ক্রায়োজেনিক এয়ার সেপারেশন ইউনিটগুলি কীভাবে উচ্চ-বিশুদ্ধতা অক্সিজেন উত্পাদন অর্জন করে

শিল্প গ্যাস উৎপাদনে, ক্রায়োজেনিক বায়ু পৃথকীকরণ প্রযুক্তি বড়-উচ্চ মাত্রার-বিশুদ্ধতা অক্সিজেন উৎপাদনের মূল পদ্ধতি। অনেক লোক জানে যে এই সরঞ্জামটি বাতাসকে অক্সিজেনে পরিণত করতে পারে, তবে খুব কম লোকই বুঝতে পারে যে এটি কীভাবে উচ্চ বিশুদ্ধতা অর্জন করে। এই নিবন্ধটি প্রক্রিয়া নীতি, বিচ্ছেদ যুক্তি, এবং ক্রায়োজেনিক বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটের মূল নিয়ন্ত্রণ পয়েন্টগুলির মধ্য দিয়ে চলে। এই ক্ষেত্রে গভীরভাবে জড়িত একটি প্রযুক্তিগত উদ্যোগ হিসেবে, Shenger Gas ক্রায়োজেনিক বায়ু বিভাজন সিস্টেমের নকশা এবং প্রকৌশলে বাস্তব অভিজ্ঞতা সঞ্চয় করেছে-অভিজ্ঞতা শেয়ার করার মতো।

মূল নীতিটি "পরিস্রাবণ" নয় কিন্তু স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্য

প্রথমত, একটি সাধারণ ভুল ধারণা দূর করা দরকার: ক্রায়োজেনিক বায়ু বিচ্ছেদ অক্সিজেন পাওয়ার জন্য শারীরিক পরিস্রাবণের উপর নির্ভর করে না। এটি বায়ু উপাদানগুলির মধ্যে ফুটন্ত পয়েন্টের প্রাকৃতিক পার্থক্য ব্যবহার করে। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, অক্সিজেন -183 ডিগ্রিতে, নাইট্রোজেন -196 ডিগ্রিতে এবং আর্গন -186 ডিগ্রিতে ফুটতে থাকে। এটিকে তরল করার জন্য -170 ডিগ্রির নিচে বাতাসকে শীতল করে, এবং তারপর একটি পাতন কলামের ভিতরে গ্যাস এবং তরল পর্যায়গুলির মধ্যে ভর এবং তাপ স্থানান্তর লাভ করে, উপাদান পৃথকীকরণ সম্ভব হয়।

উচ্চ-বিশুদ্ধতার অক্সিজেনের দিকে প্রথম ধাপ হল জল, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং হাইড্রোকার্বন অপসারণের জন্য বায়ুকে সংকুচিত করা, পূর্ব-ঠান্ডা করা এবং বিশুদ্ধ করা৷ এই পর্যায়ে অসম্পূর্ণ ট্রিটমেন্ট সহজেই নিথর পথ এবং হিট এক্সচেঞ্জারগুলিকে হিমায়িত করতে পারে বা ব্লক করতে পারে, যা দ্রুত পাতনের কার্যকারিতা হ্রাস করে। অতএব, সামনের-প্রান্ত পরিশোধন ব্যবস্থার নির্ভরযোগ্যতা সরাসরি নির্ধারণ করে যে চূড়ান্ত পণ্যটি স্থিরভাবে 99.6% বিশুদ্ধতা বা উচ্চতর পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে কিনা।

নিম্ন এবং উপরের কলামের মধ্যে সমন্বয়: পাতনের মূল বিভাগ

সাধারণ ডাবল-কলাম পাতন পদ্ধতি, যা দুই-কলাম প্রক্রিয়া নামেও পরিচিত, এটি ক্রায়োজেনিক অক্সিজেন উৎপাদনের জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত কাঠামো। নীচের কলামটি প্রাথমিক বিচ্ছেদ কাজ পরিচালনা করে। তরল বায়ু নীচের কলামে প্রবেশ করার পরে, ক্রমবর্ধমান বাষ্প এবং অবতরণকারী তরল বারবার একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। নাইট্রোজেন ধীরে ধীরে শীর্ষে ঘনীভূত হয়, যখন অক্সিজেন-সমৃদ্ধ তরল নীচে জমা হয়। এই অক্সিজেন-সমৃদ্ধ তরলটিতে সাধারণত 38% থেকে 42% অক্সিজেন থাকে-পণ্যের প্রয়োজনীয়তা-থেকে।

