Air Products a systém onsite Dusík vyrobený přímo v místě spotřeby

Již od svého vzniku před 60 lety nabízí společnost Air Products svým zákazníkům inovativní řešení v oblasti technických plynů tak, aby co nejvíce dostála konkrétním individuálním požadavkům. Jako první na světě uvedla na trh nový koncept výroby plynů přímo v místě jejich spotřeby u zákazníka, tzv. filosofií on-site. Zařízení na výrobu plynů se tak stala nedílnou součástí mnoha moderních průmyslových celků. Podstatou tohoto přístupu je závazek dodávat produkty ze zařízení, které je umístěno na pozemku zákazníka, zpravidla v bezprostřední blízkosti místa spotřeby, ale zůstává ve vlastnictví dodavatele. Investiční náklady spojené s vybudováním zařízení tak nese dodavatel. Současně přebírá odpovědnost za optimální návrh zařízení, jeho výstavbu, provoz, údržbu, a především - za spolehlivou dodávku plynů. KONVENČNÍ ZPŮSOBY DODÁVEK DUSÍKU Konvenčními dodávkami dusíku se rozumí dodávky plynného dusíku v tlakových lahvích nebo svazků tlakových lahví a dodávky kapalného dusíku do kryogenních zásobníků (nebo v Dewarových nádobách). Zmíněné způsoby dodávek dusíku jsou energeticky náročné. Jak z hlediska samotné výroby, tak i jeho následné dopravy k zákazníkovi. Oba způsoby dodávek jsou přímo závislé na spotřebě elektrické energie a pohonných hmot, tj. dvou energetických složek, jejichž ceny v posledních letech strmě rostly a jejichž růst je očekáván i do budoucna. Tyto zvyšující se náklady se s jejich nárůstem budou přímo promítat do nákladů na nákup dusíku. Dusík určený pro konvenční způsoby dodávek zákazníkům je vyráběn kryogenní destilací vzduchu na zařízeních označovaných jako ASU (Air Separation Unit - jednotky na dělení vzduchu), kde po stlačení vzduchu na kompresoru (první spotřeba elektrické energie) dochází v destilační koloně k oddělení dvou základních složek vzduchu, a tím k výrobě dusíku a kyslíku. Velká ASU zařízení jsou schopna vyrábět též argon, surový xenon nebo krypton. ASU zařízení vyrábějí dusík v plynném stavu. Aby jej bylo možné dodávat zákazníkům, je zapotřebí dusík následně zkapalnit na zkapalňovači (druhá spotřeba elektrické energie a významná investice do zařízení). Pro dodávky v tlakových lahvích je nutné již zkapalněný dusík odpařit na plynnou fázi a stlačit (další spotřeba elektrické energie na dotlačovacím kompresoru a nutnost investice do tohoto kompresoru) do tlakových lahví. Konečně rozvoz dusíku k zákazníkům si vyžaduje další investice do cisteren, nákladních vozidel a pohonných hmot. Investice do výrobních zařízení a spotřebovávané energie tak tvoří podstatnou složku konečné ceny dusíku při konvenčních dodávkách. DUSÍK VYROBENÝ PŘÍMO U ZÁKAZNÍKA Alternativou ke konvenčním dodávkám dusíku, která může přinést významné úspory nákladů, jsou dodávky dusíku vyráběného na generátoru v místě spotřeby přímo u zákazníka. Tímto způsobem, nazývaným též „on-site“, je společnost Air Products schopna dodávat dusík téměř v jakémkoli objemu a kvalitě. Kvalifikovaný návrh dusíkového generátoru vyžaduje přesnou definici tří základních požadavků na dodávky dusíku ze strany zákazníka – průtok, tlak a čistotu. Zejména definice požadované čistoty je pro návrh dusíkového generátoru z hlediska ekonomiky jeho provozu stěžejní. Zatímco standardní dodávky dusíku jsou svázány s jeho kryogenní čistotou (tj. 99,999 %), u on-site výroby je možné dodávat dusík v přesně požadované čistotě, čímž lze docílit výrazných úspor. Pro on-site dodávky dusíku jsou využívány následující principy: ? Permeabilita pro membránové generátory ? Adsorpce pro PSA generátory (molekulová síta) ? Nízkoteplotní destilace pro kryogenní generátory. PRISM® MEMBRÁNOVÝ GENERÁTOR DUSÍKU Membránový generátor dusíku PRISM® je založen na principu permeability, tj. propustnosti plynů membránou. Stlačený vzduch vstupuje do modulu zařízení (svazku membránových dutých vláken), kde „pomalý“ dusík prochází vlákny a jednotlivé „rychlejší“ plyny (vodní pára, oxid uhličitý, kyslík a argon) pronikají stěnou membrány a jsou odfouknuty jako odpadní plyn. Dusík, který