তিহ্যবাহী এবং উদীয়মান বায়ু বিচ্ছেদ প্রযুক্তিগুলির নীতি, অর্থনীতি এবং প্রয়োগের পরিস্থিতি পর্যালোচনা করে (ক্রিওজেনিক পাতন, শোষণ, ঝিল্লি বিচ্ছেদ, আয়ন পরিবহন ঝিল্লি ইত্যাদি), ক্রাইওজেনিক এবং নন-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} cre প্রযুক্তিগত তুলনা এবং কেস বিশ্লেষণের মাধ্যমে, শক্তি ক্ষেত্রে বায়ু বিচ্ছেদ প্রযুক্তির বিকাশের প্রবণতা এবং ভবিষ্যতের গবেষণার দিকটি প্রকাশিত হয়।

 

 

 

 

ভূমিকা

শিল্প গ্যাসগুলি (অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, আর্গন) শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়াতে মূল ভূমিকা পালন করে এবং তাদের উত্পাদন প্রযুক্তির নির্বাচন এবং সংহতকরণ সরাসরি সুবিধার অর্থনীতি এবং দক্ষতার উপর প্রভাব ফেলে। এই নিবন্ধটি নিম্নলিখিত মূল বিষয়গুলি নিয়ে আলোচনা করেছে:
বিভিন্ন বায়ু বিচ্ছেদ প্রযুক্তির প্রযোজ্য পরিস্থিতি (বিশুদ্ধতা, স্কেল, শক্তি খরচ)
বায়ু বিচ্ছেদ ইউনিট (এএসইউ) এবং ডাউন স্ট্রিম প্রক্রিয়াগুলির সংহতকরণ কৌশল (যেমন গ্যাসিফিকেশন, দহন, বিদ্যুৎ উত্পাদন)
উদীয়মান প্রযুক্তিগুলির চ্যালেঞ্জ এবং পরিপূরক (যেমন আয়ন পরিবহন ঝিল্লি) traditional তিহ্যবাহী ক্রিওজেনিক প্রক্রিয়াগুলিতে
 

নন - ক্রিওজেনিক এয়ার বিচ্ছেদ প্রযুক্তি
 

 

শোষণ পদ্ধতি (পিএসএ/ভিএসএ)

নীতি: চাপ সুইং চক্রের মাধ্যমে অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেন বিচ্ছেদ অর্জনের জন্য জিওলাইট বা কার্বন আণবিক চালনী দ্বারা নাইট্রোজেনের নির্বাচনী শোষণটি ব্যবহার করুন।
প্রক্রিয়া: সংকুচিত বায়ু শোষণ টাওয়ারে প্রবেশ করে, নাইট্রোজেনকে সংশ্লেষিত করা হয়, এবং অক্সিজেন - সমৃদ্ধ গ্যাস (93-95% বিশুদ্ধতা) একটি পণ্য হিসাবে ছেড়ে দেওয়া হয়; স্যাচুরেটেড টাওয়ারটি চাপ হ্রাস (চিত্র 1) দ্বারা পুনরায় জেনারেট করা হয়।
সুবিধা: দ্রুত স্টার্টআপ (মিনিট), ছোট এবং মাঝারি স্কেলের জন্য উপযুক্ত মডুলার ডিজাইন (<150 tons/day).
সীমাবদ্ধতা: আর্গন উত্পাদন করা যায় না, এবং উপ -উত্পাদক নাইট্রোজেনের একটি উচ্চ অক্সিজেন সামগ্রী রয়েছে এবং অতিরিক্ত পরিশোধন প্রয়োজন।

 

রাসায়নিক শোষণ পদ্ধতি

কেস: মোল্টক্স গলিত লবণ প্রক্রিয়া (চিত্র 2)
প্রক্রিয়া: সংকুচিত বায়ু প্রিট্রেটমেন্টের পরে গলিত লবণের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়, অক্সিজেনটি গরম/হতাশার দ্বারা শোষিত হয় এবং ডেসারড হয়।
সুবিধাগুলি: বায়ু সংকোচনের জন্য কম বিদ্যুতের খরচ এবং প্রক্রিয়া থেকে অপচয় তাপ ব্যবহার করা যেতে পারে।
চ্যালেঞ্জগুলি: উল্লেখযোগ্য উচ্চ - তাপমাত্রা জারা সমস্যা, এখনও বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়নি।
 

