Kimya Tesisleri için Endüstriyel Gaz Çözümleri

Kimya Tesisleri Neden Gaz Tedarikini Bir Ham Madde Olarak Değerlendiremez?

Kimya üretimi, hammaddeler üzerinde çalışır ve sektörün önemli bir kısmı için bu hammaddeler gazlardır. Hidrojen, hidroprosesleme için. Azot, inertleştirme ve kaplama işlemleri için. Oksijen, oksidasyon reaksiyonları için. Sentez gazı (syngas), metanol ve amonyak üretimi için. Liste böylece devam eder. Bunlar elektrik gibi açılıp kapatılabilecek yardımcı hizmetler değildir. Bunlar üretim oranlarını ve ürün kalitesini doğrudan etkileyen, belirli saflık gereksinimleri, basınç spesifikasyonları ve teslimat takvimleri olan süreç girdileridir.

Endüstriyel gaz tedarikini bir malzeme olarak değerlendiren — yani bu çeyrekte en düşük fiyatı teklif eden tedarikçiden temin edilen bir ürün olarak gören — bir kimya tesisi, tehlikeli bir oyun oynar. Planlanmamış bir gaz tedarik kesintisinin maliyeti, metreküp başına fiyatla ölçülmez. Reaktör duruş süresi, spesifikasyona uymayan ürün, katalizör bozulması ve asla durdurulmak üzere tasarlanmamış bir süreci yeniden başlatma işçiliği maliyetiyle ölçülür.

Endüstriyel gaz pazarı son yıllarda önemli ölçüde değişti. Üreticiler, yaşlanan altyapı ve daha sıkı çevre düzenlemeleri karşısında emisyonları azaltma, enerji verimliliğini artırma ve güvenilirliği koruma konusunda baskı altında. On yıl önce işe yarayan çözümler bugün yeterli olmayabilir. Kimya tesisleri operatörleri, gaz tedariklerini nasıl sağlayacaklarını ve yöneteceklerini farklı düşünmeli.

Sağda Üretim Seçeneği Karşılaştırması ile Ticari Tedarik

Her kimya tesisinin ilk büyük kararı, endüstriyel gazları sahada üretip üretmeyeceği ya da bir ticari tedarikçiden satın alıp almayacağıdır. Her iki yaklaşımın da kendine özgü yeri vardır ve doğru cevap, ölçek, tüketim modeli ve gerekli olan spesifik gazlara bağlıdır.

Sağlanan üretim, tesise sahip olan işletmeciye üretimi doğrudan kontrol etme imkânı sunar. Üçüncü bir tarafın boru hattı bütünlüğüne veya teslimat takvimine bağlı kalmaya gerek yoktur. Büyük tüketim yapan tesisler için — örneğin günde yüzlerce ton hidrojen gerektiren bir amonyak tesisi ya da büyük miktarlarda oksijen tüketen bir etilen krakeri — ekonomik olarak genellikle saha içi üretim avantajlıdır. Başlangıçta sermaye maliyeti daha yüksektir; ancak gazın birim işletme maliyeti daha düşüktür ve güvenilirlik tamamen tesise aittir.

Buna karşılık ticari tedarik, daha küçük tüketim yapan tesisler ya da yalnızca ara sıra ihtiyaç duyulan gazlar için mantıklıdır. Örneğin, bakım dönemlerinde inert gaz ihtiyacı duyulan bir tesis için kamyonla taşınan sıvı azot pratik bir çözümdür. Sermaye yatırımı çok düşüktür ve tesis, çoğunlukla kısmi yükte çalışan bir hava ayırma ünitesini çalıştırmak ve bakımlarını yapmak zorunda kalmaz.

Ama tüccarlık kendi riskleriyle birlikte gelir. Otoyolları kapatan şiddetli bir hava olayı, sıvı gaz tedariklerini günlerce kesebilir. Bir tedarikçinin merkezi tesisindeki üretim sorunu birden fazla müşteriye yayılabilir. Endüstriyel gaz altyapısının zayıf olduğu bölgelerde ise, tedarik için rekabet, talep en yüksek dönemlerde fiyatları yükseltebilir.

ABD Körfez Kıyısı'ndaki bir kimyasal fabrikasında birkaç yıl önce kasırga mevsiminde bunu zor bir şekilde öğrendi. Tesis, inertasyon ve temizlik gazı ihtiyaçları için kamyonla teslim edilen sıvı nitrojen'e güveniyordu. Fırtına başladığında, teslimatlar neredeyse bir hafta boyunca durdu. Tesis, birkaç üniteyi kapatmak zorunda kaldı ve yeniden başlatmak için önemli maliyetler çekildi. İşletmeci daha sonra yedek olarak küçük bir yerleşik azot üretimi ünitesi kurdu, ancak bu eklemenin sermaye maliyeti orijinal tasarıma dahil edilseydi çok daha yüksekti.

