Waa maxay Waddo Caabidka Hafan iyo Sidaa Ugu Sameeyo?

Qayboodii kala bixinta habeenka : Tafsiil, Shacabka Muhiimka ah, iyo Qaabka Industriyaad

Qayboodii kala bixinta habeenka , ama ASUs sida ay ugu yar yahay, waa fabriga weyn oo ku saabsanaya oksijin, nitrojin, iyo aargoon si kasto ah ka mid ah habka caadiga ah ee dhulka, taasoo la sameeyaa saddex xagga qalbiga ah ee ku saabsanaya gacanta. Sidaadu ku saabsanaya? Waxa uu bilaabmaa marka uu dhulka ku dhaqaaqo, kadibna uu ku guurto inuu noqdo qalbiga ah, taasoo leh jiritaanka -196 Celcius. Marka dhulka uu noqdo qalbiga ah, waxa uu noqdo shaksho, oo gacantoodu ku saabsanayaan sababtoo ah inay ku dhaqaaqo fikradaha kala duwan. Nitrojin wuxuu ku dhaqaaqo markii hore, taasoo leh jiritaanka -196, kadibna aargoon -186, iyo ugu dambeysa oksijin -183. Gacantoodu ku saabsanayaan waxyaabaha badan oo muhiim ah. Dukaamada tibba waxay isticmaalan oksijin si kasto ah inay caawinaan dadka oo doonaya inay ku dhaqaaqo. Nitrojin wuxuu ku cadadkaa waxyaabaha caadiga ah ee dukaamada kiimiyada, iyo waxay ku cadadkaan buugta cunto. Aargoon wuxuu leeyahay ujeed weyn ee ku saabsanaya metalyada ilaa inay uusan ku dhaqaaqo oksaydaha aan lahayn. Makaabtada dhulka, waxyaabaha ku saabsanaya chip, iyo dukaamada ku saabsanaya biyaha xun, waxay ma leedahay inay noqdaan bilaabiyaan isku daynta gacantooda. Hadda waxaynu arkay in ASUs ay ku saabsanayaan meelaha cusubna, sida ku saabsanaya suufaalka naga caadiyey, iyo ku saabsanaya qorshaha karboon. Ku saabsanaya wuxuu muujinaya inay ku saabsanayaan meelaha muhiim ah ee ku saabsanaya inay ku dhaqaaqo nolosha, iyo inay ku saabsanayaan xoolaha dhulka.

Sida Ujeedada Kala Bixinta Hawaaya Ka Mid Ah Ku Samaynaya: Xariiqda Kala Bixinta Qarsoonka

Maxaa yeelay qarsoonka? Sababta Termoodinamikka ah ee ku saabsan kala bixinta iyo kala guurka hawaaya

Qalabka cryogenic distillation wuxuu shaqayaa si fiican oo kala saaraya qoysaska hawada, waayo, gasyada aanu ku caday waxa uu leeyahay meeshii ugu weyn ee sameeyo iyo ma aha mid ka badan oo la jiro xaaladaha kala duwan ee ku saabsan xoolo. Sidaas daraaddeed, qalabka kale ee loo isticmaalo, sida ah membranes ama pressure swing adsorption, waxa uu leeyahay mid aan la fahmi karin marka ay la baahan yihiin qoysaska weyn ee la jiro xoolo weyn. Marka inzhiniradu ku guurtaan hawada ilaa dhamaadka -180°C, waxa ay leeyihiin in ay isticmaalaan farxanka yar ee ku saabsan boodhka (boiling points) ee oksijiin, naitrojin iyo gasyada kale. Qorshada dhammashu waxa uu leeyahay qoraal ka badan oo compressor, taasoo hawada ku guurtaa iyo ku guurtaa qoraalka ka dambeeya. Guurkaas waxa uu ka saaray hawada asalka ah ilaa 700 mar, halkaas oo ku dhisay xoolo ka yaryar ee la isticmaalo. Haa, wuxuu bixisaa qalaf badan oo ammaan — ilaa 200 ilaa 300 kilowatt-hour si ay ugu sameeyaan tonka kasta oo oksijiin. Laakiin, iyadoo ku jira inay bixisaan ammaan badan, qalabka cryogenic distillation wuxuu ku jira si degdeg ah oo la isticmaalo si ay ugu sameeyaan oksijiin ee leh xoolo 99.5% ama in ay ugu sameeyaan naitrojin ee leh xoolo 99.999% marka ay la baahan yihiin qoysaska weyn.

