Analyse de l'argon extrait d'une grande unité de séparation d'air cryogénique

À l'heure actuelle, l'argon est principalement obtenu par séparation froide profonde de l'air. La question de savoir si une unité de séparation d'air froide à grande échelle est équipée d'un système d'argon est liée à l'investissement et à la consommation d'énergie de l'unité. Pour une unité nouvellement construite, s'il faut configurer un système d'argon doit être basé sur la situation du marché de l'Argon dans la zone où l'unité est située, combinée avec le niveau d'investissement et de consommation d'énergie de l'unité, puis sélectionnez un schéma de configuration adapté au projet. Ce n'est que de cette manière que le rôle d'une unité de séparation d'air peut être entièrement utilisé, puis la structure du produit de l'usine peut être optimisée pour obtenir les meilleurs avantages.
Mots-clés: Système Argon; marché; consommation d'énergie; avantage

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1. Introduction
2. Introduction à une grande unité de séparation d'air
3. Flux de processus et caractéristiques de la production d'argon
4. Recherche et analyse du marché de l'argon dans un certain domaine
5. Analyse des risques et de l'efficacité énergétique de la production d'argon
6. Conclusion
7. Suggestions

1. Introduction
Les gaz rares se réfèrent principalement aux gaz avec une faible teneur dans l'atmosphère, notamment l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, etc., parmi lesquels l'argon a la teneur la plus élevée, représentant environ 0. 932%. L'argon est un gaz rare largement utilisé dans l'industrie. Il est très inactif et ne brûle ni ne soutient la combustion. L'argon est principalement utilisé dans la fabrication, l'électronique, la fusion métallique et d'autres industries. Par exemple, lors du soudage de l'aluminium, du magnésium, du cuivre et de ses alliages et de l'acier inoxydable, l'argon est souvent utilisé comme gaz de soudage de gazon pour empêcher les pièces soudées d'être oxydées ou nitridées par l'air. Dans la production industrielle réelle, la définition du système Argon est liée à la structure du produit, à l'investissement et à la consommation d'énergie de l'appareil.

2. Introduction à une grande unité de séparation d'air
Un grand projet chimique de charbon dans une certaine région prévoit de construire une unité de séparation d'air avec une capacité de production d'oxygène de 50, 000 nm3 / h. L'unité prévoit d'utiliser la purification d'adsorption de tamis moléculaire à température normale, la pressurisation de l'air, le processus de compression interne du produit d'oxygène et d'azote, la tour d'emballage régulière et le processus de production d'argon de distillation complète et le moteur de l'unité de compresseur d'air.
3. Flux de processus et caractéristiques de la production d'argon
La méthode couramment utilisée pour la production d'argon est la production complète d'argon de distillation, qui présente les avantages d'un processus simple, d'un fonctionnement pratique, d'une sécurité, de stabilité et d'un taux d'extraction à argon élevé. La production d'argon complète est pour prendre la fraction riche en argon des parties moyennes et inférieures de la tour supérieure et entrer dans le système de distillation de l'argon, séparer l'oxygène et l'argon dans la tour d'argon brut, et obtenir directement de l'argon brut avec une teneur en oxygène de la teneur en oxygène de la teneur en oxygène de<1.5 × 10-6. Then, separate argon and nitrogen in the refined argon tower to obtain a high-purity argon product with a purity of 99.999% (argon content).
4. Recherche et analyse du marché de l'argon dans une certaine région
Selon l'enquête, il y a 9 unités de séparation d'air avec une échelle de plus de 6 000 nm3 / h en fonctionnement, en construction et planifiée dans une certaine région, comme le montre le tableau 1. Parmi eux, il y a 6 unités qui ont été mises en production et produisent de l'argon, avec une capacité totale de 5860 nm3 / h (selon la capacité conçue), qui est, 84, {10}. De plus, en raison du fait que le système d'argon de certains projets n'a pas été utilisé ou que la sortie est faible, la sortie réelle est d'environ 63 000 T / A. En général, la capacité de production d'argon dans cette région est relativement faible.

Il est entendu que le coût de transport unitaire de l'argon liquide est {{0}}. 8 à 1.0 yuan / (t · km). La différence de prix entre les marchés à moins de 200 km est théoriquement d'environ 160 yuans / t; De même, la différence de prix entre deux marchés à 500 km de distance dépasse 400 yuans / t, et les marchés sont connectés. Il est entendu que le prix du marché de l'argon dans cette région est de 800 à 1900 yuans / t (calculé sur la base du prix moyen annuel de 1000 yuans).
Pour 5 0, 000- Séparation de l'air de qualité, l'argon est un sous-produit. Théoriquement, la consommation d'énergie est principalement composée de travaux de séparation et de travail de liquéfaction (le travail de compression est tous distribués sur l'oxygène et l'azote). Il est connu que le travail de liquéfaction minimum théorique de l'argon est 0. 2391 kW · h / nm3 (calculé à 0. 3 kW · h / nm3), et le travail de liquéfaction est calculé pour être 560 × 0. 3=168 kw · h / t. Le travail de séparation est calculé selon la formule: w=RT (NO2LN + NN2LN + NAR LN) Dans la formule, R est la constante de gaz universelle; T est la température ambiante; NO2, NN2, NAR sont les quantités de substances d'oxygène, d'azote et d'argon respectivement; PO2, PN2, PAR sont les pressions partielles des composantes d'oxygène, d'azote et d'argon respectivement; P est la pression totale.
Grâce à un calcul, on peut obtenir que le travail de séparation minimum théorique de 1 nm3 d'air est d'environ 0. 017 44 kW · h / nm3 (calculé comme 0. 0 2 kw · h / nm3), et 8% des travaux de séparation existent dans Argon, donc le travail de séparation), et 8% des travaux de séparation existent dans Argon, donc le travail de séparation), et 8% des travaux de séparation existent dans Argon, SO THE TRESSURATION PLUS=248, 000 × 0,02 × 8% × (560 ÷ 1500)=148 kw · h / t. En résumé, le coût de production de l'argon est d'environ 316 kW · h / t, ou 139 yuans / t.
Couvrant les clients à moins de 200 et 500 km, plus les coûts de transport, le coût total est respectivement d'environ 299 et 539 yuans / t, ce qui présente encore certains avantages des coûts.
Le rayon de transport de cette zone à partir de la zone industrielle de la capitale provinciale n'est que de 100 km. À l'avenir, avec la planification de la stratégie de développement de la province de la province, l'industrie manufacturière, en particulier les industries électroniques et photovoltaïques, inaugurera les principales opportunités de développement, et la demande du marché pour l'argon augmentera également en conséquence.

