Каква је врста снабдевања ПСА гасом потребна фабрикама папира у производњи - Увиди

Индустрија целулозе и папира је континуиран, енергетски интензиван производни сектор који ради 24 сата дневно на већини производних линија. Од делигнификације пулпе, бељења, третмана отпадних вода, до заштите складиштења хемикалија и специјалног премаза папира, вишеструки процеси се ослањају на стабилне изворе гаса. Традиционалне методе набавке гаса, укључујући течни кисеоник и течни азот који се испоручују камионима цистернама, носе очигледне недостатке као што су високи трошкови транспорта, ризици за безбедност складиштења и нестабилност снабдевања на коју утичу логистички распореди. Технологија производње гаса са променљивом адсорпцијом притиска (ПСА), као решење за производњу гаса на лицу места, добила је широку примену у савременим фабрикама папира последњих деценија. Он генерише кисеоник или азот директно из компримованог ваздуха кроз физичке циклусе адсорпције и десорпције, што одговара карактеристикама континуалне потрошње гаса у постројењима за производњу папира.

Избор одговарајућег ПСА система за снабдевање гасом не може се ослањати на универзалне спецификације. Фабрике папира се у великој мери разликују по врстама производа, годишњој производњи, рутама процеса, локалној политици заштите животне средине и условима на локацији. Оператери морају да разјасне сценарије потрошње гаса, техничке индикаторе, правила конфигурације опреме, планове одржавања и укупне оперативне трошкове пре финализације дизајна система. Овај чланак анализира практичне захтеве ПСА гасних система за фабрике папира у различитим везама за примену и сумира кључне принципе одабира за власнике постројења и извођаче радова.

What Kind of PSA Gas Supply Do Paper Mills Need in Production

Бељење кисеоником је основни процес за модерну производњу пулпе без елементарног хлора (ЕЦФ) и потпуно без хлора (ТЦФ). У торњевима за делигнификацију кисеоника, кисеоник реагује са лигнином под високом температуром и притиском, разграђујући макромолекуле лигнина док минимизира оштећење целулозних и хемицелулозних влакана. Овај процес смањује потражњу за агенсима за избељивање који садрже хлор, смањује формирање органских халогених једињења и смањује оптерећење загађујућим материјама отпадне воде пулпе.

За велике интегрисане млинове целулозе, кисеоник који се користи за бељење чини преко 70% укупне фабричке потрошње гаса. Кисеоник који генерише ПСА систем се доводи у куле за бељење након подешавања притиска. Конзистентна чистоћа гаса и стабилан притисак директно утичу на униформност светлине пулпе и чврстоћу влакана. Нестабилно снабдевање кисеоником ће довести до неуједначених резултата бељења, повећања стопе одбијања и повећања потрошње хемикалија.

Отпадне воде за производњу папира садрже високе концентрације органске материје, суспендованих чврстих материја и биоразградивих загађивача. Већина фабрика папира користи резервоаре за аеробни биохемијски третман за разлагање ХПК и БПК. Аерација обогаћена кисеоником побољшава ниво раствореног кисеоника у води, активира аеробне микроорганизме и убрзава разградњу органских загађивача.

У поређењу са чистим кисеоником који се користи за бељење, кисеоник за аерацију има ниже захтеве за чистоћом. Често се користе средње и мале фабрике папира које производе валовити основни папир, крафт облоге и обичне марамицеПСА системи кисеоникапосебно за пречишћавање отпадних вода. Овај режим снабдевања кисеоником на лицу места избегава чест транспорт течног кисеоника и смањује дугорочне трошкове рада.

ПСА азотни системислуже вишеструким сигурносним и производним сврхама у фабрикама папира. Прво, покривање азотом се примењује за резервоаре за складиштење хемикалија. Средства за избељивање, адитиви за премазивање и разне хемијске сировине ускладиштене у резервоарима подложни су оксидацији или егзотермним реакцијама при контакту са ваздухом. Азот испуњава горњи простор резервоара како би смањио концентрацију кисеоника и спречио пропадање или опасне хемијске реакције.

Друго, азот ради за контролу ризика од пожара. У фабрикама папира се налазе масивни запаљиви материјали: дрвена иверица, ролне пулпе, готови ролни папира и органска помоћна средства. За затворена складишта сировина и складишта уља, азот може да потисне сагоревање смањењем садржаја кисеоника. Треће, азот високе чистоће је неопходан за функционалну производњу специјалног папира. Током премазивања и очвршћавања копир папира, термо папира и папира за паковање са заштитним слојем, азот изолује ваздух како би спречио оксидацију функционалних премаза, обезбеђујући перформансе премаза и стабилност готовог производа на полицама.

