ভূমিকা - ASU কী? গুরুত্ব এবং অ্যাপ্লিকেশন
একটি এয়ার সেপারেশন ইউনিট (ASU) হল একটি শিল্প সুবিধা যা বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুকে এর প্রধান উপাদানগুলিতে (প্রাথমিকভাবে নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন, এবং কখনও কখনও বিরল গ্যাস যেমন আর্গন) আলাদা করে। বায়ুমণ্ডলে আনুমানিক 78.1% নাইট্রোজেন, 20.9% অক্সিজেন এবং 0.93% আর্গন এবং অন্যান্য গ্যাসের পরিমাণও রয়েছে। ASUগুলি এই প্রাকৃতিক সম্পদগুলিকে ব্যবহার করে, বিভিন্ন শিল্পের উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যাসের চাহিদা মেটাতে, যেমন ইস্পাত, ধাতু প্রক্রিয়াকরণ, রাসায়নিক, সেমিকন্ডাক্টর, চিকিৎসা, খাদ্য প্যাকেজিং, বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং পরিবেশগত চিকিত্সার জন্য ভৌত পদ্ধতির মাধ্যমে আলাদা করে এবং বিশুদ্ধ করে৷ আধুনিক শিল্প এবং উত্পাদন থেকে শিল্প গ্যাসের ক্রমবর্ধমান চাহিদার সাথে, উচ্চ-দক্ষতা, উচ্চ-ক্ষমতা, এবং কম{10}}শক্তি-ব্যবহারের ASUগুলি অবকাঠামোর একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হয়ে উঠেছে৷
মূল উপাদান ওভারভিউ
একটি সাধারণ ASU নিম্নলিখিত মূল উপাদানগুলি অন্তর্ভুক্ত করে:
এয়ার কম্প্রেসার
বায়ু পরিশোধন/বিশুদ্ধকরণ সিস্টেম
হিট এক্সচেঞ্জার / ক্রায়োজেনিক কুলিং সিস্টেম
পাতন কলাম/টাওয়ার/ঘর্ষণ কলাম
অক্জিলিয়ারী সিস্টেম (যেমন, স্টোরেজ/সংগ্রহ/পরিবহন ব্যবস্থা) - যদিও "কোর সেপারেশন কম্পোনেন্টস" নয়, তারা গ্যাসের চূড়ান্ত ডেলিভারি এবং স্টোরেজের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
These components work together to create a system from air -> purification -> liquefaction -> separation ->সংগ্রহ
প্রতিটি উপাদানের বিস্তারিত ব্যাখ্যা
কম্প্রেসার
ফাংশন - বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু গ্রহণ করে এবং আরও দক্ষ পরবর্তী শীতলকরণ এবং তরল প্রক্রিয়াগুলির জন্য এটিকে উচ্চ চাপে সংকুচিত করে।
সাধারণ অপারেটিং প্যারামিটার - সাধারণত প্রায় 5 থেকে 10 বার গেজে বায়ু সংকুচিত করে। এই চাপ স্তর পরবর্তী তাপ বিনিময় এবং তরলীকরণ দক্ষতার জন্য উপকারী।
গুরুত্ব - যদি কম্প্রেশন অপর্যাপ্ত হয়, বাতাসের ঘনত্ব অপর্যাপ্ত হবে, যার ফলে অপর্যাপ্ত শীতলতা এবং তরলীকরণ হবে; যদি সংকোচন অত্যধিক হয়, সরঞ্জাম শক্তি খরচ এবং যান্ত্রিক লোড বৃদ্ধি পাবে। তাই, কম্প্রেশন সিস্টেমের ডিজাইন এবং কম্প্রেশন ধাপের সংখ্যা (একক-মঞ্চ, বহু-পর্যায়) ASU-এর সামগ্রিক কর্মক্ষমতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
