Получение кислорода адсорбционным способом

Промышленный способ получения кислорода

Кислород является одним из наиболее применяемых человечеством газов, он широко используется практически во всех областях нашей жизнедеятельности. Металлургия, химическая промышленность, медицина, народное хозяйство, авиация – вот лишь краткий перечень сфер, где без этого вещества не обойтись.

Получение кислорода осуществляется в соответствии с двумя технологиями: лабораторной и промышленной. Первые методики производства бесцветного газа базируются на химических реакциях. Кислород получают в результате разложения перманганата калия, бертолетовой соли или перекиси водорода в присутствии катализатора. Однако лабораторные методики не могут полностью удовлетворить потребности в этом уникальном химическом элементе.

Второй способ получения кислорода заключается в криогенной ректификации либо с использование адсорбционной или мембранной технологий. Первая методика обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения, но имеет более длительный (по сравнению со вторыми методами) пусковой период.

Адсорбционные кислородные установки зарекомендовали себя одними из лучших среди высокопроизводительных систем по изготовлению обогащенного кислородом воздуха. Они дают возможность получать бесцветный газ чистотой до 95% (до 99 % с применением дополнительной ступени очистки). Их использование оправдано в экономическом плане, особенно в ситуациях, когда нет необходимости в кислороде высокой чистоты, за который пришлось бы переплачивать.

Основные характеристики криогенных систем

Вас интересует производство кислорода с чистотой до 99,9 %? Тогда обратите внимание на установки, работающие на основе криогенной технологии. Достоинства систем для производства кислорода высокой чистоты:

• длительный ресурс работы установки;
• высокая производительность;
• возможность получать кислород чистотой от 95 до 99,9 %.

Но из-за больших габаритов криогенных систем, невозможности быстрого запуска и остановки и др. факторов использование криогенного оборудования далеко не всегда является целесообразным.

Принцип действия адсорбционных установок

Схему работы кислородных систем с использованием адсорбционной технологии можно представить следующим образом:

• сжатый воздух движется в ресивер, в систему воздухоподготовки для избавления от механических примесей и фильтрации от капельной влаги;
• очищенный воздух направляется в адсорбционный воздухоразделительный блок, в состав которого входят адсорберы с адсорбентом;
• во время работы адсорберы находятся в двух состояниях — поглощения и регенерации; на стадии поглощения кислород поступает в кислородный ресивер, а азот на стадии генерации отводится в атмосферу; после чего кислород направляется потребителю;
• в случае необходимости давление газа может быть увеличено с помощью дожимного кислородного компрессора с последующей заправкой в баллоны.

Адсорбционные комплексы отличаются высоким уровнем надежности, полной автоматизацией, простотой в обслуживании, небольшими габаритами и весом.

Достоинства газоразделительных систем

Установки и станции с применением адсорбционной технологии для получения кислорода широко используются в самых разных сферах: при сварке и резке металлов, в строительстве, рыборазведении, выращивании мидий, креветок и т. д.

Преимущества газоразделительных систем:

• возможность автоматизации процесса получения кислорода;
• отсутствие особых требований к помещению;
• быстрый запуск и остановка;
• простота технического обслуживания;
• высокая надежность;
• низкая себестоимость получаемого кислорода.

Выгодные стороны адсорбционных установок НПК «Грасис»

Вас интересует производство кислорода используемым в промышленности способом? Вы хотели бы получать кислород при минимальных финансовых затратах? Научно-производственная компания «Грасис» поможет решить вашу задачу на самом высоком уровне. Мы предлагаем надежные и эффективные системы для получения кислорода из воздуха. Вот основные отличительные черты производимой нами продукции:

• полная автоматизация;
• продуманные до мелочей конструкции;
• современные системы контроля и управления.

