रासायनिक उद्यानांसाठी औद्योगिक वायू सोल्यूशन्स

रासायनिक उद्यानांना वायू पुरवठ्याला वस्तू म्हणून हाताळणे शक्य नाही का?

रासायनिक उत्पादन हे प्राथमिक कच्चा मालावर चालते, आणि या उद्योगाच्या मोठ्या भागासाठी हा कच्चा माल वायू असतो. हायड्रोजन हायड्रोट्रीटिंगसाठी. नायट्रोजन इनर्टिंग आणि ब्लँकेटिंगसाठी. ऑक्सिजन ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांसाठी. सिनगॅस मेथनॉल आणि अॅमोनिया उत्पादनासाठी. याची यादी अखंड आहे. हे विद्युत जसे चालू-बंद करता येणारे उपयोगिता सेवा नाहीत. हे प्रक्रिया इनपुट्स आहेत, ज्यांची विशिष्ट शुद्धता, दाबाची आवश्यकता आणि वितरण वेळापत्रके असतात, जी सीधीपणे उत्पादन दर आणि उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर परिणाम करतात.

एक रासायनिक संयंत्र जे औद्योगिक वायू पुरवठ्याला एक सामान्य वस्तू मानते — म्हणजे या तिमाहीत सर्वात कमी किमतीला कोणताही पुरवठा देणारा — तो एक धोकादायक खेळ खेळत आहे. अप्रत्याशित वायू पुरवठ्याच्या विघटनाची किंमत घनमीटर प्रति किमतीत मोजली जात नाही. ती रिअॅक्टरच्या बंदी, अनियमित उत्पादन, उत्प्रेरकाच्या क्षयाच्या आणि एका प्रक्रियेच्या पुन्हा सुरू करण्याच्या श्रम खर्चात मोजली जाते, जी कधीच थांबवण्यासाठी डिझाइन केलेली नव्हती.

गेल्या काही वर्षांत औद्योगिक वायू क्षेत्रात लक्षणीय बदल झाले आहेत. जुनी पायाभूत सुविधा आणि कडक पर्यावरण नियमांच्या पार्श्वभूमीवर उत्पादकांना उत्सर्जन कमी करणे, ऊर्जा कार्यक्षमता सुधारणे आणि विश्वासार्हता राखणे यासाठी दबाव आहे. दहा वर्षांपूर्वी जे उपाय कार्यरत होते ते आज कदाचित काम करणार नाहीत. रासायनिक प्रकल्पांच्या ऑपरेटरना गॅस पुरवठा कसा सुरक्षित आणि व्यवस्थापित करायचा याबाबत वेगळा विचार करण्याची गरज आहे.

ऑनसाइट जनरेशन पर्याय वि. व्यापारी पुरवठा

कोणत्याही रासायनिक कारखान्यासाठी पहिला मोठा निर्णय हा आहे की, औद्योगिक वायू साइटवर तयार करावेत की, व्यापारी पुरवठादाराकडून खरेदी करावेत. दोन्ही पद्धतींचा उपयोग होतो आणि योग्य उत्तर आकारमान, वापर पद्धत आणि आवश्यक विशिष्ट वायूवर अवलंबून असते.

स्थानिक उत्पादनामुळे संयंत्राच्या ऑपरेटरला उत्पादनावर सर्वथा नियंत्रण मिळते. त्याला कोणत्याही तिसऱ्या पक्षाच्या पाईपलाइनच्या गुणवत्तेवर किंवा वितरणाच्या वेळापत्रकावर अवलंबून राहावे लागत नाही. मोठ्या वापरकर्त्यांसाठी — उदाहरणार्थ, दररोज हायड्रोजनचे शंभर टन आवश्यक असलेले अॅमोनिया संयंत्र किंवा ऑक्सिजनचे मोठ्या प्रमाणात वापर करणारे इथिलीन क्रॅकर — या पद्धतीची आर्थिक योग्यता सामान्यतः अधिक असते. सुरुवातीचा गुंतवणूक खर्च जरी जास्त असला, तरी प्रति एकक वायूचा संचालन खर्च कमी असतो आणि विश्वसनीयता पूर्णपणे संयंत्राच्या नियंत्रणात असते.

