Grupo NEWTEK: Investigación sobre la modificación del sistema de extracción de argón de alta-eficiencia y el esquema de optimización del sistema de gas de alta-pureza

 

Con el-avance profundo de los objetivos de "carbono dual", la transformación de las industrias tradicionales hacia un desarrollo ecológico y eficiente se ha convertido en una tendencia inevitable. Como industria de apoyo básica, la industria del gas enfrenta demandas duales de utilización eficiente de los recursos y mejora de la calidad del producto. Las políticas pertinentes emitidas por la Administración Nacional de Energía proponen claramente promover el desarrollo coordinado de la nueva industria energética y las industrias tradicionales, mientras la demanda de gases especiales, como el argón de alta-pureza, sigue aumentando en campos de fabricación de alto nivel-como los fotovoltaicos y los semiconductores.

Al mismo tiempo, los sistemas de gas industrial existentes generalmente tienen puntos débiles: la mayoría de las unidades de separación de aire que respaldan proyectos químicos de carbón en el noroeste de China no logran recuperar el argón, y el argón crudo se descarga directamente; algunos equipos de producción de gas de alta-pureza adolecen de baja eficiencia y mala continuidad; El almacenamiento de gas líquido es propenso a la inestabilidad debido a las influencias de la temperatura. Newtek Group, profundamente comprometido en el campo de la separación de gases y la renovación de equipos, ha desarrollado soluciones de optimización integradas específicas basadas en las necesidades del mercado y la acumulación técnica, ayudando a las empresas a resolver problemas como el desperdicio de recursos, la baja eficiencia y el almacenamiento inestable.

 

 

 

Ideas principales de optimización

 

Fundación de la renovación de la extracción de argón

En referencia al estado actual de las unidades de separación de aire en empresas químicas del carbón en Shaanxi, Mongolia Interior y otras regiones, la mayoría de las torres de enriquecimiento de argón configuradas solo pueden producir argón crudo con un contenido de argón de aproximadamente el 96 %, con oxígeno y nitrógeno como las principales impurezas, sin cumplir con los requisitos de GB/T 4842-2017. El núcleo de la optimización radica en lograr una eliminación profunda de los componentes de oxígeno y nitrógeno del argón crudo mediante la mejora de la torre y la reconstrucción del proceso, mejorando así la capacidad de producción y la pureza del argón líquido.
 

Empoderamiento sinérgico de múltiples-tecnologías

Integre las ventajas de tres tecnologías patentadas clave: adopte un sistema de válvula de cromatografía de gases con detector único-y doble-válvula para lograr una detección precisa de múltiples-componentes con una sola inyección; aplicar un dispositivo de purificación de sección de adsorción dual-para garantizar la producción continua de gas de alta-pureza; equipar un sistema inteligente de almacenamiento de líquidos con temperatura-controlada para mejorar la estabilidad del almacenamiento de gases líquidos mediante el control de la temperatura y el monitoreo de la presión en tiempo real-, formando una optimización de-circuito cerrado del proceso completo de "recuperación-purificación-detección-almacenamiento".

Tomando como caso de estudio dos conjuntos de unidades de separación de aire de 55.000 m³/h de una empresa química, sus emisiones de argón crudo alcanzan los 900 m³/h, el equipo de almacenamiento existente carece de funciones inteligentes de control de temperatura y la eficiencia de la detección de gas de alta-pureza es baja. En base a esto se realiza el diseño del esquema.

 

Soluciones de optimización integradas

Tipo de actualización básica

 

●Configuración principal

Renovación de la extracción de argón: agregue una Torre de Argón Crudo I, use la torre de enriquecimiento de argón original como Torre de Argón Crudo II, equípela con una Torre de Argón Puro para eliminar los componentes de nitrógeno, conserve el tanque de almacenamiento original y agregue un módulo de control de temperatura básico.

Sistema auxiliar: equipe un sistema de válvula de cromatografía de gases con detector único-y doble-válvula con dos bucles cuantitativos y dos columnas cromatográficas para realizar la detección en tiempo real-de la pureza del argón; Adoptar un dispositivo de purificación convencional para cumplir con los requisitos básicos de pureza.

●Artículos clave de revisión

Adaptabilidad del diámetro, cantidad de empaque y relación de reflujo de la torre de enriquecimiento de argón original.

Espacio de instalación de la nueva caja fría de la torre y capacidad portante de la cimentación de pilotes.

Compatibilidad del sistema de control con las interfaces de los instrumentos de detección.

●Efectos esperados

Capacidad de producción de argón líquido de aproximadamente 350 m³/h, contenido de O₂ menor o igual a 1×10⁻⁶, contenido de N₂ menor o igual a 2×10⁻⁶; el gas de alta-pureza cumple con los estándares de pureza y la fluctuación de la temperatura de almacenamiento del líquido se controla dentro de ±2 grados; El tiempo de detección única se reduce en un 30 % y el costo de compra del instrumento se ahorra en un 40 %.

 

Tipo de sinergia de alta-eficiencia

●Configuración principal

Renovación de la extracción de argón: use la torre de enriquecimiento de argón original como Torre de Argón Crudo I, retire el condensador antiguo, agregue una Torre de Argón Crudo II y un condensador de gran-volumen para mejorar la eficiencia de la eliminación de componentes de oxígeno.

Sistema auxiliar: integre un dispositivo de purificación de gas de alta-sección de adsorción dual-para lograr una purificación continua mediante el funcionamiento alternativo de los adsorbentes; equipar un sistema de almacenamiento inteligente-con temperatura controlada con un refrigerador, monitoreo en tiempo real-y módulos de control automático; continúe usando el sistema de detección de detector-de válvula única-doble{5}}.