5. Analyse des risques et de l'efficacité énergétique de la production d'argon
Pour la production d'argon, le processus de production actuel de la distillation complète de l'argon est techniquement mature et fiable et n'augmentera pas le risque de sécurité de l'appareil. La configuration du système d'argon augmentera également le taux d'extraction d'oxygène et aura un effet d'économie d'énergie significatif. Pour 50, 000- Séparation d'air au niveau, le volume d'extraction de l'argon est d'environ 1500 nm3 / h (le taux d'extraction de l'argon est de 70%). Une comparaison est faite en termes de consommation d'énergie, d'investissement et de revenus, comme le montre le tableau 2.

Tableau 2 Comparaison des schémas de configuration du système Argon

Étant donné que plus de 90% de la consommation d'énergie de l'unité de séparation d'air est générée par le compresseur d'air et le booster, nous calculons la réduction de la consommation d'énergie en configurant le système d'argon. Plus la vitesse d'alimentation est rapide, plus la température au bas du réservoir tombe rapidement et plus la différence de température entre les parois intérieures et extérieures, ce qui fait que la paroi intérieure du réservoir supporte une plus grande contrainte de traction. Sous la superposition de plusieurs contraintes, le stress élevé local est aggravé. Cette forte contrainte locale fournit des conditions favorables pour la formation et l'expansion des fissures. Dans le bord droit de la tête où la ténacité à basse température est la plus faible, les grains de surface près de la zone touchée par la chaleur de la soudure forment des fissures intergranulaires. Sous l'action de la haute contrainte locale, les fissures continuent de se développer le long du grain ou de la fragilité transgranulaire de clivage, et enfin pénétrer et faire échouer le réservoir.
6. Suggestions
1. La défaillance de la tête de la tête du réservoir cryogénique est une fissure fragile à basse température causée par la contrainte à l'intérieur du réservoir. La fissure provient de la surface intérieure de la section du bord droit de la tête à l'extérieur de la zone touchée par la chaleur de la soudure circonférentielle. Les fissures dans la zone de la source de fissure et la surface intérieure sont principalement des fissures intergranulaires, et la zone d'extension est intergranulaire et transgranulaire de clivage cassant.
2. Au cours du processus de formation de la section du bord droit de la tête, une transformation de phase martensitique induite par la déformation s'est produite, entraînant un gros durcissement de déformation, qui s'est considérablement détérioré la ténacité à basse température du matériau, et la forte contrainte résiduelle était la principale cause des fissures cassantes à basse température dans la tête du réservoir cryogénique.
3. La déformation excessive du renforcement de la souche du réservoir cryogénique augmente le durcissement du matériau et rend le matériau cassant, tout en provoquant une forte contrainte résiduelle, qui accélère la génération de fissures.
4. La contrainte de différence de température générée par le remplissage intermittent de l'azote liquide pendant l'utilisation du réservoir accélère également la concentration de contrainte et l'extension des fissures.
7. Conclusion
1. La transformation de phase de martensite induite par la souche provoquée par la déformation froide de l'acier inoxydable austénitique est liée à la température de déformation plastique, à la quantité de déformation et au taux de déformation. Il est recommandé que la formation chaude soit utilisée pour la formation de la tête afin de réduire la génération de martensite de déformation et de durcissement de déformation des matériaux causée par la déformation du froid. Une fois la tête formée, la teneur en ferrite équivalente peut être détectée par méthode de détection magnétique. La teneur en ferrite équivalente doit généralement être contrôlée en dessous de 15%. Pour la tête dont la ferrite équivalente de la section de bord droit dépasse l'exigence, la méthode de traitement de la solution solide peut être utilisée pour la sauver, de sorte que la plasticité et la ténacité du matériau peuvent être partiellement restaurées ou améliorées;

2. Lorsque la contrainte renforce le réservoir de stockage, la quantité de déformation doit être strictement contrôlée et la température et le taux de déformation du liquide sous pression doivent être contrôlées pour éviter la déformation à grande vitesse à basse température, réduisez efficacement la génération de martensite de déformation et réduisent la contrainte résiduelle de déformation.

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