व्यापारी पुरवठा, त्याच्या विरुद्ध, लहान वापरकर्त्यांसाठी किंवा केवळ काही वेळा आवश्यक असलेल्या वायूंसाठी योग्य असतो. उदाहरणार्थ, दुरुस्तीच्या काळात निष्क्रिय वायूची गरज असलेल्या सुविधेसाठी ट्रकद्वारे देण्यात येणारा द्रव नायट्रोजन हा व्यावहारिक पर्याय आहे. सुरुवातीची गुंतवणूक अत्यंत कमी असते आणि संयंत्राला अशी वायू विभाजन यंत्रणा स्थापित करण्याची आवश्यकता नसते, जी बहुतेक वेळा आंशिक क्षमतेवर चालत असते आणि तिचे रखवालदारीसाठी कर्मचारी ठेवावे लागतात.

परंतु व्यापारी पुरवठा त्याच्या स्वतःच्या जोखमींसह येतो. हायवे बंद करणारा तीव्र हवामान घटना द्रव वायूच्या पुरवठ्याला दिवसभर अवरोधित करू शकतो. पुरवठादाराच्या केंद्रीय सुविधेवर उत्पादनाची समस्या अनेक ग्राहकांपर्यंत परिणाम करू शकते. आणि जिथे औद्योगिक वायू पुरवठा पायाभूत सुविधा ताणलेली आहे, त्या प्रदेशांमध्ये पुरवठ्यासाठीची स्पर्धा शिखर मागणीच्या काळात किमती वाढवू शकते.

अमेरिकेच्या गल्फ कोस्टवरील एका रासायनिक संयंत्राला हे काही वर्षांपूर्वी एका टायफून हंगामात कडक पद्धतीने समजले. ही सुविधा निष्क्रिय वायू आणि शुद्धीकरण वायू म्हणून ट्रकद्वारे पुरवलेल्या द्रव नायट्रोजनवर अवलंबून होती. जेव्हा तूफान आला, तेव्हा पुरवठा जवळजवळ एक आठवडा थांबला. संयंत्राला काही युनिट्स बंद कराव्या लागल्या आणि पुन्हा सुरू करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात खर्च करावा लागला — त्याशिवाय बंद असलेल्या काळात झालेल्या उत्पादनाची हानीही झाली. नंतर ऑपरेटरने एक लहान ऑन-साइट नायट्रोजन जनरेशन युनिट बॅकअप म्हणून स्थापित केली, परंतु त्या अतिरिक्त गुंतवणुकीचा खर्च मूळ डिझाइनमध्ये समाविष्ट केला असता त्यापेक्षा खूपच जास्त होता.

प्रक्रिया आवश्यकतांना अनुरूप वायू शुद्धता निवडणे

सर्व औद्योगिक वायू समान नसतात, आणि विविध रासायनिक प्रक्रियांमध्ये शुद्धतेच्या आवश्यकता विस्तृत प्रमाणात बदलतात. योग्य शुद्धता पातळी निवडणे हे प्रक्रियेच्या गरजा आणि खर्च यांच्यातील संतुलन राखण्याचे काम आहे.

बहुतेक निष्क्रियकरण आणि ब्लँकेटिंग अर्जांसाठी, ९५-९९% शुद्धतेचा नायट्रोजन पुरेसा आहे. उर्वरित ऑक्सिजनचे प्रमाण इतके कमी आहे की ते दहनाला किंवा संवेदनशील पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनला प्रोत्साहन देऊ शकत नाही. या अर्जांसाठी ९९.९९९% शुद्धता घेणे अतिशय आवश्यक नाही — त्यामुळे खर्च वाढतो पण कोणताही अर्थपूर्ण फायदा होत नाही.

तथापि, काही विशिष्ट रसायन प्रक्रियांसाठी शुद्धतेची आवश्यकता अत्यंत कडक असते. उदाहरणार्थ, सेमीकंडक्टर-ग्रेड नायट्रोजनमध्ये आर्द्रता आणि ऑक्सिजनचे बिलियनमध्ये भाग (parts-per-billion) प्रमाण आवश्यक असते. अॅमोनिया संश्लेषणासाठी अत्यंत कमी प्रमाणातील सल्फर युक्त संयुगे असलेला हायड्रोजन आवश्यक असतो, कारण त्यामुळे उत्प्रेरक निष्क्रिय होऊ शकतो. शुद्धतेच्या तपशीलांचे मापदंड कडक होत असताना शुद्धीकरणाचा खर्च घातांकी रीत्या वाढतो; म्हणून प्रक्रियेला वास्तविकपणे आवश्यक असलेल्या गोष्टींचीच निर्देशित करण्याची मजबूत प्रेरणा असते.

