Operasi Pengoptimalan Penghematan Energi-Untuk Unit Pemisahan Udara 45.000 M³/jam

Unit pemisahan udara (ASU) menggunakan perlakuan awal suhu sekitar-ayakan molekuler, pendinginan ekspansi turbin peningkatan udara, distilasi-kolom ganda, dan kompresi internal-pompa ganda untuk oksigen cair dan nitrogen cair. Kapasitas produksi oksigen yang dirancang adalah 45.000 m³/jam, dengan kompresor udara dan booster digerakkan oleh turbin uap dalam konfigurasi "satu-ke-dua". Dengan tujuan untuk memastikan pasokan oksigen dan nitrogen yang stabil ke unit gasifikasi dan sintesis hilir, studi ini mengeksplorasi strategi-penghematan dan pengurangan konsumsi-energi melalui analisis konsumsi energi dan langkah-langkah operasional yang dioptimalkan. Tujuannya adalah untuk meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan dan mengurangi biaya pengoperasian.

 

 

 

Analisis Konsumsi Energi Saat Ini

 

ASU dirancang untuk kapasitas produksi oksigen sebesar 45.000 m³/jam, dengan aliran rancangan uap bertekanan tinggi turbin uap pendukung sebesar 168 t/jam, termasuk aliran ekstraksi sekitar 28 t/jam. Kompresor udara memiliki daya poros 21.000 kW, dan booster memiliki daya poros 18.000 kW. Perhitungan efisiensi energi menunjukkan bahwa unit kompresor udara menyumbang sekitar 95% dari total konsumsi energi.

Dalam praktiknya, ASU biasanya beroperasi pada kecepatan sekitar 36.000 m³/jam, sekitar 80% dari beban desain, sedangkan konsumsi turbin uap tetap pada sekitar 160 t/jam, mendekati tingkat desain. Ketidaksesuaian antara beban dan konsumsi energi ini menyoroti bahwa kunci penghematan energi terletak pada optimalisasi pengoperasian unit kompresor udara.

 

Tindakan Optimasi

 

●Optimasi Operasi Ekspander Turbin

Kurva anti-surge asli dari expander disetel terlalu tinggi, dan katup refluks tetap terbuka pada 15%, sehingga menghasilkan efisiensi pendinginan yang rendah. Dengan menyesuaikan kurva anti-surge, menutup katup refluks, dan meningkatkan bukaan baling-baling pemandu untuk menaikkan kecepatan expander, kapasitas pendinginan unit terjamin, tekanan keluar booster berkurang, dan konsumsi uap-tekanan tinggi oleh turbin berkurang.

●Peningkatan Penukar Panas

Kualitas air sirkulasi yang buruk mengurangi efisiensi penukar panas. Dengan memasang katup bypass dan menerapkan backwash online secara rutin, suhu penukar panas ujung booster menurun sebesar 4–5 K, sehingga meningkatkan kinerja pendinginan expander secara signifikan. Selain itu, memantau perbedaan suhu pada ujung termal penukar panas pelat bertekanan rendah akan mencegah hilangnya pendinginan.

●Koordinasi Kompresor Udara dan Booster

Kurangi beban kompresor udara dan turunkan kecepatan secara tepat sambil menjaga kestabilan tekanan-kolom rendah; mengurangi sudut baling-baling pemandu saluran masuk.

Pastikan filter udara bersih untuk menurunkan hambatan masuk dan meningkatkan efisiensi kompresi.

Sesuaikan bukaan katup anti-lonjakan booster hingga 5% untuk menjaga kestabilan tekanan tahap- dan ketiga-tahap.

Mengoptimalkan tekanan pelepasan kompresor udara agar lebih sesuai dengan keluaran ASU dengan permintaan hilir.

●Penyesuaian Kolom Distilasi

Dengan menyesuaikan rasio refluks, kandungan oksigen dalam limbah nitrogen berkurang menjadi 2–3%, memastikan kemurnian nitrogen cair di kolom bawah dan meningkatkan perolehan oksigen, sehingga mengurangi beban kompresor udara.

●Optimasi Operasi Penyerap Saringan Molekuler

Perpanjang waktu tekanan saringan molekuler hingga 25 menit untuk mengurangi fluktuasi aliran udara dan meminimalkan dampak peralihan pada sistem distilasi. Pertahankan suhu pembersihan dingin di atas 125 derajat dan perpanjang siklus peralihan dari 4 jam menjadi 6 jam untuk menghemat konsumsi uap dan mengurangi biaya pengoperasian.

 

Efek Optimasi

Setelah optimalisasi, ASU beroperasi secara stabil, dan konsumsi energi secara keseluruhan berkurang secara signifikan. Perbandingan indikator operasi sebelum dan sesudah optimasi disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Perbandingan Indikator Operasional ASU Sebelum dan Sesudah Optimasi

 

Parameter Operasi	Sebelum Optimasi	Setelah Optimasi
Turbin uap-konsumsi uap bertekanan tinggi, t/jam	135	125
Tekanan pelepasan kompresor udara, MPa	0.498	0.490
Tekanan keluaran tahap kedua booster, MPa	2.70	2.55
Penguat tekanan saluran keluar-tahap ketiga, MPa	6.6	6.3
Pembukaan katup refluks expander, %	15	0
Kecepatan turbin uap, putaran/menit	4450	4250

 

Perhitungan menunjukkan bahwa sekitar 70.000 ton uap bertekanan tinggi dapat dihemat setiap tahunnya, sehingga menunjukkan penghematan energi dan manfaat ekonomi yang signifikan.

 

Kesimpulan

Dengan mengoptimalkan expander, penukar panas, kompresor udara dan koordinasi booster, kolom distilasi, dan penyerap saringan molekuler, ASU mencapai peningkatan efisiensi energi secara signifikan dan mengurangi biaya pengoperasian. Langkah-langkah-penghematan energi yang diusulkan dalam penelitian ini dapat diterapkan pada ASU kompresi-internal-yang digerakkan oleh turbin dan memiliki nilai promosi yang luas untuk-sintesis amonia skala besar dan perusahaan kimia batubara, sehingga secara efektif mengurangi konsumsi energi komprehensif per ton amonia.