وفي قطاع الغاز الصناعي، يتم الحصول على الأرجون، وهو غاز نادر يستخدم على نطاق واسع، بشكل أساسي من خلال فصل الهواء بالتبريد. ما إذا كانت وحدة فصل الهواء المبردة كبيرة الحجم-مجهزة بنظام الأرجون أم لا، لا تؤثر فقط بشكل مباشر على الاستثمار الأولي للوحدة واستهلاك الطاقة على المدى الطويل-ولكن لها أيضًا تأثير حاسم على تحسين مزيج منتجات المصنع وتحسين الربحية الإجمالية. خاصة خلال مرحلة التخطيط لمصنع جديد، من الضروري إجراء تحليل شامل للعرض والطلب في سوق الأرجون في المنطقة، وتكاليف الاستثمار، وبيانات استهلاك الطاقة لتحديد التكوين الأمثل للمشروع وإطلاق العنان لإمكانات وحدة فصل الهواء بشكل كامل.
بناءً على خصائصه وسيناريوهات استخدامه، يوجد الأرجون في الغلاف الجوي بنسبة 0.932% تقريبًا، مما يجعله الغاز النادر الأكثر وفرة. خواصه الكيميائية مستقرة، وهو غير -قابل للاشتعال، ولا يدعم الاحتراق. إنها تلعب دورًا مهمًا في التصنيع والإلكترونيات وصهر المعادن وغيرها من المجالات. على سبيل المثال، غالبًا ما يستخدم الأرجون كغاز حماية في لحام الألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس وسبائكها والفولاذ المقاوم للصدأ، مما يمنع بشكل فعال أكسدة أو نيترة الأجزاء الملحومة بسبب ملامستها للهواء، وبالتالي ضمان جودة اللحام. على سبيل المثال، وحدة فصل الهواء لإنتاج الأكسجين بقدرة 50000 نيوتن متر مكعب في الساعة لمشروع كيميائي كبير للفحم-في منطقة معينة ستستخدم عملية تتضمن تنقية الامتزاز الجزيئي من خلال درجة الحرارة المحيطة، وضغط الهواء، والضغط الداخلي لمنتجات الأكسجين والنيتروجين. سيتم دمج هذه العملية مع برج علوي منظم للتعبئة وعملية إنتاج الأرجون بالتقطير الكامل، مع ضاغط الهواء الذي يتم تشغيله بواسطة محرك كهربائي. توفر عملية إنتاج الأرجون بالتقطير الكامل، وهي طريقة إنتاج الأرجون السائدة حاليًا، مزايا كبيرة مثل البساطة وسهولة التشغيل والتشغيل الآمن والمستقر وكفاءة استخلاص الأرجون العالية. على وجه التحديد، يتم استخراج جزء غني بالأرجون- من الأجزاء الوسطى والسفلى من البرج العلوي ويتم تغذيته في نظام تقطير الأرجون. يفصل عمود الأرجون الخام في البداية الأكسجين والأرجون، وينتج الأرجون الخام بمحتوى أكسجين أقل من 1.5×10⁻⁶. يتم بعد ذلك إدخال هذا الأرجون الخام في عمود أرجون مكرر لمزيد من فصل الأرجون والنيتروجين، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج منتج أرجون عالي النقاء- بمحتوى أرجون بنسبة 99.999%. تكشف الأبحاث التي أجريت حول سوق الأرجون في المنطقة عن إجمالي تسع وحدات لفصل الهواء (ASUs) بسعة 6000 نيوتن متر مكعب في الساعة أو أكبر، قيد التشغيل أو قيد الإنشاء أو مخطط لها. ست من هذه الوحدات عاملة وقادرة على إنتاج الأرجون، بقدرة تصميمية إجمالية تبلغ 5860 نيوتن متر مكعب/ساعة (أي ما يعادل 84,000 طن/أ). ومع ذلك، ونظراً لعوامل مثل عدم نشاط أنظمة الأرجون في بعض المشاريع أو الإنتاج دون المستوى المطلوب، يبلغ الإنتاج الفعلي للأرجون حوالي 63000 طن سنوياً، مما يجعل القدرة الإنتاجية الإقليمية الإجمالية محدودة نسبياً.