शुद्धता विशिष्टता ही उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या निवडीवरही परिणाम टाकते. दाब दोलन अशोषण (पीएसए) पद्धतीने ९५-९९.५% शुद्धतेचे नायट्रोजन तुलनेत कमी गुंतवणुकीच्या खर्चात उत्पादित करता येते. साठवणूक पद्धतीत सादृश्यपूर्ण शुद्धता श्रेणी असते आणि त्याचे चालवण्याचे खर्च अजून कमी असतात, परंतु त्यात त्या श्रेणीच्या वरच्या टोकाला पोहोचता येत नाही. अत्यंत उच्च शुद्धतेचे नायट्रोजन (९९.९९९% आणि त्यापेक्षा जास्त) आणि मोठ्या प्रमाणात नायट्रोजनच्या गरजेसाठी क्रायोजेनिक वायू पृथक्करण हा एकमेव पर्याय आहे, जेथे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनाच्या आर्थिक फायद्यांचा लाभ घेता येतो. प्रत्येक तंत्रज्ञानाची आपली विशिष्ट क्षमता असते, आणि त्या विषयीच्या तोलावर लक्ष ठेवणारा ठेकेदार उद्यानाच्या संचालकाला वायूच्या गुणवत्तेची अतिशय किंवा अपुरी विशिष्टता निश्चित करण्यापासून वाचवू शकतो.

महत्त्वाच्या वायू प्रणालींसाठी विश्वसनीयता अभियांत्रिकी

रासायनिक कारखान्यांमधील औद्योगिक वायू प्रणाली ही 'सेट-ॲन्ड-फॉरगेट' प्रकारच्या स्थापना नाहीत. त्यांना विश्वसनीयता राखण्यासाठी सातत्याने लक्ष देण्याची आवश्यकता असते, आणि त्यांच्या अपयशाचे परिणाम गंभीर असू शकतात.

उदाहरणार्थ, हायड्रोजनच्या पुरवठ्याची बंदी करणे हे केवळ त्या एका युनिटला थांबवत नाही — ते संपूर्ण रिफायनरीमध्ये प्रभाव टाकते. हायड्रोट्रीट केलेल्या फीडस्टॉकवर अवलंबून असलेल्या डाउनस्ट्रीम युनिट्सना देखील उत्पादन घटवावे लागते किंवा त्यांना बंद करावे लागते. अप्रत्याशित बंदीनंतर हायड्रोट्रीटरची पुन्हा सुरू करणे ही अनेक दिवसांची प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये काळजीपूर्णपणे नियंत्रित तापमान वाढ आणि उत्प्रेरक पुनर्जनन प्रक्रिया समाविष्ट असतात. उत्पादनाचा तोटा लवकरच वाढू लागतो.

उद्योगिक वायू प्रणालीसाठी विश्वसनीयता अभियांत्रिकी सुरू होते अतिरिक्ततेपासून. महत्त्वाच्या वापरकर्त्यांना कमीत कमी दोन स्वतंत्र पुरवठा स्रोत असावेत — चाहूल दोन स्वतःच्या स्थानावरच्या जनरेटर्स, एक स्वतःचा स्थानावरचा युनिट आणि व्यावसायिक पुरवठा यापैकी कोणताही एक पर्याय, किंवा पुरवठ्याच्या सर्वात लांब अपेक्षित विलंबाच्या कालावधीसाठी पुरेशी साठवलेली वस्तू असलेल्या अनेक साठवणूक टँक.

परंतु फक्त पुनरावृत्ती पुरेशी नाही. स्रोतांमधील बदल सुरळीत पार पडावा आवश्यक आहे आणि ऑपरेटर्सना प्रक्रियांवर प्रशिक्षण देणे आवश्यक आहे. चार तासांच्या हाताने केलेल्या वॉल्व नियंत्रणाची आवश्यकता असलेली बॅकअप प्रणाली खरीच बॅकअप नाही — ती एक प्लॅसिबो आहे.