এই অক্সিজেন-সমৃদ্ধ তরলটিকে তারপরে উপরের কলামের মাঝখানে আরও ঘনত্বের জন্য খাওয়ানো হয়। উপরের কলামটি একই সাথে নীচের কলামের শীর্ষ থেকে তরল নাইট্রোজেন রিফ্লাক্স গ্রহণ করে, সম্পূর্ণ সংশোধন এবং স্ট্রিপিং বিভাগ গঠন করে। অক্সিজেন শেষ পর্যন্ত উপরের কলামের নীচে সংগ্রহ করে, যখন নাইট্রোজেন উপরে থেকে বেরিয়ে যায়। সঠিক সরঞ্জাম নকশা এবং স্থিতিশীল অপারেশন সহ, উপরের কলামের নীচে অক্সিজেনের বিশুদ্ধতা 99.6% থেকে 99.8% বা তারও বেশি হতে পারে।

একটি সহজেই উপেক্ষা করা বিশদ: আর্গনের উপস্থিতি উল্লেখযোগ্যভাবে অক্সিজেন বিশুদ্ধতার উন্নতিকে সীমাবদ্ধ করে। আর্গন প্রায় 0.93% বায়ু তৈরি করে এবং এর স্ফুটনাঙ্ক অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেনের মধ্যে অবস্থিত। আর্গন ড্র-অফ পোর্ট ছাড়া প্রচলিত অক্সিজেন উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, আর্গন উপরের কলামের মাঝখানে জমা হয়, কিছু অক্সিজেন পণ্যে প্রবেশ করে এবং এর বিশুদ্ধতা হ্রাস করে। তাই, স্থিরভাবে উচ্চ-99.8% এর উপরে বিশুদ্ধতা অক্সিজেন তৈরি করতে, একটি সহায়ক আর্গন কলাম বা একটি সম্পূর্ণ-পাতন হাইড্রোজেন-বিনামূল্যে আর্গন পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়।

পণ্যের বিশুদ্ধতা একটি একক প্যারামিটার দ্বারা নির্ধারিত হয় না

অনেক ব্যবহারকারী একটি অনুরূপ প্রশ্ন জিজ্ঞাসা: একবার সরঞ্জাম ক্রয় করা হয়, কি আসলে অক্সিজেন বিশুদ্ধতা গ্যারান্টি? উত্তরটি একটি একক সূচক নয় বরং প্যারামিটারের একটি সেটের গতিশীল ভারসাম্য।

• প্রসারিত কুলিং ক্ষমতা. অপর্যাপ্ত শীতলতা উপরের কলামে রিফ্লাক্স তরল হ্রাস করে, পাতন দক্ষতা হ্রাস করে। অত্যধিক শীতলতা কলামকে অতিরিক্ত ঠান্ডা করতে পারে, এছাড়াও বিচ্ছেদ ব্যাহত করে।
• বায়ু ফিড প্রবাহ হার এবং চাপ. বড় ওঠানামা কলামের ভিতরে গ্যাস-তরল ভারসাম্যকে সরাসরি প্রভাবিত করে, যার ফলে বিশুদ্ধতা ঝুলে যায়।
• নিম্ন কলাম তরল নাইট্রোজেন রিফ্লাক্স সমন্বয়. এটি সবচেয়ে সাধারণ এবং সংবেদনশীল নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি। খুব কম রিফ্লাক্স নিচের কলামের অক্সিজেন-সমৃদ্ধ তরলে অক্সিজেনের পরিমাণ হ্রাস করে। অত্যধিক রিফ্লাক্স আসলে উপরের কলামের নীচে অক্সিজেনের বিশুদ্ধতা হ্রাস করে।
• আঁকুন-অফ পোর্ট অবস্থান এবং খোলা। অক্সিজেন, তরল অক্সিজেন এবং বর্জ্য নাইট্রোজেনের প্রত্যাহারের হার কলামের অভ্যন্তরীণ রচনা প্রোফাইলের সাথে মেলে না, বিশুদ্ধতা বজায় রাখা কঠিন হয়ে পড়ে।

