Как работает кислородный генератор для промышленного использования?

В современном промышленном производстве существует широкий спрос на кислород высокой чистоты для различных применений. Экономически эффективным способом получения необходимых количеств газообразного кислорода является использование специализированного кислородного генератора.

В этой статье описывается принцип работы промышленного кислородного генератора и рассматриваются наиболее распространенные области применения получаемого газа.

Что такое кислородный генератор?

Кислородный генератор — это устройство, которое отделяет кислород от сжатого воздуха с использованием специальной технологии селективной адсорбции, называемой адсорбцией при переменном давлении (PSA). Сжатый воздух, используемый в процессе генерации кислорода, имеет состав, аналогичный окружающему воздуху: 21% кислорода и 78% азота. Кислород, содержащийся в сжатом воздухе, пропускается через молекулярное сито из цеолита, которое удерживает азот, в результате чего на выходах газопроизводства получается кислород высокой чистоты.

Принцип работы PSA-генератора кислорода

Процесс адсорбции при переменном давлении для PSA-генератора кислорода по сути такой же, как и для азотного генератора, с одним существенным отличием. Адсорбирующий материал внутри его молекулярного сита изготовлен из цеолита, а не из углерода, как в азотном PSA-устройстве.

Во время обычной работы сжатый воздух, проходящий через кислородный генератор, разделяется на составляющие его газы. Цеолитовое молекулярное сито избирательно адсорбирует азот, который встречается на его пути, позволяя газообразному кислороду высокой чистоты поступать на выход продукта.

Уникальная особенность цеолита, делающая его идеальным для кислородного генератора, заключается в его способности высвобождать удерживаемый азот после снижения давления внутри генератора. Это значительно облегчает регенерацию среды для следующего цикла генерации кислорода.

Помимо нашего PSA-варианта, GENERON также производит VPSA-генератор кислорода, который подает цеолитовые сосуды с помощью низконапорного вентилятора и регенерирует их с помощью вакуума.

Кислородный генератор против кислородного концентратора

Термины кислородный генератор и кислородный концентратор часто используются как синонимы и по сути означают одно и то же. В общем смысле, кислородный концентратор — это термин, используемый для обозначения устройства для генерации кислорода меньшего масштаба (портативные домашние концентраторы), в то время как кислородный генератор — это термин, более часто используемый для описания оборудования, которое обрабатывает большие объемы кислорода, используемого в промышленном производстве.

Компоненты кислородных генераторов

Типичные компоненты машины для производства кислорода приведены ниже:

• Установка для сжатия воздуха
• Фильтры твердых частиц и коалесцирующие фильтры
• Сушилки для инструментального воздуха
• Два цилиндра/башни, заполненные адсорбирующими цеолитовыми гранулами
• Один резервуар для стабилизации давления
• Впускные и выпускные клапаны
• Трубки для циркуляции газа

Хотя первые три упомянутых компонента технически являются частью самого кислородного генератора, они имеют решающее значение для его функционирования, обеспечивая чистый, сухой сжатый воздух для PSA-установки для разделения и концентрации кислорода.

Применение кислородных генераторов

Кислородные генераторы в настоящее время используются в широком спектре коммерческих и промышленных производственных процессов. Эти устройства играют решающую роль в обеспечении полезных количеств газообразного кислорода, необходимого для различных процессов.

Типичные области применения PSA-генераторов кислорода включают:

• Очистные сооружения и станции очистки сточных вод
• Стекольная промышленность
• Пищевая/пищевая промышленность
• Производство бумаги
• Металлургия
• Процессы химического окисления
• Коммерческое рыбоводство
• Горнодобывающая промышленность
• Процессы газификации

Как работает кислородный генератор?

Кислородный генератор, использующий технологию PSA, использует способность адсорбирующего цеолитового материала разделять поток сжатого воздуха на составляющие его газы. Процесс адсорбции при переменном давлении для получения кислорода высокой чистоты представляет собой двухстадийный цикл, включающий одновременную адсорбцию и десорбцию в двух генерационных башнях.

Адсорбция

Стадия адсорбции при генерации кислорода использует адсорбционную башню, заполненную гранулами молекулярного цеолита, которая избирательно удерживает азот, позволяя кислороду поступать в сборный резервуар в качестве газообразного продукта под давлением.

Этот процесс селективной адсорбции будет продолжаться до тех пор, пока адсорбционная башня не достигнет максимальной точки насыщения, после чего цеолитовое сито больше не сможет поглощать азот.