তদুপরি, সংকোচকারী সিস্টেমটি প্রায়শই আন্তঃকুলার এবং বিভাজকগুলির সাথে একত্রে ব্যবহৃত হয় যাতে কম্প্রেশনের সময় উত্পন্ন তেলের কুয়াশা, ঘনীভূত এবং তরল অমেধ্য অপসারণ করা হয়, যা পরবর্তী পরিশোধন এবং শীতলকরণের ভিত্তি স্থাপন করে। (আরও জটিল শিল্প কম্প্রেশন সিস্টেমের জন্য, একটি মাল্টি-স্টেজ কম্প্রেশন + ইন্টারকুলিং + তেল/জল বিভাজন ডিজাইন সাধারণত সুপারিশ করা হয়।)
বায়ু পরিশোধন ব্যবস্থা
উদ্দেশ্য - সংকুচিত বাতাস থেকে আর্দ্রতা, কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂), এবং অন্যান্য ট্রেস দূষক (যেমন হাইড্রোকার্বন, তেল কুয়াশা, ইত্যাদি) অপসারণ করা। যদি এই অমেধ্য বাতাসে থেকে যায়, তারা পরবর্তী কম-তাপমাত্রার শীতল বা তরলীকরণের সময় হিমায়িত এবং ঘনীভূত হওয়ার ঝুঁকিতে থাকে, যার ফলে পাইপ ব্লকেজ, সরঞ্জামের ক্ষতি হয় এবং বিশুদ্ধতা হ্রাস পায়।
সাধারণ প্রযুক্তি
শোষণ পদ্ধতি (যেমন, আণবিক চালনী, ডেসিক্যান্ট)
প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন (PSA) সিস্টেম (কিছু ASU-তেও ব্যবহার করা যেতে পারে)
ঝিল্লি বিচ্ছেদ প্রযুক্তি (কিছু অ{0}}নিম্ন{1}}তাপমাত্রা, কম-বিশুদ্ধতার প্রয়োজনে)
গুরুত্ব - চূড়ান্ত গ্যাসের বিশুদ্ধতা, স্থিতিশীল অপারেশন এবং সরঞ্জামের নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য পরিশোধন পর্যায়টি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। অসম্পূর্ণ পরিশোধনের ফলে যন্ত্রপাতি জমাট বাঁধা, ব্লকেজ, কম আউটপুট বা উৎপাদন ব্যাহত হতে পারে; এটি বিশেষ করে শিল্পের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ-বিশুদ্ধতা গ্যাসের প্রয়োজন (যেমন মেডিকেল অক্সিজেন, সেমিকন্ডাক্টর নাইট্রোজেন, নিষ্ক্রিয় গ্যাস ইত্যাদি)।
কুলিং সিস্টেম এবং হিট এক্সচেঞ্জার (হিট এক্সচেঞ্জার / ক্রায়োজেনিক কুলিং)
কাজ - বিশুদ্ধ সংকুচিত বায়ুকে অত্যন্ত কম ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা করা, এটিকে ভগ্নাংশ/পাতনের জন্য প্রস্তুত করার জন্য তরল করা। সাধারণত, তাপমাত্রা -150 ডিগ্রি বা তার নিচে নেমে যায়।
বাস্তবায়ন - উচ্চ দক্ষতার হিট এক্সচেঞ্জার এবং ক্রায়োজেনিক রেফ্রিজারেশন চক্রের একটি সিরিজের মাধ্যমে বাতাসের তাপমাত্রায় ধীরে ধীরে হ্রাস অর্জন করা। হিট এক্সচেঞ্জারগুলি সিস্টেমে সংকুচিত, বিশুদ্ধ বায়ু এবং ক্রায়োজেনিক রেফ্রিজারেন্ট (এবং সম্ভবত কিছু রিফ্লাক্স গ্যাস) এর সাথে তাপ বিনিময় করে, শীতলতা এবং তরলতা অর্জন করে।
সিস্টেমের উপাদান - কোল্ড বক্স, ক্রায়োজেনিক হিট এক্সচেঞ্জার, রেফ্রিজারেন্ট সার্কুলেশন কম্প্রেশন/প্রসারণ সিস্টেম, এবং সম্ভবত একটি রিফ্লাক্স এনার্জি-সাশ্রয়ী নকশা (তাপ পুনরুদ্ধার)।
