A- A+ Imprimer Partager

Andere producten

  • Toepassingen van stikstof

Stikstof dient voornamelijk voor het verzekeren van de veiligheid van de procédés en het in stand houden van de kwaliteit van de producten. Een typische toepassing is het inert maken van de opslagtanks. Tijdens een periode van stilstand van een installatie is het mogelijk de compressoren, pipelines en reactoren inert te maken om iedere aantasting van het materieel te voorkomen. Men kan eveneens stikstof gebruiken voor de transfer onder druk van goederen tussen de opslagkuipen, tussen de eenheden en de tankwagens.

De stikstofdistributie kan uitgevoerd worden volgens verschillende methodes, onder andere in cilinders, in bulk onder vloeibare vorm, door middel van membraaneenheden on site (Floxal™), van cryogene eenheden on site met bijstand (Floxal™, APSA™) en per gaspijpleiding.

De projecten van de capaciteitsuitbreiding van de grondstoffen en van de behandeling van de residuele ladingen in de eenheden van de katalytische cracking van de fluïda (of FCCU -Fluid Catalytic Cracking Unit) blijven vooruitgang boeken. Het aantal FCCU die gebruik maken van zuurstof bedraagt meer dan 25 in de wereld. De raffinaderijen hebben zuurstof gebruikt om de verbrandingslucht van de regenerator van de FCCU te verrijken tot een volume van 28 %. Deze technologie zou moeten uitmonden in een capaciteitsvermeerdering van meer dan 25 %, dit wil zeggen een vermeerdering van 10 % van het residu. De vereiste wijzigingen om de zuurstofinjectie apparatuur te installeren zijn miniem en kunnen uitgevoerd worden tijdens een rotatie van de eenheden.

 

  • Zuurstofverrijking op FCCU

De eerste toepassing van zuurstofverrijking op FCCU is voor Air Liquide aangevangen in het begin van de jaren 1980.
Air Liquide heeft zich opgewerkt tot de marktleider van het succesvol gebruik van de zuurstofverrijking op FCCU door de levering van gedegen distributietoestellen en zuurstofinjectie, een doeltreffende veiligheidsbeheersing, skids met correcte en precieze debieten en gedetailleerde evaluaties van de processen.

 

Het meest spectaculaire voordeel van het gebruik van de zuurstofverrijking op FCCU is de verhoging van de rentabiliteit zonder dat daarom de installaties dienen stil gelegd te worden om de wijzigingen uit te voeren. De stijging van de rentabiliteit is te danken aan :

- de verhoging van het door de eenheid geproduceerde debiet,
- de behandeling van goedkopere ruwe olie,
- de verhoging van het rendement van benzines,
- de vermindering van schadelijke emissies.

 

De zuurstofverrijking wordt over het algemeen gebruikt om een beperking van de verbranding van cokes in de regenerator te compenseren. De zuurstof wordt gebruikt wanneer bepaalde toestellen de nodige hoeveelheid lucht voor het verbranden van cokes limiteren, vertrekkende van een uitgebluste katalysator. De zuurstofverrijking kan dit helpen overkomen door de verbetering van de prestaties van bepaalde toestellen en van de condities van het procédé, zoals bijvoorbeeld :

- beperking van aangeblazen verbrandingslucht,
- luchtverspreiding,
- oppervlakte snelheid,
- cycloonsnelheid aan de ingang,
- cokes op de geregenereerde katalysator en
- onvolledige verbranding (vernietiging van koolstofmonoxide).

 

Een zorgvuldige evaluatie van het materieel van de FCCU gaat de vereiste hoeveelheid zuurstof berekenen om de doelstellingen van de raffinaderij te bepalen. De maximale hoeveelheid zuurstof die toegepast mag worden, wordt over het algemeen geconditioneerd door de temperatuursbeperkingen op de hoge regeneratoren, de oppervlakte snelheid in de afnemersapparatuur, zoals bijvoorbeeld de capaciteit van de voornaamste fractioneringskolom, de vochtig gas compressor of de gasrecuperatie-eenheid.