विश्वसनीयतेचा दुसरा पैलू म्हणजे पूर्वानुमानात्मक देखभाल. कंप्रेसर, एक्सपॅंडर आणि शुद्धीकरण व्हेसेल्स यांच्या सर्व घटकांमध्ये कालांतराने क्षय पावणारे भाग असतात. स्थिती निरीक्षण — कंपन विश्लेषण, तेल विश्लेषण, तापमानाचे प्रवृत्ती विश्लेषण — यामुळे अडचणींचा पत्ता लागू शकतो जेव्हा त्या निष्फलतेत बदलण्यापूर्वी असतात. एक चांगल्या प्रकारे चालवलेली औद्योगिक वायू प्रणाली कोणत्याही गोष्टीच्या मोडण्याची वाट पाहत नाही आणि नंतर त्याची दुरुस्ती करत नाही. देखभाल कार्यक्रम हा डेटावर आधारित असतो, कॅलेंडर तारखांवर किंवा नंतरच्या निष्फलतेवर नाही.

काही वर्षापूर्वी मध्य-पश्चिम भागातील एका रसायन संयंत्राच्या स्थळाच्या तपासणीदरम्यान, अभियांत्रिकी संघाने नायट्रोजन उत्पादन एककासाठीच्या मुख्य वायू संपीडकाच्या ड्राइव्ह-एंड बेअरिंगवर वाढलेल्या कंपनन पातळी लक्षात घेतल्या. हे डेटा काही आठवड्यांपासून वरच्या दिशेने वाढत होते, परंतु कोणीही त्याची नोंद घेतली नव्हती. संघाने पुढील नियोजित बंदीदरम्यान बेअरिंगची जागा बदलण्याची शिफारस केली. जेव्हा संपीडक उघडला तेव्हा बेअरिंगचा केज फटलेला आढळला आणि तो अपयशी जाण्याच्या मार्गावर होता. ह्या बदलण्याचा खर्च काही हजार डॉलर आणि एक दिवसाचा बंद वेळ झाला, जो आधीच नियोजित होता. सेवेत अपयश आल्यास आ emergency दुरुस्तीसाठी हजारो डॉलर्सचा खर्च आणि अनियोजित उत्पादन नुकसानासाठी दिवसभर बंद वेळ लागला असता.

औद्योगिक वायू एकीकरणामध्ये ईपीसी ठेकेदाराची भूमिका

औद्योगिक वायू उपायांना रसायन संयंत्रात आणणे हे फक्त योग्य जनरेटर निवडणे किंवा पुरवठा करारावर सही करणे इतके सोपे नाही. तर हे वायू प्रणालीला संयंत्राच्या इतर उपयोगिता आणि प्रक्रियांशी एकत्रित करणे आहे.

औद्योगिक वायू प्रकल्पांमध्ये अनुभव असलेले ईपीसी ठेकेदार महत्वाच्या इंटरफेस समजतात. गॅस प्रणालीला दाबलेल्या हवेची, थंड पाण्याची आणि विजेची गरज असते जे सर्व प्रकल्पाच्या उपकरणांच्या प्रणालीतून येतात. गॅस प्रणाली सुरु असताना किंवा गॅसच्या अस्थिरतेच्या वेळी गॅस प्रणालीवर अयोग्य भार आणू नये म्हणून बांधकाम बिंदू तयार करणे आवश्यक आहे. या यंत्रणांच्या नियंत्रण प्रणालीमध्ये नियंत्रण प्रणाली समाकलित करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ऑपरेटर इतर सर्व गोष्टींसाठी वापरत असलेल्या त्याच कंसोलवरून गॅस पुरवठ्याचे परीक्षण आणि व्यवस्थापन करू शकतील.

