Jak działa generator tlenu do użytku przemysłowego?

W nowoczesnej produkcji przemysłowej istnieje szerokie zapotrzebowanie na tlen o wysokiej czystości w różnych zastosowaniach. Pozyskiwanie wymaganych ilości gazu tlenowego może być opłacalne dzięki dostępowi do dedykowanego generatora tlenu.

Ten artykuł opisuje, jak działa przemysłowy generator tlenu i przedstawia najczęstsze zastosowania wytworzonego gazu.

Co to jest generator tlenu?

Generator tlenu to urządzenie, które oddziela tlen od sprężonego powietrza przy użyciu specjalnej technologii selektywnej adsorpcji zwanej adsorpcją zmiennociśnieniową (PSA). Sprężone powietrze używane w procesie produkcji tlenu ma podobny skład do powietrza atmosferycznego, zawierając 21% tlenu i 78% azotu. Tlen zawarty w sprężonym powietrzu przepływa przez sito molekularne z zeolitu, które zatrzymuje azot, co skutkuje uzyskaniem tlenu o wysokiej czystości na wylotach produktu gazowego.

Zasady działania generatora tlenu PSA

Proces adsorpcji zmiennociśnieniowej w generatorze tlenu PSA jest zasadniczo taki sam jak w generatorze azotu, z jedną istotną różnicą. Materiał adsorpcyjny w jego sicie molekularnym jest wykonany z zeolitu, a nie z węgla, jak w urządzeniu PSA do azotu.

Podczas rutynowej pracy sprężone powietrze przepływające przez generator tlenu jest rozdzielane na jego składniki gazowe. Sito molekularne z zeolitu selektywnie adsorbuje napotkany azot, jednocześnie pozwalając gazowi tlenowemu o wysokiej czystości przepływać do wylotu produktu gazowego.

Unikalną cechą zeolitu, która czyni go idealnym do generatora tlenu, jest jego zdolność do uwalniania zatrzymanego azotu po zmniejszeniu ciśnienia w generatorze. Ułatwia to regenerację medium do kolejnego cyklu produkcji tlenu.

Oprócz naszej wariantu PSA, GENERON produkuje również generator tlenu VPSA, który zasila naczynia zeolitem za pomocą niskociśnieniowej dmuchawy i regeneruje je za pomocą próżni.

Generator tlenu a koncentrator tlenu

Terminy generator tlenu i koncentrator tlenu są często używane zamiennie i zasadniczo oznaczają to samo. Ogólnie rzecz biorąc, koncentrator tlenu to termin używany do określenia urządzenia do produkcji tlenu na mniejszą skalę (przenośne koncentratory domowe), podczas gdy generator tlenu to termin częściej używany do opisu sprzętu, który przetwarza duże ilości tlenu używanego w produkcji przemysłowej.

Elementy generatorów tlenu

Typowe elementy maszyny do produkcji tlenu są przedstawione poniżej:

• Jednostka sprężania powietrza
• Filtry cząstek stałych i koalescencyjne
• Osuszacze powietrza instrumentalnego
• Dwie cylindry/wieże wypełnione peletkami zeolitu absorbującego
• Pojedynczy zbiornik stabilizujący ciśnienie
• Zawory wlotowe i wylotowe
• Rury cyrkulacyjne gazu

Chociaż pierwsze trzy wymienione elementy technicznie należą do samego generatora tlenu, są one kluczowe dla jego działania, dostarczając czyste, suche sprężone powietrze do jednostki PSA w celu separacji i koncentracji tlenu.

Zastosowania generatorów tlenu

Generatory tlenu są obecnie wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań komercyjnych i przemysłowych. Urządzenia te odgrywają kluczową rolę w dostarczaniu użytecznych ilości gazu tlenowego potrzebnego do napędzania różnych procesów.

Typowe zastosowania generatorów tlenu PSA obejmują:

• Oczyszczalnie ścieków i ścieków komunalnych
• Produkcja szkła
• Przemysł spożywczy/napojów
• Produkcja papieru
• Metalurgia
• Procesy utleniania chemicznego
• Komercyjna hodowla ryb
• Górnictwo
• Procesy zgazowania

Jak działa generator tlenu?

Generator tlenu wykorzystujący technologię PSA wykorzystuje zdolność adsorbentu zeolitowego do rozdzielania strumienia sprężonego powietrza na jego składniki gazowe. Proces adsorpcji zmiennociśnieniowej w celu produkcji tlenu o wysokiej czystości jest dwuetapowym cyklem, który obejmuje jednoczesne działania adsorpcji i desorpcji w dwóch wieżach generacyjnych.

Adsorpcja

Etap adsorpcji w produkcji tlenu wykorzystuje wieżę adsorpcyjną wypełnioną peletkami zeolitu molekularnego, która selektywnie zatrzymuje azot, jednocześnie pozwalając tlenowi przepływać do zbiornika zbierającego jako gaz produktowy pod ciśnieniem.

Ten proces selektywnej adsorpcji będzie trwał do momentu, gdy wieża adsorpcyjna osiągnie maksymalny punkt nasycenia, w którym sito zeolitowe nie będzie już w stanie absorbować więcej azotu.