การใช้อุปกรณ์สร้างออกซิเจน PSA ในการผลิตสมัยใหม่

ในด้านการแยกก๊าซทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์สร้างออกซิเจนด้วยแรงดันสวิงดูดซับ (PSA) กำลังค่อยๆ กลายเป็นโซลูชันหลักสำหรับบริษัทผู้ผลิตที่ต้องการผลิตออกซิเจนของตนเองที่ไซต์งาน เมื่อเปรียบเทียบกับถังเก็บออกซิเจนเหลวหรือวิธีการจ่ายกระบอกสูบแบบดั้งเดิม เทคโนโลยี PSA มีข้อดีในทางปฏิบัติหลายประการ ได้แก่ สร้างออกซิเจนตามต้องการ ต้นทุนการดำเนินงานลดลง และการบำรุงรักษาที่ค่อนข้างง่าย สำหรับบริษัทที่มุ่งเน้นด้านอุปกรณ์แยกก๊าซ Shenger Gas ทำงานบนเส้นทางทางเทคนิคของ PSA มาหลายปี โดยจัดหาระบบออกซิเจนที่ปรับเปลี่ยนได้สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ บทความนี้จะอธิบายหลักการพื้นฐานของ PSA และทบทวนการใช้งานจริงและข้อควรพิจารณาในการเลือกที่สำคัญในการผลิตสมัยใหม่

การสร้างออกซิเจน PSA ทำงานอย่างไร

การสร้างออกซิเจน PSA อาศัยตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ที่จะดูดซับไนโตรเจนภายใต้แรงดันสูง และกำจัด (สร้างใหม่) ไนโตรเจนภายใต้แรงดันต่ำ อากาศโดยรอบถูกบีบอัดและส่งตรงไปยังหอดูดซับ ตะแกรงดักจับไนโตรเจน และออกซิเจนจะไหลผ่านเป็นก๊าซของผลิตภัณฑ์ เมื่อตะแกรงอิ่มตัว ระบบจะสลับไปที่หอคอยที่สองเพื่อสร้างใหม่ ในขณะที่ทาวเวอร์แรกจะปล่อยไนโตรเจนที่ถูกจับออกมา หอคอยทั้งสองสลับกันเพื่อให้ออกซิเจนจ่ายอย่างต่อเนื่อง

ไม่มีปฏิกิริยาเคมีหรือการเปลี่ยนเฟสเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการนี้ การใช้พลังงานหลักมาจากเครื่องอัดอากาศ สำหรับการสร้างออกซิเจนขนาดเล็กถึงขนาดกลาง- PSA มีข้อดีด้านประสิทธิภาพที่ชัดเจน

การใช้งาน PSA ทั่วไปในการผลิต

1. การแปรรูปโลหะและการบำบัดความร้อน

ในการตัดด้วยเลเซอร์ การเชื่อม และการยืดเปลวไฟ ออกซิเจนเกรดอุตสาหกรรม- (ความบริสุทธิ์ 90%–95%) สามารถใช้เป็นก๊าซเสริมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการประมวลผล ระบบ PSA สามารถผลิตออกซิเจนที่ความบริสุทธิ์ 93% ± 3% และเชื่อมต่อโดยตรงกับท่อก๊าซของโรงงาน เมื่อเปรียบเทียบกับถังออกซิเจนเหลว การสร้างไซต์-จะหลีกเลี่ยงการสูญเสียการระเหยจากการจัดเก็บที่อุณหภูมิต่ำ-และต้นทุนด้านลอจิสติกส์ในการส่งมอบเรือบรรทุกน้ำมันตามปกติ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิตที่ใช้ออกซิเจนระหว่าง 30 ถึง 300 ตันต่อเดือน

2. การผลิตแก้วและเซรามิก

เตาหลอมแก้วที่ใช้ออกซิเจน-การเผาไหม้แบบเข้มข้นมักจะเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศที่เผาไหม้เป็น 24%–30% อุปกรณ์ PSA สามารถจ่ายอากาศที่ได้รับการเสริมสมรรถนะนี้อย่างต่อเนื่อง ลดการสูญเสียความร้อนผ่านก๊าซไอเสีย และลดการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ แอปพลิเคชันนี้ไม่ต้องการความบริสุทธิ์สูง (ปกติแล้ว 28%–35% ก็เพียงพอแล้ว) ระบบ PSA ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ โดยมีระยะเวลาคืนทุนโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 12 ถึง 18 เดือน