ইঞ্জিনিয়ারিং অনুশীলনে, একটি ভাল-পরিচালনাকারী ক্রায়োজেনিক এয়ার সেপারেশন ইউনিটের অপারেটরদের সাধারণত স্থির অবস্থা বজায় রাখার জন্য দুটি বা তিনটি কী ভালভকে সূক্ষ্ম-টিউন করতে হয়। তবে এটি অনুমান করে যে ট্রে দক্ষতা বা প্যাকিং বিতরণ শুরু থেকেই সঠিকভাবে ডিজাইন করা হয়েছিল। অন্যথায়, কোন পরিমাণ সমন্বয় সহজেই নকশা বিশুদ্ধতা অর্জন করবে।

যেখানে অক্সিজেন উৎপাদন এবং স্থিরভাবে উচ্চ-বিশুদ্ধতা অক্সিজেন উৎপাদনের মধ্যে ফাঁক রয়েছে

বাজারে অনেক ক্রায়োজেনিক বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট প্রায় 99.5% অক্সিজেন উত্পাদন করতে পারে, কিন্তু 99.8% এর উপরে স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা অর্জন-মাস ধরে শাটডাউন বা ওঠানামা ছাড়াই বজায় রাখা-অনেক কম সুস্পষ্ট এলাকায় উচ্চ চাহিদা রাখে।

• কলামের ভিতরে তরল বিতরণের অভিন্নতা। চালনি ট্রে বা কাঠামোগত প্যাকিং ব্যবহার করা হোক না কেন, অসম গ্যাস-তরল বিতরণ স্থানীয় শুষ্ক অঞ্চল বা বন্যার দিকে নিয়ে যায়, সরাসরি সামগ্রিক বিশুদ্ধতাকে টেনে নিয়ে যায়। এটি বিশেষ করে বৃহৎ আকারের এককগুলিতে-হাজার হাজার বা এমনকি হাজার হাজার সাধারণ ঘনমিটার প্রতি ঘন্টা পরিচালনা করে৷
• কোল্ড বক্স সিলিং এবং পার্লাইট সেটলিং নিয়ন্ত্রণ। ব্যর্থ কোল্ড বক্স সিল বা সেটেলড পার্লাইট আর্দ্র বাইরের বাতাসকে প্রবেশ করতে এবং জমাট বাঁধতে দেয়, বা স্থানীয়ভাবে ঠান্ডা ক্ষতির কারণ হয়, ধীরে ধীরে অভ্যন্তরীণ অবস্থার প্রবাহিত হয়।
• বিশ্লেষণাত্মক যন্ত্রের যথার্থতা এবং প্রতিক্রিয়া সময়। যদি অনলাইন অক্সিজেন বিশ্লেষক প্রতিক্রিয়া সময় 10 সেকেন্ডের বেশি হয়, অপারেটররা ইতিমধ্যেই পুরানো ডেটার সাথে কাজ করছে-অ্যাডজাস্টমেন্ট সবসময় পিছিয়ে থাকবে।

এই ফাঁকগুলি প্রায়ই কাগজে তাত্ত্বিক গণনা দ্বারা সম্পূর্ণরূপে সমাধান করা যায় না। তারা নির্মাতার প্রক্রিয়ার অভিজ্ঞতা এবং সাইটের কমিশনিং ক্ষমতার উপর অনেক বেশি নির্ভর করে। সে কারণেই শেঞ্জার গ্যাস ধারাবাহিকভাবে নকশা, উত্পাদন এবং কমিশনিংকে পৃথক পর্যায় হিসাবে বিতরণ না করে প্রকল্প বাস্তবায়নে একটি বন্ধ লুপ হিসাবে বিবেচনা করে।