ठेकेदाराला भविष्यातील विस्ताराचा विचारही करावा लागतो. रासायनिक संयंत्रे सामान्यतः त्यांच्या संपूर्ण कार्यक्षमतेच्या कालावधीत एकाच उत्पादन दरावर स्थिर राहत नाहीत. डिबॉटलनेकिंग प्रकल्प, क्षमता वाढ आणि उत्पादनांच्या यादीतील बदल यामुळे वायूची मागणी बदलते. ज्या वायू प्रणालीची वाढीसाठी कोणतीही जागा नसते, ती नंतर एक मर्यादा बनते. तर ज्या प्रणालीची मॉड्युलर पद्धतीने आणि अतिरिक्त क्षमतेसह रचना केली जाते, ती बदलत्या गरजांना अनुकूल होऊ शकते आणि पूर्ण पुनर्बांधणीची गरज भासत नाही.

वायू प्रणाली आणि संयंत्राच्या पर्यावरणीय कामगिरीमधील संबंधाचा प्रश्नही आहे. शुद्धिकरण प्रक्रियांमधून निघणाऱ्या वेंट स्ट्रीम्स, कंप्रेसर्समधून होणारा ब्लोडाऊन आणि सुरुवात आणि बंद करण्याच्या वेळी होणारा पर्ज वायू — हे सर्व हवा परवानगींच्या अटींनुसार हाताळले पाहिजेत. जो ठेकेदार पर्यावरणीय पालनाला एका तपासणी बॉक्स म्हणून पाहतो ऐवजी त्याला डिझाइनचा मुख्य घटक मानतो, तो संयंत्राला कार्यात्मक अडचणींसाठी आणि संभाव्य दंडांसाठी तयार करतो.

वायू अवसंरचनेमध्ये योग्य गुंतवणूक करणे

रासायनिक संयंत्रांसाठी औद्योगिक वायू उपाय हा मोठा भांडवली गुंतवणूक असतो, आणि डिझाइन टप्प्यात घेतलेले निर्णय दीर्घकाळापर्यंत टिकणारे परिणाम देतात. वायू प्रणालीवर कटौती करण्याची प्रवृत्ती — स्वस्त जनरेटर निवडणे, सोपी नियंत्रण पद्धत वापरणे किंवा सुरुवातीच्या किमतीत सर्वात कमी दर देणाऱ्या पुरवठादाराकडून खरेदी करणे — समजून घेता येते. पण ती बहुधा खोटी बचत असते.

औद्योगिक वायू प्रणालीचा एकूण मालकीचा खर्च हा केवळ भांडवली खर्च नसून त्यात चालवण्याचा खर्च, देखभालीचा खर्च, थांबल्यामुळे होणारा खर्च आणि अस्थिर वायू पुरवठ्यामुळे उत्पादनाच्या गुणवत्तेत येणाऱ्या समस्यांचा खर्च देखील समाविष्ट असतो. जी प्रणाली बनवण्यासाठी १०% कमी खर्च येतो पण जी १५% जास्त ऊर्जा वापरते आणि दोन पट जास्त बिघाड होते, ती वाचवलेली गोष्ट नसून ती जबाबदारी असते.

रासायनिक संयंत्रांचे ऑपरेटर्स हे औद्योगिक वायू उपायांचे मूल्यांकन केवळ प्रथमिक किमतीवर न करता, आयुष्यभरच्या किमती, विश्वसनीयतेच्या इतिहासावर आणि पुरवठादार किंवा ठेकेदाराच्या वास्तविक अंमलबजावणीच्या क्षमतेवर करावे. सादृश्यपूर्ण सेवेत असलेल्या इतर रासायनिक संयंत्रांकडून मिळालेले संदर्भ चमकदार ब्रोशर्सपेक्षा जास्त महत्त्वाचे असतात. विद्यमान स्थापनांना भेट देणे कोणत्याही प्रस्तावापेक्षा वास्तविक कामगिरीबद्दल जास्त काहीतरी सांगते.

जिथे वायूची शुद्धता, पुरवठ्याची विश्वसनीयता आणि विद्यमान प्रणालींशी एकीकरण हे अटी आहेत, तिथे ग्रीनफिर हे इंजिनियर्ड उपाय प्रदान करते, जे आयएसओ ९००१, आयएसओ १४००१ आणि ओएचएसएएस १८००१ या प्रमाणपत्रांद्वारे समर्थित आहेत — आणि जे रासायनिक प्रक्रियेच्या कठोर आवश्यकतांशी सुसंगत असलेल्या बहुघटक वायू विभाजन, शुद्धीकरण आणि द्रवीकरण तंत्रज्ञानावर लक्ष केंद्रित करतात. .