Onze exclusieve simulatie-software kan een raming bezorgen van de potentiële winsten en de beperkingen op uw eenheden. Eens geijkt kan het model gebruikt worden om de vereiste hoeveelheid zuurstof te ramen om de winsten voor de raffinaderij te optimaliseren. De vereiste hoeveelheid zuurstof zal ook een aanduiding zijn voor de distributiewijze, die het best zal passen bij de toepassing.

De voordelen van het procédé voor de raffinaderij hangen af van de hierboven geëvoceerde omstandigheden, alsook van druk van de apparatuur op de eenheid. Onze klanten signaleren ons winsten in de grootheidsorde van 4000 tot 25 000 dollar per dag. Contacteer ons voor een evaluatie van de voordelen, die een zuurstofverrijking zouden vertegenwoordigen op uw site. Wij kunnen u ook inlichten over studies van bestaande gevallen alsook van nieuwe technologieën, die wij bezig zijn te ontwikkelen.

 

  • Zuurstofverrijking op SRU

De technologieën die zuurstof gebruiken om de capaciteit van de Claus eenheden voor de recuperatie van zwavel (SRU- Sulphur Recuperation Unit) te doen stijgen of voor het ontwikkelen van de capaciteit van de piekafvlakking op de nieuwe eenheden zijn nu wijd verspreid in de raffinaderijen. Het gebruik van zuurstof in de SRU brengt heel wat meer mee dan alleen voordelen op het gebied van de capaciteit, het kan het verbrandingsrendement van de oven vergroten en in bepaalde gevallen het globaal recuperatierendement van zwavel van de volledige installatie. Indien het raffineringsproces met zwavel behandeld ammoniak bevattend water verwerkt, worden de SRU dikwijls geconfronteerd met problemen van vorming van ammoniumzouten en met verstopping van de warmtewisselaars door deze zelfde zouten. Het gebruik van zuurstof kan dan helpen met de vernietiging van de ammoniak en er voor zorgen dat de vorming van ammoniumzouten tot een minimum beperkt wordt. De zuurstof kan ook bijdragen tot de verbranding van grondstoffen op basis van arm zuur gas.

 

Zuurstofverrijking tot 28 % volume

De zuurstofverrijking impliceert de menging van een zuurstofrijke stroming in een luchtleiding voor de verbranding om op die manier de luchtstroming te verrijken tot een maximum van 28 % volume. Het systeem is niet duur; het vereist hoofdzakelijk een voedingsinrichting voor zuurstof, een regelingskid, een injectielans (Oxynator™ van Air Liquide) en de bijbehorende leidingen. Gedurende het merendeel van de tijd kan de verrijking uitgevoerd worden zonder enige modificatie van de bestaande brander. De verhoging van de capaciteit, die bekomen kan worden dank zij de zuurstofverrijking bedraagt ongeveer 25 à 30 %. Het systeem kan toegepast worden op praktisch iedere SRU. Onze referenties geven aan dat er geen enkele modificatie vereist is stroomafwaarts van de oven. Als er een expansie van meer dan 30 % vereist is, moet men overwegen een gedetailleerde analyse uit te voeren van alle toestellen voor de behandeling van zwavel en staartgas. Bij Air Liquide werken wij met gekwalificeerde engineering firma's om dergelijke projecten te implementeren.

Met de zuurstofverrijking kan de installatie het stellen zonder de minste onderbreking van de werking van de SRU. De luchtleiding kan warm doorboord worden tussen twee rotaties of koud gedurende een voorgaande rotatie. De Oxynator™ kan in plaats gesteld worden op gelijk welk ogenblik doorheen een klep met integrale doorgang en met dimensies aangepast aan de apparatuur. De skid voor de regeling van het zuurstofdebiet en het voedingssysteem kunnen geïnstalleerd worden vóór iedere verandering van het procédé op de eenheid. Eens alle toestellen geplaatst zijn mag de zuurstof aangevoerd worden in de SRU voor de verbetering van de prestaties.

 

Zuurstofverrijking groter dan 28 % volume en vernietiging van ammoniak

Air Liquide heeft een exclusieve brander (Oxyburner™) ontwikkeld om de raffinaderijen te helpen in het volledig vernietigen van de ammoniak in de voedingsladingen van hun SRU. Deze brander laat een zuurstofverrijking toe groter dan 28 %, tot een concentratie van 100 % om de capaciteit van de SRU op te drijven en de verwijdering van de ammoniak te verzekeren met een gemiddelde rendement van 7:1 tegenover de lucht. Deze brander wordt gemakkelijk gemonteerd op bestaande SRU ovens (retrofitting).