মূল বিবেচ্য বিষয়গুলি - শীতল করার দক্ষতা, তাপ এক্সচেঞ্জার উপকরণ এবং নকশা (তাপ পরিবাহী এবং ক্রায়োজেনিক সহনশীলতার জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা), এবং হিমায়ন চক্রের শক্তি খরচ এবং স্থায়িত্ব। উচ্চ-দক্ষতা হিট এক্সচেঞ্জার ডিজাইন এবং রেফ্রিজারেশন চক্র অপ্টিমাইজেশান সরাসরি ASU এর শক্তি খরচ এবং অর্থনীতিকে প্রভাবিত করে।
পাতন কলাম/টাওয়ার
নীতি - উপাদানগুলির স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্যগুলি ব্যবহার করে বিভাজন অর্জন করা হয়: বায়ুর প্রধান উপাদান, যেমন নাইট্রোজেন (N₂), অক্সিজেন (O₂), এবং আর্গন (Ar) এর স্ফুটনাঙ্ক রয়েছে প্রায়:
নাইট্রোজেন (N₂): -196 ডিগ্রি
Argon (Ar): –186 ডিগ্রি (যদি বের করা হয়)
অক্সিজেন (O₂): -183 ডিগ্রি
অপারেশন - তরল বায়ু একটি পাতন কলামে (বা বহু-পর্যায়ের কলাম) প্রবর্তন করা হয়। তরল বৃদ্ধির সাথে সাথে কলামের মধ্যে ধীরে ধীরে উত্তপ্ত হয়, বিভিন্ন উপাদান তাদের নিজ নিজ ফুটন্ত পয়েন্টে বাষ্পীভূত/বাষ্পীভূত হয়। নাইট্রোজেন প্রথমে বাষ্পীভূত হয় এবং সর্বনিম্ন স্ফুটনাঙ্ক থাকে (নাইট্রোজেন শীর্ষ গ্যাস উৎপন্ন করে), যখন অক্সিজেন বাষ্প সবচেয়ে ভারী/সর্বোচ্চ ফুটন্ত বিন্দু (অক্সিজেন নীচের তরল উৎপন্ন করে); যদি আর্গন উপস্থিত থাকে তবে এটি সাধারণত একটি মধ্যবর্তী বিভাগ (মধ্যবর্তী নিষ্কাশন পয়েন্ট) থেকে বের করা হয়।
টাওয়ার স্ট্রাকচার - উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যাস পেতে, মাল্টি-টাওয়ার সিরিজ সিস্টেম (দুই-টাওয়ার বা তিন-টাওয়ার স্ট্রাকচার) সাধারণত ব্যবহার করা হয়, বিশেষ করে যখন নাইট্রোজেন, অক্সিজেন, এবং আর্গন একই সাথে বের করা প্রয়োজন। টাওয়ার ডিজাইন, ট্রে সংখ্যা (বা প্যাকিং কাঠামো), রিফ্লাক্স অনুপাত, এবং অপারেটিং চাপ সবই বিভাজন দক্ষতা এবং বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করে।
পণ্য পৃথকীকরণ এবং নিষ্কাশন - টাওয়ারের উপরে বা নীচে বিভিন্ন উপাদান (বায়বীয় বা তরল) সংগ্রহ করা হয় এবং পরবর্তী স্টোরেজ/আউটলেট সিস্টেমে ডিসচার্জ করা হয়।
ASU প্রক্রিয়া প্রবাহের ওভারভিউ
নিম্নলিখিতটি একটি সাধারণ ক্রায়োজেনিক ASU-এর জন্য একটি সরলীকৃত প্রক্রিয়া প্রবাহ:
গ্যাস গ্রহণ এবং সংকোচন: বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু একটি সংকোচকারী দ্বারা টানা হয় এবং চাপ দেওয়া হয় (5-10 বার)।
পরিশোধন: সংকুচিত বায়ু আর্দ্রতা, CO₂ এবং তেল কুয়াশার মতো অমেধ্য অপসারণের জন্য একটি পরিশোধন ব্যবস্থায় প্রবেশ করে। শোষণ (পিএসএ), ঝিল্লি বিচ্ছেদ, বা আণবিক চালনী কৌশল ব্যবহার করা হয়।
