औद्योगिक गैस क्षेत्र में, आर्गन, एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली दुर्लभ गैस, मुख्य रूप से हवा के क्रायोजेनिक पृथक्करण के माध्यम से प्राप्त की जाती है। बड़े पैमाने की क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण इकाई आर्गन प्रणाली से सुसज्जित है या नहीं, यह न केवल इकाई के प्रारंभिक निवेश और दीर्घकालिक ऊर्जा खपत को सीधे प्रभावित करती है, बल्कि संयंत्र के उत्पाद मिश्रण को अनुकूलित करने और समग्र लाभप्रदता में सुधार करने पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। विशेष रूप से एक नए संयंत्र के नियोजन चरण के दौरान, परियोजना के लिए इष्टतम कॉन्फ़िगरेशन का चयन करने और वायु पृथक्करण इकाई की क्षमता को पूरी तरह से उजागर करने के लिए क्षेत्र में आर्गन बाजार की आपूर्ति और मांग, निवेश लागत और ऊर्जा खपत डेटा का व्यापक विश्लेषण आवश्यक है।
इसके गुणों और अनुप्रयोग परिदृश्यों के आधार पर, आर्गन वायुमंडल में लगभग 0.932% मौजूद है, जो इसे सबसे प्रचुर मात्रा में दुर्लभ गैस बनाता है। इसके रासायनिक गुण स्थिर हैं, यह गैर ज्वलनशील है, और यह दहन का समर्थन नहीं करता है। यह विनिर्माण, इलेक्ट्रॉनिक्स, धातु गलाने और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, आर्गन का उपयोग अक्सर एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, तांबा, उनके मिश्र धातुओं और स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग में एक परिरक्षण गैस के रूप में किया जाता है, जो हवा के संपर्क के कारण वेल्डेड भागों के ऑक्सीकरण या नाइट्रिडेशन को प्रभावी ढंग से रोकता है, जिससे वेल्ड की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित क्षेत्र में बड़े पैमाने पर कोयला रासायनिक परियोजना के लिए नियोजित 50,000 एनएम³/घंटा ऑक्सीजन उत्पादन वायु पृथक्करण इकाई, परिवेश तापमान आणविक चलनी सोखना शुद्धि, वायु दबाव, और ऑक्सीजन और नाइट्रोजन उत्पादों के आंतरिक संपीड़न से जुड़ी एक प्रक्रिया का उपयोग करेगी। इस प्रक्रिया को एक संरचित पैकिंग ऊपरी टावर और एक पूर्ण आसवन आर्गन उत्पादन प्रक्रिया के साथ जोड़ा जाएगा, जिसमें एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित एयर कंप्रेसर होगा। पूर्ण आसवन आर्गन उत्पादन प्रक्रिया, वर्तमान में मुख्यधारा आर्गन उत्पादन विधि, सादगी, संचालन में आसानी, सुरक्षित और स्थिर संचालन और उच्च आर्गन निष्कर्षण दक्षता जैसे महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है। विशेष रूप से, ऊपरी टॉवर के मध्य और निचले हिस्सों से एक आर्गन समृद्ध अंश निकाला जाता है और आर्गन आसवन प्रणाली में डाला जाता है। क्रूड आर्गन कॉलम शुरू में ऑक्सीजन और आर्गन को अलग करता है, जिससे 1.5×10⁻⁶ से कम ऑक्सीजन सामग्री के साथ क्रूड आर्गन का उत्पादन होता है। इस कच्चे आर्गन को फिर आर्गन और नाइट्रोजन को अलग करने के लिए एक परिष्कृत आर्गन कॉलम में डाला जाता है, जिससे अंततः 99.999% आर्गन सामग्री के साथ एक उच्च -शुद्धता वाले आर्गन उत्पाद का उत्पादन होता है। क्षेत्र के आर्गन बाजार में अनुसंधान से पता चलता है कि 6,000 एनएम³/घंटा या उससे अधिक की क्षमता वाली कुल नौ वायु पृथक्करण इकाइयां (एएसयू) संचालित, निर्माणाधीन या नियोजित हैं। इनमें से छह इकाइयाँ चालू हैं और आर्गन का उत्पादन करने में सक्षम हैं, जिनकी कुल डिजाइन क्षमता 5,860 एनएम³/घंटा (84,000 टन/ए के बराबर) है। हालाँकि, कुछ परियोजनाओं की आर्गन प्रणालियों की निष्क्रियता या घटिया उत्पादन जैसे कारकों के कारण, वास्तविक आर्गन उत्पादन लगभग 63,000 टन/ए है, जिससे समग्र क्षेत्रीय उत्पादन क्षमता अपेक्षाकृत सीमित हो जाती है।
