Prosessien ja laitosten inertointi: Kemia – Lääketeollisuus – Laitostekniikka
Syttyvien, räjähtävien tai happiherkkien aineiden ja tuotteiden vastuullinen ja turvallinen käsittely on monissa tapauksissa mahdollista vasta, kun ne inertoidaan suojakaasuilla, kuten typpikaasulla, hiilidioksidilla tai argonilla.
Erityisesti kemian-, petrokemian- ja lääketeollisuuden tuotannossa – mutta myös monissa muiden teollisuudenalojen prosesseissa – inertointi on välttämätön toimenpide ennakoivan räjähdys- ja palosuojauksen varmistamiseksi. Itse inerttikaasun ja keskeytymättömän toimitusketjun ohella myös annostelu- ja syöttötekniikalla on ratkaiseva merkitys.
- Inertisering: Spolning, överlagring, förträngning
- Metoder för inertisering
- Kontinuerlig inertisering
- Nödinertisering
- Skräddarsydd inertisering: Med VESTAL
- Säker inertgasförsörjning
- Mobil kvävgasförsörjning för inertisering vid underhållsstopp och revisioner (shut-downs & turnarounds)
- Energiåtervinning genom rekuperation vid inertgasförsörjning med Eco-Chiller
- Klimatneutral inertgasförsörjning: Med Eco Origin-gaser
- Rådgivning kring inertgasförsörjning är A och O
Inertisering: Spolning, överlagring, förträngning
Huuhtelun, peittoamisen tai syrjäytyksen avulla suojakaasulla – yleensä typpikaasulla, mutta myös hiilidioksidilla ja erityistapauksissa argonilla – toteutettu inertointi luo kontrolloidun ilmakehän, joka estää räjähdykset, humahdukset (deflagrationer? / deflagraatiot) ja tulipalot. Hapen syrjäyttäminen prosessijärjestelmistä, kuten sekoittimista, kuivureista tai myllyistä, varmistaa, etteivät syttyvät höyryt tai palava pöly pääse syttymään.
Typpikaasu on vallitseva standardikaasu teollisessa inertoinnissa. Prosessin käyttölämpötilasta ja inertoitavista väliaineista riippuen tietyissä erityistapauksissa vaihtoehtona voidaan käyttää myös hiilidioksidia.
Monissa teollisissa valmistusprosesseissa, erityisesti seuraavilla aloilla:
- Kemian
- Petrokemia
- Lääketeollisuus
- Jalostamot
on inertointi ehdoton edellytys seuraavien tavoitteiden saavuttamiseksi:
- Ei-toivottujen kemiallisten sivureaktioiden poissulkeminen
- Räjähdysten estäminen
- Deflagraatioiden ja nopeiden paineennousujen ennaltaehkäisy
- Kosteussuojauksen varmistaminen hygroskooppisille tuotteille
- Hapettumissuojan takaaminen happiherkille raaka-aineille ja välituotteille
- Henkilöturvallisuuden varmistaminen huolto- ja korjaustöiden aikana
Suuri määrä osaprosesseja inertoidaan – joko jatkuvasti tai tarpeen mukaan – henkilöstön, tuotelaadun ja prosessilaitteiden suojaamiseksi. Näihin kuuluvat erityisesti:
- Säiliöalueet, paineastiat ja siilot
- Reaktorit ja sekoitusastiat
- Myllyt ja jauhatuslaitokset
- Repijät ja murskaimet / hienontimet
- Kuljetinjärjestelmät ja kuljetinhihnat (mukaan lukien pneumaattinen kuljetus)
- Pullotus- ja täyttölinjat
- Syttyvien väliaineiden putkistot ja siirtolinjat
- Varastohallit ja automatisoidut varastojärjestelmät
Metoder för inertisering
Inertoinnissa otetaan prosessin keston ohella huomioon myös itse toimintatapa ja inertointimenetelmä. Eri tehtäviin, järjestelmiin ja prosesseihin on olemassa selkeästi eriytyneet menetelmät:
- Huuhtelu (Purging):
Ei-toivottu prosessiväliaine tai jäännöskaasu syrjäytetään järjestelmästä, reaktorista, putkistosta jne. syöttämällä sinne jatkuvasti inerttiä kaasua.
Huuhtelumenetelmät (Purging-menetelmät):
Huuhtelussa (purging) sovelletaan seuraavaa teknistä jaottelua:
- Syrjäytyshuuhtelu (Displacement Purging):
Syrjäytyshuuhtelu on inertoinnin yksinkertaisin muoto. Menetelmää käytetään yksinkertaisissa sovelluksissa, kuten putkistojen tai sellaisten perusreaktorien inertoinnissa, joissa on erilliset pohja- ja yläliitännät. Tällöin inerttikaasu työntää ja syrjäyttää astian kaasusisällön ulos mahdollisimman vähäisellä sekoittumisella (laminaarinen tulppavirtaus).