За делигнификацију и бељење пулпе кисеоником, чистоћа кисеоника треба да се одржава између 85% и 93%. Већа чистоћа ће донети непотребну потрошњу енергије и повећати оперативне трошкове. Ако чистоћа падне испод 85%, ефикасност делигнификације значајно опада, што захтева више хемикалија за избељивање и узрокује недоследан квалитет пулпе. Излазни притисак ПСА кисеоника за радионице за бељење се генерално одржава на 0,3 МПа до 0,5 МПа, а флуктуација притиска се мора контролисати унутар ±0,02 МПа. Пошто линије за пулпу раде непрекидно, изненадни падови притиска могу покренути заштиту у хитним случајевима и привремено искључење.

За аеробну аерацију отпадних вода, стандард чистоће кисеоника је опуштен на 60%–80%. Стабилност протока постаје примарни индикатор уместо високе чистоће. Флуктуирајући проток гаса ће узроковати нестабилан растворени кисеоник у биохемијским базенима, инхибирати микробну активност и смањити ефикасност третмана отпадних вода, што може довести до тога да фабрика не испуњава стандарде за емисије.

Стандарди чистоће азота одређују се према врстама примене. За покривање резервоара општих хемикалија и противпожарну заштиту у складиштима сировина, чистоћа азота од 99,0% до 99,5% задовољава оперативне потребе. Приликом производње специјалног папира високе вредности са премазима осетљивим на оксидацију, чистоћа азота треба да достигне 99,9% или више да би се елиминисале сметње заосталог кисеоника. Излазни притисак одПСА азотни системисе обично поставља од 0,4 МПа до 0,7 МПа, што одговара цевоводу на велике удаљености преко зона постројења и подешавањима притиска за покривање резервоара.

Велики млинови имају стабилну и огромну потражњу за гасом, па им се препоручује да усвоје ПСА јединице за кисеоник и ПСА азот великог капацитета са модулима за адсорпцију у стању приправности. Група приправности омогућава непрекидно одржавање. Када је једном сету адсорпционих стубова потребно рутинско одржавање или замена молекуларног сита, модул приправности може одмах да преузме снабдевање гасом, избегавајући тешке економске губитке изазване прекидом производње.

Дизајн система такође укључује резервоаре пуфер гаса са довољном запремином да надокнади тренутне флуктуације протока гаса током промене процеса бељења. Контролни систем подржава даљински надзор, учитавање података у реалном времену и аутоматски аларм за чистоћу, притисак и грешке у опреми.

Постројења средње величине обично усвајају одвојене шеме конфигурације. Независна ПСА јединица за кисеоник служи одељењима за бељење и третман отпадних вода, док мања ПСА јединица за азот се бави инертном заштитом и производњом специјалног папира. Овај одвојени дизајн спречава међусобне сметње између цевовода кисеоника и азота и олакшава независно одржавање у складу са различитим циклусима сервисирања опреме.

Пожељна је модуларна ПСА опрема која се монтира на клизач. Касније се може проширити ако фабрика унапреди производне капацитете, без потпуне замене целе гасне станице.

Мале фабрике папира често имају нестабилну потрошњу гаса, а капитални буџети су релативно ограничени. Модуларна ПСА опрема је оптималан избор. Корисници могу да додају модуле за адсорпцију корак по корак заједно са растом капацитета, избегавајући претерано унапред улагање у основна средства. Неким малим млиновима је потребан само ПСА кисеоник за аерацију канализације, без опреме за азот, што додатно оптимизује улагања.

Постројења за производњу папира имају јединствене амбијенталне услове који намећу посебне захтеве за пројектовање ПСА опреме. Сирови материјал ПСА система је компримовани ваздух извучен из фабричког амбијенталног ваздуха. Ваздух радионице садржи прашину од влакана, дрвени прах и испарљиве хемијске супстанце. Због тога, предња јединица за предтретман ваздуха мора бити опремљена вишестепеним уређајима за филтрирање прашине, сушење у фрижидеру и уклањање уља.