लागत और बाजार मूल्य के संदर्भ में, तरल आर्गन की इकाई परिवहन लागत 0.8-1.0 युआन प्रति टन/किमी है। इस गणना के आधार पर, 200 किमी के भीतर के बाजारों के लिए सैद्धांतिक मूल्य अंतर लगभग 160 युआन प्रति टन है। 500 किमी तक की दूरी के लिए, कीमत का अंतर 400 युआन प्रति टन से अधिक है, जिससे विभिन्न बाजारों के बीच आपूर्ति बाधाएं कम हो जाती हैं और क्रॉस-कनेक्शन सक्षम हो जाता है। क्षेत्रीय आर्गन बाजार की कीमत पूरे वर्ष 800 और 1,900 युआन प्रति टन के बीच घटती-बढ़ती रहती है। 1,000 युआन प्रति टन की वार्षिक औसत कीमत के आधार पर गणना की गई, यह लाभप्रदता के लिए जगह छोड़ती है।
50,000 श्रेणी की वायु पृथक्करण इकाई के लिए आर्गन की उत्पादन लागत संरचना का विश्लेषण करते हुए, आर्गन, एक उपोत्पाद के रूप में, मुख्य रूप से पृथक्करण कार्य और द्रवीकरण कार्य का उपभोग करता है, जिसमें संपीड़न कार्य पूरी तरह से ऑक्सीजन और नाइट्रोजन उत्पादों की लागत में परिशोधित होता है। आर्गन के लिए सैद्धांतिक न्यूनतम द्रवीकरण कार्य 0.2391 किलोवाट·एच/एनएम³ है (वास्तव में 0.3 किलोवाट·एच/एनएम³ के रूप में गणना की जाती है)। परिकलित द्रवीकरण कार्य 560 × 0.3=168 किलोवाट·घंटा/टन है। पृथक्करण कार्य की गणना एक विशिष्ट सूत्र का उपयोग करके की जाती है, जहां R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है, T परिवेश का तापमान है, n_O₂, n_N₂, और n_Ar क्रमशः ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन की मात्रा का प्रतिनिधित्व करते हैं, p_O₂, p_N₂, और p_Ar प्रत्येक घटक के दबाव हैं, और p कुल दबाव है। गणना से पता चलता है कि 1 एनएम³ हवा के पूर्ण पृथक्करण के लिए सैद्धांतिक न्यूनतम पृथक्करण कार्य लगभग 0.01744 किलोवाट·एच/एनएम³ (0.02 किलोवाट·एच/एनएम³ पर गणना) है। चूंकि पृथक्करण कार्य का 8% आर्गन में केंद्रित है, इसलिए पृथक्करण कार्य की गणना 248,000 × 0.02 × 8% × (560 ÷ 1500) {{27%) किलोवाट·एच/टी की जाती है। कुल मिलाकर, आर्गन की उत्पादन लागत लगभग 316 kWh/t है, जो 139 युआन/t के बराबर है। यदि 200 किमी और 500 किमी के दायरे में ग्राहकों को कवर किया जाता है, तो संबंधित परिवहन लागत जोड़ने के बाद, कुल आर्गन लागत क्रमशः 299 युआन/टन और 539 युआन/टन है, जो स्थानीय आर्गन बाजार मूल्य की तुलना में एक महत्वपूर्ण लागत लाभ बनाए रखता है। इसके अलावा, यह क्षेत्र प्रांतीय राजधानी के औद्योगिक क्षेत्र से केवल 100 किमी दूर है। स्थानीय "प्रांतीय पूंजी को मजबूत करना" विकास रणनीति की प्रगति के साथ, विनिर्माण उद्योग, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स और फोटोवोल्टिक उद्योग, विकास के अवसरों की शुरूआत करेंगे, और आर्गन की मांग तदनुसार बढ़ती रहेगी, जिससे आर्गन की बिक्री के लिए एक व्यापक बाजार संभावना प्रदान की जाएगी।
आर्गन उत्पादन के जोखिमों और ऊर्जा दक्षता के संबंध में, वर्तमान पूर्ण आसवन आर्गन उत्पादन प्रक्रिया संयंत्र सुरक्षा जोखिमों को बढ़ाए बिना परिपक्व और विश्वसनीय है। इसके अलावा, एक आर्गन प्रणाली को जोड़ने से ऑक्सीजन निष्कर्षण दक्षता बढ़ सकती है और महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत प्राप्त हो सकती है। उदाहरण के लिए, एक 50,000 श्रेणी की वायु पृथक्करण इकाई (एएसयू) लगभग 1,500 एनएम³/घंटा आर्गन (70% निष्कर्षण दर मानकर) निकाल सकती है। विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन विकल्पों की तुलना करने पर, आर्गन प्रणाली के बिना ऑक्सीजन निष्कर्षण