Tā kā globālā enerģētikas struktūra paātrina pāreju uz zemu{0}}oglekļa alternatīvām, prasības attiecībā uz rūpnieciskās gāzes tīrību, piegādes stabilitāti un procesa pielāgošanās spēju jaunās enerģijas ražošanā ir kļuvušas ievērojami stingrākas. Skābeklis, kas kādreiz tika uzskatīts par atbalsta utilītu, tagad ir galvenais procesa vide. Rūpnieciskās skābekļa ražošanas iekārtas -, jo īpaši spiediena svārstību adsorbcijas (PSA) un kriogēnās gaisa atdalīšanas vienības -, arvien vairāk tiek izmantotas litija akumulatoru materiālu ražošanā, fotoelementu stikla kausēšanā, ūdeņraža ražošanā un saistītās jomās. Shenger Gas koncentrējas uz rūpnieciskās atdalīšanas tehnoloģijām. Šajā diskusijā ir izklāstīts, kā skābekļa ražošanas iekārtas sniedz praktisku pievienoto vērtību jaunos enerģijas lietojumos.
Litija bateriju katoda materiālu saķepināšana: nepieciešamība pēc kontrolētas skābekļa atmosfēras
Katoda materiālu, piemēram, litija dzelzs fosfāta (LFP) un niķeļa-kobalta-mangāna (NCM) augstas -temperatūras saķepināšanas laikā skābekļa koncentrācija krāsnī tieši ietekmē kristāliskumu un cikla ilgumu. Kad skābekļa līmenis nokrītas zem nepieciešamā sliekšņa, palielinās režģa defekti, un sākotnējā kuloniskā efektivitāte samazinās.
Rūpnieciskie skābekļa ģeneratori var nepārtraukti piegādāt ar skābekli -bagātinātu gaisu (90–95% tīrības pakāpe) vai rūpnieciskas -klases skābekli (99,5% vai augstāku) veltņu krāsnis un stūmējkrāsnis. Salīdzinot ar šķidrā skābekļa tvertnes padevi, skābekļa ražošana uz vietas novērš cilindru nomaiņu un samazina iztvaikošanas zudumus. Izejas spiediens ir stabils diapazonā no 0,3 līdz 0,6 MPa, kas atbilst tipiskām krāsns ieplūdes prasībām. PSA skābekļa sistēma ar jaudu 50 Nm³/h var droši atbalstīt katoda materiālu ražošanas līniju ar gada jaudu aptuveni 10 000 metrisko tonnu.
Fotoelementu stikla kausēšana: skābekļa padeve skābekļa{0}}degvielas sadedzināšanai
Fotoelektriskā (PV) pludinātā stikla ražošanā kušanas temperatūra bieži pārsniedz 1500 grādus. Parastā gaisa-degvielas sadedzināšana ļauj gandrīz 78% slāpekļa aizvadīt siltumu, nepiedaloties reakcijā, vienlaikus radot arī slāpekļa oksīdus. Pārejot uz skābekli -degvielas degšanu, paaugstinās liesmas temperatūra, palielinās kausēšanas efektivitāte un saīsinās stikla kausējuma atdalīšanas stadija.
Skābekļa ģeneratori piegādā krāsni par 90–93% ar skābekli{2}}bagātinātu gaisu. Izmantojot pakāpenisku skābekļa iesmidzināšanas kontroli, degvielas patēriņu var samazināt par 15–25%, un NOx emisijas samazinās līdz līmenim, kas atbilst vides standartiem. Stikla kausēšanai ir nepieciešams nepārtraukts, liels skābekļa daudzums-ar nelielām īstermiņa{8}}svārstībām. Centrbēdzes vai lielas PSA skābekļa sistēmas ar bufera tvertni ir labāk piemērotas spiediena svārstībām vārstu pārslēgšanas laikā.
Zaļā ūdeņraža ražošana un kurināmā elementu testēšana: skābekļa atgūšana no elektrolīzes
Ūdens elektrolīzē ūdeņraža ražošanai skābeklis tiek ģenerēts kā blakusprodukts pie anoda. Sārmainos vai PEM elektrolizatoros blakusprodukta skābeklis parasti sasniedz 99,2% vai augstāku tīrību, un tajā ir tikai nelielas sārmu miglas vai mitruma pēdas. Pēc mazgāšanas un žāvēšanas šo skābekli var izmantot tieši notekūdeņu aerācijai vai metāla griešanai tuvumā esošajās iekārtās, radot papildu ieņēmumu plūsmu no tā, kas bieži tiek izvadīts.