Кислород, вырабатываемый нашими воздухоразделительными адсорбционными установками, имеет чистоту до 95 % (с опцией доочистки до 99%). Газ с такими характеристиками широко используется в металлургии при сварке и резке металлов, в народном хозяйстве. В производимом нами оборудовании применяются современные технологии, которые обеспечивают уникальные возможности в сфере газоразделения.

Особенности наших адсорбционных кислородных установок:

• высокая надежность;
• низкая себестоимость получаемого кислорода;
• инновационная высокоинтеллектуальная система контроля и управления;
• простота технического обслуживания;
• возможность производить кислород чистотой до 95 % (с опцией доочистки до 99%);
• производительность составляет до 6000 м³/ч.

Адсорбционные кислородные установки НПК «Грасис» – уникальное сочетание мирового конструкторского опыта производства газоразделительного оборудования и отечественных инновационных технологий.

Главные причины сотрудничества с НПК «Грасис»

Промышленный способ получения кислорода с применением установок, работающих на основе адсорбционной технологии, – один из наиболее перспективных на сегодняшний день. Он позволяет получать бесцветный газ с минимальными энергетическими затратами нужной чистоты. Вещество с данными параметрами востребовано в металлургии, машиностроении, химической отрасли, медицине.

Способ криогенной ректификации – оптимальное решение при необходимости производства кислорода высокой чистоты (до 99,9 %).

Ведущая отечественная компания «Грасис» предлагает высокоэффективные системы для производства кислорода по адсорбционной технологии на выгодных условиях. Мы обладаем большим опытом в реализации разнообразных проектов «под ключ», поэтому не боимся даже самых сложных задач.

Преимущества работы с ответственным поставщиком оборудования НПК «Грасис»:

• наша компания является непосредственным производителем, поэтому стоимость реализуемых установок не увеличивают дополнительные комиссии посредников;
• высокое качество продукции;
• полный спектр сервисных услуг по ремонту и техническому обслуживанию установок по производству кислорода;
• индивидуальный подход к каждому клиенту;
• многолетний опыт работы в сфере производства кислорода.

Звоните нашим менеджерам для уточнения нюансов сотрудничества.

Источник

Получение кислорода методом короткоцикловой адсорбции

Собственное производство газообразного кислорода, позволяет обеспечить непрерывное снабжение производственных процессов. При высоких и непрерывных потреблениях, обеспечивает существенную экономию за счет снижения транспортных издержек, издержек на закупку газа в баллонах.

Вопрос собственного производства газа требует углубленного рассмотрения, с учетом экономических показателей, требуемой чистоты газа, объемов потребления, логистических условий, и так далее. Первичный вопрос это способ получения и параметры получаемого продукта.

В данной статье рассмотрим наиболее простой способ получения газообразного кислорода, а именно получение способом КЦА.

Содержание:

1. Принцип короткоцикловой адсорбции получения кислорода
   1.1. Преимущества применения КЦА
   1.2. Недостатки адсорбционного способа получения газообразного кислорода

1. Принцип короткоцикловой адсорбции получения кислорода

Принцип короткоцикловой адсорбции основан на способности вещества поглощать легко адсорбируемые компоненты.

Разделение газовой смеси имеет следующий технологический процесс:
Атмосферный воздух, предварительно сжатый компрессором, подается на вход установки. Установка КЦА состоит из двух колонн с адсорбентом, регулирующей арматуры и управления.
Проходя через адсорбент, одни компоненты смеси адсорбируются, а слабоадсорбируемые проходят через колонну. Через определенное время наступает насыщение адсорбента. Для удаления газа из адсорбирующего вещества применяется режим десорбции, который состоит в снижении давления в колонне (безнагревные КЦА) или при повышенной температуре и продувки азотом. После стадии регенерации продолжается разделение. В зависимости от типа получаемого газа применяют разные адсорбирующее вещества.

Контроль циклов адсорбция десорбция осуществляется по заданному времени, с учетом объема адсорбента и рабочих условий.