পলিমার ঝিল্লি বিচ্ছেদ

মেকানিজম: অক্সিজেন অণুগুলির ছোট গতিশীল ব্যাসের উপর ভিত্তি করে, ঝিল্লি উপকরণগুলির মাধ্যমে নির্বাচনী পারমিটেশন (চিত্র 3)।
বৈশিষ্ট্যগুলি: কম - বিশুদ্ধতার পরিস্থিতি (25 - 50% অক্সিজেন-সমৃদ্ধ বায়ু) এর জন্য উপযুক্ত নয়, চলমান অংশগুলি সাধারণত স্কেলটি সাধারণত হয়<20 tons/day.
অ্যাপ্লিকেশন: জলজ চাষ অক্সিজেনেশন, কয়লা খনি জড়তা।

আয়ন পরিবহন ঝিল্লি (আইটিএম)

প্রযুক্তিগত অগ্রগতি: উচ্চ - তাপমাত্রা সিরামিক ঝিল্লিগুলি 99%এরও বেশি বিশুদ্ধতা সহ অক্সিজেন আয়ন পরিবাহী (চিত্র 4) এর মাধ্যমে পৃথকীকরণ অর্জন করে।
ইন্টিগ্রেশন সম্ভাবনা: যখন গ্যাস টারবাইনগুলির সাথে মিলিত হয়, উচ্চ - চাপ নাইট্রোজেন উপজাতগুলি সরাসরি বিদ্যুৎ উত্পাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, তাপীয় দক্ষতা 15-20%বৃদ্ধি সহ।
বর্তমান স্থিতি: পাইলট পর্যায়ে, উপাদান স্থায়িত্ব অনুকূলিত করা প্রয়োজন।
 

ক্রায়োজেনিক পাতন প্রযুক্তি: বর্তমান অবস্থা এবং বিবর্তন

 

প্রক্রিয়া কোর

নীতি: একটি দ্বি -পর্যায়ের পাতন টাওয়ার (চিত্র 5) এর মাধ্যমে বিচ্ছেদ অর্জনের জন্য বায়ু উপাদানগুলির (o₂ -}} 183 ডিগ্রি, N₂ -196 ডিগ্রি) ফুটন্ত পয়েন্টগুলির মধ্যে পার্থক্যটি ব্যবহার করুন।
মূল পদক্ষেপ:
সংক্ষেপণ এবং প্রিট্রেটমেন্ট: বায়ু 6-10 বারে সংকুচিত হয় এবং আণবিক চালগুলি কো-এবং জলীয় বাষ্পগুলি সরিয়ে দেয়।
ক্রায়োজেনিক বিচ্ছেদ: তরল বায়ু অক্সিজেন (টাওয়ারের নীচে) এবং নাইট্রোজেন (টাওয়ার টপ) এ ডিস্টিলেশন টাওয়ারে পৃথক করা হয়, এবং আর্গন পাশের লাইনের মাধ্যমে পুনরুদ্ধার করা হয়।
শক্তি পুনরুদ্ধার: এক্সপেন্ডার রেফ্রিজারেশনের জন্য চাপ ড্রপ ব্যবহার করে এবং উচ্চ - দক্ষতা প্লেট - ফিন হিট এক্সচেঞ্জার শীতল পুনরুদ্ধার করে।

 

বড় - স্কেল এবং সংহত উদ্ভাবন

একক সেট স্কেল: 1980 এর দশকে 500 টন/দিন থেকে বর্তমান 5,000 টন/দিন (চিত্র 6) পর্যন্ত ইউনিট বিনিয়োগের ব্যয় 40%হ্রাস পেয়েছে।
সাধারণ সংহতকরণ কেস:
ডেমকোলেক আইজিসিসি পাওয়ার প্ল্যান্ট (নেদারল্যান্ডস): এএসইউ সম্পূর্ণরূপে গ্যাস টারবাইনের সাথে সংহত হয়েছে, টারবাইন সংক্ষেপক থেকে বায়ু নেওয়া হয়, নাইট্রোজেনকে আবার জ্বলন প্রান্তে ইনজেকশন দেওয়া হয়, এনওএক্স নির্গমন 30%হ্রাস করা হয়, এবং নেট বিদ্যুৎ উত্পাদন দক্ষতা 47%এ বৃদ্ধি করা হয়।
রোজেনবার্গ কয়লা গ্যাসিফিকেশন প্রকল্প: স্বতন্ত্র এএসইউ সরবরাহ করে অক্সিজেন, নাইট্রোজেন প্রক্রিয়া সুরক্ষার জন্য জড় গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং সিঙ্গাস উত্পাদন ক্ষমতা সর্বাধিক হয়।