 

  • SAROX, zuurstofverrijking voor regeneratie-eenheden van zwavelzuur

Sedert het begin van de jaren 1980 is het gebruik van zuurstof algemeen verspreid om het vermogen op te drijven, de emissies te reduceren en de winsten te verhogen voortspruitend uit de industriële procédés op basis van lucht. Men ging een beroep doen op zuurstof om de beperkingen van de bestaande toestellen te voorkomen, de rookgassen te verminderen en het verhogen van de reactieconversies.

De zuurstofverrijking van de SAR (Sulfuric Acid Regenerators of regeneratoren van zwavelzuur) biedt voordelen qua debietstijging van een regeneratoroven, het vermeerderen van de conversie van zwaveldioxide (SO2) en de vermindering van de emissies in de convertor. Deze voordelen vertalen zich in een verhoging van de capaciteit van de eenheid ten koste van een minimale investering, een vermindering van de vereiste kapitalen voor een nieuwe SAR eenheid en dalende uitstoot.

Air Liquide heeft haar eigen technologieën ontwikkeld en gevalideerd door een beroep te doen op industriële referenties, hetgeen ons heeft toegelaten het optimale gebruik te bepalen van zuurstof in de hierboven vermelde toepassing. Vanaf de afvlakking van intermitterende pieken tot het verdubbelen van de capaciteit van eenheden functionerend op lucht, heeft de SAROX™ technologie zich gerechtvaardigd (deels of totaal) door zijn besparingen in brandstof. SAROX™ kan gebruikt worden in procédés met enkelvoudige of dubbele adsorptie.

Het SAROX™ procédé vereist meestal meerdere autogene zuurstofbranders voor de verbrandingsoven. Men gebruikt de numerieke dynamiek van de fluïda om de plaatsing van de branders te bepalen, de verdeling van de verblijfsduur, de identificatie van de warme punten en het verbeteren van de thermische geleiding in de oven.

 

  • Exploitatie en autogeen (oxyverbranding) simulering

De zuurstofverrijking bestaat uit het combineren van een geconcentreerde zuurstofstroming met een luchtstroming. De zuurstofstroming penetreert in de luchtleiding via een injectielans of via een menginrichting. Deze bevinden zich over het algemeen stroomopwaarts de verbrandingsinrichting. De injectielans Oxynator™ (patent van Air Liquide) laat toe in alle veiligheid de zuivere zuurstof te mengen met de verbrandingslucht. De Oxynator™ is een lans van het werveltype, waarbij de zuurstof ingespoten wordt in het centrum van de luchtleiding en een wervelende beweging opgelegd wordt zodat de menging van lucht en zuurstof optimaal is. De Oxynator™ wordt op maat ontworpen voor iedere toepassing. Hij kan geïnstalleerd worden op een netwerk van leidingen met zuivere of met potentieel door koolwaterstoffen gecontamineerde lucht. Het concept van de lans moet twee strenge richtlijnen volgen : minimaliseren van de lengte van de menging en vermijden van te sterke zuurstofconcentraties in de nabijheid van de wanden van de buizen.

De maximale toegelaten zuurstofconcentratie bedraagt 28 % in volume en dit is de bovenste limiet van het zuurstofmengsel in een niet specifiek voor zuurstof gereserveerd leidingsnetwerk. Plannen om boven deze grens te werken moeten geval per geval onderzocht worden. De zuurstofgrens heeft tot doel iedere gevaarlijke toestand te voorkomen, gebonden aan de aanwezigheid van brandbare koolwaterstoffen. De Oxynator™ garandeert een homogeen mengsel van lucht en zuurstof in de leidingen.