1.1. Преимущества применения КЦА

Разделение воздуха с помощью короткоцикловой адсорбции имеет ряд неоспоримых преимуществ, что позволяет успешно эксплуатировать установки в различных областях промышленности.

Неоспоримым преимуществом данной технологии является простая конструкция и эксплуатация, широкий диапазон производительности, что обеспечивает возможность снабжения кислородом различных потребителей.

В сравнении с другими методами производства кислорода, оборудование работающее по методу безнагревной короткоцикловой адсорбции имеет меньшие начальные инвестиции.

Преимущества КЦА:

• большой диапазон производительности и чистоты получаемого кислорода
• автоматическое регулирование режима работы
• быстрый запуск и остановка установки
• простая конструкция
• легкое техническое обслуживание
• длительная эксплуатация адсорбирующего вещества

1.2. Недостатки адсорбционного способа получения газооборазного кислорода

Основным недостатком получения кислорода методом короткоцикловой адсорбции является чистота газа. При необходимости получения кислорода особой чистоты необходимы дополнительные мероприятия по очистки.

Чистота газообразного кислорода, полученного на адсорбционной кислородной установке — 95 — 99%

Схема работы КЦА подразумевает наличие первой ступени — компрессора сжатого воздуха, фильтры, осушитель.

Источник

Почему получение кислорода по технологии короткоцикловой безнагревной адсорбции лучше других методов

Как получить промышленный кислород?

Надежная подача промышленного кислорода важна во многих отраслях промышленности. Чистый кислород необходим для поддержания дыхания под водой, в шахтах, для работы аппаратов ИВЛ, пожарным. Его используют в машиностроении, металлургии, для резки и плавки металлов, косметологии, стекольном производстве, сжигания топлива и во многих других сферах.

В промышленных целях чистый кислород вырабатывают тремя разными способами, каждый из которых имеет свои особенности.

Таблица 1. Промышленные способы получения газообразного кислорода:

Технология	Описание	Преимущества
Короткоцикловая адсорбция (метод PSA)	Поэтапная фильтрация рабочей среды при переменном давлении с использованием адсорбирующих веществ	Маслые расходы электроэнергии Отсутствие постоянного контроля над выработкой кислорода Получение кислорода высокой степени очистки (до 95%) с количеством примесей не более 10% Высокая производительность Большой ресурс оборудования
Мембранная	Прохождение воздушной струи через мембранный газоразделительный картридж. Метод основан на разнице в скоростях проникновения компонентов в газовой смеси через вещество мембраны	Не требуется контроль со стороны оператора Большой ресурс оборудования Компактные габариты и небольшой вес агрегата Экономия электроэнергии Незначительные расходы на эксплуатацию Чистота кислорода в пределах 45%
Криогенный	Благодаря температурной разнице кипения между азотом и кислородом, происходит быстрое разделение сжатой воздушной массы на элементы	Чистота кислорода – до 99,9% Подходит для предприятий с большим расходом кислорода (более 1000 м³/ч) Возможность получения кислорода в жидком и газообразном состоянии

Чем генератор кислорода отличается от кислородного концентратора?

Генератор кислорода – аппарат для получения кислорода в газообразном состоянии из атмосферного воздуха. Данные устройства производят кислород чистотой до 95% для технологических процессов, требующих газ в больших объемах и на постоянной основе.

Концентратор кислорода – устройство для выделения молекул кислорода из атмосферного воздуха, концентрации их и подаче в виде потока. Принцип работы аппарата основан на пропускании воздушной струи через молекулярное сито, разделении молекул азота и кислорода в разные баллоны. Концентрация кислорода в таком оборудовании достигает 95%. Концентраторы кислорода используют для выработки кислорода в небольших объемах, и применения его в бытовых/медицинских целях или для технологических процессов, где кислород необходим в малых объемах. Рабочее давление таких аппаратов в среднем составляет 0,5 бар, производительность – до 5 л/мин.

Что представляет собой короткоцикловая безнагревная адсорбция?

