کاربرد تجهیزات تولید اکسیژن PSA در تولید مدرن

در زمینه جداسازی گازهای صنعتی، تجهیزات تولید اکسیژن با جذب نوسان فشار (PSA) به تدریج به یک راه حل اصلی برای شرکت های تولیدی تبدیل می شود که به دنبال تولید اکسیژن خود در محل هستند. در مقایسه با مخازن سنتی ذخیره‌سازی اکسیژن مایع یا روش‌های تامین سیلندر، فناوری PSA چندین مزیت عملی ارائه می‌دهد: تولید اکسیژن در صورت نیاز، هزینه‌های عملیاتی کمتر و تعمیر و نگهداری نسبتاً ساده. برای شرکت‌هایی که بر تجهیزات جداسازی گاز متمرکز هستند، Shenger Gas سال‌ها بر روی مسیر فنی PSA کار می‌کند و سیستم‌های اکسیژن سازگار را برای صنایع مختلف ارائه می‌کند. این مقاله اصول اولیه PSA را توضیح می‌دهد و کاربردهای عملی و ملاحظات انتخاب کلیدی آن را در تولید مدرن مرور می‌کند.

نحوه عملکرد تولید اکسیژن PSA

تولید اکسیژن PSA به یک غربال مولکولی زئولیت متکی است که نیتروژن را تحت فشار بالا جذب می کند و آن را تحت فشار کم دفع می کند (بازسازی می کند). هوای محیط فشرده شده و به یک برج جذب هدایت می شود. نیتروژن توسط الک جذب می شود و اکسیژن به عنوان گاز حاصل از آن عبور می کند. هنگامی که غربال اشباع می شود، سیستم برای بازسازی به برج دوم تغییر می کند در حالی که برج اول نیتروژن جذب شده را آزاد می کند. دو برج به طور متناوب برای تامین اکسیژن مداوم.

هیچ واکنش شیمیایی یا تغییر فازی در طول این فرآیند رخ نمی دهد. مصرف اصلی انرژی از کمپرسور هوا تامین می شود. برای تولید اکسیژن در مقیاس کوچک تا متوسط، PSA مزایای کارایی واضحی را ارائه می دهد.

کاربردهای معمول PSA در تولید

1. پردازش فلز و عملیات حرارتی

در برش لیزری، جوشکاری، و صاف کردن شعله، می‌توان از اکسیژن با درجه صنعتی{0} (با خلوص 90 تا 95 درصد) به عنوان گاز کمکی برای بهبود راندمان پردازش استفاده کرد. یک سیستم PSA می تواند اکسیژن را با خلوص 93 ± 3 درصد تولید کند و مستقیماً به لوله کشی گاز کارگاه متصل شود. در مقایسه با مخازن اکسیژن مایع،-تولید در سایت از تلفات تبخیر ناشی از ذخیره سازی دمای پایین-و هزینه تدارکات تحویل تانکرهای معمولی جلوگیری می کند. این به ویژه برای تولید کنندگانی که بین 30 تا 300 تن اکسیژن در ماه مصرف می کنند مناسب است.

2. تولید شیشه و سرامیک

کوره های ذوب شیشه با استفاده از احتراق غنی شده با اکسیژن{0}}معمولاً غلظت اکسیژن در هوای احتراق را به 24 تا 30 درصد افزایش می دهند. تجهیزات PSA می توانند این هوای غنی شده را به طور پیوسته فراهم کنند، از دست دادن گرما از طریق گازهای خروجی را کاهش دهند و انتشار اکسید نیتروژن را کاهش دهند. این برنامه به خلوص بالا نیاز ندارد (28٪-35٪ معمولا کافی است). سیستم‌های PSA در این شرایط با دوره‌های بازپرداخت معمولاً از 12 تا 18 ماه در بهترین بازده خود عمل می‌کنند.

3. تصفیه فاضلاب و حفاظت از محیط زیست

ژنراتورهای ازن برای به حداکثر رساندن تولید ازن به اکسیژن با خلوص{0} بالا (بیش از 90%) به عنوان گاز تغذیه نیاز دارند. هنگامی که یک تصفیه خانه فاضلاب شهری یا صنعتی یک سیستم اکسیژن PSA را نصب می کند، از فرآیند تایید ایمنی مورد نیاز برای مخازن ذخیره اکسیژن مایع جلوگیری می کند و وقفه های عرضه ناشی از محدودیت های حمل و نقل جاده ای را حذف می کند. برای تأسیسات در مکان‌های دورافتاده یا مناطقی با تدارکات تحویل نامطمئن،-تولید اکسیژن در سایت مزایای قابل اعتمادی را ارائه می‌کند.

4. سفید کردن پالپ و اکسیداسیون شیمیایی

فرآیندهایی مانند سفید کردن پراکسید هیدروژن در تولید خمیر کاغذ و اکسیداسیون اکسیژن واسطه های شیمیایی، الزامات خاصی برای فشار اکسیژن و پایداری جریان دارند. یک سیستم PSA را می توان به عنوان یک آرایش استاندارد "نسل - مخزن بافر - مجموعه شیر کنترل فشار" طراحی کرد که اکسیژن را با فشار تنظیم شده 0.1-0.6 مگاپاسکال تحویل می دهد. این سیستم همچنین به سرعت راه اندازی می شود - معمولاً در عرض 5 تا 10 دقیقه پس از شروع سرد به خلوص اکسیژن قابل قبول می رسد - و آن را برای برنامه های تولید متناوب مناسب می کند.