3. การบำบัดน้ำเสียและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

เครื่องกำเนิดโอโซนต้องการออกซิเจนบริสุทธิ์สูง- (มากกว่า 90%) เป็นก๊าซป้อนเพื่อเพิ่มการผลิตโอโซนให้ได้มากที่สุด เมื่อโรงบำบัดน้ำเสียชุมชนหรืออุตสาหกรรมติดตั้งระบบออกซิเจน PSA จะหลีกเลี่ยงกระบวนการอนุมัติด้านความปลอดภัยที่จำเป็นสำหรับถังเก็บออกซิเจนเหลว และกำจัดการหยุดชะงักของการจัดหาที่เกิดจากข้อจำกัดในการขนส่งทางถนน สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกในสถานที่ห่างไกลหรือพื้นที่ที่มีระบบลอจิสติกส์ในการจัดส่งที่ไม่น่าเชื่อถือ - การสร้างออกซิเจนที่ไซต์งานมีข้อดีด้านความน่าเชื่อถืออย่างมาก

4. การฟอกเยื่อและการเกิดออกซิเดชันทางเคมี

กระบวนการต่างๆ เช่น การฟอกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในการผลิตเยื่อกระดาษและการเกิดออกซิเดชันของออกซิเจนของสารเคมีตัวกลาง มีข้อกำหนดบางประการสำหรับแรงดันออกซิเจนและความเสถียรในการไหล ระบบ PSA สามารถออกแบบให้เป็น "การจัดเรียง - ถังบัฟเฟอร์ - ชุดวาล์วควบคุมความดัน" มาตรฐาน โดยส่งออกซิเจนที่ความดันควบคุมที่ 0.1–0.6 MPa นอกจากนี้ ระบบยังเริ่มทำงานอย่างรวดเร็ว ซึ่งโดยทั่วไปจะมีความบริสุทธิ์ของออกซิเจนที่ยอมรับได้ภายใน 5 ถึง 10 นาทีจากการสตาร์ทขณะเย็น ทำให้เหมาะสำหรับตารางการผลิตที่ไม่ต่อเนื่อง

การเปรียบเทียบต้นทุนกับการจัดหาออกซิเจนเหลว

เมื่อพิจารณาต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน การสร้างออกซิเจน PSA มีการลงทุนเริ่มแรกสูงกว่าระบบถังออกซิเจนเหลว (สาเหตุหลักมาจากเครื่องอัดอากาศ หอดูดซับ ระบบควบคุม และการดัดแปลงท่อ) อย่างไรก็ตาม หลังจากใช้งานมาสองปี ต้นทุนสะสมของ PSA โดยทั่วไปจะต่ำกว่าราคาออกซิเจนเหลวที่ซื้อมา ปัจจัยสำคัญหลายประการมีอิทธิพลต่อการตัดสินใจ:

• ระดับความต้องการออกซิเจน: สำหรับความต้องการเล็กน้อยที่ต่ำกว่า 50 Nm³/ชม. ออกซิเจนเหลวอาจประหยัดกว่า สำหรับการไหลขนาดใหญ่ที่สูงกว่า 200 Nm³/h PSA มีข้อได้เปรียบอย่างชัดเจน
• ราคาไฟฟ้าเทียบกับราคาออกซิเจนเหลว: PSA มีความน่าสนใจมากขึ้นเมื่อราคาส่งมอบออกซิเจนเหลวเกิน 0.8 RMB/Nm³ และราคาไฟฟ้าอุตสาหกรรมต่ำกว่า 0.7 RMB/kWh
• ข้อกำหนดด้านความเสถียรของอุปทาน: การเติมออกซิเจนเหลวขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การจราจร และปัจจัยภายนอกอื่นๆ PSA ดำเนินงานอย่างเป็นอิสระโดยไม่มีความเสี่ยงด้านห่วงโซ่อุปทาน

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์: ให้ข้อมูลการใช้ออกซิเจนเป็นเวลา 6 ถึง 12 เดือน (รวมถึงความผันผวนรายชั่วโมง ผลรวมรายวัน และผลรวมรายเดือน) และขอให้ซัพพลายเออร์ด้านเทคนิคเตรียมการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ก่อนตัดสินใจ