শীতলকরণ এবং তরলীকরণ: বিশুদ্ধ বায়ু একটি কোল্ড বাক্স, হিট এক্সচেঞ্জার এবং হিমায়ন চক্রের মাধ্যমে অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায় শীতল করা হয়, যার ফলে এটি তরলীকৃত হয়। ভগ্নাংশ/পাতন: তরল বায়ু একটি ভগ্নাংশ টাওয়ারে প্রবেশ করে (সম্ভবত একটি মাল্টি-স্টেজ টাওয়ার), যেখানে স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্য ব্যবহার করে বিভাজন অর্জন করা হয়, গ্যাসের উপাদানগুলি স্তরে স্তরে পৃথক করা হয় (নাইট্রোজেন, আর্গন, অক্সিজেন, ইত্যাদি)।
সংগ্রহ, সঞ্চয়স্থান এবং পরিবহন: পৃথক করা গ্যাস (বা তরল) সংগ্রহ করা হয় এবং স্টোরেজ ট্যাঙ্কে (উচ্চ-চাপের সিলিন্ডার বা ক্রায়োজেনিক লিকুইড ট্যাঙ্ক) সংরক্ষণ করা হয় এবং তারপর পাইপলাইন, ট্যাঙ্ক ট্রাক বা গ্যাস সরবরাহ নেটওয়ার্কের মাধ্যমে শেষ ব্যবহারকারীর কাছে পরিবহন করা হয়।
সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত সমন্বিত, গ্যাসের বিশুদ্ধতা, স্থিতিশীল সরবরাহ এবং উচ্চ দক্ষতা নিশ্চিত করতে কম্প্রেশন, পরিশোধন, কুলিং, বিচ্ছেদ এবং স্টোরেজ সিস্টেমের সমন্বিত অপারেশন প্রয়োজন।
অ্যাপ্লিকেশন এবং শিল্প তাত্পর্য
ASU (অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, আর্গন, ইত্যাদি) দ্বারা পৃথক করা প্রধান গ্যাসগুলি শিল্প ও সামাজিক উৎপাদনে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে:
লোহা ও ইস্পাত, ধাতুবিদ্যা, ধাতু প্রক্রিয়াকরণ-অক্সিজেন দহন, অক্সিজেন কাটা এবং ঢালাইয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়; নাইট্রোজেন/আর্গন জড় বায়ুমণ্ডল সুরক্ষা, তাপ চিকিত্সা এবং গলানোর জন্য ব্যবহৃত হয়।
রাসায়নিক/পেট্রোকেমিক্যাল/কয়লা রাসায়নিক শিল্প-নাইট্রোজেন নিষ্ক্রিয় সুরক্ষা, বাহক গ্যাস এবং গ্যাস পাতলা করার জন্য ব্যবহৃত হয়; অক্সিজেন অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া এবং জ্বলন সমর্থনের জন্য ব্যবহৃত হয়। সেমিকন্ডাক্টর/ইলেকট্রনিক্স ম্যানুফ্যাকচারিং - উচ্চ-বিশুদ্ধতা নাইট্রোজেন/আর্গন জড় বায়ুমণ্ডলে অক্সিডেশন বা দূষণ রোধ করতে ব্যবহৃত হয়।
চিকিৎসা/ফার্মাসিউটিক্যাল - উচ্চ-বিশুদ্ধতা অক্সিজেন/নাইট্রোজেন/আর্গন শ্বাসযন্ত্রের সহায়তা, সার্জারি, ফার্মাসিউটিক্যালস, এবং ল্যাবরেটরি গ্যাস সরবরাহ করা।
খাদ্য প্যাকেজিং/খাদ্য শিল্প - প্যাকেজিং গ্যাস হিসাবে নাইট্রোজেন (একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস) ব্যবহার করে শেলফ লাইফ বাড়ানো এবং অক্সিডেশন প্রতিরোধ করা।
এনার্জি/এনভায়রনমেন্টাল প্রোটেকশন/এনভায়রনমেন্টাল ট্রিটমেন্ট - প্রচুর পরিমাণে অক্সিজেন বর্জ্য জল/নিকাশি শোধন, পোড়ানো, এবং পরিবেশ সুরক্ষা প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়; নাইট্রোজেন/আর্গন নতুন শক্তি এবং ব্যাটারি উত্পাদনের মতো উদীয়মান শিল্পগুলিতেও ক্রমশ গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে।
