У области индустријског одвајања гаса, опрема за производњу кисеоника са адсорпцијом притиска (ПСА) постепено постаје основно решење за производне компаније које желе да производе сопствени кисеоник на лицу места. У поређењу са традиционалним резервоарима за складиштење течног кисеоника или методама снабдевања боцама, ПСА технологија нуди неколико практичних предности: стварање кисеоника по потреби, ниже оперативне трошкове и релативно једноставно одржавање. За компаније фокусиране на опрему за одвајање гаса, Схенгер Гас годинама ради на техничкој рути ПСА, обезбеђујући прилагодљиве системе кисеоника за различите индустрије. Овај чланак објашњава основне принципе ПСА и даје преглед његове практичне примене и кључна разматрања избора у савременој производњи.
Како функционише генерисање кисеоника ПСА
Генерисање ПСА кисеоника се ослања на зеолитно молекуларно сито које адсорбује азот под високим притиском и десорбује (регенерише) га под ниским притиском. Амбијентални ваздух се компримује и усмерава у адсорпциони торањ. Азот се хвата ситом, а кисеоник пролази кроз њега као производни гас. Када сито постане засићено, систем се пребацује на други торањ ради регенерације док први торањ ослобађа ухваћени азот. Две куле се смењују да би обезбедиле континуирано снабдевање кисеоником.
Током овог процеса не долази до хемијске реакције или промене фазе. Главна потрошња енергије долази од ваздушног компресора. За мале до средње-производње кисеоника, ПСА нуди јасне предности ефикасности.
Типичне ПСА апликације у производњи
1. Обрада метала и топлотна обрада
У ласерском резању, заваривању и исправљању пламена, кисеоник индустријског{0}}врсте (90%–95% чистоће) може да се користи као помоћни гас за побољшање ефикасности обраде. ПСА систем може да произведе кисеоник са чистоћом од 93% ± 3% и да се повеже директно на гасовод у радионици. У поређењу са резервоарима са течним кисеоником,-генерисање на лицу места избегава губитке испаравањем услед складиштења на ниској-температури и логистичких трошкова редовних испорука танкерима. Ово је посебно погодно за произвођаче који троше између 30 и 300 тона кисеоника месечно.
2. Производња стакла и керамике
Пећи за топљење стакла које користе сагоревање-обогаћено кисеоником обично подижу концентрацију кисеоника у ваздуху за сагоревање на 24%–30%. ПСА опрема може да обезбеди овај обогаћени ваздух стабилно, смањујући губитак топлоте кроз издувне гасове и снижавајући емисије азотних оксида. Ова апликација не захтева високу чистоћу (обично је довољно 28%–35%). ПСА системи функционишу са најбољом ефикасношћу у овим условима, са периодима отплате који се обично крећу од 12 до 18 месеци.
3. Пречишћавање отпадних вода и заштита животне средине
Генераторима озона је потребан кисеоник високе-чистоће (изнад 90%) као напојни гас да би се максимизирала производња озона. Када комунално или индустријско постројење за пречишћавање отпадних вода инсталира ПСА систем кисеоника, избегава се процес безбедносног одобрења који је потребан за резервоаре за складиштење течног кисеоника и елиминише прекиде у снабдевању изазване ограничењима друмског транспорта. За објекте на удаљеним локацијама или областима са непоузданом логистиком испоруке,-генерисање кисеоника на лицу места нуди значајне предности у погледу поузданости.
4. Бељење пулпе и хемијска оксидација
Процеси као што су бељење водоник-пероксидом у производњи пулпе и оксидација хемијских интермедијера кисеоником имају одређене захтеве за притисак кисеоника и стабилност протока. ПСА систем може бити дизајниран као стандардни аранжман „генерација – пуфер резервоар – сет вентила за контролу притиска“, који испоручује кисеоник под регулисаним притиском од 0,1–0,6 МПа. Систем се такође брзо покреће – обично достижући прихватљиву чистоћу кисеоника у року од 5 до 10 минута од хладног старта – што га чини погодним за повремене распореде производње.