- Laimennushuuhtelu (Dilution Purging):
Monimutkaisemmat reaktorit ja prosessijärjestelmät – esimerkiksi astiat, joissa on sisäisiä rakenteita, sekoittimia, virtausesteitä (baffeleita) tai hämmentimiä – aiheuttavat prosessin aikana väistämättä voimakkaamman turbulenttisen sekoittumisen inerttikaasun kanssa. Typpikaasun tarve tällaisissa sovelluksissa on siksi olennaisesti suurempi kuin puhtaassa syrjäytyshuuhtelussa.
- Painevaihteluhuuhtelu (Pressure Swing Purging):
Jos inertoitavassa järjestelmässä on vain yksi liitäntä tai jos tulo- ja lähtöliitännät sijaitsevat lähellä toisiaan, käytetään painevaihteluhuuhtelua. Inertointi toteutetaan toistuvalla paineistuksella inerttikaasulla, jota seuraa hallittu paineenalennus laitoksen teknisesti sallittujen painerajojen puitteissa. Tämä on prosessiteknisesti vaativin inertointimuoto, mutta se mahdollistaa riittävän hapenpoiston suljetuissa geometrioissa.
Kontinuerlig inertisering
Jatkuva inertointi edellyttää laitoksen mittasuhteista riippuen keskisuuria tai suuria määriä inerttikaasua. Inerttikaasuna käytetään pääasiassa typpikaasua.
Energiakustannuksista ja vaaditusta inerttikaasun puhtausluokasta riippuen inerttikaasuhuoltoon on saatavilla erilaisia järjestelmiä. Näitä järjestelmiä kuvataan tarkemmin alempana osiossa ”Turvallinen inerttikaasuhuolto”.
Nödinertisering
Hätäinertointi käynnistetään prosessiparametrin perusteella, jota valvotaan tavallisesti reaaliaikaisesti verkossa (online). Tähän tarkoitukseen käytetään erilaisia mittausantureita tai ilmaisimia, jotka valvovat lämpötilaa, CO-pitoisuutta (hiilimonoksidi) tai CO2-pitoisuutta (hiilidioksidi). Lisäksi käytetään räjähdysvaarallisten ilmaseosten kaasuvaroitusjärjestelmiä (Ex-mittausjärjestelmät) ja vastaavia laitteistoja. Pienemmät inerttikaasutarpeet katetaan pullopatteristotoimituksilla. Tällöin keskitettynä kaasuhuoltona käytetään yleensä useita typpikaasupullopatteristoja sekä automaattista kaasunjakokeskusta. Pullopatteristohuolto mahdollistaa inerttikaasun täysin häviöttömän varastoinnin pitkienkin ajanjaksojen ajan.
Skräddarsydd inertisering: Med VESTAL™
Suljettujen järjestelmien – kuten nesteille, kemikaaleille tai tietyille irtomateriaaleille tarkoitettujen säiliöalueiden tai sekoitusastioiden – inertointi edellyttää soveltuvien kaasuvarusteiden tarkkaa mitoitusta sekä inerttikaasun annosteluun että säiliön yläosan kaasutilan (headspace) paineenpoistoon ja ylivirtaukseen täytön aikana.
VESTAL™-järjestelmän avulla Air Liquide tarjoaa räätälöidyn kokonaisratkaisun inerttikaasun ohjaukseen ja säätöön kunkin asiakkaan prosessitarpeiden mukaisesti.
Säker inertgasförsörjning
Jatkuvasti luotettava inerttikaasuhuolto on ratkaisevassa roolissa inertoinnissa.
Käyttövarmuussyistä kahdennettu (redundantti) inerttikaasuhuolto voi tietyissä tapauksissa olla täysin välttämätön. Usein tämä yhdistetään riippumattomaan ja kahdennettuun syöttöön laitoksen typpikaasuverkkoon tai erilliseen jakeluverkkoon, jota käytetään yksinomaan inertointitarkoituksiin.
Inerttikaasun tarpeesta riippuen saatavilla on erilaisia inerttikaasuhuoltojärjestelmiä – tai niiden yhdistelmiä:
- On-site-laitokset: Inerttikaasun tuotanto suoraan käyttöpaikalla
- Oma typpikaasun tuotanto kryogeenisten laitosten avulla
- Typpikaasun tuotanto PSA-laitoksilla (paineenvaihteluadsorptio / Pressure Swing Adsorption)
- Typpikaasun tuotanto membraanilaitoksilla
- Typpikaasuhuolto säiliölaitosten (bulk) ja pullopatteristojen kautta
- Argonhuolto säiliölaitosten (bulk) ja pullopatteristojen kautta
ja tietyissä erityistapauksissa myös hiilidioksidihuolto (CO2) säiliölaitosten (bulk) ja pullopatteristojen kautta.
Air Liquide hallitsee inerttikaasuhuoltojärjestelmien ja toimitusmuotojen koko kirjon, ja on siten luotettava ja kokenut kumppani näihin turvallisuuskriittisiin tehtäviin.