Gaz saflığının işlem gereksinimlerine uygunlaştırılması

Tüm endüstriyel gazlar eşit yaratılmaz ve saflık gereksinimleri farklı kimyasal süreçler arasında büyük ölçüde değişir. Doğru saflık seviyesini belirlemek, süreç ihtiyaçları ve maliyetler arasındaki bir denge eylemidir.

Çoğu inert ve battaniye uygulamaları için, % 95-99 saflıkta azot tamamen yeterlidir. Kalan oksijen içeriği yanmayı desteklemeyecek kadar düşük ve hassas maddelerin oksidlenmesine neden olmayacak. Bu uygulamalar için %99.999 saflığa gitmek aşırı bir harcama anlamlı bir fayda sağlamadan maliyetleri artırır.

Ancak bazı özel kimyasal süreçler için saflık gereksinimleri çok daha katıdır. Örneğin yarı iletken sınıfı azot, nem ve oksijen açısından milyarda bir parçalık seviyelerde saflık gerektirir. Amonyak sentezi ise katalizörü zehirleyebilecek sülfür bileşiklerinin çok düşük düzeyde olduğu hidrojen gerektirir. Saflık spesifikasyonu sıkılaştıkça saflaştırma maliyeti üstel olarak artar; bu nedenle sürecin aslında ihtiyaç duyduğu kadarını belirtmek güçlü bir teşvik oluşturur.

Safiyet spesifikasyonu aynı zamanda üretim teknolojisi seçimi üzerinde de etki yaratır. Basınç dalgalı adsorpsiyon (PSA), nispeten düşük sermaye maliyetiyle %95-%99,5 safiyette azot üretimi sağlar. Membran sistemleri benzer safiyet aralıklarını daha düşük işletme maliyetleriyle sunar ancak bu aralığın üst sınırına ulaşamayabilir. Çok yüksek safiyette azot (%99,999 ve üzeri) ile büyük hacimlerde ekonomik ölçek avantajının devreye girdiği durumlarda kriyojenik hava ayrıştırma tek seçenek olur. Her teknolojinin kendine özgü güçlü yönü vardır ve uzman bir müteahhit, gaz kalitesi için gereğinden fazla ya da yetersiz spesifikasyon verilmesini önleyebilir.

Kritik Gaz Sistemleri İçin Güvenilirlik Mühendisliği

Kimya tesislerindeki endüstriyel gaz sistemleri 'kur-bırak' tipi tesisler değildir. Güvenilirliklerinin korunması için sürekli bakım ve dikkat gerektirirler; ayrıca arızaların sonuçları ciddi olabilir.

Örneğin, bir hidrotreating ünitesine hidrojen tedarikinin kesilmesi yalnızca o ünitenin durmasına neden olmaz — bu durum tüm rafineriye yayılır. Hidrotreating işleminden geçirilmiş ham maddeleri kullanan alt akış üniteleri de üretim hızlarını azaltmak ya da tamamen kapatmak zorundadır. Beklenmedik bir duruş sonrası bir hidrotreating ünitesini yeniden başlatmak, dikkatle kontrol edilen sıcaklık rampalarını ve katalizör yenileme prosedürlerini içeren birkaç günlük bir süreçtir. Üretim kaybı hızla artar.

Endüstriyel gaz sistemleri için güvenilirlik mühendisliği, yedeklilik ile başlar. Kritik tüketim noktaları, çift yerinde üretim ünitesi, yerinde birim artı ticari yedek veya en uzun beklenen tedarik kesintisini karşılayacak kadar stoklu birden fazla depolama tankı gibi en az iki bağımsız tedarik kaynağına sahip olmalıdır.

Ancak sadece yedeklilik yeterli değildir. Kaynaklar arasında geçiş sorunsuz olmalıdır ve operatörler bu prosedürlere eğitilmelidir. Çevrimiçi hale getirmek için dört saatlik elle valf ayarı gerektiren bir yedek sistem, bir yedek değil — bir plasebo durumundadır.

Güvenilirliğin diğer yönü ise tahmine dayalı bakım çalışmasıdır. Kompresörler, genişleticiler ve saflaştırma kapları, zamanla aşınan parçalara sahiptir. Durum izleme — titreşim analizi, yağ analizi, sıcaklık eğilimi analizi — sorunları arızaya dönüşmeden önce tespit edebilir. İyi yönetilen bir endüstriyel gaz sistemi, bir şeyin bozulmasını bekleyip ondan sonra tamir etmez. Bakım programı, takvim tarihlerine veya arıza sonrası olaylara göre değil, verilere göre belirlenir.

Birkaç yıl önce Orta Batı'da bulunan bir kimya tesisi üzerinde yapılan bir saha denetimi sırasında mühendislik ekibi, azot üretimi ünitesi için kullanılan ana hava kompresörünün tahrik ucundaki yatağında yüksek titreşim seviyeleri gözlemledi. Veriler haftalardır yükseliyordu ancak kimse bu durumu işaret etmemişti. Ekip, bir sonraki planlı duruş sırasında yatak değiştirilmesini önerdi. Kompresör açıldığında yatak kafesi çatlamış ve arızalanmak üzereydi. Yatak değişimi birkaç bin dolar maliyeti ve zaten planlanmış bir günlük üretim duruşuna neden oldu. Ancak sistem hizmette iken arıza meydana gelmiş olsaydı acil onarım için on binlerce dolar harcanacak ve plansız üretim kaybı için günler süren bir duruş yaşanacaktı.