অধিকন্তু, বৃহৎ-স্কেল, উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যাসের প্রয়োজন (যেমন স্টিল মিল, রাসায়নিক প্ল্যান্ট, বড়-উৎপাদন, এবং সেমিকন্ডাক্টর কারখানা) সহ ব্যবহারকারীদের জন্য Cryogenic ASU খরচ-কার্যকর, স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্য সমাধান প্রদান করে৷ বড় আকারের উৎপাদন এবং সিস্টেম ইন্টিগ্রেশনের মাধ্যমে, ইউনিট গ্যাস খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করা যেতে পারে, স্কেলের অর্থনীতি অর্জন করে।
সারাংশ এবং আউটলুক
একটি ASU এর বিভিন্ন উপাদানের (কম্প্রেসার, বায়ু পরিশোধন ব্যবস্থা, কুলিং হিট এক্সচেঞ্জার, ভগ্নাংশ কলাম, ইত্যাদি) বিস্তারিত ব্যাখ্যার মাধ্যমে আমরা দেখতে পারি যে একটি ASU একটি একক যন্ত্র নয়, একটি অত্যন্ত সমন্বিত সিস্টেম। প্রতিটি অংশকে অবশ্যই উচ্চ-দক্ষতা, উচ্চ-বিশুদ্ধতা এবং বড়-বাতাস বিচ্ছেদ এবং গ্যাস সরবরাহ অর্জনের জন্য সুনির্দিষ্টভাবে এবং সহযোগিতামূলকভাবে কাজ করতে হবে।
উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যাসের ক্রমবর্ধমান শিল্প চাহিদা এবং শক্তি দক্ষতা, পরিবেশ সুরক্ষা এবং খরচ নিয়ন্ত্রণের জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তার সাথে, ASU প্রযুক্তি ক্রমাগত অগ্রসর হচ্ছে। আধুনিক ASUগুলি ক্রমবর্ধমান জোর দেয়: উন্নত তাপ বিনিময় দক্ষতা এবং শীতল শক্তি খরচ হ্রাস; নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এবং অটোমেশন (বাস্তব-সময় পর্যবেক্ষণ, প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশান); মডুলার ডিজাইন (স্কিড-মাউন্ট করা/কোল্ড-বক্স ইন্টিগ্রেশন) + দ্রুত নির্মাণ চক্র + আরও স্থিতিশীল অপারেশন; একাধিক গ্যাস, একাধিক উৎপাদন ক্ষমতা, উচ্চ বিশুদ্ধতা + গ্রাহকের চাহিদা মেটাতে কাস্টমাইজেশন - ইস্পাত, রাসায়নিক, চিকিৎসা, অর্ধপরিবাহী, এবং নতুন শক্তির মতো বিভিন্ন ক্ষেত্রকে সন্তুষ্ট করে।
আপনার মতো কোম্পানিগুলির জন্য (প্রাথমিকভাবে উত্পাদন), যদিও একটি ASU-তে সরাসরি উত্পাদন সরাসরি সম্পর্কিত নাও হতে পারে, এই ধরনের মৌলিক শিল্প সুবিধাগুলি কীভাবে কাজ করে তা বোঝার জন্য আপস্ট্রিম গ্যাস সরবরাহের চেইন, কাঁচামালের ব্যয় কাঠামো এবং শিল্প গ্যাসের (অক্সিজেন, নাইট্রোজেন) চাহিদা এবং স্পেসিফিকেশনগুলি যাতে ধাতব প্রক্রিয়াকরণ, ইস্পাত কাঠামো, পেইন্টিং এবং ওয়েল্ডিংয়ের সম্ভাব্যতা রয়েছে তা বোঝা যায়। সংগ্রহ, উত্পাদন পরিকল্পনা, মান নিয়ন্ত্রণ, এবং সরবরাহ চেইন সমন্বয়।