 

প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশন

নিম্নচাপ (এলপি) বনাম উচ্চ চাপ (ইপি) চক্র:
এলপি চক্র: বায়ুচাপ 65-100 পিএসআইএ, নাইট্রোজেন ভেন্টিং দৃশ্যের জন্য উপযুক্ত।
ইপি চক্র: চাপ> 100 পিএসআইএ, নাইট্রোজেন সরাসরি প্রক্রিয়া সংক্ষেপণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, অতিরিক্ত বিদ্যুতের খরচ হ্রাস করে।
পাম্পিং তরল চক্র: তরল পণ্যগুলি উচ্চ চাপের অক্সিজেন (যেমন কয়লা রাসায়নিক শিল্প) প্রয়োজন এমন পরিস্থিতিতে উপযুক্ত, গ্যাস সংক্ষেপণ শক্তি খরচ এড়াতে উচ্চ চাপে পাম্প করা হয়।

প্রযুক্তি তুলনা এবং নির্বাচন গাইড

প্রযুক্তি পরিপক্কতা অর্থনৈতিক স্কেল (টন/দিন) বিশুদ্ধতা (খণ্ড%) - সময় - পণ্য ক্ষমতা দ্বারা শুরু করুন
Cryogenic distillation Mature >99 ঘন্টা নাইট্রোজেন এবং আরগন দক্ষ পুনরুদ্ধারের চেয়ে 20 বা সমান 20
পিএসএ শোষণ সেমি - পরিপক্ক<150 93-95 minutes Nitrogen needs to be purified
ঝিল্লি বিচ্ছেদ সেমি - পরিপক্ক<20 ≤40 Immediate No
উন্নয়নের অধীনে আইটিএম 99 ঘন্টার চেয়ে বেশি বা সমানভাবে নির্ধারিত হয় নাইট্রোজেনের চিকিত্সা করা দরকার

নির্বাচন যুক্তি:
বৃহত - স্কেল উচ্চ - বিশুদ্ধতা চাহিদা (যেমন ইস্পাত, রাসায়নিক শিল্প): ক্রায়োজেনিক পাতনকে অগ্রাধিকার দিন, - পণ্য দ্বারা মান বিবেচনা করে।
ছোট এবং মাঝারি - স্কেল নমনীয় পরিস্থিতি (চিকিত্সা, প্রত্যন্ত অঞ্চল): পিএসএ বা ঝিল্লি বিচ্ছেদ, দ্রুত স্থাপনা এবং কম রক্ষণাবেক্ষণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।
ভবিষ্যতের উচ্চ মান - যুক্ত পরিস্থিতি: আইটিএম পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির সাথে মিলিত, বিতরণ করা অক্সিজেন উত্পাদন এবং কার্বন ক্যাপচারের জন্য উপযুক্ত।

 

সংহত প্রযুক্তি: শক্তি দক্ষতার উন্নতির মূল চাবিকাঠি

 

গ্যাস টারবাইনগুলির সাথে তাপীয় সংহতকরণ

বায়ু নিষ্কাশন: স্বতন্ত্র বায়ু সংক্ষেপক (চিত্র 7) এর বিদ্যুৎ খরচ হ্রাস করতে গ্যাস টারবাইন সংক্ষেপক থেকে এএসইউতে বাতাসের অংশটি বের করুন।
নাইট্রোজেন পুনর্বিবেচনা: উচ্চ - চাপ নাইট্রোজেনকে শিখার তাপমাত্রা (NOX ↓ 50%) হ্রাস করার জন্য দহন চেম্বারে ইনজেকশন করা হয় এবং একই সময়ে জ্বালানী ব্যবহারের উন্নতির জন্য দুর্বল হিসাবে কাজ করে (বিদ্যুৎ উত্পাদন ↑ 10-15%)।

 

এবং কয়লা গ্যাসিফিকেশন সম্মিলিত চক্র (আইজিসিসি)

কেস: ট্যাম্পা বৈদ্যুতিন প্রকল্পটি উচ্চ - চাপ এএসইউ ব্যবহার করে, বায়ুচাপটি গ্যাস টারবাইনটির সাথে মেলে এবং নাইট্রোজেন সংশ্লেষণ গ্যাস কুলিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং সিস্টেমের সামগ্রিক তাপ দক্ষতা 52%এ বৃদ্ধি করা হয়।
সুবিধাগুলি: ভাগ করা সংকোচনের সরঞ্জাম, বর্জ্য তাপ পুনরুদ্ধার নেটওয়ার্ক এবং মূলধন ব্যয় 15-20% হ্রাস পেয়েছে

