فن‌آوري‌هاي نوين فرايندي در واحد جاسازي هوا (ASU) جهت مديريت انرژي

New Process Technologies in the Air Separation Unit for Energy Management

امروزه با توجه به تعدد و پركاربرد بودن واحدهاي جداسازي هوا و توليد اكسيژن و نيتروژن و آرگون به روش كرايوژنيك توجه بسياري از محققان بر روي مطالعه واحدها از جنبه مصرف انرژي معطوف شده است. در اين مقاله به روش‌هاي نوين فرايندي مورد استفاده در واحد جداسازي هوا جهت صرفه‌جويي در مصرف انرژي كه در ايران و ديگر نقاط دنيا در حال شكل‌گيري و بعضاً اجرا است پرداخته شده است. در واحد جداسازي هوا با ظرفيت توليد 84000 نرمال مترمكعب اكسيژن در ساعت حدود 0.75 كيلووات ساعت انرژي به ازاي توليد هر نرمال مترمكعب از اكسيژن مصرف مي‌كند. بالغ‌بر 10 درصد از اين انرژي مربوط به خنك‌سازي هواي بين مراحل كمپرسور و مبدل توربين بخار مي‌باشد. يكي از راهه‌اي استفاده از اين پتانسيل حرارتي استفاده از سيكل رانكين ارگانيك در قسمت فشرده‌سازي واحد مي‌باشد. علاوه بر اين بيشترين مصرف انرژي الكتريكي واحد در زمان احيا مربوط به هيترهاي برقي بوده كه حدود 4.62 مگاوات ساعت انرژي مصرف مي‌كنند. استفاده از اين انرژي‌ها با تغييرات فرايندي، باعث كاهش قابل‌توجه مصرف انرژي در واحد جداسازي هوا مي‌گردد. همچنين با استفاده از سيكل رانكين علاوه بر اينكه از هدر رفت انرژي جلوگيري مي‌شود مي‌توان از انرژي آن در جهت نصب يك رطوبت‌گير در ورودي واحد استفاده كرد كه موجب كارايي بيشتر كمپرسور مي‌گردد.

Recently, due to the widespread usage of air separation units (ASU) to produce oxygen, nitrogen and argon by cryogenic method, the study of energy managements in these units has attracted a great deal of attention. In this article, the application of novel process methods with the aim of energy saving in ASU units has been studied. Typically, the ASU unit with the production capacity of 84000 normal cubic meters per hour consumes 0.75 kWh energy per normal cubic meters of oxygen. More than 10% of this energy is consumed in the stages between compressor and the steam turbine converter while this thermal potential can be applied in the organic Rankine cycle in the compression part of the unit. Moreover, it can be mentioned that the highest electrical energy in the usual ASU unit is consumed in the regeneration cycle for electric heaters that is equal to about 4.62 megawatt hours. By applying novel process methods in the conventional ASU units, the energy consumption could be efficiently managed. It can be added that, by using the Rankine cycle in the ASU units, not only energy loss is reduced but also the saved energy can be used to install a dehumidifier at the entrance of the unit, which can improve the compressor efficiency as a result.