●Artículos clave de revisión

Adaptabilidad del nuevo condensador a la tubería original y carga de trabajo de renovación.

Vinculación entre la lógica de conmutación de adsorbente del dispositivo de purificación y el sistema de control.

Adecuación del espacio de instalación y consumo de energía del mecanismo de refrigeración del tanque de almacenamiento.

●Efectos esperados

Capacidad de producción de argón líquido de aproximadamente 750 m³/h, pureza que cumple con los estándares de alta-pureza del argón; operación continua de producción de gas de alta-pureza sin interrupción, la eficiencia de purificación aumentó en un 50 %; mejoró la estabilidad del almacenamiento de gas licuado y la tasa de pérdida se redujo a menos del 3%; período de recuperación de la inversión más corto y beneficios integrales significativos.

 

Tipo de actualización integral

 

●Configuración principal

Renovación de la extracción de argón: reemplace la torre de enriquecimiento de argón original con una nueva torre de argón crudo integrada para maximizar la capacidad de extracción de argón, equipada con un sistema de torre de argón puro de alta-eficiencia.

Sistema auxiliar: adopte un dispositivo mejorado de purificación de gas de alta-pureza para optimizar la eficiencia de adsorción y desorción; equipar un gran tanque de almacenamiento inteligente con funciones de monitoreo multi-en tiempo real-, alarma automática y control remoto; actualizar el sistema de detección de cromatografía de gases para mejorar la precisión de los datos y la velocidad de respuesta.

●Artículos clave de revisión

Coordinación entre la construcción de los cimientos de la nueva caja fría de la torre de argón crudo y el diseño de los equipos existentes.

Coincidencia entre el consumo máximo de energía de todo el sistema y el suministro de energía y el suministro de energía de la empresa.

Compatibilidad del sistema de control inteligente con la plataforma de gestión de producción existente de la empresa.

●Efectos esperados

Capacidad de producción de argón líquido de 900 m³/h, índices de pureza superiores a los estándares nacionales; la eficiencia de producción de gas de alta-pureza aumentó en un 60 % y la pureza del producto se mantuvo estable; el almacenamiento de líquidos logra una gestión y un control inteligentes del proceso completo-, con una seguridad y practicidad significativamente mejoradas; sólido liderazgo técnico, adaptándose a las necesidades-a largo plazo de la fabricación-de alta gama.

 

Comparación y optimización de esquemas

Sobre la base del sistema de evaluación del costo total de propiedad, combinado con condiciones de referencia como 8330 horas de funcionamiento por año y un precio de mercado del argón líquido con impuestos-incluidos de 1016 yuanes/tonelada, se lleva a cabo una comparación integral de los tres esquemas.
 

Esquema	Ventajas principales	Inversión inicial	Costo operativo	Período de recuperación de la inversión	Escenarios de aplicación
Esquema 1	Mínima inversión, baja dificultad de renovación	Punto de referencia	Punto de referencia	Aproximadamente 12 años	Pequeñas y medianas-empresas con presupuesto limitado y necesidades básicas
Esquema 2	Capacidad de producción equilibrada y beneficios, costo total más bajo	Aproximadamente un 7% más	Aproximadamente 118% menos	Aproximadamente 5,2 años	Empresas que buscan rentabilidad-y requieren una producción continua y estable
Esquema 3	La mayor capacidad de producción, la tecnología más avanzada	Aproximadamente un 26% más	Aproximadamente 169% menos	Aproximadamente 4,9 años	Empresas que respaldan la fabricación-de alta gama y están orientadas hacia el desarrollo-a largo plazo

Un análisis exhaustivo muestra que el Esquema 2, centrado en "reutilización de equipos + actualizaciones clave", equilibra la mejora de la capacidad de producción, el control de costos y la estabilidad técnica, logrando una sinergia eficiente entre la recuperación de la extracción de argón, la producción de alta-pureza y el almacenamiento inteligente. Su aumento de inversión inicial es controlable, los costos operativos se reducen significativamente, el período de recuperación de la inversión es corto y el costo total del equipo es el más bajo, lo que la convierte en una solución económicamente óptima adecuada para las necesidades de la mayoría de las empresas industriales.

 

Conclusión

La optimización y actualización de los sistemas de gases industriales debe basarse en las necesidades reales de las empresas para lograr una sinergia completa-de cadena de recuperación de recursos, purificación de productos, detección y monitoreo, y almacenamiento seguro. La solución integrada propuesta por Newtek Group integra las tecnologías centrales de renovación de extracción de argón y las ventajas de los equipos patentados, resolviendo eficazmente los puntos débiles de los sistemas tradicionales, como el desperdicio de recursos, la baja eficiencia y el almacenamiento inestable.

Después de la renovación de los dos conjuntos de unidades de separación de aire de la empresa del caso con el Esquema 2, el período de recuperación de la inversión esperado es de aproximadamente 5 años y la tasa interna de retorno alcanza el 20%. No solo puede satisfacer la demanda de argón de alta-pureza en la industria fotovoltaica, de semiconductores y otras industrias en la región, sino que también puede reducir el consumo de energía y el desperdicio de recursos, logrando una situación de beneficios económicos y sociales en la que todos ganan-. En el futuro, Newtek Group continuará iterando soluciones técnicas, brindando servicios personalizados para diferentes escenarios industriales y ayudando al desarrollo ecológico y eficiente del campo de gas industrial.