Ku saaridda oksijiin, naitrojiin, iyo aargoon: Qayb ka qaybka kala duwan ee istaanciyeedka laba jajab

Ogaal ku saabsan qaybaha hawadaa oo la isticmaalo nidaamka laba jajab oo ku saabsan kala duwan si ay ugu yar yahay inay ku sameeyaan waxyaabaha la isticmaalo (feedstock) ka dib marka laga helo qaybaha soo celin (product purity) iyo xisbiyada soo celin (material recovery rates). Xisaabta waxa uu bilaabaa wixii aanu ugu yaalay jajabka sare ee ku saabsan 5 ilaa 6 bar. Halkan, habaynka nitrogen ku saabsan waxa uu kula sooragaa sida natiijadeed, taasoo ah habaynka oo leh oogga badan, waana ku dhaqaaqa koonfurka jajabka oo leh oogga oxygen ku saabsan. Habaynkan kuna dhaqaaqa koonfurka jajabka sare ee labaad ee ku saabsan 1.2 ilaa 1.5 bar. Kala duwanaanshaha bararka waxa uu abuuray xisbiyada jirka (temperature profile) ee loo baahan yahay si ay ugu fududayn karaan qaybaha. Argon wuxuu noqon doonaa xusuus leh sababtoo ah waxa uu ku saabsan midig (boils) beelaha nitrogen iyo oxygen. Sidaas, waxa uu ku dhaqaaqa qaybaha la isticmaalo (side draws) ee la isticmaalo si aad ugu weyn yahay midigta jajabka iyo jajabka labaad, ka dibna waxa uu ugu soo celin doonaa qaybaha la isticmaalo si ay ugu fududayn karaan argon ee la isticmaalo (argon purification towers) oo kale. Marka aanu jajabkaas ku dhisayn doonayn, muhandesku waxa uu ku shaqeyn doonaa qaybaha muhiimka ah ee ka mid ah: xisbiyada reflux ee la isticmaalo, ku dhisashada qaybaha la isticmaalo (trays) ama qaybaha la isticmaalo (structured packing materials) oo leh faa’iido, iyo ku dhisashada qaybaha la isticmaalo (brazed aluminum heat exchangers) oo leh faa’iido badan ee ku saabsan xisbiyada jirka (thermal control) ee la isticmaalo. Waa maxay qaybaha muhiimka ah ee muhandesku ku dhisayn doonayn? Waxa nuu ku sheegayaa qaybaha oxygen ee leh xisbiyada 99.5% ama ka badan, nitrogen ee leh xisbiyada 99.999% (kama dhacdo), iyo qaybaha argon ee leh xisbiyada 99.9995% (kama dhacdo). Xisbiyada soo celin ee dhammaadka ah waxa ay ka badan tahay 99% berri kaas oo la isticmaalo si ay ugu fududayn karaan qaybaha la isticmaalo (internal recycling strategies) ee la isticmaalo si aad ugu weyn yahay jajabka.

