יישום של ציוד לייצור חמצן PSA בייצור מודרני

בתחום הפרדת גזים תעשייתיים, ציוד לייצור חמצן (PSA) הופך בהדרגה לפתרון ליבה עבור חברות יצרניות המבקשות לייצר חמצן משלהן באתר. בהשוואה למיכלי אחסון חמצן נוזלי מסורתיים או לשיטות אספקת צילינדרים, טכנולוגיית PSA מציעה מספר יתרונות מעשיים: הפקת חמצן לפי הצורך, עלויות תפעול נמוכות יותר ותחזוקה פשוטה יחסית. עבור חברות המתמקדות בציוד להפרדת גזים, שנגר גז עובדת על המסלול הטכני של PSA במשך שנים, ומספקת מערכות חמצן מתאימות לתעשיות שונות. מאמר זה מסביר את העקרונות הבסיסיים של PSA וסוקר את יישומיו המעשיים ואת שיקולי הבחירה העיקריים בייצור מודרני.

כיצד פועל יצירת חמצן PSA

יצירת חמצן PSA מסתמכת על מסננת מולקולרית זאוליט שסופחת חנקן בלחץ גבוה ומפזרת (מחדשת) אותו בלחץ נמוך. אוויר הסביבה נדחס ומופנה לתוך מגדל ספיחה. החנקן נלכד על ידי המסננת, וחמצן עובר דרכו כגז המוצר. כאשר המסננת נהיית רוויה, המערכת עוברת למגדל שני להתחדשות בעוד המגדל הראשון משחרר את החנקן שנלכד. שני המגדלים מתחלפים כדי לספק אספקת חמצן רציפה.

לא מתרחשת תגובה כימית או שינוי פאזה במהלך תהליך זה. צריכת האנרגיה העיקרית מגיעה ממדחס האוויר. לייצור חמצן בקנה מידה קטן עד בינוני, PSA מציע יתרונות ברורים ביעילות.

יישומי PSA טיפוסיים בייצור

1. עיבוד מתכות וטיפול בחום

בחיתוך לייזר, ריתוך ויישור להבה, ניתן להשתמש בחמצן תעשייתי-(90%-95% טוהר) כגז עזר לשיפור יעילות העיבוד. מערכת PSA יכולה לייצר חמצן ב-93% ± 3% טוהר ולהתחבר ישירות לצנרת הגז של בית מלאכה. בהשוואה למיכלי חמצן נוזלי, יצירת-אתר מונעת הפסדי אידוי מאחסון-בטמפרטורה נמוכה ומהעלות הלוגיסטית של משלוחים רגילים של מכליות. זה מתאים במיוחד ליצרנים הצורכים בין 30 ל-300 טון חמצן בחודש.

2. ייצור זכוכית וקרמיקה

תנורי התכת זכוכית המשתמשים בשריפה מועשרת בחמצן- מעלים בדרך כלל את ריכוז החמצן באוויר הבעירה ל-24%-30%. ציוד PSA יכול לספק אוויר מועשר זה בהתמדה, להפחית את איבוד החום באמצעות גזי פליטה ולהפחית את פליטת תחמוצת חנקן. יישום זה אינו דורש טוהר גבוה (28%-35% בדרך כלל מספיקים). מערכות PSA פועלות ביעילותן הטובה ביותר בתנאים אלה, עם תקופות החזר בדרך כלל נעות בין 12 ל-18 חודשים.

3. טיפול בשפכים והגנת הסביבה

מחוללי אוזון דורשים חמצן בטוהר- גבוה (מעל 90%) כגז הזנה כדי למקסם את ייצור האוזון. כאשר מפעל טיהור שפכים עירוני או תעשייתי מתקין מערכת חמצן PSA, הוא נמנע מתהליך אישור הבטיחות הנדרש עבור מיכלי אחסון חמצן נוזלי ומבטל הפרעות באספקה ​​הנגרמות על ידי הגבלות על תחבורה בכבישים. עבור מתקנים במיקומים מרוחקים או באזורים עם לוגיסטיקת משלוח לא אמינה,-יצירת חמצן באתר מציעה יתרונות אמינות משמעותיים.

4. הלבנת עיסה וחמצון כימי

לתהליכים כמו הלבנת מי חמצן בייצור עיסת וחמצון חמצן של תוצרי ביניים כימיים יש דרישות מסוימות ללחץ חמצן ויציבות הזרימה. מערכת PSA יכולה להיות מתוכננת כסידור סטנדרטי של "דור - מיכל חיץ - סט שסתומי בקרת לחץ", המספק חמצן בלחץ מווסת של 0.1-0.6 MPa. המערכת גם מופעלת במהירות - בדרך כלל מגיעה לטוהר חמצן מקובל תוך 5 עד 10 דקות מהתחלה קרה - מה שהופך אותה למתאימה ללוחות זמנים של ייצור לסירוגין.

