नए क्रैकिंग भट्टी मॉडल थर्मल दक्षता में वृद्धि करते हैं कुंडली प्रतिक्रिया तकनीक (सीआरटी) और बेहतर डिज़ाइन किए गए रेडिएंट ट्यूब्स जैसी विशेषताओं के माध्यम से। 2023 में ऊर्जा विभाग के हालिया आंकड़ों के अनुसार, ये सुधार पुरानी प्रणालियों की तुलना में ईंधन के उपयोग को 12% से 18% तक कम कर देते हैं। इसका अर्थ है एथिलीन निर्माण परिचालन में कार्बन उत्सर्जन में वास्तविक कमी। अब इंजीनियर कंप्यूटर के उन्नत सिमुलेशन पर भरोसा करते हैं, जिन्हें कंप्यूटेशनल द्रव गतिकी कहा जाता है, गर्मी के स्तर को सटीक करने और ऊष्मा नुकसान को न्यूनतम रखने के लिए। इसका इतना महत्व है, यह बस गणित है - क्रैकिंग भट्टी एक औसत एथिलीन संयंत्र में उपयोग की जाने वाली कुल ऊर्जा का लगभग दो तिहाई हिस्सा लेती है।
ऊर्जा-बचत प्रणालियाँ तीन एकीकृत तंत्रों के माध्यम से संचालन ऊर्जा मांग में 25% तक की कमी प्राप्त करती हैं:
एक प्रमुख एथिलीन उत्पादक ने 2022 में ऊर्जा-बचत घटकों, जिसमें सिरेमिक फाइबर इन्सुलेशन और एआई-ड्राइवन दहन नियंत्रण शामिल हैं, के साथ छह क्रैकिंग भट्टियों का आधुनिकीकरण किया। 18 महीनों के भीतर, अपग्रेड्स ने मापने योग्य सुधार प्रदान किए:
| मीट्रिक | सुधार | वित्तीय प्रभाव |
|---|---|---|
| ईंधन खपत | 22% कमी | 4.2 मिलियन डॉलर वार्षिक बचत |
| CO₂ उत्सर्जन | 18% कमी | 84,000 टन कमी |
| भट्टी ऑपरेशन समय | 6.5% वृद्धि | 1.1 मिलियन डॉलर अतिरिक्त आय |
ये परिणाम लक्षित दक्षता अपग्रेड के संचालन और आर्थिक लाभों को रेखांकित करते हैं।
चरणबद्ध तरीके से भट्टियों को पुन: सुसज्जित करने से दक्षता में वृद्धि अधिकतम होती है:
धुआं गैस दहन के लिए वायु पूर्वतापन लगभग 85 प्रतिशत अपशिष्ट ऊष्मा ऊर्जा को पकड़ सकता है, जो नियंत्रकों या प्लेट हीट एक्सचेंजर का उपयोग करके आने वाली हवा को 250 से 400 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करता है। परिणाम? दहन दक्षता को प्रभावित किए बिना ईंधन आवश्यकताओं में लगभग 15 से 20 प्रतिशत की महत्वपूर्ण गिरावट। एथिलीन उत्पादन जैसे बड़े पैमाने पर संचालन के लिए, जहां तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक होता है, भी छोटे सुधारों का महत्व होता है। उद्योग के आंकड़े दिखाते हैं कि पूर्वतापित वायु तापमान में प्रत्येक अतिरिक्त 50 डिग्री की वृद्धि से लगभग 3 से 4 प्रतिशत कम प्राकृतिक गैस की आवश्यकता होती है। समय के साथ यह बचत जुड़ जाती है, जिससे पूर्वतापन प्रणालियां कई औद्योगिक सुविधाओं के लिए लागत को कम करने और स्थायित्व में सुधार के लिए आकर्षक निवेश बन जाती हैं।
उन्नत TLE प्रणालियाँ पायरोलिसिस गैस की ऊष्मा की 50–60% वसूली करती हैंâपुराने मॉडलों में 35–40% से बढ़करâआउटलेट तापमान को 400â450°C (550â600°C से) तक कम करके। यह 1MTA एथिलीन संयंत्रों में भाप निर्यात की आवश्यकता को 25â30 टन/घंटा तक कम कर देता है और उत्पादित एथिलीन के प्रति टन ऊर्जा लागत में $2.8â$3.5 की कमी करता है।