จุดปฏิบัติสำหรับการเลือกอุปกรณ์

1. หลีกเลี่ยง-การระบุความบริสุทธิ์มากเกินไป

ในการผลิต การแสวงหาความบริสุทธิ์ที่สูงกว่า 99.5% โดยสุ่มสี่สุ่มห้ามักจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน การตัดด้วยเลเซอร์ทำงานได้ดีโดยมีความบริสุทธิ์ 90%–93% การเผาไหม้แบบเสริมออกซิเจน-ต้องการมากที่สุด 30% เฉพาะการใช้งานทางการแพทย์หรือก๊าซป้อนเครื่องกำเนิดโอโซนเท่านั้นที่ต้องการความบริสุทธิ์ 90%+ เมื่อคุณกำหนดความบริสุทธิ์ขั้นต่ำที่กระบวนการของคุณต้องการจริงๆ แล้ว คุณสามารถลดระยะขอบของการออกแบบเพื่อควบคุมต้นทุนเงินทุนได้

2. ให้ความสำคัญกับการควบคุมจุดน้ำค้าง

ออกซิเจนที่ผลิตโดยระบบ PSA โดยทั่วไปจะมีจุดน้ำค้างระหว่าง -40 องศา ถึง -60 องศา อย่างไรก็ตาม หากอุปกรณ์ทำแห้งหลังการบำบัดมีขนาดเล็กเกินไปหรือมีการกำหนดค่าไม่ดี การควบแน่นอาจก่อตัวขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ชื้น และกัดกร่อนท่อเหล็กคาร์บอนปลายน้ำ เราขอแนะนำให้ติดตั้งตัวกรองที่มีความแม่นยำและตัวตรวจสอบจุดน้ำค้างหลังถังบัฟเฟอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งในภูมิภาคที่มีความชื้นสูงหรือฤดูฝน

3. จัดการอายุการใช้งานของตัวดูดซับ

ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์มีอายุการใช้งานตามทฤษฎี 8 ถึง 10 ปี อย่างไรก็ตาม หากอากาศทางเข้ามีน้ำมันมากเกินไป (จำเป็นต้องมีตัวกรองกำจัดน้ำมัน โดยรักษาปริมาณน้ำมันไว้ต่ำกว่า 0.01 มก./ลบ.ม.) หรือหากระบบประสบกับแรงดันผันผวนขนาดใหญ่บ่อยครั้ง อายุการใช้งานจริงอาจสั้นลงเหลือ 3 ถึง 5 ปี ในการทำงานประจำวัน ให้บันทึกความดันในการทำงาน ความบริสุทธิ์ของออกซิเจนของผลิตภัณฑ์ และความดันส่วนต่างของตัวกรอง การวางแผนแนวโน้มเหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไปจะช่วยคาดการณ์ได้ว่าเมื่อใดจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่

การผลิตในปัจจุบันเผชิญกับแรงกดดันสองประการ: ต้นทุนพลังงานที่สูงขึ้น และกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น เทคโนโลยีการสร้างออกซิเจน PSA เข้ากันได้ดีกับทิศทางการปรับปรุงหลายประการ – ผลิตตามความต้องการ ลดการขนส่ง และลดการปล่อยก๊าซเผาไหม้ ตัวอุปกรณ์เองก็มีการพัฒนาเช่นกัน ขณะนี้ระบบควบคุมอัจฉริยะช่วยให้สามารถตรวจสอบความบริสุทธิ์และการไหลจากระยะไกลได้ การออกแบบแบบโมดูลาร์ทำให้สามารถเพิ่มเสาดูดซับได้เมื่อกำลังการผลิตเพิ่มขึ้น สำหรับช่วงความต้องการออกซิเจนปานกลางที่ 200 ถึง 2,000 Nm³/h PSA มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นทางเลือกหลักมากกว่าวิธีการจ่ายออกซิเจนแบบเดิมๆ

Shenger Gas ยังคงทำงานเกี่ยวกับการปรับปรุงกระบวนการขั้นพื้นฐานในสาขานี้ โดยให้การสนับสนุนตั้งแต่การประเมินสภาพไซต์งานไปจนถึงการบูรณาการระบบอย่างเต็มรูปแบบสำหรับลูกค้าในด้านการตัดเฉือน วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม การผลิตแก้ว และอุตสาหกรรมอื่นๆ เนื่องจากเงื่อนไขของกระบวนการแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละแอปพลิเคชัน เราขอแนะนำให้ทำการวัดโหลดตามจริงเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งสัปดาห์ก่อนเริ่มโครงการ ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่วัดได้ ราคาไฟฟ้าในท้องถิ่น และค่าแรง ทีมเทคนิคสามารถเตรียมโซลูชันการจ่ายออกซิเจนที่ปรับแต่งอย่างเหมาะสมได้