Rūpnieciskās gāzes atdalīšanas jomā spiediena svārstību adsorbcijas (PSA) skābekļa ražošanas iekārtas pakāpeniski kļūst par galveno risinājumu ražošanas uzņēmumiem, kuri vēlas ražot savu skābekli uz vietas. Salīdzinot ar tradicionālajām šķidrā skābekļa uzglabāšanas tvertnēm vai cilindru padeves metodēm, PSA tehnoloģija piedāvā vairākas praktiskas priekšrocības: ģenerē skābekli pēc vajadzības, zemākas ekspluatācijas izmaksas un salīdzinoši vienkārša apkope. Uzņēmumiem, kas orientēti uz gāzes atdalīšanas iekārtām, Shenger Gas gadiem ilgi strādā pie PSA tehniskā maršruta, nodrošinot pielāgojamas skābekļa sistēmas dažādām nozarēm. Šajā rakstā ir izskaidroti PSA pamatprincipi un apskatīti tā praktiskie pielietojumi un galvenie izvēles apsvērumi mūsdienu ražošanā.
Kā darbojas PSA skābekļa ražošana
PSA skābekļa ražošana balstās uz ceolīta molekulāro sietu, kas adsorbē slāpekli zem augsta spiediena un desorbē (reģenerē) to zemā spiedienā. Apkārtējais gaiss tiek saspiests un novirzīts adsorbcijas tornī. Slāpeklis tiek uztverts ar sietu, un skābeklis iziet cauri kā produkta gāze. Kad siets kļūst piesātināts, sistēma pārslēdzas uz otru torni reģenerācijai, kamēr pirmais tornis atbrīvo uztverto slāpekli. Abi torņi pārmaiņus nodrošina nepārtrauktu skābekļa padevi.
Šī procesa laikā nenotiek ķīmiska reakcija vai fāzes maiņa. Galvenais enerģijas patēriņš nāk no gaisa kompresora. Maza un vidēja mēroga skābekļa ražošanai PSA piedāvā nepārprotamas efektivitātes priekšrocības.
Tipiski PSA lietojumi ražošanā
1. Metālapstrāde un termiskā apstrāde
Lāzergriešanas, metināšanas un liesmas iztaisnošanas procesā rūpnieciskās -klases skābekli (90%–95% tīrības pakāpe) var izmantot kā palīggāzi, lai uzlabotu apstrādes efektivitāti. PSA sistēma var ražot skābekli ar 93% ± 3% tīrību un savienot tieši ar darbnīcas gāzes cauruļvadu. Salīdzinot ar šķidrā skābekļa tvertnēm, ģenerēšana uz vietas ļauj izvairīties no iztvaikošanas zudumiem, ko rada uzglabāšana zemā-temperatūras apstākļos, un loģistikas izmaksas par regulāru tankkuģu piegādi. Tas ir īpaši piemērots ražotājiem, kas mēnesī patērē no 30 līdz 300 tonnām skābekļa.
2. Stikla un keramikas ražošana
Stikla kausēšanas krāsnis, kurās izmanto ar skābekli bagātinātu{0}}degšanu, parasti paaugstina skābekļa koncentrāciju degšanas gaisā līdz 24–30%. PSA aprīkojums var nodrošināt šo bagātināto gaisu vienmērīgi, samazinot siltuma zudumus izplūdes gāzēs un samazinot slāpekļa oksīda emisijas. Šim lietojumam nav nepieciešama augsta tīrība (parasti pietiek ar 28–35%). Šādos apstākļos PSA sistēmas darbojas ar vislabāko efektivitāti, un atmaksāšanās periods parasti ir no 12 līdz 18 mēnešiem.
3. Notekūdeņu attīrīšana un vides aizsardzība
Ozona ģeneratoriem ir nepieciešams augstas -tīrības pakāpes skābeklis (virs 90%) kā barošanas gāze, lai maksimāli palielinātu ozona veidošanos. Ja komunālā vai rūpnieciskā notekūdeņu attīrīšanas iekārta uzstāda PSA skābekļa sistēmu, tā ļauj izvairīties no drošības apstiprināšanas procesa, kas nepieciešams šķidrā skābekļa uzglabāšanas tvertnēm, un novērš piegādes pārtraukumus, ko izraisa autotransporta ierobežojumi. Iekārtām attālās vietās vai apgabalos ar neuzticamu piegādes loģistiku, skābekļa ražošana uz vietas nodrošina ievērojamas uzticamības priekšrocības.
4. Celulozes balināšana un ķīmiskā oksidēšana
Tādiem procesiem kā balināšana ar ūdeņraža peroksīdu celulozes ražošanā un ķīmisko starpproduktu oksidēšana ar skābekli ir noteiktas prasības attiecībā uz skābekļa spiedienu un plūsmas stabilitāti. PSA sistēmu var konstruēt kā standarta "ģenerācijas – bufertvertnes – spiediena regulēšanas vārstu komplekta" izkārtojumu, kas piegādā skābekli ar regulētu spiedienu 0,1–0,6 MPa. Sistēma arī ātri ieslēdzas, parasti sasniedzot pieņemamu skābekļa tīrību 5 līdz 10 minūšu laikā pēc aukstās palaišanas, padarot to piemērotu periodiskiem ražošanas grafikiem.