उच्च तापमान मिश्र धातुएं, जैसे 25Cr-35Ni-Nb के साथ-साथ विशेष रूप से विभाजित ढलाई वाले भाग 1150 डिग्री सेल्सियस तक के चरम तापीय तनाव का सामना कर सकते हैं। यह क्षमता वास्तव में कॉइल्स के बदलने से पहले उनके जीवन काल को बढ़ा देती है, आमतौर पर सेवा के 18 से 24 महीने अतिरिक्त जोड़ देती है। जब ऑप्टिकल सेंसर के माध्यम से वास्तविक समय में ज्वाला की निगरानी करते हुए ईंधन मिश्रण के अनुपात को समायोजित करने वाली उन्नत दहन प्रणालियों के साथ इन सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, तो ये सामग्री लगभग 99.8 प्रतिशत दक्षता प्रदान करती हैं। इसके अतिरिक्त, ये हानिकारक नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन को काफी कम कर देती हैं, जिससे प्रति सामान्य घन मीटर में स्तर 80 मिलीग्राम से नीचे आ जाता है। यह मानक बर्नरों की तुलना में लगभग एक तिहाई कम प्रदूषण का प्रतिनिधित्व करता है।
इलेक्ट्रिक क्रैकिंग फर्नेस में पारंपरिक गैस बर्नर के स्थान पर इलेक्ट्रिक हीटिंग एलीमेंट्स का उपयोग किया जाता है, जो जीवाश्म ईंधन के सीधे दहन के बजाय बिजली पर चलते हैं। लेचटेनबोहमेर और सहयोगियों द्वारा 2016 में प्रकाशित शोध के अनुसार, ये इलेक्ट्रिक फर्नेस स्टीम क्रैकिंग प्रक्रियाओं में जीवाश्म ईंधन की खपत को लगभग 90 प्रतिशत तक कम कर सकते हैं, जब वे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों पर चल रहे होते हैं। यह परिवर्तन रासायनिक संयंत्रों के लिए उचित है, क्योंकि यह एथिलीन उत्पादन को उतार-चढ़ाव वाली प्राकृतिक गैस की कीमतों के हाथों से निकाल देता है और साथ ही फैक्ट्री स्टैक से सीधे निकलने वाले उत्सर्जन को भी कम करता है। उन कंपनियों के लिए, जो अपने संचालन को पर्यावरण के अनुकूल बनाना चाहती हैं बिना उत्पादन में कमी किए, यह तकनीक पर्यावरण और अर्थव्यवस्था दोनों दृष्टिकोणों से वास्तविक लाभ प्रदान करती है।
ई-भट्ठियाँ लचीले भार के रूप में कार्य करती हैं जो विद्युत तापन दरों को पांच मिनट में ±15% तक समायोजित करके पवन और सौर उत्पादन में उतार-चढ़ाव के अनुरूप ग्रिड स्थिरता का समर्थन करती हैं। यूरोपीय ग्रिड-बैलेंसिंग परीक्षणों में इसका प्रदर्शन किया जा चुका है, जिसके माध्यम से औद्योगिक संचालन अक्षय ऊर्जा प्रणालियों के साथ एकीकृत हो सकता है।
तीन प्रमुख रणनीतियाँ अक्षय ऊर्जा एकीकरण में सुधार करती हैं:
एक नॉर्डिक रासायनिक संयंत्र ने अपने नैफ़्था क्रैकर में 48 मेगावाट विद्युत हीटिंग कॉइल्स का एक अपग्रेड किया, जो ऑफशोर विंड से संचालित थी। प्रणाली ने निम्नलिखित सफलताएँ प्राप्त की:
| मीट्रिक | पारंपरिक भट्ठी | ई-भट्ठी | सुधार |
|---|---|---|---|
| COâ‚‚/टन एथिलीन | 1.8 टन | 0.16 टन | 91% कमी |
| ऊर्जा लागत/टन | $142 | $89 | 37% बचत |
परिवर्ती वायु निविष्टियों के बावजूद, प्रणाली ने 98% एथिलीन उत्पादन स्थिरता बनाए रखी, नवीकरणीय संचालित क्रैकिंग की तकनीकी संभाव्यता का प्रदर्शन करते हुए।