Indien er zuurstofconcentraties vereist zijn van meer dan 28 % om aan de doelstellingen van een procédé te kunnen voldoen, kan de zuurstof direct in de oven gespoten worden door middel van een speciale injector of van een autogene brander. Deze technologie laat de directe injectie van zuurstof toe in de verbrandingsruimte zonder dat er contact is met de gecontamineerde leidingen of toestellen. De zuurstofinjectie wordt dan gelimiteerd door de beperkingen van de verbrandingstemperatuur of door de stroomafwaartse capaciteit.

 

  • Simulatie Air Liquide

Air Liquide levert branders en injectoren voor diverse oventoepassingen. Ons vermogen van modelvorming van de procédés en van de stroming der fluïda laat een optimale plaatsing toe van de branders met het oog op een maximaliseren van de rendementen en het vermijden van warme punten. De interne codes ontwikkeld voor de FCCU, SRU en de regeneratoren van zwavelzuur werden allen gevalideerd. De in de handel beschikbare codes, zoals bijvoorbeeld Aspen en Sulsim, worden eveneens gebruikt voor meer algemene toepassingen.

 

  • Wiskundig model verbranding Athena

Athena is een spitsmodel, dat de omstandigheden simuleert van een autogene oven. Athena laat toe een procédé te optimaliseren vooraleer de oven te modificeren om op die manier een maximaal voordeel te halen uit de zuurstofverbranding. De modelvorming Athena doet een beroep op de numerieke dynamiek der fluïda (CFD - Computational Fluid Dynamic) in 3D en met een thermische geleidingscode, die het effect berekent van de verbranding en van de straling in de aanwezige milieus. Air Liquide gebruikt Athena samen met andere in de handel beschikbare codes voor het simuleren van procédés. De oplossingen gebaseerd op Athena worden voorgesteld onder de vorm van 3D kaarten in kleur, waarbij de belangrijke parameters gedetailleerd worden zoals de gelokaliseerde temperaturen van het vuurvast materiaal, de temperaturen van de verbrandingsatmosfeer, de warme en de koude punten, de laminaire stromingen, de verdeling van verblijfsduren van het gas, de snelheidsvelden van het gas, de druk en de concentratie van de diverse componenten.

 

De voordelen die deze simulatietools met zich meebrengen zijn de volgende :

- besparingen op de investerings- en uitbatingskosten,
- beheersing van de verontreiniging (NOx, CO en partikels),
- verbetering van de thermische geleiding en van de reactieconversie
- verbetering van de stabiliteit van de vlam.

 

 

  • Cogeneratie in de raffinaderijen

De cogeneratie van elektriciteit en van stoom kan de raffinaderijen helpen zich te richten naar de nieuwe reglementeringen betreffende de grenzen van NOx en SOx. Het gebeurt nog dat raffinaderijen werken met oude fuelstookketels, die veel onderhoud en nazicht vergen. De cogeneratie eenheden kunnen een zekere onafhankelijkheid bezorgen ten opzichte van de elektriciteitstarieven, indien ze behoorlijk ontworpen en beheerd worden. De cogeneratie is een systeem superieur aan de gescheiden systemen van verbrandingsketels en de elektriciteitsproductie door stoomturbines. Men bekomt ook hogere rendementen, hetgeen vertaald wordt door minder emissies en uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer.

Air Liquide bezit en baat een cogeneratie-vermogen van elektriciteits-productie uit, die groter is dan 1400 MW. De nieuwe projecten, waarvan het opstarten binnenkort voorzien is, gaan over vermogens gaande tot 2000 MW. Wij beschikken over de expertise van de ontwikkeling, de integratie, het concept, de in werking stelling en de uitbating van de cogeneratie-systemen. Wij kunnen ook het beheer verzekeren van de engineering en van de constructie in eigen huis, alsook instaan voor het vergaren van fondsen en voor de financiering van deze projecten.

 

Air Liquide kan de raffinaderij helpen in het opnieuw evalueren en uitbaten van nutsvoorzieningen. Wij spitsen onze aandacht toe op de verbetering van hun bedrijfszekerheid in de volgende sectoren :

- gedemineraliseerd water,
- proceswater,
- industriële gassen,
- industriële waterbehandeling,
- stoom van industriële procédés,
- uitbating en onderhoud van installaties,
- elektriciteitsbeheer,
- beheer van de bevoorrading van brandstoffen,
- ontwikkeling van installaties.