 

রাসায়নিক প্রক্রিয়া সংহতকরণ

সংশ্লেষণ গ্যাস উত্পাদন: এএসইউ অক্সিজেন আংশিক জারণ প্রতিক্রিয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং - দ্বারা পণ্য নাইট্রোজেন সিন্থেটিক অ্যামোনিয়ার জন্য কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহৃত হয়, "গ্যাস -} 2}}}} 3}}}}}} উত্পাদন উপলব্ধি করে।
কার্বন ক্যাপচার: অক্সিজেন দ্বারা উত্পাদিত উচ্চ - ঘনত্ব কো ₂ সমৃদ্ধ দহনকে শিল্প ডেকার্বনাইজেশনকে সহায়তা করার জন্য সরাসরি সিল করা যেতে পারে।
উদীয়মান প্রবণতা এবং চ্যালেঞ্জ

 

প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনের দিকনির্দেশ

উপাদান যুগান্তকারী:
উচ্চ - পারফরম্যান্স অ্যাডসরবেন্টস (যেমন এমওএফএস) পিএসএ নির্বাচনকে উন্নত করে, 97%এরও বেশি বিশুদ্ধতা সহ।
সম্মিলিত সিরামিক ঝিল্লিগুলি আইটিএমগুলির তাপমাত্রা সিলিংয়ের উচ্চ - এর সমস্যা সমাধান করে, লক্ষ্যমাত্রা জীবনকাল 50,000 ঘন্টা পর্যন্ত প্রসারিত হয়।
ডিজিটাল রূপান্তর: এআই অ্যালগরিদমগুলি এএসইউ অপারেটিং পরামিতিগুলিকে অনুকূল করে তোলে এবং ভবিষ্যদ্বাণীমূলক রক্ষণাবেক্ষণ ডাউনটাইম 30%হ্রাস করে।
 

টেকসই উন্নয়ন প্রয়োজন

নিম্ন - কার্বন প্রক্রিয়া: "সবুজ বিদ্যুৎ -}}}}}}}}}}}}}}}}}}} PSA) চালিত ইলেক্ট্রোসোর্পশন (ই -} পিএসএ) ব্যবহার করুন।
বর্জ্য তাপের ব্যবহার: টিএসএ পুনর্জন্মের জন্য রাসায়নিক বর্জ্য তাপ ব্যবহার করুন, সামগ্রিক শক্তি খরচ 10-12%হ্রাস করে।

 

চ্যালেঞ্জ

নন - ক্রিওজেনিক প্রযুক্তির স্কেল বাধা: পিএসএ এবং ঝিল্লি বিচ্ছেদ এখনও উচ্চ - বিশুদ্ধতা এবং উচ্চ - প্রবাহের দৃশ্যে ক্রিওজেনিক পাতন প্রতিস্থাপন করতে পারে না।
আইটিএমের ইঞ্জিনিয়ারিং বাধা: বড় - স্কেল উত্পাদন প্রক্রিয়া অপরিণত, এবং ব্যয়টি কম - তাপমাত্রা প্রক্রিয়াটির চেয়ে 40% এর বেশি।

 

উপসংহার

বায়ু বিচ্ছেদ প্রযুক্তির বিকাশ "নিম্ন তাপমাত্রা বৃহত - স্কেল, নন - কম তাপমাত্রা কুলুঙ্গি দৃশ্যগুলি পূরণ করে" এর একটি প্যাটার্ন উপস্থাপন করে এবং শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়াটির সাথে গভীর সংহতকরণ ভবিষ্যতের প্রতিযোগিতার মূল বিষয়। ক্রাইওজেনিক পাতন বৃহত - স্কেল এবং তাপ সংহতকরণের মাধ্যমে দক্ষতা অনুকূল করে চলেছে, যখন নন - ক্রিওজেনিক প্রযুক্তি নমনীয়তা এবং কম কার্বনাইজেশনে সম্ভাবনা দেখায়। উপকরণ বিজ্ঞান এবং ডিজিটাল প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে, হাইব্রিড প্রক্রিয়াগুলি দ্বারা চালিত নতুন মডেলগুলি (যেমন ক্রিওজেনিক + আইটিএম) এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি শিল্পের আড়াআড়িটিকে পুনরায় আকার দেবে এবং কার্বন নিরপেক্ষতার লক্ষ্যগুলির জন্য মূল সমর্থন সরবরাহ করবে।