औद्योगिक ऊष्मा के लिए महत्वपूर्ण डीकार्बोनीकरण मार्ग नेट-जीरो लक्ष्यों को पूरा करने के लिए ऐसे नवाचारों की आवश्यकता होती है, जबकि उत्पादन विश्वसनीयता सुनिश्चित की जाती है।
इन उन्नत ऊर्जा बचत क्रैकिंग भट्टियों के लिए प्रारंभिक लागत आज बाजार में उपलब्ध सामान्य मॉडलों की तुलना में लगभग 15 से 25 प्रतिशत अधिक होती है। लेकिन इन पर विचार करने योग्य बनाने वाली बात यह है कि समय के साथ इनमें महत्वपूर्ण बचत होती है। ये प्रणालियाँ वार्षिक ईंधन और रखरखाव की लागतों में लगभग 20 से 35 प्रतिशत की कटौती कर देती हैं, इसलिए अधिकांश कंपनियों को अपना निवेश तीन से सात वर्षों के भीतर वापस मिल जाता है। हाल की उद्योग रिपोर्टों के अनुसार, 2024 में, उन कारखानों ने जिन्होंने बेहतर ऊष्मा रिकवरी तकनीक के साथ अपने उपकरणों को अपग्रेड किया, वास्तव में प्रति वर्ष लगभग 2.8 मिलियन डॉलर की बचत की, और लगभग 54 महीनों के संचालन के बाद अपना निवेश वापस पा लिया। इसके अलावा कई अन्य लाभ भी हैं। मॉड्यूलर डिज़ाइन दृष्टिकोण भविष्य में आसान अपग्रेड की अनुमति देता है, जबकि पूर्वानुमानित रखरखाव सॉफ़्टवेयर और डिजिटल ट्विन तकनीक जैसी चीजें संचालन को सुचारु रूप से चलाने में मदद करती हैं, कुछ मामलों में अप्रत्याशित बंद होने की स्थिति को 40 प्रतिशत तक कम कर देती हैं।
कृत्रिम बुद्धिमत्ता से संचालित बर्नर नियंत्रण फीडस्टॉक गुणवत्ता और भट्टी की स्थितियों में बदलाव के अनुसार स्वचालित रूप से समायोजित हो जाते हैं, जिससे ज्वलन घटनाओं में कमी आती है और क्षेत्र परीक्षणों के अनुसार लगभग 30 से 50 प्रतिशत तक ईंधन अपशिष्ट कम हो जाता है। सुधारित सटीकता से मीथेन लीकेज दर में भी लगभग 18 से 22 प्रतिशत की कमी आती है, जबकि इष्टतम प्रदर्शन के लिए आवश्यक क्रैकिंग तापमान को बनाए रखा जाता है, जिसे पिछले वर्ष गल्फ कोस्ट के साथ किए गए परीक्षणों में पुष्टि की गई थी। उसी अनुसंधान में पाया गया कि एक बार इन गतिशील दहन प्रणालियों को लागू करने के बाद सुविधाओं में प्रतिवर्ष लगभग 12 हजार मीट्रिक टन CO2 उत्सर्जन कम हुआ। पर्यावरण संबंधी नियमों के प्रति बढ़ती दबाव का सामना कर रहे संयंत्र संचालकों के लिए, ये तकनीकी सुधार अनुपालन को काफी सरल बनाते हैं और उन्हें हर टन उत्सर्जन के लिए 120 से लेकर 180 डॉलर तक की लागत वाली कार्बन जुर्माना राशि से बचने में मदद करते हैं।
आधुनिक ऊर्जा-बचत क्रैकिंग भट्टी प्रौद्योगिकी ईंधन खपत और कार्बन उत्सर्जन को काफी कम कर देती है, एथिलीन उत्पादन में दक्षता बढ़ाते हुए।
इलेक्ट्रिक क्रैकिंग भट्टियाँ पारंपरिक गैस बर्नरों को नवीकरणीय स्रोतों से संचालित इलेक्ट्रिक हीटिंग तत्वों के साथ बदल देती हैं, जिससे जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता काफी कम हो जाती है।
क्रैकिंग भट्टियों के पुनर्निर्माण से ईंधन और रखरखाव में काफी लागत बचत हो सकती है, जिससे कई कंपनियों को तीन से सात वर्षों के भीतर निवेश पर रिटर्न दिखाई देता है।
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