Endüstriyel Gaz Entegrasyonunda EPC Yüklenicisinin Rolü

Endüstriyel gaz çözümlerini bir kimya tesisi içine entegre etmek yalnızca doğru jeneratörü seçmek ya da bir tedarik sözleşmesi imzalamakla sınırlı değildir. Bu, gaz sisteminin tesisteki diğer yardımcı sistemlerle ve süreçlerle entegrasyonunu gerektirir.

Endüstriyel gaz projelerinde deneyimli bir EPC müteahhidi, önemli arayüzleri bilir. Gaz sistemi, sıkıştırılmış hava, soğutma suyu ve elektrik gücü gerektirir; bunların hepsi tesiste bulunan yardımcı sistemlerden gelir. Bağlantı noktaları, gaz sisteminin başlangıç veya bozulma durumlarında yardımcı sistemlere kabul edilemez yükler uygulamaması için tasarlanmalıdır. Kontrol sistemleri, operatörlerin gaz tedarikini diğer tüm işlemler için kullandıkları aynı konsoldan izleyebilmesi ve yönetebilmesi için tesisteki dağıtılmış kontrol sistemiyle entegre edilmelidir.

Yüklenici ayrıca gelecekteki genişletilebilirliği de göz önünde bulundurmalıdır. Kimya tesisleri, işletme ömürleri boyunca genellikle aynı üretim hızında kalmazlar. Darboğaz giderme projeleri, kapasite artırımları ve ürün yelpazesindeki değişiklikler tümüyle gaz talep profiline etki eder. Büyüme için hiçbir esneklik bırakmayan bir gaz sistemi, ileride bir kısıtlayıcı unsur haline gelir. Bununla birlikte, modüler yapı ve fazladan kapasite ile tasarlanmış bir sistem, tamamen yeniden inşa edilmeden değişen ihtiyaçlara uyum sağlayabilir.

Ayrıca gaz sisteminin tesisteki çevresel performansla nasıl etkileşime girdiği sorusu da vardır. Saflaştırma süreçlerinden gelen atık gaz akımları, kompresörlerden gelen basınç düşürme (blowdown) akımları ve başlatma ile durdurma sırasında çıkan temizleme (purge) gazları, hava izinleri kapsamında uygun şekilde işlenmelidir. Çevresel uyumluluğu bir tasarım itici gücü olarak değil, sadece bir kontrol listesi maddesi olarak ele alan bir yüklenici, tesisi operasyonel sorunlarla — ve olası cezalarla — karşı karşıya bırakır.

Gaz Altyapısına Doğru Yatırımın Yapılması

Kimya tesisleri için endüstriyel gaz çözümleri önemli bir sermaye yatırımıdır ve tasarım aşamasında alınan kararlar uzun vadeli sonuçlara yol açar. Gaz sisteminde köşe kesmek — daha ucuz bir jeneratör seçmek, daha basit bir kontrol şeması uygulamak ya da başlangıç fiyatı en düşük olan tedarikçiyle çalışmak — anlaşılabilecek bir durumdur. Ancak bu genellikle yanıltıcı bir ekonomidir.

Bir endüstriyel gaz sisteminin toplam sahip olma maliyeti yalnızca sermaye maliyetini değil, aynı zamanda işletme maliyetini, bakım maliyetini, durma süresinin maliyetini ve tutarsız gaz sağlanması nedeniyle ortaya çıkan ürün kalitesi sorunlarının maliyetini de içerir. İnşa edilmesi %10 daha ucuz olsa da güç tüketimi %15 daha fazla olan ve iki kat daha sık arızalanabilen bir sistem bir fırsat değildir. Bu bir yükümlülükür.

Kimya tesislerinde çalışan operatörler, endüstriyel gaz çözümlerini yalnızca ilk maliyetine göre değil, yaşam döngüsü maliyetine, güvenilirlik geçmişine ve tedarikçinin ya da müteahhitin teslimat yeteneğine dayalı olarak değerlendirmelidir. Benzer hizmet koşullarında çalışan diğer kimya tesislerinden alınan referanslar, parlak broşürlerden daha fazla değer taşır. Mevcut tesislere yapılan saha ziyaretleri, herhangi bir tekliften çok daha fazla gerçek performans bilgisi sağlar.

Gaz saflığı, tedarik güvenilirliği ve mevcut sistemlerle entegrasyonun pazarlık dışı olduğu kimya tesisleri için Greenfir, ISO 9001, ISO 14001 ve OHSAS 18001 sertifikalarıyla desteklenen, çok bileşenli gaz ayırma, saflaştırma ve sıvılaştırma teknolojilerine odaklanan mühendislik çözümleri sunar; bu çözümler kimyasal işleme süreçlerinin katı gereksinimlerine tam olarak uyar. .