من حيث التكلفة وسعر السوق، تبلغ تكلفة وحدة نقل الأرجون السائل 0.8-1.0 يوان للطن/كم. وبناءً على هذا الحساب، يبلغ فرق السعر النظري للأسواق ضمن مسافة 200 كيلومتر حوالي 160 يوانًا للطن. وبالنسبة للمسافات التي تصل إلى 500 كيلومتر، يتجاوز فرق السعر 400 يوان للطن، مما يقلل حواجز العرض بين الأسواق المختلفة ويتيح الاتصال المتبادل. يتقلب سعر سوق الأرجون الإقليمي بين 800 و1900 يوان للطن على مدار العام. تم حسابه على أساس متوسط سعر سنوي قدره 1000 يوان للطن، وهذا يترك مجالًا للربحية.
عند تحليل هيكل تكلفة إنتاج الأرجون، بالنسبة لوحدة فصل الهواء من فئة 50000، فإن الأرجون، كمنتج ثانوي، يستهلك بشكل أساسي أعمال الفصل وأعمال التسييل، مع إطفاء عمل الضغط بالكامل في تكاليف منتجات الأكسجين والنيتروجين. الحد الأدنى النظري لعمل التسييل للأرجون هو 0.2391 كيلووات · ساعة/نيوتن متر مكعب (يُحسب فعليًا بـ 0.3 كيلووات · ساعة/نيوتن متر مكعب). عمل التسييل المحسوب هو 560 × 0.3=168 كيلوواط·ساعة/طن. يتم حساب أعمال الفصل باستخدام صيغة محددة، حيث R هو ثابت الغاز العالمي، T هي درجة الحرارة المحيطة، n_O₂، n_N₂، وn_Ar تمثل كميات الأكسجين والنيتروجين والأرجون، على التوالي، p_O₂، p_N₂، وp_Ar هي ضغوط كل مكون، وp هو الضغط الإجمالي. تظهر الحسابات أن الحد الأدنى النظري لأعمال الفصل للفصل الكامل لـ 1 نيوتن متر مكعب من الهواء يبلغ حوالي 0.01744 كيلو واط · ساعة/نيوتن متر مكعب (محسوب عند 0.02 كيلو واط · ساعة/نيوتن متر مكعب). وبما أن 8% من أعمال الفصل تتركز في الأرجون، فقد تم حساب أعمال الفصل لتكون 248,000 × 0.02 × 8% × (560 ÷ 1500)=148 كيلوواط·ساعة/طن. بشكل عام، تبلغ تكلفة إنتاج الأرجون حوالي 316 كيلووات/ساعة، أي ما يعادل 139 يوان/طن. إذا قمنا بتغطية العملاء ضمن دائرة نصف قطرها 200 كيلومتر و500 كيلومتر، بعد إضافة تكاليف النقل المقابلة، فإن إجمالي تكلفة الأرجون يبلغ حوالي 299 يوان/طن و539 يوان/طن، على التوالي، مع الحفاظ على ميزة تكلفة كبيرة مقارنة بسعر سوق الأرجون المحلي. علاوة على ذلك، تقع المنطقة على بعد 100 كيلومتر فقط من المنطقة الصناعية لعاصمة المقاطعة. ومع تقدم استراتيجية التنمية المحلية "تعزيز رأس المال الإقليمي"، ستفتح الصناعة التحويلية، وخاصة صناعات الإلكترونيات والخلايا الكهروضوئية، فرصًا للتنمية، وسيستمر الطلب على الأرجون في النمو وفقًا لذلك، مما يوفر آفاق سوق واسعة لمبيعات الأرجون.