השוואת עלויות עם אספקת חמצן נוזלי

בהתחשב בעלות מחזור החיים הכוללת, לייצור חמצן PSA יש השקעה ראשונית גבוהה יותר מאשר מערכת מיכל חמצן נוזלי (בעיקר בשל מדחס האוויר, מגדלי ספיחה, מערכת בקרה ושינויים בצנרת). עם זאת, לאחר שנתיים של פעילות, העלות המצטברת של PSA נמוכה בדרך כלל מזו של חמצן נוזלי שנרכש. מספר גורמים מרכזיים משפיעים על ההחלטה:

• סולם דרישת חמצן: עבור דרישות קטנות מתחת ל-50 Nm³/h, חמצן נוזלי עשוי להיות חסכוני יותר. עבור זרימות גדולות מעל 200 Nm³/h, PSA הוא יתרון ברור.
• מחיר חשמל לעומת מחיר חמצן נוזלי: PSA הופך לאטרקטיבי יותר כאשר המחיר הנמסר של חמצן נוזלי עולה על 0.8 RMB/Nm³ ומחיר החשמל התעשייתי נמוך מ-0.7 RMB/kWh.
• דרישות יציבות האספקה: מילוי חמצן נוזלי כפוף לתנאי מזג האוויר, לתנועה ולגורמים חיצוניים אחרים. PSA פועלת באופן עצמאי ללא סיכונים בשרשרת האספקה.

המלצה מעשית: ספק 6 עד 12 חודשים של נתוני שימוש בחמצן (כולל תנודות שעתיות, סכומים יומיים ואגרגטים חודשיים) ובקש מספק טכני להכין ניתוח כלכלי לפני קבלת החלטה.

נקודות מעשיות לבחירת ציוד

1. הימנע מציון יתר- של טוהר

בייצור, חתירה עיוורת על טוהר מעל 99.5% מבזבזת לעתים קרובות אנרגיה. חיתוך לייזר עובד היטב עם 90%-93% טוהר. בעירה מועשרת-בחמצן צריך 30% לכל היותר. רק יישומים רפואיים או גז הזנה של מחולל אוזון דורשים טוהר של 90%+. ברגע שאתה קובע את הטוהר המינימלי שהתהליך שלך באמת צריך, אתה יכול להפחית את שולי התכנון כדי לשלוט בעלות ההון.

2. שימו לב לבקרת נקודת הטל

לחמצן המיוצר על ידי מערכת PSA יש בדרך כלל נקודת טל בין -40 מעלות ל-60 מעלות. עם זאת, אם ציוד הייבוש שלאחר הטיפול הוא בגודל נמוך או מוגדר בצורה גרועה, עיבוי יכול להיווצר בסביבות לחות ולהרוס את צנרת פלדת הפחמן במורד הזרם. אנו ממליצים להתקין מסנן דיוק ומד נקודת טל לאחר מיכל החיץ - במיוחד עבור התקנות באזורים עם לחות גבוהה או עונות גשומות.

3. ניהול תוחלת החיים של סופח

למסננות מולקולריות זאוליט יש חיי שירות תיאורטיים של 8 עד 10 שנים. עם זאת, אם האוויר בכניסה מכיל שמן מוגזם (נדרש מסנן להסרת שמן, עם תכולת שמן מתחת ל-0.01 מ"ג/מ"ר), או אם המערכת חווה תנודות לחץ גדולות תכופות, תוחלת החיים בפועל עשויה להתקצר ל-3 עד 5 שנים. בפעולה היומיומית, רשום לחץ תפעול, טוהר חמצן המוצר ולחץ דיפרנציאלי מסנן. תכנון מגמות אלו לאורך זמן עוזר לחזות מתי יהיה צורך בהחלפה.

הייצור עומד היום בפני לחצים כפולים: עליית עלויות האנרגיה ותקנות סביבתיות מחמירות יותר. טכנולוגיית ייצור חמצן PSA מתאימה היטב למספר כיווני שיפור - ייצור לפי דרישה, הפחתת לוגיסטיקת התחבורה והורדת פליטות בעירה. גם הציוד עצמו מתפתח. מערכות בקרה חכמות מאפשרות כעת ניטור מרחוק של טוהר וזרימה. עיצובים מודולריים מאפשרים להוסיף מגדלי ספיחה ככל שכושר הייצור מתרחב. עבור טווח דרישת החמצן הבינוני של 200 עד 2,000 Nm³/h, PSA עשוי להפוך לבחירה המרכזית על פני שיטות אספקת חמצן מסורתיות.

שנגר גז ממשיכה לעבוד על שיפורי תהליכים בסיסיים בתחום זה, ומספקת תמיכה שנעה מהערכת מצב האתר ועד אינטגרציה מלאה של המערכת עבור לקוחות בעיבוד שבבי, הנדסה סביבתית, ייצור זכוכית ותעשיות אחרות. מכיוון שתנאי התהליך משתנים באופן משמעותי מיישום אחד לאחר, אנו ממליצים להפעיל מדידות עומס בפועל במשך שבוע לפחות לפני פרויקט. בהתבסס על השימוש הנמדד שלך, מחיר החשמל המקומי ועלויות העבודה, צוות טכני יכול להכין פתרון אספקת חמצן מותאם אישית.