Prostredia chemického spracovania sú vo svojej podstate prchavé. Prítomnosť horľavých rozpúšťadiel, reaktívnych medziproduktov a horľavého prachu znamená, že aj chvíľkové vniknutie kyslíka do utesnenej nádoby, potrubia alebo skladovacej nádrže môže vyvolať katastrofálne následky. Tradičné metódy potlačenia požiaru a prevencie výbuchu – ventilačné systémy, uzemňovacie systémy, iskrivé zariadenia – sa zameriavajú na zdroje vznietenia, ale neodstraňujú samotný oxidant.
Zakrytie inertným plynom rieši problém v jeho podstate. Vytesnením kyslíka inertným médiom – zvyčajne dusíkom – pod prahovú hodnotu potrebnú na udržanie horenia (vo všeobecnosti menej ako 8 % objemových O₂ pre väčšinu uhľovodíkových prostredí) zariadenia môžu spôsobiť, že výbušné atmosféry budú chemicky inertné bez ohľadu na riziko vznietenia. Tento prístup sa čoraz viac kodifikuje v medzinárodných normách, ako sú ATEX, IECEx a NFPA 69, ktoré teraz explicitne uznávajú nepretržitú inertizáciu ako primárnu metódu prevencie výbuchu a nie ako doplnkové opatrenie.
Vývoj od periodických dodávok dusíkových fliaš k nepretržitej výrobe na mieste znamená štrukturálny posun v tom, ako chemické závody pristupujú k tejto výzve – a generátory dusíka PSA sú v centre tohto prechodu.
Adsorpcia s výkyvmi tlaku (PSA) je proces separácie plynov, ktorý využíva diferenciálnu adsorpčnú afinitu materiálov – najčastejšie uhlíkové molekulové sito (CMS) – pre molekuly kyslíka a dusíka za rôznych tlakových podmienok. V typickom dvojvežovom systéme PSA:
Moderné PSA systémy určené pre chemické zóny odolné voči výbuchu sú navrhnuté tak, aby poskytovali čistotu dusíka od 99,0 % až 99,999 % s prietokom škálovateľným od niekoľkých Nm³/h pre malé reaktory až po tisíce Nm³/h pre rafinérske čistiace a ochranné systémy. Rozhodujúce je, že úroveň čistoty je nastaviteľná v reálnom čase – čo operátorom umožňuje znížiť na 99,5 % pre všeobecné čistiace aplikácie alebo zvýšiť na 99,99 % pre ochranu katalyzátora citlivého na kyslík bez zastavenia výroby.
| Aplikačný scenár | Požadovaná čistota N₂ | Typický rozsah prietoku |
|---|---|---|
| Obloženie skladovacej nádrže | 99,0 % – 99,5 % | 10 – 500 Nm³/h |
| Inertizácia a čistenie reaktora | 99,5 % – 99,9 % | 50 – 2 000 Nm³/h |
| Ochrana katalyzátora | 99,99 % – 99,999 % | 5 – 200 Nm³/h |
| Prečistenie a uvedenie potrubia do prevádzky | 99,0 % – 99,5 % | 100 – 5 000 Nm³/h |
Integrácia a PSA generátor dusíka do nebezpečnej oblasti klasifikovanej ako ATEX zóna 1 alebo zóna 2 (alebo NEC trieda I, divízia 1/2 v severoamerických rámcoch) zahŕňa viac než len výber technicky vhodného stroja. Nasadenie musí súčasne spĺňať požiadavky procesného inžinierstva aj obmedzenia klasifikácie oblasti.
Vo väčšine inštalácií, samotný generátor PSA je umiestnený mimo nebezpečnej zóny — v bezpečnom priestore alebo v pretlakovom uzavretom priestore — iba s potrubím na dodávku dusíka vstupujúcim do klasifikovanej oblasti. Toto usporiadanie eliminuje potrebu certifikovať celú lyžinu generátora na prevádzku v nevýbušnom prevedení, čím sa znižujú investičné náklady a zjednodušuje sa prístup k údržbe. Tam, kde obmedzenia na mieste znemožňujú umiestnenie na diaľku, sa na ochranu elektrických komponentov, ako sú ovládacie panely, solenoidové ventily a snímače, používajú kryty Ex d, Ex p alebo Ex e v závislosti od kategórie komponentov.
Generátor dusíka PSA pracujúci v zóne odolnej voči chemickému výbuchu alebo v jej blízkosti musí byť integrovaný s analyzátorom kyslíka v reálnom čase – na výstupe generátora aj v kritických bodoch dodávky v rámci procesu. Ak čistota výstupu klesne pod nastavenú hodnotu (napr. kvôli degradácii CMS, poruche kompresora alebo abnormálnemu prudkému nárastu dopytu) automatický prevádzací ventil presmeruje neštandardný dusík do ventilácie namiesto toho, aby mu umožnil vstúpiť do chránenej zóny. Toto blokovanie čistoty kyslíka je povinnou súčasťou akejkoľvek architektúry bezpečnostného prístrojového systému (SIS) v súlade s IEC 61511.
