Кислородный завод

Кислородные установки — это промышленные системы, предназначенные для выработки кислорода. Обычно они используют воздух в качестве сырья и отделяют его от других компонентов воздуха, используя адсорбции при переменном давлении или мембранного разделения методы . Такие установки отличаются от установок криогенной сепарации, которые отделяют и улавливают все компоненты воздуха.

Приложение

Кислород находит широкое применение в различных технологических процессах и практически во всех отраслях промышленности. Применение первичного кислорода связано с его способностью поддерживать процесс горения и мощными окислительными свойствами.

Благодаря этому кислород стал широко использоваться в процессах обработки металлов, сварки, резки и пайки. В химической и нефтехимической промышленности, а также в нефтегазовой отрасли кислород в промышленных объемах используется в качестве окислителя в химических реакциях .

• , резка и пайка металла Газовая сварка . Использование кислорода в газопламенных операциях, таких как сварка, резка и пайка металла, является одним из наиболее важных и распространенных применений этого газа. Кислород позволяет генерировать высокотемпературное пламя в сварочных горелках, обеспечивая тем самым высокое качество и скорость выполнения работ.

• Металлургическая промышленность. Кислород широко используется в металлургической промышленности, где он помогает повысить температуру горения при производстве черных и цветных металлов и значительно повысить общую эффективность процесса.

• Химическая и нефтехимическая промышленность. В химической и нефтехимической промышленности кислород широко используется для окисления химического сырья с целью восстановления азотной кислоты , оксида этилена , оксида пропилена , винилхлорида и других важных химических соединений .

• Нефтяная и газовая промышленность. В нефтегазовой промышленности кислород находит применение как средство улучшения вязкости и улучшения текучести нефти и газа . Кислород также используется для повышения производительности установок крекинга нефти, эффективности переработки высокооктановых компонентов, а также для снижения серных отложений на нефтеперерабатывающих заводах.

• Рыбоводство. Использование кислорода в рыбоводстве помогает повысить коэффициенты выживаемости и плодовитости, а также сократить инкубационный период . Наряду с рыбоводством кислород применяется при выращивании креветок, крабов и мидий.

• Производство стекла. В стекловаренных печах кислород эффективно используется для повышения температуры обжига и улучшения процессов горения.

• Управление отходами. Использование кислорода в мусоросжигательных установках позволяет значительно повысить температуру пламени и в конечном итоге обеспечивает повышение экономической эффективности и производительности мусоросжигательных заводов.

• Медицина. Медицинская кислородная терапия может назначаться пациентам по разным причинам, например, из-за низкого насыщения кислородом или для облегчения респираторного дистресса.

Адсорбционная технология

Тип исполнения на полуприцепе

Принцип адсорбции

Разделение газов адсорбционными системами основано на дифференциальных скоростях адсорбции компонентов газовой смеси твердым адсорбентом.

Влияние температуры и давления

Современные средства получения газообразного кислорода из воздуха с использованием адсорбционной технологии дают на выходе высокую долю кислорода. Механизм работы современной кислородно-адсорбционной установки основан на изменении поглощения того или иного компонента газа адсорбентом при изменении температуры и парциального давления газа.

Таким образом, процессы адсорбции газа и регенерации адсорбента можно регулировать, варьируя параметры давления и температуры.

Адсорбция при переменном давлении

Проточный процесс кислородной установки устроен таким образом, что высокоабсорбируемые компоненты газовой смеси поглощаются адсорбентом, а слабоабсорбируемые и неабсорбируемые компоненты проходят через установку. На сегодняшний день существуют три способа организации адсорбционного процесса разделения воздуха с использованием качающихся технологий: напорный (ПСА), вакуумный (ВСА) и смешанный (ВПСА). В процессах проточной адсорбции с переменным давлением кислород извлекается при давлении выше атмосферного, а регенерация достигается при атмосферном давлении . В процессах проточной вакуумной адсорбции кислород извлекается при атмосферном давлении, а регенерация достигается при отрицательном давлении . Работа смешанных систем сочетает в себе изменения давления от положительного до отрицательного.

Адсорбционные кислородные установки

Адсорбционные кислородные установки производят от 5 до 5000 нормальных кубических метров в час кислорода чистотой 93-95%. Эти системы, предназначенные для эксплуатации внутри помещений, предназначены для эффективного производства газообразного кислорода из атмосферного воздуха.

Неоспоримым преимуществом адсорбционных кислородных установок является низкая себестоимость получаемого кислорода в тех случаях, когда нет жестких требований к чистоте получаемого кислорода.