vykazuje nízkou rychlost propustnosti, nemůže stěnami dutých vláken proniknout a proudí dále po celé délce modulu, kde je na jejich konci coby finální produkt odebírán a vzápětí přiváděn do výrobního procesu zákazníka. Membránové generátory jsou kompaktní, jednoduchá, odolná a současně lehká zařízení ve srovnání s ostatními technologiemi na výrobu plynů v místě spotřeby. Membránové generátory vyžadují minimální nároky na údržbu, protože vlastní membránová jednotka nemá žádné pohyblivé části a ke svému provozu nepotřebuje žádné další chemikálie. PRISM® membránové generátory dusíku jsou určeny pro výrobu dusíku od 1 do 2000 Nm3/h při čistotě dusíku až 99,9 %. Mezi zákazníky společnosti Air Products, kde je dusík dodáván z PRISM® membránového generátoru, patří např. FotoStar Teplice, Mlékárna Valašské Meziříčí, Farmak Olomouc nebo Istrochem Bratislava. PRISM® PSA GENERÁTOR DUSÍKU PRISM® generátor dusíku PSA (Pressure Swing Adsorber) společnosti Air Products je založen na principu adsorpce, tj. hromadění plynné látky na povrchu jiné látky. Pro výrobu dusíku se používá uhlíkového molekulového síta. Uhlíkové molekulové síto, dále jen CMS (Carbon Molecular Sieve), je vyspělá technologie sloužící k separaci dusíku z proudu stlačeného vzduchu. CMS je umístněno v tlakových nádobách, které zajišťují jeho kontakt s dodávaným vzduchem. Vlastnosti CMS jsou speciálně navrženy tak, aby ze vstupujícího stlačeného vzduchu odstraňovaly kyslík, oxid uhličitý a vodní páry. Tyto plyny se přednostně rozptylují a adsorbují na pórovité struktuře CMS. Výsledným produktem tohoto separačního procesu je dusík o požadované čistotě a tlaku. PRISM® PSA generátor dusíku se skládá ze dvou tlakových nádob, v jedné dochází k výrobě a na druhé se regeneruje CMS od zachycených „nečistot“, tak aby se při změně cyklu mohl dusík vyrábět na druhé nádobě. Dělení vstupujícího proudu stlačeného vzduchu mezi PSA nádoby je řízeno pneumaticky ovládanými procesními ventily. Ventily jsou velice přesně řízeny programovatelným řídicím systémem, který zaručuje jednotnost, přesnost a opakovatelnost řídících signálů a zaručuje výrobu dusíku dle požadavků specifikovaných zákazníkem. Moderní řídící systém zajišťuje spolehlivost a bezobslužnost celého systému výroby dusíku. Všechny systémové funkce, parametry a bezpečnostní hlediska jsou neustále monitorovány a přenášeny do řídicího střediska společnosti Air Products. PRISM® PSA generátory společnosti Air Products jsou nabízeny ve dvou modelových řadách, a to standardní PSA generátory pro čistoty dusíku do 99,9 % při průtoku až 3000 Nm3/h a HP-PSA (High Purity) generátory pro čistoty až do 99,9995 % pro průtoky 30-500 Nm3/h, které společnost Air Products nabízí jako jediná na trhu. Mezi zákazníky společnosti Air Products, kde je dusík dodáván z PRISM® PSA generátoru, patří např. chemička Hexion Sokolov, rafinerie Paramo Pardubice nebo výrobce automobilových dílů Visteon-Autopal Nový Jičín. KRYOGENNÍ PRISM® GENERÁTORY DUSÍKU PRISM® generátory dusíku HPN, HN a TN společnosti Air Products jsou založeny na principu kryogenní destilace stlačeného vzduchu v destilační koloně. Nasátý atmosférický vzduch je stlačen na kompresoru, tento nasátý vzduch následně prochází systémem předúpravy vzduchu, kde je odstraněna vzdušná vlhkost, oxid uhličitý a těžší uhlovodíky. Vzduch zbavený vlhkosti a ostatních „nečistot“ poté vstupuje do destilační kolony, kde je zchlazen na hlavním tepelném výměníku odcházejícími proudy procesních plynů a za pomoci nástřiku kapalného dusíku nebo použitím expanzní turbíny. Takto zchlazený vzduch vchází do spodní části kolony, v níž se díky principu destilace rozdělí na dusíkový plyn a kyslíkovou kapalinu. Plynný dusík dále prochází nahoru skrze část kolony, kde se nacházejí tzv. patra. V této části zařízení dochází k dalšímu oddělování dusíku a kyslíku a zvyšování čistoty dusíku ve směru k vrcholu kolony. Dusík v plynné fázi zde stoupá k vrcholu kolony a „hrubý“ kyslík stéká dolů. Ve vrcholu kolony je docíleno požadované čistoty plynu a dusík je odváděn do výrobního