V zadnjih letih, ko zahteve industrije za taljenje bakra po varčevanju z energijo, varstvu okolja in stabilni oskrbi s kisikom še naprej naraščajo, so tradicionalni postopki ločevanja zraka postopoma pokazali težave z visoko porabo energije, nezadostno proizvodno zmogljivostjo in visokimi stroški vzdrževanja. Za reševanje teh izzivov je podjetje Yantai Guorun Copper Co., Ltd. v svojem procesu taljenja bakra uvedlo dvojni-nizvodni postopek ločevanja kriogenega zraka-obogaten s kisikom. Po letih operativnega preverjanja je postopek pokazal odlične rezultate.
Pred tem je podjetje uporabljalo postopek »stransko-pihano taljenje v peči + stransko-pihano« postopek s proizvodno zmogljivostjo pretisnega bakra približno 60.000 ton/leto in s tem povezano proizvodno zmogljivostjo žveplove kisline približno 200.000 ton/leto. Ta raven je bila nižja od zahteve za vstop v industrijo 100.000 ton/leto, skupna poraba energije pa je bila relativno visoka. Za reševanje izzivov glede zmogljivosti in energetske učinkovitosti je podjetje sodelovalo s Kitajsko ENFI Engineering Technology Co., Ltd., da bi razvilo proizvodni proces s tremi-peči, ki združuje "s kisikom-obogateno stran-pihanje, taljenje + več-sulico na vrhu-pihanje, neprekinjeno pihanje + pirometalurško rafiniranje anode." Ta proces je spremljal napreden sistem za proizvodnjo kisika. Zahtevana čistost kisika je bila predvsem 85-odstotna, zahtevana pa je bila tudi omejena dobava kisika in dušika visoke -čistosti.
Po raziskavi in predstavitvi opreme je podjetje leta 2016 izbralo enoto za ločevanje zraka Fusda KDON-18800, ki je začela delovati leta 2017. Ta sistem uporablja dvojni-dolvodni proces z enim spodnjim stolpom in enim pomožnim stolpom, ki dosledno proizvaja 85 % čistega kisika. Dodatni stolp za čisti kisik se lahko uporabi za izpolnitev 99,6 % potreb po kisiku visoke čistosti.
Kriogeno ločevanje-zraka, obogateno s kisikom, ponuja pomembne prednosti pred običajnimi postopki ločevanja zraka. Običajno kriogeno ločevanje zraka (CASA) pri proizvodnji visoko{2}}čistega kisika porabi veliko energije, običajno porabi 0,42-0,45 kWh/Nm³ električne energije. Vendar CSA,-obogatena s kisikom, to zmanjša na 0,3627 kWh/Nm³ s spremembo postopka destilacije, dodajanjem pomožnih stolpov in zmanjšanjem delovnega tlaka, kar ima za posledico 15-20-odstotni prihranek energije. V primerjavi z adsorpcijo z nihanjem tlaka (PSA) se s kisikom obogatena CSA, čeprav ima podobno porabo energije, izogne zmanjšanju zmogljivosti zaradi razgradnje molekularnega sita in nudi večjo stabilnost delovanja. Poleg tega ta proces poleg zagotavljanja kisika za taljenje proizvaja tudi dušik in tekoče produkte kot stranske produkte, kar povečuje splošne gospodarske koristi.
Kar zadeva operativno zmogljivost, se enota ponaša s stopnjo rekuperacije kisika 99,1 %, kar dokazuje izjemno nizke izgube kisika in dosega cilj visoke učinkovitosti in varčevanja z energijo. Statistični podatki od leta 2018 do 2019 kažejo, da je enota letno proizvedla skoraj 120 milijonov Nm³ kisika in približno 1,17 milijona Nm³ tekočega kisika, s stopnjo izkoriščenosti, ki presega 93 %, stabilnim delovanjem in minimalnim vzdrževanjem. Oprema ima vgrajen zračni kompresor in ojačevalno strukturo, preostanek pa sestavljajo majhni motorji in statična oprema. Je enostaven za upravljanje in že več kot tri leta deluje brez ene okvare ali izpada. Stroški vzdrževanja se osredotočajo predvsem na zamenjavo potrošnega materiala.
Vendar je proces naletel na nekaj začetnih operativnih izzivov, kot so čezmerna poletna obremenitev hladilnika, nezadostna hladilna zmogljivost ekspanderja, neustrezno hlajenje olja v kompresorju in nadzor hrupa. Ta vprašanja so bila postopoma rešena z vrsto sprememb in optimizacij. Na primer, podjetje je poleti dodalo majhno hladilno napravo, da bi zagotovilo nadzor temperature vstopnega zraka v čistilnik; dodan izmenjevalnik toplote na izhodu ekspanderja, da prepreči alarme poletne previsoke temperature; spremenjen sistem oskrbe z vodo hladilnika olja za izboljšanje stabilnosti temperature vode in olja; in vgrajeni materiali za zvočno izolacijo za zmanjšanje ravni hrupa na mejah obrata, ki ustreza okoljskim standardom. Poleg tega je optimizirano električno programiranje preprečilo prenapetost v omrežju med postopkom ogrevanja čistilne peči, zaradi česar je delovanje stabilnejše.
Da bi zadostilo visoko{0}}povpraševanju po kisiku za talilne jeklenke, je podjetje na rezervoar za shranjevanje tekočega kisika namestilo črpalko za tekoči kisik, ki neposredno dovaja-kisik pod visokim{1}}tlakom v proces taljenja in znatno zmanjša porabo kisika v jeklenkah. Ta preobrazba je zmanjšala porabo kisika v steklenicah na eno-desetino prvotne ravni, s čimer se je dodatno izboljšala operativna ekonomika.
Na splošno s kisikom{0}}obogatenim kriogenim ločevanjem zraka industriji za taljenje bakra ponuja novo pot, ki uravnoveša varčevanje z energijo, učinkovitost in stabilnost. Ne samo, da zmanjša porabo energije in naložbene stroške, ampak tudi poenostavi delovanje in vzdrževanje, izboljša rekuperacijo kisika in poveča stabilnost naprave. Z nadaljnjo optimizacijo procesov bodo prednosti te tehnologije postale še bolj izrazite in pričakuje se, da bo široko sprejeta v panogah,-ki bolj uporabljajo kisik.
Ta praktični primer dokazuje, da lahko talilnice bakra z uvedbo napredne tehnologije ločevanja plinov učinkovito izboljšajo učinkovitost proizvodnje, zmanjšajo skupno porabo energije in izboljšajo okoljsko skladnost. Uporaba kriogenega ločevanja-zraka, obogatenega s kisikom, ponuja tudi dragocene vpoglede v druge industrije, ki potrebujejo-oskrbo s kisikom v velikem obsegu, kot so jeklarski, kemični in novi energetski sektorji.