Надежная подача промышленного кислорода играет решающую роль в нефтехимической отрасли, для лазерной резки металла, изготовлении напитков и медицине. Выработка чистого кислорода непосредственно на предприятиях этих сфер дает следующие преимущества:

• Экономия средств на покупку, заправку и доставку баллонов газа от сторонних организаций,
• Исключение риска остановки технологического процесса из-за нехватки или отсутствия кислорода,
• Исключение простоев в работе из-за прерывания технологических процессов,
• Производство кислорода требуемой степени чистоты и в требуемых объемах,
• Снижение расходов на эксплуатацию генераторов.

Технология напорной короткоцикловой адсорбции (Pressure Swing Adsorbrion (PSA)) базируется на разделении молекул газов из поступающего атмосферного воздуха путем чередования двух процессов – адсорбции и десорбции. В Адсорбер №1 подается воздушная смесь, где под высоким давлением адсорбенты удерживают молекулы азота в молекулярном сите с развитой микропористой структурой, в то время как молекулы кислорода и неадсорбируемые/малоадсорбируемые молекулы других газов отводятся через клапан в специальный резервуар. В Адсорбере №2 происходит фаза регенерации, при которой путем сброса давления с поверхности адсорбентов удаляются поглощенные компоненты.

Рисунок 1. Схема работы установки короткоцикловой безнагревной адсорбции:

По сравнению с другими способами адсорбционного разделения воздуха (вакуумным и смешанным (Vacuum Swing Adsorbtion / Vacuum Pressure Swing Adsorbtion)), безнагревный процесс адсорбции PSA имеет небольшую длительность циклов адсорбции и регенерации. Данные процессы обычно протекают в течение нескольких минут. Благодаря этой особенности технология PSA получила название «короткоцикловая адсорбция».

Производительность адсорбционных генераторов кислорода варьируется от нескольких литров в минуту до сотен кубических метров в час.

Другие отличия безнагревной PSA:

• Фазы адсорбции и регенерации адсорбента происходят в одном и том же температурном режиме, при этом парциальное давление при десорбции ниже, чем при адсорбции.
• Отсутствие стадий нагрева и охлаждения адсорбирующих компонентов приводит к экономии времени и энергии,
• Быстрый запуск циклов, быстрая остановка процесса по сравнению с криогенным оборудованием,
• Автоматическое регулирование процесса генерации кислорода,
• Невысокие энергетические затраты,
• Длительный срок эксплуатации адсорбентов, за счет регенерации менять адсорбирующие компоненты нужно не чаще 1 раза в 5 лет,
• Невысокая стоимость установок по сравнению с криогенными технологиями.

Пример типовой компоновки адсорбционной кислородной установки:

где: 1 — Компрессор воздушный, 2 — Осушитель, 3 — Ресивер воздушный, 4 — Фильтр, 5 — Генератор кислорода, 6 — Ресивер азотный

Преимущества собственного производства кислорода на оборудовании короткоцикловой адсорбции

Собственное производство кислорода на месте обладает множеством преимуществ по сравнению с заказом баллонов у сторонних организаций: от снижения затрат до постоянной готовности генераторов к работе.

Преимущества собственного производства:

• Возможность подобрать генератор с характеристиками и производительностью под собственные нужды.
• Оборудование всегда готово к работе – запуск генераторов и получение кислорода осуществляется в нужное время. Требуемый объем кислорода не зависит от перебоев поставок баллонов, задержек из-за карантинных ограничений или других форс-мажорных обстоятельств.
• Отсутствие расходов на заправку баллонов, транспортировку цистерн и т.д.
• Отсутствие потерь газа при хранении или недозаправки баллонов.
• Простая интеграция с энергетическим оборудованием.
• Низкие расходы на эксплуатацию.
• Метод короткоцикловой безнагревной адсорбции – простая надежная технология, использующаяся во всем мире.

Источник