Chemické procesy sú zriedkavo ustálený stav. Dávkové reaktory nakladajú a vykladajú; skladovacie nádrže dýchajú so zmenami teploty a úrovne produktu; sekvencie čistenia spotrebujú veľké objemy v krátkych dávkach. Systémy PSA navrhnuté pre tieto prostredia obsahujú pohony s premenlivou frekvenciou (VFD) na vzduchovom kompresore v kombinácii s veľkosťou vyrovnávacej nádrže vypočítanou tak, aby absorbovala špičkový dopyt bez výkyvov čistoty. Výsledkom je systém, ktorý dynamicky reaguje na požiadavky procesov pri zachovaní a konštantný pretlak dusíka — základná požiadavka na zabránenie vniknutiu vzduchu počas udalostí zníženia tlaku.
Historicky chemické zariadenia získavali dusík z hromadných dodávok kvapalín alebo z rozdeľovačov vysokotlakových fliaš – model, ktorý predstavuje riziko dodávateľského reťazca a značné náklady na životný cyklus. Zariadenie, ktoré nepretržite spotrebuje 500 Nm³/h dusíka, vynaloží počas päťročného obdobia podstatne viac na dodaný plyn ako na kapitálové a prevádzkové náklady ekvivalentného systému PSA. Nezávislé analýzy životného cyklu neustále ukazujú doba návratnosti 18-36 mesiacov pre stredné až veľké chemické závody, ktoré prechádzajú z dodávaného dusíka na výrobu PSA na mieste, s následnými priebežnými úsporami 40 – 70 % nákladov na dusík.
Okrem priamych nákladov výroba na mieste eliminuje bezpečnostné a logistické riziká spojené s hromadným skladovaním tekutého dusíka – vrátane nebezpečenstva kryogénneho popálenia, udalostí zníženia tlaku a závislostí na harmonograme dodávok, ktoré si môžu vynútiť odstávky výroby. Pre aplikácie v zóne odolnej proti výbuchu, kde je dostupnosť dusíka kritickou pomôckou pre bezpečnosť a nie voliteľným vstupom do procesu, je táto odolnosť dodávky pravdepodobne cennejšia ako samotná úspora nákladov.
Moderné jednotky PSA tiež disponujú možnosťami vzdialeného monitorovania – prenášajú údaje o čistote, prietoku, tlaku a stave zariadenia do systémov DCS alebo SCADA závodu – umožňujú prediktívnu údržbu a znižujú neplánované prestoje. CMS životnosť postele, zvyčajne 5-10 rokov za správnych prevádzkových podmienok môže byť ďalej rozšírená prostredníctvom filtrácie vstupného vzduchu a regulácie vlhkosti, vďaka čomu patria generátory dusíka PSA medzi zariadenia s najnižšou údržbou v portfóliu majetku chemického závodu.
Konvergencia prísnejších regulačných noriem, rastúce požiadavky na poistenie chemických zariadení v nevýbušnom prevedení a preukázaná spoľahlivosť modernej technológie PSA účinne vytvorili nový základ pre ochranu inertných plynov. Zariadenia, ktoré sa stále spoliehajú na pravidelné preplachovanie dusíkom, ručné výmeny tlakových fliaš alebo poddimenzované systémy krytov, čoraz viac nezodpovedajú – nielen externým štandardom, ale aj interným rámcom tolerancie rizika poisťovateľov a podnikovým funkciám EHS.
To, čo dnes odlišuje najlepší systém ochrany dusíka PSA vo svojej triede pre zóny odolné voči chemickému výbuchu, zahŕňa:
Keďže chemické zariadenia čelia rastúcemu tlaku na preukázanie proaktívneho manažmentu rizika výbuchu – zo strany regulačných orgánov, poisťovateľov a čoraz viac aj od následných zákazníkov vykonávajúcich audity dodávateľského reťazca – generátory dusíka PSA sa presunuli z nástroja na optimalizáciu nákladov na kľúčový prvok infraštruktúry bezpečnosti procesov. Referenčné hodnoty sa posunuli: nepretržitá ochrana inertným plynom na mieste už nie je prvotriednou možnosťou. Je to očakávaný štandard.
TEL: +86-15850254955
EMAIL: [email protected]
ADD: Č. 2, South Industrial Zone, mesto Sancangu, mesto Dongtai, mesto Yancheng, provincia Jiangsu, Čína
Autorské práva © Jiangsu Luoming Purification Technology Co., Ltd. Všetky práva vyhradené.
Výrobcovia rastlín výroby kyslíka Továreň na výrobu kyslíka PSA Dodávatelia rastlín PSA kyslíka
The information provided on this website is intended for use only in countries and jurisdictions outside of the People's Republic of China.