Kurināmā elementu pētniecības un izstrādes testa stendiem nepieciešama precīza katoda ieplūdes skābekļa koncentrācijas kontrole. Mazie PSA skābekļa ģeneratori vai skābekļa -slāpekļa sajaukšanas sistēmas ļauj inženieriem simulēt dažādus augstumus un gaisa stehiometrijas. Testa-pakāpes lietojumiem skābekļa rasas punktam jābūt zem -60 grādiem, un sistēmai ātri jāreaģē uz plūsmas pieprasījuma izmaiņām.
Izlietotu litija bateriju termiskā apstrāde: ar skābekli{0}}bagātināta pirolīze metāla reģenerācijai
Pēc izlietoto litija bateriju sasmalcināšanas un šķirošanas atlikušais elektrodu pulveris satur saistvielas un separatorus, kas jānoņem ar pirolīzi. Ar skābekli -bagātinātā atmosfērā (30–40% skābekļa) zemas-temperatūras pirolīze nodrošina pilnīgāku organisko vielu oksidāciju, vienlaikus samazinot tendenci veidot dioksīnus. Nākamajā vara, alumīnija, kobalta un niķeļa kausēšanas posmā skābekļa izsmidzināšana uzlabo vannas maisīšanu un saīsina kausēšanas ciklu.
Skābekļa ģeneratori, kas tiek ievietoti konteineros vai{0}}slīdēm, labi darbojas-uz vietas esošajās pārstrādes rūpnīcās. Tiem ir nepieciešama mazāka nekā 20 kvadrātmetru platība un tikai elektrības un ūdens pieslēgumi - bez drošības novērtējuma vai atļaujām saistībā ar šķidrā skābekļa uzglabāšanas tvertnēm.
Galvenie rūpniecisko skābekļa ģeneratoru atlases kritēriji (jaunām enerģijas iekārtām)
Jaunas enerģijas ražošanas līnijas parasti atrodas industriālajos parkos, kur sagaidāms augsts darbspējas laiks un bez uzraudzības. Galvenie vērtējamie faktori ir:
- Tīrības atbilstība: ja procesam nepieciešams vairāk vai vienāds ar 99,5% skābekļa (piem., noteikti saķepināšanas posmi), priekšroka tiek dota kriogēnai vai divu -pakāpju PSA sistēmai. Procesiem, kuriem pietiek ar 93% tīrību, vienpakāpes PSA piedāvā labāku ekonomiju.
- Rasas punkta kontrole: gariem cauruļu gājieniem vai vidēm ar lielām temperatūras svārstībām, jāpievieno ledusskapis vai žāvējamais žāvētājs, lai novērstu šķidrā ūdens nokļūšanu augstas temperatūras{0}}reaktoros.
- Enerģijas patēriņš: PSA patērē aptuveni 0,35–0,45 kWh uz Nm³ saražotā skābekļa. Kriogēnās sistēmas patērē 0,55–0,70 kWh/Nm³ (ieskaitot gaisa saspiešanu un frakcionēšanu). Liela-apjoma izmantošanai (lielāka par vai vienāda ar 500 Nm³/h) kopējās kriogēnās ierīces īpašumtiesību izmaksas var būt zemākas.
- Redundances stratēģija: procesiem, kuros skābekļa pārtraukšana nav pieņemama, ir jāapsver N+1 vienības konfigurācija vai rezerves šķidrā skābekļa tvertne.
Nozares tendences un aprīkojuma jauninājumi
Jauni enerģijas ražošanas procesi turpina attīstīties. Piemēram, nātrija-jonu akumulatora katoda saķepināšanai ir nepieciešams šaurāks skābekļa koncentrācijas logs (pielaide ±0,5%), izvirzot augstākas prasības ģeneratora stabilitātei. Tikmēr zaļā ūdeņraža projektiem pieaugot, elektrolīzes blakusprodukta skābekļa izmantošana pāriet no izvēles uz nepieciešamību - 1000-tonnu-gadā ūdeņraža iekārta ik gadu saražo aptuveni 8000 tonnu skābekļa. Skābekļa izvadīšana ir ievērojams resursu zudums.
Nākotnes rūpnieciskās skābekļa ražošanas iekārtas virzīsies uz modulāru dizainu, zemāku enerģijas patēriņu un inteliģentu vadību. Piemēri: radiālās adsorbcijas gultas, lai samazinātu plūsmas pretestību, AI-balsti modeļi, lai pielāgotu cikla laiku, reaģējot uz pieprasījuma svārstībām, un IoT diagnostika vārstu pārslēgšanas novirzēm. Šie uzlabojumi atbilst jaunās enerģijas ražošanas pamatprasībām: stabilitātei, tīrībai un vadāmībai.