প্রকৃত অপারেশনে দুটি সহজে উপেক্ষা করা বিবরণ

প্রথমত, বিশুদ্ধতা পুনরুদ্ধারের উপর ওয়ার্ম আপ এবং ডিফ্রস্ট চক্রের প্রভাব-। ক্রায়োজেনিক এয়ার সেপারেশন ইউনিট কিছু সময়ের জন্য চলার পর, প্লেট-ফিন হিট এক্সচেঞ্জার চ্যানেলগুলি ধীরে ধীরে কার্বন ডাই অক্সাইড বা আর্দ্রতার ট্রেস জমার দ্বারা অবরুদ্ধ হয়ে যায়। এটি উষ্ণ প্রান্তে প্রসারিত তাপমাত্রার পার্থক্য এবং নিম্ন কলামের চাপ বৃদ্ধি হিসাবে দেখায়। অনেক দল ওয়ার্ম আপ করার পরে পুনরায় চালু করতে ছুটে যায়, শুধুমাত্র বিশুদ্ধতা পুনরুদ্ধার করতে দুই বা তিন দিন সময় লাগে। সঠিক পদ্ধতি হল প্রথমে গরম করার পর পর্যাপ্ত ঠাণ্ডা করার ক্ষমতা তৈরি করা-, একটি রক্ষণশীল রিফ্লাক্স রেশিওতে উপরের কলামটি চালান, এবং তাপমাত্রা পরিমাপের সমস্ত পয়েন্ট স্থিতিশীল হয়ে গেলেই ধীরে ধীরে অক্সিজেন উৎপাদন এবং বিশুদ্ধতা বৃদ্ধি করা।

দ্বিতীয়ত, পরিবেষ্টিত বায়ুর গুণমান অসীমভাবে ভালো নয়। রাসায়নিক উদ্ভিদ বা ইস্পাত মিলের কাছাকাছি অবস্থিত বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলিতে প্রায়শই অ্যামোনিয়া, হাইড্রোজেন সালফাইড বা হাইড্রোকার্বনের ট্রেস পরিমাণ থাকে। এই অমেধ্যগুলি শুধুমাত্র আণবিক চালনির জীবনকে প্রভাবিত করে না-কিছু কম-ফুটন্ত উপাদান পাতন কলামে প্রবেশ করতে পারে এবং অক্সিজেনের পাশাপাশি ঘনীভূত হতে পারে, শেষ পর্যন্ত অক্সিজেনের বিশুদ্ধতা কমিয়ে দেয় এবং এমনকি নিরাপত্তা ঝুঁকিও তৈরি করে। এই ধরনের পরিস্থিতিগুলির জন্য, পরিশোধন ব্যবস্থার উজানে লক্ষ্যযুক্ত শোষণ স্তর যুক্ত করার দৃঢ়ভাবে সুপারিশ করা হয়।

ক্রায়োজেনিক এয়ার সেপারেশন ইকুইপমেন্টের সাহায্যে উচ্চ-বিশুদ্ধতা অক্সিজেন উৎপাদন মূলত বায়ুর ভৌত বৈশিষ্ট্যের সুনির্দিষ্ট ব্যবহার। বিশুদ্ধকরণ, শীতলকরণ, এবং তরলকরণ থেকে শুরু করে দ্বিগুণ-কলাম পাতন, প্রতিটি ধাপই 99.8% অক্সিজেনের চূড়ান্ত প্রবাহের ভিত্তি তৈরি করে। এটি বোঝার ফলে এটি স্পষ্ট হয় যে কেন বিভিন্ন নির্মাতারা আপাতদৃষ্টিতে অভিন্ন প্রক্রিয়ার স্কিম্যাটিক্স থেকে এমন ভিন্ন প্রকৃত বিশুদ্ধতার ফলাফল তৈরি করতে পারে। প্রকৃত ব্যবধান খুব কমই প্রক্রিয়ার মধ্যেই, তবে বিশদ পরিচালনায় যা পাতনের ভারসাম্যকে প্রভাবিত করে।

যদি একটি প্রকল্প অস্থির অক্সিজেন বিশুদ্ধতা বা বিশুদ্ধকরণের বাধাগুলির সাথে লড়াই করে, উপরে আলোচনা করা মূল নিয়ন্ত্রণ পয়েন্টগুলি তদন্ত করা শুরু করার জন্য একটি ভাল জায়গা। প্রযুক্তিগত সমস্যা প্রায়ই অত্যধিক জটিল সমাধান প্রয়োজন হয় না. মৌলিক নীতিগুলিতে ফিরে আসা প্রায়শই সবচেয়ে সরাসরি উত্তর দেয়।