Mobil kvävgasförsörjning för inertisering vid underhållsstopp och revisioner
Suunnitelluissa mutta myös suunnittelemattomissa käyttötilanteissa, kuten:
- Laitosseisokit (Shut-downs)
- Huoltoseisokit ja vuosihuollot (Turnarounds)
- Laitosten ylös- ja alasajot
tarvitaan suuria määriä inerttikaasua lyhyiden ajanjaksojen aikana. Jos käyttöpaikalla ei ole kiinteää inerttikaasuhuoltoa tai jos olemassa oleva infrastruktuuri on alimitoitettu syntyvään tarpeeseen nähden, tarvitaan siirrettävä inerttikaasuhuolto.
Air Liquide tarjoaa nopeita ja luotettavia ratkaisuja tilapäiseen kaasuhuoltoon: heti kun ette pysty kattamaan tarvettanne itse, hätä- ja valmiusasiantuntijamme astuvat kuvaan. Toimitamme teille paitsi tarvittavat kaasut myös oikean laitteiston: palvelumme kattaa laitteiston kuljetuksen ja käyttöönoton (mobilisoinnin), asennuksen, käytönvalvonnan sekä laitteiston purkamisen ja poiskuljetuksen.
Energiåtervinning och rekuperation vid inertgasförsörjning med Eco-Chiller
Suurempien inerttikaasumäärien toimitus tapahtuu säiliölaitosten kautta. Kryogeenisessä nestemäisessä muodossa varastoitu inerttikaasu – esimerkiksi typpikaasu – höyrystetään ilmahöyrystimien avulla ja muutetaan kaasumaiseen olomuotoon. Höyrystymiseen tarvittava lämpö otetaan ympäröivästä ilmasta, jolloin vapautuu hyödynnettävissä oleva määrä ”kylmäenergiaa”. Perinteisillä ilmahöyrystimillä höyrystettäessä tämä kylmäenergia vapautuu ympäristöön: ilma jäähtyy, ilmankosteus tiivistyy ja höyrystimet huurtuvat umpeen.
Eco-Chiller on automatisoitu ratkaisu, joka ottaa ilmahöyrystimien tehtävän lämmönvaihtimena ja hyödyntää käytettävissä olevan kylmyyden. Kryogeenisessä nestemäisessä muodossa olevien kaasujen, kuten typen, energiasisältö otetaan talteen energian talteenottoa varten ja saatetaan käyttäjän hyödynnettäväksi viereisen jäähdytysvesipiirin kuormituksen keventämiseksi.
Suuremman kaasuntarpeen jatkuvassa inertoinnissa pelkän energiansäästön lisäksi vähennetään tai estetään kokonaan myös jään ja sumun muodostuminen laitoksen ympärille.
Klimatneutral inertgasförsörjning: Med Eco Origin™-gaser
Tuotteen hiilijalanjäljellä (Product Carbon Footprint – PCF) on yhä suurempi merkitys teollisissa prosesseissa. Suuremmissa teollisuuskaasujen tarpeissa – ja erityisesti suurten laitosten jatkuvassa inertoinnissa – inerttikaasuhuollon hiilijalanjälkeä (PCF) voidaan pienentää kestävästi Eco Origin™ -tuotteidemme avulla.
Eco Origin™ -ratkaisulla Air Liquide on kehittänyt palvelukokonaisuuden, joka poistaa kokonaan kaikki hiilidioksidipäästöt typen ja argonin tuotannossa sekä kompensoi väistämättömät kuljetuspäästöt 100-prosenttisesti.
TÜV Rheinlandin sertifioimat Eco Origin™ -kaasumme tarjoavat käyttäjille yksinkertaisia ja konkreettisia keinoja pienentää todistettavasti omia Scope 3 -hiilidioksidipäästöjään (CO₂).
Rådgivning kring inertgasförsörjning är A och O
Mikä inertointijärjestelmä ja mikä inerttikaasuhuolto on oikea valinta?
Optimaalisen konseptin laatiminen inerttikaasujen käyttöön ja huoltoon helpottuu laitoksen omistajille huomattavasti asiantuntevien spesialistien neuvonnan avulla. Soveltuvan inerttikaasuhuollon valinnan lisäksi myös järjestelmän integrointi olemassa olevaan prosessiin on ratkaisevan tärkeää. Tässä Air Liquide voi hyödyntää yli 40 vuoden kokemustaan sekä merkittävää määrää maailmanlaajuisesti asennettuja järjestelmiä.
Målinriktad inertisering skyddar liv, bevarar dina produkters kvalitet och säkrar anläggningens tillgångar.
Olika substanser och behållargeometrier ställer specifika krav på gasflödesdesign och inertgasmängd för att effektivt spola ut luftens syre och uppnå önskad inertiseringsgrad. Utifrån våra empiriska erfarenhetsdata ger vi gärna ett första riktvärde för den förväntade inertgasförbrukningen.
En tillförlitlig, detaljerad beräkningsgrund erhålls genom praktiska fältförsök på plats under faktiska driftförhållanden, vilka vi genomför med mobil testutrustning och avancerade mätsystem.