مقایسه هزینه با تامین اکسیژن مایع

با در نظر گرفتن هزینه کل چرخه عمر، تولید اکسیژن PSA نسبت به سیستم مخزن اکسیژن مایع (عمدتاً به دلیل کمپرسور هوا، برج های جذب، سیستم کنترل و تغییرات لوله کشی) سرمایه گذاری اولیه بالاتری دارد. با این حال، پس از دو سال بهره برداری، هزینه تجمعی PSA به طور کلی کمتر از اکسیژن مایع خریداری شده است. چندین عامل کلیدی بر تصمیم گیری تأثیر می گذارد:

• مقیاس تقاضای اکسیژن: برای تقاضاهای کوچک زیر 50 نیوتن متر در ساعت، اکسیژن مایع ممکن است مقرون به صرفه تر باشد. برای جریان های بزرگ بالای 200 نیوتن متر در ساعت، PSA به وضوح سودمند است.
• قیمت برق در مقابل قیمت اکسیژن مایع: PSA زمانی جذاب‌تر می‌شود که قیمت تحویل اکسیژن مایع از 0.8 RMB/Nm³ بیشتر شود و قیمت برق صنعتی کمتر از 0.7 RMB/kWh باشد.
• الزامات پایداری تامین: پر کردن مجدد اکسیژن مایع به شرایط آب و هوایی، ترافیک و سایر عوامل خارجی بستگی دارد. PSA به طور مستقل بدون خطرات زنجیره تامین عمل می کند.

یک توصیه عملی: 6 تا 12 ماه داده مصرف اکسیژن (شامل نوسانات ساعتی، مجموع روزانه و مجموع ماهانه) ارائه دهید و از یک تامین کننده فنی بخواهید قبل از تصمیم گیری، یک تحلیل اقتصادی آماده کند.

نکات عملی برای انتخاب تجهیزات

1. از تعیین بیش از حد- خلوص اجتناب کنید

در تولید، پیگیری کورکورانه خلوص بالای 99.5٪ اغلب انرژی را هدر می دهد. برش لیزری با خلوص 90٪ تا 93٪ به خوبی کار می کند. احتراق غنی‌شده به اکسیژن-حداکثر 30% نیاز دارد. فقط کاربردهای پزشکی یا گاز تغذیه ژنراتور ازن نیاز به خلوص 90% دارند. هنگامی که حداقل خلوص مورد نیاز فرآیند خود را تعیین کردید، می توانید حاشیه طراحی را برای کنترل هزینه سرمایه کاهش دهید.

2. به کنترل نقطه شبنم توجه کنید

اکسیژن تولید شده توسط سیستم PSA معمولاً دارای نقطه شبنم بین -40 درجه تا 60- درجه است. با این حال، اگر تجهیزات خشک کردن پس از عملیات کم‌اندازه یا پیکربندی ضعیفی داشته باشند، میعان می‌تواند در محیط‌های مرطوب ایجاد شود و لوله‌های فولادی کربنی پایین‌دست را خورده کند. توصیه می کنیم یک فیلتر دقیق و یک مانیتور نقطه شبنم بعد از مخزن بافر نصب کنید - به ویژه برای نصب در مناطق با رطوبت بالا یا فصول بارانی.

3. طول عمر جاذب را مدیریت کنید

الک های مولکولی زئولیت از نظر تئوری عمر مفید 8 تا 10 سال دارند. با این حال، اگر هوای ورودی حاوی روغن بیش از حد باشد (یک فیلتر حذف روغن لازم است، با محتوای روغن کمتر از 0.01 میلی‌گرم بر متر مکعب) یا اگر سیستم دچار نوسانات فشار زیاد مکرر شود، طول عمر واقعی ممکن است به 3 تا 5 سال کاهش یابد. در عملیات روزانه، فشار عملیاتی، خلوص اکسیژن محصول و فشار دیفرانسیل فیلتر را ثبت کنید. ترسیم این روندها در طول زمان به پیش بینی زمان نیاز به جایگزینی کمک می کند.

امروزه تولید با فشارهای دوگانه مواجه است: افزایش هزینه های انرژی و قوانین سختگیرانه زیست محیطی. فناوری تولید اکسیژن PSA با چندین جهت بهبود مطابقت دارد - تولید بر حسب تقاضا، کاهش لجستیک حمل و نقل و کاهش انتشار احتراق. خود تجهیزات نیز در حال تکامل است. سیستم های کنترل هوشمند اکنون امکان نظارت از راه دور خلوص و جریان را فراهم می کنند. طرح های مدولار اضافه کردن برج های جذب را با افزایش ظرفیت تولید امکان پذیر می کند. برای محدوده متوسط ​​تقاضای اکسیژن 200 تا 2000 نیوتن متر مکعب در ساعت، PSA احتمالاً به گزینه اصلی نسبت به روش‌های سنتی تامین اکسیژن تبدیل خواهد شد.

Shenger Gas به کار بر روی بهبود فرآیندهای اساسی در این زمینه ادامه می‌دهد و پشتیبانی از ارزیابی وضعیت سایت تا یکپارچه‌سازی کامل سیستم را برای مشتریان در ماشین‌کاری، مهندسی محیط‌زیست، تولید شیشه و سایر صنایع ارائه می‌کند. از آنجایی که شرایط فرآیند از یک برنامه به برنامه دیگر به طور قابل توجهی متفاوت است، توصیه می کنیم اندازه گیری بار واقعی را حداقل یک هفته قبل از پروژه انجام دهید. بر اساس میزان مصرف اندازه‌گیری شده، قیمت برق محلی و هزینه‌های نیروی کار، یک تیم فنی می‌تواند یک راه‌حل تامین اکسیژن به‌طور مناسب سفارشی‌سازی شده را آماده کند.