Поређење трошкова са снабдевањем течним кисеоником
Узимајући у обзир укупне трошкове животног циклуса, производња кисеоника ПСА има веће почетне инвестиције од система резервоара са течним кисеоником (углавном због ваздушног компресора, адсорпционих торњева, управљачког система и модификација цеви). Међутим, након две године рада, кумулативна цена ПСА је генерално нижа од цене купљеног течног кисеоника. Неколико кључних фактора утиче на одлуку:
- Скала потражње за кисеоником: За мале потребе испод 50 Нм³/х, течни кисеоник може бити економичнији. За велике протоке изнад 200 Нм³/х, ПСА је очигледно предност.
- Цена електричне енергије у односу на цену течног кисеоника: ПСА постаје привлачнији када испоручена цена течног кисеоника прелази 0,8 РМБ/Нм³, а цена индустријске струје испод 0,7 РМБ/кВх.
- Захтеви за стабилност снабдевања: Допуне са течним кисеоником су подложне временским условима, саобраћају и другим спољним факторима. ПСА ради независно без ризика у ланцу снабдевања.
Практична препорука: обезбедите податке о употреби кисеоника за 6 до 12 месеци (укључујући флуктуације по сату, дневне укупне вредности и месечне агрегате) и замолите техничког добављача да припреми економску анализу пре доношења одлуке.
Практичне тачке за избор опреме
1. Избегавајте пре-навођење чистоће
У производњи, слепо тражење чистоће изнад 99,5% често троши енергију. Ласерско сечење добро функционише са чистоћом од 90%–93%. За сагоревање-обогаћено кисеоником је потребно највише 30%. Само медицинске примене или напојни гас за генератор озона захтевају чистоћу од 90%+. Када одредите минималну чистоћу која је заиста потребна вашем процесу, можете смањити дизајнерске марже да бисте контролисали трошкове капитала.
2. Обратите пажњу на контролу тачке росе
Кисеоник који производи ПСА систем обично има тачку росе између -40 степени и -60 степени. Међутим, ако је опрема за сушење након третмана премала или лоше конфигурисана, кондензација се може формирати у влажном окружењу и кородирати низводно цеви од угљеничног челика. Препоручујемо уградњу прецизног филтера и монитора тачке росе након резервоара за пуфер – посебно за инсталације у регионима са високом влажношћу или кишним сезонама.
3. Управљајте животним веком адсорбента
Молекуларна сита зеолита имају теоретски век трајања од 8 до 10 година. Међутим, ако улазни ваздух садржи вишак уља (потребан је филтер за уклањање уља, са садржајем уља испод 0,01 мг/м³), или ако систем има честе велике промене притиска, стварни животни век се може скратити на 3 до 5 година. У свакодневном раду бележите радни притисак, чистоћу кисеоника производа и диференцијални притисак филтера. Исцртавање ових трендова током времена помаже да се предвиди када ће бити потребна замена.
Производња се данас суочава са двоструким притисцима: растућим трошковима енергије и строжим еколошким прописима. ПСА технологија производње кисеоника добро се уклапа у неколико праваца побољшања – производи на захтев, смањује транспортну логистику и смањује емисије издувних гасова. Сама опрема се такође развија. Интелигентни контролни системи сада омогућавају даљинско праћење чистоће и протока. Модуларни дизајн омогућава додавање адсорпционих торњева како се производни капацитет шири. За средњи опсег потражње кисеоника од 200 до 2.000 Нм³/х, ПСА ће вероватно постати главни избор у односу на традиционалне методе снабдевања кисеоником.
Схенгер Гас наставља да ради на фундаменталним побољшањима процеса у овој области, пружајући подршку која се креће од процене стања на локацији до пуне системске интеграције за клијенте у машинској обради, инжењерингу заштите животне средине, производњи стакла и другим индустријама. Пошто се услови процеса значајно разликују од једне апликације до друге, препоручујемо да извршите мерење стварног оптерећења најмање недељу дана пре пројекта. На основу ваше измерене потрошње, локалне цене електричне енергије и трошкова рада, технички тим може припремити одговарајуће решење за снабдевање кисеоником.
