V sektore priemyselných plynov sa argón, široko používaný vzácny plyn, získava predovšetkým kryogénnou separáciou vzduchu. Či je alebo nie je veľká-jednotka na kryogénnu separáciu vzduchu vybavená argónovým systémom, nielenže priamo ovplyvňuje počiatočnú investíciu jednotky a dlhodobú{2}}spotrebu energie, ale má tiež zásadný vplyv na optimalizáciu produktového mixu závodu a zlepšenie celkovej ziskovosti. Najmä vo fáze plánovania nového závodu je potrebná komplexná analýza ponuky a dopytu na trhu s argónom v regióne, investičných nákladov a údajov o spotrebe energie, aby sa vybrala optimálna konfigurácia pre projekt a naplno sa uvoľnil potenciál jednotky na separáciu vzduchu.
Na základe jeho vlastností a aplikačných scenárov je argón prítomný v atmosfére v množstve približne 0,932 %, čo z neho robí najrozšírenejší vzácny plyn. Jeho chemické vlastnosti sú stabilné, je nehorľavý-a nepodporuje horenie. Hrá dôležitú úlohu vo výrobe, elektronike, tavení kovov a iných oblastiach. Napríklad argón sa často používa ako ochranný plyn pri zváraní hliníka, horčíka, medi, ich zliatin a nehrdzavejúcej ocele, čím účinne zabraňuje oxidácii alebo nitridácii zváraných častí v dôsledku kontaktu so vzduchom, čím sa zabezpečuje kvalita zvaru. Napríklad plánovaná jednotka na separáciu vzduchu na produkciu kyslíka s výkonom 50 000 Nm³/h pre veľký-projekt uhoľnej chémie v určitom regióne bude využívať proces zahŕňajúci čistenie adsorpciou na molekulových sitách pri okolitej teplote, tlakovanie vzduchu a vnútornú kompresiu produktov kyslíka a dusíka. Tento proces bude kombinovaný so štruktúrovanou baliacou hornou vežou a úplným destilačným procesom výroby argónu so vzduchovým kompresorom poháňaným elektromotorom. Proces úplnej destilácie argónu, v súčasnosti hlavný spôsob výroby argónu, ponúka významné výhody, ako je jednoduchosť, jednoduchosť obsluhy, bezpečná a stabilná prevádzka a vysoká účinnosť extrakcie argónu. Konkrétne sa frakcia bohatá na argón{12}} extrahuje zo strednej a spodnej časti hornej veže a privádza sa do systému na destiláciu argónu. Na kolóne surového argónu sa najprv oddelí kyslík a argón, čím sa získa surový argón s obsahom kyslíka menším ako 1,5 x 10⁻⁶. Tento surový argón sa potom privádza do rafinovanej argónovej kolóny na ďalšiu separáciu argónu a dusíka, čím sa nakoniec získa argónový produkt vysokej -čistoty s obsahom argónu 99,999 %. Prieskum trhu s argónom v regióne odhaľuje celkovo deväť jednotiek na separáciu vzduchu (ASU) s kapacitou 6 000 Nm³/h alebo väčšou, ktoré sú v prevádzke, vo výstavbe alebo sa plánujú. Šesť z týchto jednotiek je v prevádzke a je schopných produkovať argón s celkovou projektovanou kapacitou 5,860 Nm³/h (ekvivalent 84 000 t/rok). Avšak v dôsledku faktorov, ako je nečinnosť argónových systémov niektorých projektov alebo nekvalitná výroba, je skutočná produkcia argónu približne 63 000 t/rok, čím je celková regionálna výrobná kapacita relatívne obmedzená.
Pokiaľ ide o náklady a trhovú cenu, jednotkové prepravné náklady tekutého argónu sú 0,8-1,0 juanu za tonu/km. Na základe tohto výpočtu je teoretický cenový rozdiel pre trhy do 200 km približne 160 juanov za tonu. Pri vzdialenostiach do 500 km presahuje cenový rozdiel 400 juanov za tonu, čím sa znižujú bariéry dodávok medzi rôznymi trhmi a umožňuje sa vzájomné prepojenie. Regionálna trhová cena argónu sa počas roka pohybuje medzi 800 a 1 900 juanov za tonu. Vypočítané na základe ročnej priemernej ceny 1 000 juanov za tonu, to ponecháva priestor pre ziskovosť.
Analýzou štruktúry výrobných nákladov argónu pre jednotku na separáciu vzduchu triedy 50 000, argón ako vedľajší produkt primárne spotrebuje separačnú prácu a skvapalňovaciu prácu, pričom kompresná práca je plne amortizovaná do nákladov na produkty kyslíka a dusíka. Teoretická minimálna skvapalňovacia práca pre argón je 0,2391 kW·h/Nm³ (v skutočnosti vypočítaná ako 0,3 kW·h/Nm³). Vypočítaná skvapalňovacia práca je 560 × 0.3=168 kW·h/tona. Separačná práca sa vypočíta pomocou špecifického vzorca, kde R je univerzálna plynová konštanta, T je teplota okolia, n_O2, n_N2 a n_Ar predstavujú množstvá kyslíka, dusíka a argónu, p_O2, p_N2 a p_Ar sú tlaky každej zložky a p je celkový tlak. Výpočty ukazujú, že teoretická minimálna separačná práca pre úplné oddelenie 1 Nm³ vzduchu je približne 0,01744 kW·h/Nm³ (vypočítané pri 0,02 kW·h/Nm³). Keďže 8 % separačnej práce je sústredených v argóne, separačná práca je vypočítaná na 248 000 × 0,02 × 8 % × (560 ÷ 1500)=148 kW·h/t. Celkovo sú výrobné náklady argónu približne 316 kW·h/t, čo zodpovedá 139 juanov/t. Ak pokrývate zákazníkov v okruhu 200 km a 500 km, po pripočítaní zodpovedajúcich nákladov na dopravu sú celkové náklady na argón približne 299 juanov/tona a 539 juanov/tona, pričom si zachovávajú významnú nákladovú výhodu v porovnaní s trhovou cenou argónu na miestnom trhu. Okrem toho je región len 100 km od priemyselnej zóny hlavného mesta provincie. S pokrokom v miestnej rozvojovej stratégii „Posilnenie provinčného hlavného mesta“ prinesie výrobný priemysel, najmä elektronický a fotovoltaický priemysel, možnosti rozvoja a dopyt po argóne bude podľa toho naďalej rásť, čo poskytne široké trhové vyhliadky na predaj argónu.