Qaybaha Muhiimka ah iyo Darajada Gaarka ah ee Wadajirka Caalamiyada Hafan ee Dhinaca Dambe

Qaybaha Muhiimka ah ee Wadajirka Caalamiyada Hafan: Xidhidda Hawa, Saffa (sieves molecular), Isku xidhidda Jabin, iyo Qaybaha Isku dhex maraya

Qalabka kala-soocidda hawada ee casriga ah wuxuu caadi ahaan ku shaqeeyaa afar qaybood oo waaweyn oo wada shaqeeya. Tallaabada koowaad waxaa ku lug leh kombaresarada waaweyn ee hawada caadiga ah u riixaya ilaa 5 ilaa 6 bar cadaadis, taas oo ka dhigaysa in habka dareeraha uu si fiican u shaqeeyo goor dambe. Ka dib markii la isku duubo waxaa yimaada nadiifinta iyadoo la adeegsanayo sariiro sifeyn ah oo molecule ah oo ka saaraya qoyaan, kaarboon dioxide iyo hydrocarbons kale oo ka socda hawada. Tani waxay ka hortagtaa dhibaatooyinka sida barafka iyo daxalka qaybaha qabow ee nidaamka. Marka la nadiifiyo, hawadu waxay u gudubtaa qalabka aluminiumka lagu kala beddelo kuleylka halkaas oo ay ku qaboojiso ilaa qiyaastii -175 digrii celcius. qaboojinta waxay ku dhacdaa habkan gaarka ah ee loo yaqaan 'counterflow' oo ah habka wax soo saarka lagu soo saaro, taas oo keydineysa tamar badan. marxaladda ugu dambeysa, waxaa jira laba tiir oo lagu kariyo. Cadaadiska sare wuxuu abuuraa oksijiin ceyriin iyo uumiga nitrogen hodanka ah, halka tiirka labaad ee cadaadiska hoose uu sii nadiifiyo si loo soo saaro alaabada ugu dambeysa sida oksijiinta saafiga ah iyo argon. Marka la barbardhigo nidaamyada qadiimiga ah ee hal tiir, habkan dhowr tallaabo ah wuxuu yareeyaa baahida tamarta meel u dhaxaysa 15 iyo laga yaabee xitaa 20 boqolkiiba sida ay sheegayaan warbixinnada warshadaha.

Ka dib markii la soo noqday ilaa markii la soo diray: Isku-dhufashada xadgobada, ku xidhiyaha, iyo ku soo dirashada dhinaca dhinac

Caasimadu waxa uu bilaabaa marka aan isku dayno haawaayaal ka soo guurinayso, kadibna aan ku dhaqanayo oo aan ku saariyo. Marka laga saariyey, oksijiin iyo nitroojiinka lagu dhisay wuxuu gacan u leeyahay qoobka la xidhiidha, taasoo ku jira berri kasta oo ka yar 183 daraja Celsius. Qoobkani wuxuu noqonayaa buurta muhiimka ah marka hawlgaluhu waxay isku badbaadi doonaan, taasoo caawiya in ay dhaqan karaan warshadaha loo isticmaala foomada oksijiinka aasaasiga ah, sida warshadaha dhulka. Marka la eegayo in ay ugu soo saariyaan waxyaabaha kriyojiinik, markii hore ayaa la saariyaa qofka la xidhiidha oo la xidhiidha ama la saariyaa biyo dhaxxikiis, ka dib markaas ayaa la saariyaa qorshooyinka la xidhiidha. Nidaamka heerka caadiga ah ee saariyaha waxa uu isku beddelaa waxyaabaha la saariyaa iyadoo la raaciyaa in ay xaqiijin karaan in ay xaqiijin karaan, taasoo ku dhaqan karaa siyaasadaha la xidhiidha 99.9% ka yar. Tixgelinta caadiga ah ee xagga berriyaha sida kuwa la xidhiidha qoobka iyo kuwa la xidhiidha gashaha la xidhiidha ayaa ku dhaqan karaa kharashka 30% ka yar iyadoo la raaciyaa tixgelinta qaddeed, taasoo ku dhaqan karaa siyaasadaha ka yar.