दर 90.4% है, जिसमें कोई ऊर्जा बचत, कोई संबद्ध निवेश और कोई रिटर्न नहीं है। दक्षता बूस्टर वाला विकल्प लगभग 5% ऊर्जा बचत के साथ ऑक्सीजन निष्कर्षण दर को 97% तक बढ़ा देता है। निवेश की लागत 8-10 मिलियन युआन है, जिसमें 8 मिलियन युआन की वार्षिक ऊर्जा बचत और एक वर्ष की पेबैक अवधि है, लेकिन कोई आर्गन उत्पाद उत्पादन या संबंधित राजस्व नहीं है। आर्गन प्रणाली वाला विकल्प 96.4% की ऑक्सीजन निष्कर्षण दर प्राप्त करता है, जिसमें लगभग 2.5% ऊर्जा बचत, लगभग 15 मिलियन युआन का निवेश, 4 मिलियन युआन की वार्षिक ऊर्जा बचत, 21,000 टन का वार्षिक आर्गन उत्पादन, 15 मिलियन युआन का वार्षिक उत्पाद लाभ और एक वर्ष की भुगतान अवधि शामिल है। इसके अलावा, यह संचालन के दौरान 15 मिलियन युआन का वार्षिक राजस्व उत्पन्न कर सकता है।
ऊर्जा खपत डेटा के आगे के विश्लेषण से पता चलता है कि वायु पृथक्करण इकाई द्वारा खपत की जाने वाली 90% से अधिक ऊर्जा वायु कंप्रेसर और बूस्टर से आती है। एक उदाहरण के रूप में एक आर्गन प्रणाली के विन्यास को लेते हुए, 40,000 किलोवाट की कुल कंप्रेसर और बूस्टर शक्ति के साथ, 8,000 घंटे का वार्षिक संचालन समय और 0.44 युआन की बजटीय बिजली कीमत मानते हुए, ऊर्जा बचत की गणना 40,000 × 8,000 × 0.44 × 2.5% ÷ 90%=3.91 मिलियन युआन की जाती है। तरल आर्गन उत्पादन के लाभों के संबंध में, एक एकल वायु पृथक्करण इकाई सालाना 21,000 टन तरल आर्गन का उत्पादन करती है। 1,000 युआन प्रति टन आर्गन की स्थानीय औसत वार्षिक कीमत के आधार पर, यह अतिरिक्त वार्षिक लाभ में 15 मिलियन युआन से अधिक उत्पन्न करता है। पेबैक अवधि के संदर्भ में, यदि आर्गन सिस्टम कॉन्फ़िगर किया गया है लेकिन तरल आर्गन उत्पाद की बिक्री नहीं की जाती है, तो निवेश लागत लगभग चार वर्षों में वसूल की जा सकती है; यदि तरल आर्गन उत्पाद की बिक्री सामान्य रूप से की जाती है, तो निवेश को केवल एक वर्ष में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि यदि वायु पृथक्करण इकाई में आर्गन प्रणाली और बूस्टर टॉवर का अभाव है, तो ऑक्सीजन निष्कर्षण दर कम हो जाएगी, वायु कंप्रेसर द्वारा नियंत्रित करने के लिए आवश्यक हवा की मात्रा में काफी वृद्धि होगी, और वायु पृथक्करण कंप्रेसर इकाई की ऊर्जा खपत बढ़ जाएगी। इसलिए, आर्गन प्रणाली के बिना भी, पारंपरिक वायु पृथक्करण इकाई डिजाइनों को कंप्रेसर ऊर्जा खपत को कम करने के लिए आमतौर पर बूस्टर टॉवर की आवश्यकता होती है।
संक्षेप में, बड़ी क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण इकाइयों में आर्गन प्रणाली को तैनात करना तकनीकी रूप से परिपक्व और विश्वसनीय है, इससे कोई अतिरिक्त सुरक्षा जोखिम नहीं होता है, और ऑक्सीजन निष्कर्षण दक्षता में सुधार हो सकता है और ऊर्जा खपत कम हो सकती है। आर्थिक रूप से, बाजार की मांग के अनुरूप आर्गन उत्पादों को बेचने से निवेश की तुरंत भरपाई हो सकती है और संयंत्र की लाभप्रदता में उल्लेखनीय सुधार हो सकता है। इसके अलावा, आर्गन प्रणाली लचीली समायोजन क्षमताएं प्रदान करती है, जिससे बाजार के उतार-चढ़ाव के आधार पर परिष्कृत आर्गन प्रणाली को अंदर और बाहर स्विच किया जा सकता है। क्रूड आर्गन टावर तब बूस्टर टावर के रूप में कार्य कर सकता है, जो ऊर्जा बचाने और उत्पाद उत्पादन में गतिशील समायोजन को सक्षम करने में सक्षम है। मजबूत आर्गन बाजार वाले क्षेत्रों के लिए, आर्थिक लाभ और ऊर्जा दक्षता दोनों को अनुकूलित करने के लिए बड़ी क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण इकाई योजना के लिए आर्गन निष्कर्षण उपकरण की सिफारिश की जाती है।