procesu k zákazníkovi jako finální produkt. Odcházející vyrobený dusík a odpadní plyn procházejí hlavním tepelným výměníkem, kde odevzdávají svůj chlad vstupujícímu vzduchu. Kryogenní PRISM® generátory jsou určeny pro dodávky dusíku v objemu od 200 do 20 000 Nm3/h při čistotách až v úrovni ppb. Mezi zákazníky společnosti Air Products, kde je dusík dodáván z PRISM® kryogenního generátoru, patří např. Chemopetrol Litvínov, výrobce plochého skla Glaverbel Czech Teplice nebo výrobce automobilových dílů Behr Czech Mnichovo Hradiště. FILOSOFIE ON-SITE DODÁVEK je založena na dlouhodobé smlouvě, při minimálním trvání 5 let. Důvodem pro delší trvání smlouvy oproti standardním způsobům dodávek je nutnost rozložit investici do dusíkového generátoru na delší časové období, proto je z hlediska ekonomiky on-site dodávek výhodnější 10 let a pro velké objemy dodávek dusík 15 let a více. Každý projekt začíná společnou prací zákazníka a odborníků Air Products nad co nejvhodnějším návrhem dusíkového generátoru a zároveň záložního systému, který je pro kontinuální dodávky dusíku po celou dobu kontraktu nezbytný. Dalším krokem po úspěšném návrhu zařízení je financování projektu. Zde Air Products zákazníkům vychází vstříc, neboť si ve své režii plně ponechává financování celého projektu, a zákazník tak své účetnictví nemusí zatížit na straně pasiv. Následným krokem je vlastní výroba a doprava zařízení k zákazníkovi, instalace generátoru a jeho zprovoznění. Dodávky dusíku jsou společností Air Products smluvně garantované po období minimálního ročního fondu provozní doby. Air Products po dobu trvání kontraktu nese plnou zodpovědnost za dodávky dusíku ve smluvně předepsaném množství a kvalitě, a to včetně zajištění záložního zdroje a zodpovědnosti za provozování generátoru (servis, údržbu a náhradní díly potřebné pro bezporuchový provoz). Zákazník je zodpovědný za poskytnutí vhodného místa pro stavbu zařízení, dodávky elektrické energie pro jeho provoz, vyřízení stavebních povolení a zajištění přístupu k zařízení pro pověřené pracovníky Air Products. Dodávka dusíku z on-site generátoru je smluvně řešena platbou měsíčního poplatku, který odpovídá rozsahu dodávky Air Products a délce kontraktu. Zákazník si pro provoz dusíkového generátoru hradí pouze spotřebovanou elektrickou energii. Hlavními výhodami on-site dodávek dusíku jsou nejen zmiňované úspory energií, které se nutně promítají do cen dusíku dodávaného konvenčními způsoby, ale zároveň zvýšená spolehlivost dodávek a dlouhodobá garance ceny po dobu trvání smlouvy. MODERNÍ ZPŮSOB DODÁVEK Air Products se snaží zajistit svým zákazníkům bezpečnější, ekonomicky výhodnější a dlouhodobě spolehlivé dodávky technických plynů. Dodávky plynů z PRISM® jednotek jsou pro zákazníky nejen finančně výhodné, ale jsou i šetrné k životnímu prostředí, protože jejich výroba má menší energetickou náročnost a umožňují redukovat množství kapalných plynů převážených cisternami. Dusíkové generátory společnosti Air Products mohou být instalovány v městských lokalitách stejně jako v odlehlých oblastech. Na základě požadavků zákazníka mohou být vybaveny kvalitním telemetrickým a kontrolním zařízením pro monitoring fungování jednotky i ze vzdálených míst. To, v kombinaci se službami kvalifikovaných inženýrů, zajistí hladké fungování zařízení a spolehlivou dodávku plynů. Air Products zajišťuje svým zákazníkům komplexní služby od posouzení prvotního záměru přes řízení projektu, návrh konkrétního provozu a jeho vybudování až po instalaci, provoz a údržbu zařízení. Týmy našich kvalifikovaných a zkušených inženýrů a pracovníci technické podpory zajistí zákazníkům optimální dodávky plynů dle jejich potřeb. Profesionální servis našim zákazníkům v oblasti on-site dodávek plynů zajišťujeme mj. též díky dlouholetým zkušenostem našich inženýrů a odborného personálu s provozem těchto zařízení. Společnost Air Products získává od svých největších zákazníků každoročně mnoho ocenění za kvalitu, fungování a spolehlivost svých výrobků a služeb a za technickou podporu. ING. TOMÁŠ ROHAL rohalt@apci.cz