Qaybaha Qalabka: Isticmaalka Energi, Xasiloonka, iyo Qorshaha Qaar ka mid ah Wadaagga

Inaad ugu yar tahay qalabka wadaagga hawsha ah, waxaad u qorshaa xasiloonka iyo qaybaha qalabka kuwaas oo ah inay la jiro qalabka dhammaan ee laga yaabaa, kaasoo aan la jiro xasiloonka ugu weyn. Haatan, inaad ugu weyn xasiloonka waxay leedahay inaad istaamahay enerji ugu weyn. Tusaale ahaan, ugu dhow ugu dhawaan nitrogen: inaad ugu dhow ugu dhawaan >99.99% ee lagu talagalay qalabka elektrooniksi waxay leedahay inaad istaamahay 40 ilaa 50 boqolkiiba enerji ugu weyn kaasoo la istaamaa 99.5% oxygen ee lagu isticmaalo badan oo ah siyaasadda cunto. Inaad ka duwan karaan waxa uu noqon doonaa inaad isku daydo lacag iyo waxyaalaha kale. Laakiin, taas oo kale, inaad aan la jirin xasiloonka ugu yar ayaa leedahay dhibaatooyin weyn oo ku saabsan nolosha. Kala duwan yar oo oxygen ayaa leedahay inay dhaqso qaadooyin elektroniksi oo qurux badan, ama inay sameeyo qalabka dukaanka kuwaas oo aan la jirin nolosha dadka. Inaad ugu jecesho xasiloonka iyo ugu fahmsho waa mid ka mid ah qaybaha ugu weyn ee dhibaatooyinka qalabka gas-ka.

Xasiloon yar oo weyn ayaa caawinaya in la qabto enerji aan la isticmaalo. Compressor-ka ah oo leh xagga xaqiijinta ayaa ku xaqiijinaya marka la isticmaalo wixii la doonayo. Qaybaha ayaa la sameeyaa si loo beddelo sida loo eegayo, sidaas darteed waxyaabaha ayaa la kordhi karaa mar aad ugu dambeysa. Oo ku eegaya heerka bakshooyinka mar aad ugu dambeysa ayaa caawinaya in la beddelo xagga la sameeyo waxyaabaha bakshooyinka, taasoo ku dhaqan karaa enerji aan la isticmaalo iyadoo la isku dayo 15–25%. Si kale, qaybaha cusub oo leh molekyuulaha ayaa la sameeyaa si loo dhaqan karo oo kaliya, oo waxay ku dhaqan karaan natiijooyinka aan la isticmaalo. Tani waxay ka dhigan tahay in natiijooyinka ayaa la sameeyo si wanaagsan, oo waxay ku dhaqan karaan si wanaagsan iyo dhammaan waqtiga laga yaabayo.

Su'aalaha badanaa la isweydiiyo

Waa maxay qaybaha la isticmaalo in la kala saaro hawaa?
Waa la isticmaalaa Isku qorshaynayaasha Hawa (Air Separation Units) si ay ugu sameeyaan gasyo xoog leh sida oksijin, nitrojin, iyo aargoon, taasoo ah muhim in ay isticmaalaan warbaahinta gaariga ah, xafiiska kemikalka, wax ka dhinto, koornta dhulka, iyo kuwa kale.

Sida cadaydoodu u shaqayn doontaa distilashanka baris-joogta ah (cryogenic distillation) ee isku qorshaynayaasha hawa?
Distilashanka baris-joogta ah shaqayn doonaa sida loo guurayaa hawada la xidhiyey si loo guuriyo tilmaamaha hoos u yar, taasoo ka dhinto hawada inay dhammaystirin. Kadib markaas gasyo kasta ay isku qorshayn doontaa baasiis ka dib marka ay ku jiraan tilmaamaha kala duwan ee ku jiraan booyga soo baxa (boiling points).

Maxaa yeelay shummar ka dhinto (energy consumption) waa suurtagal in qayboodii kala bixinta habeenka ?
Waayo, shaqada isku qorshaynka gasyo baris-joogta ah ee hawada waa shaqo leh shummar, sidaa darteed waa muhim in la isku dhuunyo shummar ka dhinto iyo xaqiijinta leh ee loo baahan yahay si loo jeeddo qaybaha gaariga ah, si loo yareeyo xasilooni iyo taageerada aad u xun ah ee dhulka.