Pokiaľ ide o riziká a energetickú efektívnosť výroby argónu, súčasný proces výroby argónu s úplnou destiláciou je vyspelý a spoľahlivý bez zvyšovania rizík pre bezpečnosť závodu. Okrem toho pridanie argónového systému môže zvýšiť účinnosť extrakcie kyslíka a dosiahnuť významné úspory energie. Napríklad jednotka na separáciu vzduchu triedy 50 000 (ASU) dokáže extrahovať približne 1 500 Nm³/h argónu (za predpokladu 70 % miery extrakcie). V porovnaní s rôznymi možnosťami konfigurácie je miera extrakcie kyslíka bez argónového systému 90,4 %, bez úspory energie, bez súvisiacich investícií a bez návratnosti. Možnosť s posilňovačom účinnosti zvyšuje mieru extrakcie kyslíka na 97 %, s úsporou energie približne 5 %. Investícia stojí 8 až 10 miliónov juanov, s ročnou úsporou energie 8 miliónov juanov a dobou návratnosti jeden rok, ale neexistuje žiadny výstup argónového produktu ani súvisiace príjmy. Možnosť s argónovým systémom dosahuje mieru extrakcie kyslíka 96,4 %, s približne 2,5 % úsporou energie, investíciou približne 15 miliónov juanov, ročnou úsporou energie 4 milióny juanov, ročnou produkciou argónu 21 000 ton, ročným prínosom produktu 15 miliónov juanov a dobou návratnosti jedného roka. Okrem toho môže počas prevádzky generovať ročný príjem 15 miliónov juanov.
Ďalšia analýza údajov o spotrebe energie odhaľuje, že viac ako 90 % energie spotrebovanej jednotkou na separáciu vzduchu pochádza zo vzduchového kompresora a zosilňovača. Ak si ako príklad vezmeme konfiguráciu argónového systému s celkovým výkonom kompresora a posilňovača 40 000 kW, za predpokladu ročného prevádzkového času 8 000 ha rozpočtovanej ceny elektriny 0,44 juanov, úspory energie sú vypočítané na 40 000 × 8 000 × 0,44} 0 % ÷ 9 % yuan 2,5 milióna Čo sa týka výhod výroby tekutého argónu, jediná jednotka na separáciu vzduchu ročne vyprodukuje 21 000 ton tekutého argónu. Na základe miestnej priemernej ročnej ceny argónu 1 000 juanov za tonu to generuje ďalšie ročné výhody vo výške viac ako 15 miliónov juanov. Pokiaľ ide o dobu návratnosti, ak je argónový systém nakonfigurovaný, ale predaj produktov tekutého argónu sa neuskutočňuje, investičné náklady sa môžu vrátiť približne za štyri roky; ak sa predaj produktov tekutého argónu uskutočňuje normálne, investícia sa môže vrátiť už za jeden rok. Stojí za zmienku, že ak jednotka na separáciu vzduchu nemá argónový systém a posilňovaciu vežu, rýchlosť extrakcie kyslíka sa zníži, objem vzduchu, ktorý musí vzduchový kompresor zvládnuť, sa výrazne zvýši a spotreba energie jednotky kompresora na separáciu vzduchu sa zvýši. Preto aj bez argónového systému konvenčné konštrukcie separačných jednotiek vzduchu zvyčajne vyžadujú pomocnú vežu na zníženie spotreby energie kompresora.
Stručne povedané, nasadenie argónového systému vo veľkých kryogénnych separačných jednotkách vzduchu je technicky vyspelé a spoľahlivé, nepredstavuje žiadne ďalšie bezpečnostné riziká a môže zlepšiť účinnosť extrakcie kyslíka a znížiť spotrebu energie. Z ekonomického hľadiska môže predaj argónových produktov v súlade s dopytom na trhu rýchlo vrátiť investície a výrazne zlepšiť ziskovosť závodu. Okrem toho argónový systém ponúka flexibilné možnosti nastavenia, ktoré umožňujú zapínanie a vypínanie rafinovaného argónového systému na základe výkyvov trhu. Surová argónová veža potom môže fungovať ako posilňovacia veža, ktorá naďalej šetrí energiu a umožňuje dynamické úpravy výroby produktu. Pre regióny s robustným trhom s argónom sa odporúča zariadenie na extrakciu argónu pre plánovanie veľkých kryogénnych separačných jednotiek vzduchu, aby sa optimalizovali ekonomické výhody a energetická účinnosť.