Конструктивно адсорбционная кислородная установка состоит из нескольких адсорберов, компрессорной установки, установки предварительной очистки, клапанной системы и системы управления установкой .

Простой адсорбер представляет собой колонну, заполненную слоями специально подобранных адсорбентов – сыпучих веществ, преимущественно адсорбирующих хорошо адсорбируемые компоненты газовой смеси.

Там, где требуется чистота газообразного кислорода на уровне 90-95% при производительности до 5000 Нм. ³ в час, оптимальным выбором являются адсорбционные кислородные установки. Такую чистоту кислорода можно также получить за счет использования систем, основанных на криогенной технологии; однако криогенные установки более громоздки и сложны в эксплуатации.

Мембранная технология

Мембранное кислородное оборудование

Инновационные технологии, доступные сегодня

Некоторые компании производят высокоэффективные системы получения кислорода из атмосферного воздуха с помощью мембранных технологий .

Принцип работы мембраны

В основе разделения газовых сред с использованием мембранных систем лежит разница в скорости проникновения различных компонентов газовой смеси в вещество мембраны. Движущей силой процесса разделения газов является разница парциальных давлений на разных сторонах мембраны.

Мембранный картридж

Современная газоразделительная мембрана, которую использует компания «ГРАСИС», уже не представляет собой плоскую пластину, а состоит из полых волокон. Мембрана состоит из пористого полимерного волокна, газоразделительный на внешнюю поверхность которого нанесен слой. Конструктивно половолоконная мембрана представляет собой цилиндрический картридж, представляющий собой катушку со специально намотанным полимерным волокном.

Мембранный картридж

Компрессорные и вакуумные технологии

В связи с высокой проницаемостью материала мембраны для кислорода в отличие от азота, конструкция мембранных кислородных комплексов требует особого подхода. Принципиально существуют две мембранные технологии получения кислорода: компрессорная и вакуумная.

При компрессорной технологии воздух подается в волоконное пространство под избыточным давлением, кислород выходит из мембраны под небольшим избыточным давлением и при необходимости дожимается дожимным компрессором до необходимого уровня давления . Благодаря использованию вакуумной технологии для достижения разницы парциальных давлений используется вакуумный насос.

Мембранные кислородные установки

Дополнительная информация: Мембранное разделение газов.

Мембранные кислородные установки, предназначенные для эксплуатации в закрытых помещениях, позволяют эффективно обогащать воздух кислородом до концентрации 30-45%. Комплексы рассчитаны на расход кислородсодержащего воздуха от 5 до 5000 нм3/час.

В мембранной кислородной установке разделение газов осуществляется в модуле газоразделения, состоящем из половолоконных мембран и представляющем собой ответственный и высокотехнологичный агрегат установки. Помимо газоразделительной установки, другими важными техническими компонентами являются дожимной компрессор или вакуумный насос, установка предварительной очистки и система управления установкой.

Внедрение мембранных систем для обогащения воздуха обещает многократную экономию кислорода, когда концентрация кислорода 30-45% достаточна для покрытия технологических потребностей. . Помимо экономии клиентов на стоимости кислородного продукта, существует побочный экономический эффект, основанный на чрезвычайно низких эксплуатационных расходах.

Благодаря использованию мембранной технологии кислородные установки обладают выдающимися техническими характеристиками. Мембранные кислородные установки отличаются высокой надежностью благодаря отсутствию движущихся частей в модуле газоразделения.

Системы очень просты в эксплуатации – контроль всех рабочих параметров осуществляется автоматически. . Благодаря высокой степени автоматизации завода, при его работе не требуется надзор со стороны персонала.

Мембранные кислородные установки находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности по всему миру. При умеренных требованиях к чистоте кислорода в продукте - до 30-45% мембранные системы в целом оказываются более экономически выгодными, чем адсорбционные и криогенные системы. Кроме того, мембранные установки намного проще в эксплуатации и надежнее. .

Преимущества адсорбционных и мембранных кислородных установок

• Полная автоматизация и простота эксплуатации;
• В процессе эксплуатации не требуется надзор со стороны персонала;
• Повышенная отказоустойчивость и надежность;
• Быстрый старт и остановка;
• Умеренные габариты и небольшой вес;
• Низкий уровень шума ;
• Увеличенный срок эксплуатации;
• Низкие эксплуатационные расходы;
• Никаких особых требований к мастерской;
• Простая установка и интеграция в существующую воздушную систему.

Недостатки

• Относительная низкая чистота кислорода - 93-95% для адсорбционных и 30-45% для мембранных установок;
• Ограниченная мощность.
• Высокое энергопотребление.