وفيما يتعلق بالمخاطر وكفاءة الطاقة لإنتاج الأرجون، فإن عملية إنتاج الأرجون بالتقطير الكامل الحالية ناضجة وموثوقة، دون زيادة المخاطر على سلامة المصنع. علاوة على ذلك، فإن إضافة نظام الأرجون يمكن أن يزيد من كفاءة استخلاص الأكسجين وتحقيق وفورات كبيرة في الطاقة. على سبيل المثال، يمكن لوحدة فصل الهواء من فئة 50000 (ASU) استخراج ما يقرب من 1500 نيوتن متر مكعب / ساعة من الأرجون (بافتراض معدل استخلاص 70٪). وبمقارنة خيارات التكوين المختلفة، فإن معدل استخلاص الأكسجين بدون نظام الأرجون هو 90.4%، مع عدم توفير الطاقة، وعدم وجود استثمارات مرتبطة، أو عوائد. يعمل خيار معزز الكفاءة على زيادة معدل استخلاص الأكسجين إلى 97%، مع توفير الطاقة بنسبة 5% تقريبًا. تبلغ تكلفة الاستثمار 8-10 ملايين يوان، مع توفير طاقة سنوي قدره 8 ملايين يوان وفترة استرداد مدتها عام واحد، ولكن لا يوجد إنتاج منتج للأرجون أو إيرادات مرتبطة به. يحقق خيار نظام الأرجون معدل استخلاص الأكسجين بنسبة 96.4%، مع توفير الطاقة بنسبة 2.5% تقريبًا، واستثمار يبلغ حوالي 15 مليون يوان، وتوفير طاقة سنوي قدره 4 ملايين يوان، وإنتاج أرجون سنوي يبلغ 21,000 طن، وفائدة منتج سنوية تبلغ 15 مليون يوان، وفترة استرداد مدتها عام واحد. علاوة على ذلك، يمكنها توليد إيرادات سنوية تبلغ 15 مليون يوان أثناء التشغيل.
يكشف التحليل الإضافي لبيانات استهلاك الطاقة أن أكثر من 90% من الطاقة التي تستهلكها وحدة فصل الهواء تأتي من ضاغط الهواء والمعزز. بأخذ تكوين نظام الأرجون كمثال، بإجمالي ضاغط وقوة معززة تبلغ 40000 كيلووات، بافتراض وقت تشغيل سنوي قدره 8000 ساعة وسعر كهرباء محدد في الميزانية قدره 0.44 يوان، تم حساب توفير الطاقة ليكون 40000 × 8000 × 0.44 × 2.5% ÷ 90%=3.91 مليون يوان. وفيما يتعلق بفوائد إنتاج الأرجون السائل، فإن وحدة فصل الهواء الواحدة تنتج 21 ألف طن من الأرجون السائل سنويا. واستنادًا إلى متوسط السعر السنوي المحلي للأرجون البالغ 1000 يوان للطن، فإن هذا يولد أكثر من 15 مليون يوان من الفوائد السنوية الإضافية. فيما يتعلق بفترة الاسترداد، إذا تم تكوين نظام الأرجون ولكن لم يتم تنفيذ مبيعات منتج الأرجون السائل، فيمكن استرداد تكلفة الاستثمار في أربع سنوات تقريبًا؛ إذا تم تنفيذ مبيعات منتج الأرجون السائل بشكل طبيعي، فيمكن استرداد الاستثمار في عام واحد فقط. ومن الجدير بالذكر أنه إذا كانت وحدة فصل الهواء تفتقر إلى نظام الأرجون وبرج التعزيز، فسيتم تقليل معدل استخلاص الأكسجين، وسيزداد حجم الهواء المطلوب التعامل معه بواسطة ضاغط الهواء بشكل كبير، وسيزداد استهلاك الطاقة لوحدة ضاغط فصل الهواء. لذلك، حتى بدون نظام الأرجون، تتطلب تصميمات وحدات فصل الهواء التقليدية عادةً برجًا معززًا لتقليل استهلاك طاقة الضاغط.
باختصار، يعد نشر نظام الأرجون في وحدات فصل الهواء المبردة الكبيرة أمرًا ناضجًا وموثوقًا من الناحية الفنية، ولا يشكل أي مخاطر إضافية على السلامة، ويمكن أن يحسن كفاءة استخلاص الأكسجين ويقلل من استهلاك الطاقة. ومن الناحية الاقتصادية، فإن بيع منتجات الأرجون بما يتماشى مع طلب السوق يمكن أن يستعيد الاستثمار بسرعة ويحسن ربحية المصنع بشكل كبير. علاوة على ذلك، يوفر نظام الأرجون إمكانيات تعديل مرنة، مما يسمح بإدخال وإخراج نظام الأرجون المكرر بناءً على تقلبات السوق. يمكن لبرج الأرجون الخام بعد ذلك أن يعمل كبرج معزز، ويستمر في توفير الطاقة وتمكين التعديلات الديناميكية على إنتاج المنتج. بالنسبة للمناطق ذات سوق الأرجون القوي، يوصى باستخدام معدات استخراج الأرجون لتخطيط وحدة فصل الهواء المبردة الكبيرة لتحسين الفوائد الاقتصادية وكفاءة الطاقة.