Izmaksu salīdzinājums ar šķidrā skābekļa padevi
Ņemot vērā kopējās dzīves cikla izmaksas, PSA skābekļa ražošanai ir lielāks sākotnējais ieguldījums nekā šķidrā skābekļa tvertnes sistēmai (galvenokārt gaisa kompresora, adsorbcijas torņu, vadības sistēmas un cauruļvadu modifikāciju dēļ). Tomēr pēc divu gadu darbības PSA kumulatīvās izmaksas parasti ir zemākas nekā iegādātā šķidrā skābekļa izmaksas. Lēmumu ietekmē vairāki galvenie faktori:
- Skābekļa patēriņa skala: mazām vajadzībām zem 50 Nm³/h šķidrais skābeklis var būt ekonomiskāks. Lielām plūsmām virs 200 Nm³/h PSA ir nepārprotami izdevīga.
- Elektroenerģijas cena pret šķidrā skābekļa cenu: PSA kļūst pievilcīgāka, ja piegādātā šķidrā skābekļa cena pārsniedz 0,8 RMB/Nm³ un rūpnieciskās elektroenerģijas cena ir zem 0,7 RMB/kWh.
- Piegādes stabilitātes prasības: Šķidrā skābekļa uzpilde ir atkarīga no laika apstākļiem, satiksmes un citiem ārējiem faktoriem. PSA darbojas neatkarīgi bez piegādes ķēdes riskiem.
Praktisks ieteikums: sniedziet 6 līdz 12 mēnešu datus par skābekļa patēriņu (tostarp stundu svārstības, dienas kopsummas un mēneša apkopojumus) un lūdziet tehniskajam piegādātājam sagatavot ekonomisko analīzi pirms lēmuma pieņemšanas.
Praktiski punkti aprīkojuma izvēlei
1. Izvairieties no pārmērīgas-tīrības norādīšanas
Ražošanā, akli dzenoties uz tīrību virs 99,5%, bieži tiek tērēta enerģija. Lāzergriešana darbojas labi ar 90–93% tīrību. Ar skābekli-bagātinātai degšanai nepieciešami ne vairāk kā 30%. Tikai medicīniskiem lietojumiem vai ozona ģeneratora padeves gāzei ir nepieciešama 90%+ tīrība. Kad esat noteicis procesam nepieciešamo minimālo tīrību, varat samazināt projektēšanas rezerves, lai kontrolētu kapitāla izmaksas.
2. Pievērsiet uzmanību rasas punkta kontrolei
Skābekļa, ko ražo PSA sistēma, rasas punkts parasti ir no -40 līdz -60 grādiem. Tomēr, ja pēcapstrādes žāvēšanas iekārta ir maza izmēra vai slikti konfigurēta, mitrā vidē var veidoties kondensāts un korozēt pakārtotos oglekļa tērauda cauruļvadus. Mēs iesakām uzstādīt precizitātes filtru un rasas punkta monitoru aiz bufera tvertnes – īpaši uzstādīšanai reģionos ar augstu mitruma līmeni vai lietus sezonām.
3. Pārvaldiet adsorbenta kalpošanas laiku
Ceolīta molekulāro sietu teorētiskais kalpošanas laiks ir no 8 līdz 10 gadiem. Tomēr, ja ieplūdes gaiss satur pārāk daudz eļļas (nepieciešams eļļas noņemšanas filtrs, kura eļļas saturs ir mazāks par 0,01 mg/m³) vai ja sistēmā ir biežas lielas spiediena svārstības, faktiskais kalpošanas laiks var saīsināties līdz 3 līdz 5 gadiem. Ikdienas darbībā reģistrējiet darba spiedienu, produkta skābekļa tīrību un filtra diferenciālo spiedienu. Šo tendenču attēlošana laika gaitā palīdz paredzēt, kad būs nepieciešama nomaiņa.
Ražošana mūsdienās saskaras ar dubultu spiedienu: pieaugošās enerģijas izmaksas un stingrāki vides noteikumi. PSA skābekļa ražošanas tehnoloģija labi sader ar vairākiem uzlabojumu virzieniem – ražot pēc pieprasījuma, samazināt transporta loģistiku un samazināt degšanas emisijas. Arī pats aprīkojums attīstās. Inteliģentās vadības sistēmas tagad ļauj attālināti uzraudzīt tīrību un plūsmu. Moduļu konstrukcija ļauj pievienot adsorbcijas torņus, palielinoties ražošanas jaudai. Vidēja skābekļa patēriņa diapazonā no 200 līdz 2000 Nm³/h PSA, visticamāk, kļūs par galveno izvēli salīdzinājumā ar tradicionālajām skābekļa padeves metodēm.
Shenger Gas turpina strādāt pie fundamentāliem procesu uzlabojumiem šajā jomā, sniedzot atbalstu, kas svārstās no vietas stāvokļa novērtēšanas līdz pilnīgai sistēmas integrācijai klientiem apstrādes, vides inženierijas, stikla ražošanas un citās nozarēs. Tā kā procesa apstākļi dažādās lietojumprogrammās ievērojami atšķiras, mēs iesakām veikt faktiskās slodzes mērījumus vismaz vienu nedēļu pirms projekta. Pamatojoties uz jūsu izmērīto patēriņu, vietējo elektroenerģijas cenu un darbaspēka izmaksām, tehniskā komanda var sagatavot atbilstoši pielāgotu skābekļa padeves risinājumu.