Прашина, водена пара и уљна магла ће загадити адсорбент молекуларног сита унутар адсорпционих торњева. Контаминирано молекуларно сито ће претрпјети смањене перформансе адсорпције, скраћени вијек трајања, смањени излаз гаса и нестабилну чистоћу. Поред тога, температура околине у радионици се мења са годишњим добима. Висока температура лети смањује адсорпциони капацитет молекуларног сита. Инжењери морају да резервишу маргину хлађења током пројектовања система како би гарантовали стабилан излаз гаса током целе године.

Ограничење простора је још једно уобичајено ограничење. Већина фабрика папира има компактан распоред радионица након година реконструкције. ПСА јединице монтиране на клизач интегришу ваздушне компресоре, компоненте за предтретман ваздуха, адсорпционе куле, тампон резервоаре и контролне ормаре на једној бази. Ова интегрисана структура штеди подни простор, смањује оптерећење грађевинских радова и скраћује циклусе инсталације и пуштања у рад.

What Kind of PSA Gas Supply Do Paper Mills Need in Production

Потрошња енергије је основни економски индикатор за фабрике папира. ПСА опрема ради континуирано током целе године, а мање промене у јединичној потрошњи енергије акумулирају се у значајне разлике у трошковима производње. Висококвалитетни ПСА системи прилагођени за производњу папира усвајају оптимизовану логику пребацивања вентила и технологију пуњења густог молекуларног сита, смањујући губитак компримованог ваздуха и потрошњу енергије.

Пнеуматски преклопни вентили су кључни хабајући делови ПСА јединица. Обављају често циклично отварање и затварање. Вентили одабрани за рад у фабрици папира морају имати добру отпорност на хабање и дуг радни век. Редовни радови на одржавању обухватају замену филтерских елемената, преглед молекуларног сита, проверу цурења цевовода и калибрацију контролног система. Тимови за одржавање постројења треба да утврде стандардизоване распореде одржавања. Правовремена инспекција може спречити нагли пад перформанси система и продужити радни век адсорбујућих материјала.

Ниво аутоматизације система такође утиче на ефикасност рада. Савремени ПСА системи за снабдевање гасом опремљени су ПЛЦ аутоматском контролом. Оператери могу да прате чистоћу гаса, притисак, проток и статус опреме на контролној табли. Систем може аутоматски да прилагоди радне параметре и активира аларме када се појаве абнормални услови, смањујући интензитет ручног рада и ризик од људске грешке.

Многи власници папирница упоређују ПСА решења са снабдевањем течним гасом пре улагања. Снабдевање течним гасом захтева криогене резервоаре за складиштење, редовну испоруку камионом цистерном и инспекцију безбедности резервоара. Цена течног гаса варира у зависности од тржишта енергије и удаљености транспорта. Удаљене фабрике папира суочавају се са већим трошковима испоруке и ризиком од прекида снабдевања због лошег времена или контроле саобраћаја.

ПСА производња гаса на лицу места углавном троши електричну енергију, а сирови ваздух је доступан бесплатно. Након једнократне инвестиције у опрему, дугорочни јединични трошак гаса је много нижи од течног гаса за постројења са стабилном континуираном потражњом за гасом. Међутим, ПСА системи су мање исплативи за фабрике са повременим коришћењем гаса и малом укупном потрошњом. Стога, економска процена мора комбиновати обим потрошње гаса, годишње сате рада и локалну цену електричне енергије.

Фабрикама папира су потребна циљана решења за снабдевање гасом ПСА према производним процесима, категоријама производа и обима постројења. Кисеоник произведен у ПСА системима подржава бељење пулпе и аерацију отпадних вода, док ПСА азот испуњава захтеве инертне заштите, заштите од пожара и посебних захтева за производњу папира. Технички индикатори укључујући чистоћу гаса, притисак и стабилност протока морају одговарати захтевима различитих радних карика.

Приликом пројектовања ПСА бензинских станица, оператери постројења треба да у потпуности узму у обзир карактеристике животне средине на локацији као што су прашина од влакана, висока влажност и варијације температуре. Конфигурацију опреме, шему аутоматизације и план одржавања треба одредити након свеобухватне процене капиталних улагања и дугорочних трошкова енергије. Добро усклађен ПСА систем снабдевања гасом може не само да гарантује стабилну производњу папира, већ и да смањи трошкове снабдевања гасом и побољша општи ниво безбедности целе фабрике.