ออกซิเจนเกรดอุตสาหกรรมเป็นทรัพยากรที่สำคัญในภาคส่วนต่างๆ ตั้งแต่การผลิตเหล็กและการผลิตสารเคมี ไปจนถึงการบำบัดน้ำเสียและการใช้งานทางการแพทย์ ในฐานะซัพพลายเออร์ชั้นนำด้านโรงงานผลิตออกซิเจน ฉันตื่นเต้นที่จะพาคุณผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนของวิธีที่โรงงานผลิตออกซิเจนผลิตออกซิเจนเกรดอุตสาหกรรม
การทำความเข้าใจแหล่งที่มา: อากาศ
แหล่งออกซิเจนหลักสำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมคืออากาศที่เราหายใจ อากาศเป็นส่วนผสมของไนโตรเจนประมาณ 78% ออกซิเจน 21% และก๊าซอื่นๆ 1% เช่น อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และมีนีออน ฮีเลียม และมีเทนในปริมาณเล็กน้อย กระบวนการแยกออกซิเจนออกจากอากาศเกี่ยวข้องกับขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนออกแบบมาเพื่อแยกและทำให้ออกซิเจนบริสุทธิ์ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม
การอัดอากาศ
ขั้นตอนแรกในกระบวนการผลิตออกซิเจนคือการอัดอากาศ อากาศโดยรอบจะถูกดึงเข้าไปในโรงงานผลิตออกซิเจนผ่านระบบไอดี จากนั้นจึงอัดให้มีแรงดันสูง โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 บาร์ การบีบอัดนี้จะเพิ่มความหนาแน่นของอากาศ ทำให้แยกส่วนประกอบแต่ละส่วนได้ง่ายขึ้น การบีบอัดมักทำได้โดยใช้คอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหรือไอน้ำ
แอร์พรีทรีทเม้นท์
เมื่ออากาศถูกอัดแล้ว จะเข้าสู่การบำบัดเบื้องต้นเพื่อขจัดสิ่งสกปรก เช่น ฝุ่น ไอน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ สิ่งเจือปนเหล่านี้อาจทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการแยกสารในภายหลัง และอาจปนเปื้อนผลิตภัณฑ์ออกซิเจนในขั้นสุดท้ายด้วย
ฝุ่นจะถูกกำจัดออกโดยใช้ตัวกรอง ซึ่งสามารถทำจากวัสดุต่างๆ เช่น ไฟเบอร์กลาสหรือถ่านกัมมันต์ ไอน้ำจะถูกกำจัดออกโดยกระบวนการที่เรียกว่าการดูดซับ โดยที่อากาศอัดจะถูกส่งผ่านแผ่นวัสดุดูดความชื้น เช่น ซิลิกาเจลหรือตะแกรงโมเลกุล วัสดุเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับน้ำสูงและสามารถขจัดความชื้นออกจากอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ
คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกำจัดออกโดยการดูดซับ โดยทั่วไปจะใช้ตะแกรงโมเลกุล ตะแกรงโมเลกุลเป็นวัสดุที่มีรูพรุนซึ่งมีขนาดรูพรุนเฉพาะซึ่งช่วยให้สามารถเลือกดูดซับโมเลกุลบางชนิดตามขนาดและรูปร่างได้ ในกรณีของการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ ตะแกรงโมเลกุลได้รับการออกแบบให้ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในขณะที่ปล่อยให้ก๊าซอื่น ๆ ผ่านไปได้
การกลั่นด้วยไครโอเจนิกส์
หัวใจของกระบวนการผลิตออกซิเจนคือการกลั่นแบบไครโอเจนิกส์ซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนหลักการที่ว่าก๊าซต่างๆ มีจุดเดือดต่างกัน ที่อุณหภูมิต่ำมาก อากาศจะกลายเป็นของเหลว และส่วนประกอบแต่ละส่วนสามารถแยกออกได้โดยการกลั่น
อากาศอัดที่ผ่านการบำบัดล่วงหน้าจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า - 170°C โดยใช้ชุดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและระบบทำความเย็น เมื่ออากาศเย็นลง อากาศจะกลายเป็นของเหลว จากนั้นอากาศที่เป็นของเหลวจะถูกป้อนเข้าไปในคอลัมน์การกลั่น
ในคอลัมน์การกลั่น อากาศของเหลวจะถูกแยกออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ ตามจุดเดือด ไนโตรเจนมีจุดเดือดต่ำกว่า (- 196°C) มากกว่าออกซิเจน (- 183°C) ดังนั้นจึงระเหยก่อนและลอยขึ้นไปที่ด้านบนของคอลัมน์ ในขณะที่ออกซิเจนยังคงอยู่ในสถานะของเหลวและสะสมที่ด้านล่าง กระบวนการแยกได้รับการปรับปรุงโดยการใช้ถาดหรือวัสดุบรรจุภัณฑ์ภายในคอลัมน์ ซึ่งให้พื้นที่ผิวขนาดใหญ่สำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนและมวลระหว่างเฟสไอและของเหลว
การทำให้บริสุทธิ์
ออกซิเจนที่ได้จากกระบวนการกลั่นด้วยความเย็นจัดจะมีความบริสุทธิ์ประมาณ 99.5% อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมบางประเภท อาจจำเป็นต้องมีระดับความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ออกซิเจนอาจเข้าสู่ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม
วิธีการทำให้บริสุทธิ์โดยทั่วไปวิธีหนึ่งคือการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยา โดยที่ปริมาณสิ่งสกปรกเล็กน้อย เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรคาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำสามารถกำจัดออกได้โดยการดูดซับหรือเทคนิคการแยกอื่นๆ
วิธีการทำให้บริสุทธิ์อีกวิธีหนึ่งคือการดูดซับด้วยแรงดัน - สวิง (PSA) ซึ่งสามารถใช้เพื่อกำจัดไนโตรเจนที่ตกค้างและสิ่งสกปรกอื่นๆ ออกจากออกซิเจน PSA ทำงานบนหลักการที่ว่าวัสดุดูดซับบางชนิดมีความสัมพันธ์กับไนโตรเจนมากกว่าออกซิเจนที่ความดันสูง ด้วยการหมุนเวียนความดันในเบดของวัสดุดูดซับ ไนโตรเจนสามารถเลือกดูดซับและกำจัดออกจากกระแสออกซิเจนได้
การจัดเก็บและการจัดจำหน่าย
เมื่อออกซิเจนได้รับการผลิตและทำให้บริสุทธิ์แล้ว ออกซิเจนจะถูกเก็บไว้ในถังเก็บหรือถังขนาดใหญ่ ออกซิเจนสามารถเก็บไว้ในสถานะก๊าซหรือของเหลว ขึ้นอยู่กับการใช้งานและปริมาณออกซิเจนที่ต้องการ
โดยทั่วไปก๊าซออกซิเจนจะถูกเก็บไว้ในกระบอกสูบแรงดันสูงหรือในภาชนะจัดเก็บขนาดใหญ่ที่แรงดันสูงถึง 200 บาร์ ออกซิเจนเหลวจะถูกเก็บไว้ในถังไครโอเจนิกแบบหุ้มฉนวนที่อุณหภูมิต่ำมาก และสามารถเก็บไว้ในปริมาตรที่มากกว่าออกซิเจนที่เป็นแก๊สได้มาก
สำหรับการจำหน่าย ออกซิเจนสามารถขนส่งโดยรถบรรทุก รถราง หรือท่อ รถบรรทุกมักใช้สำหรับการส่งออกซิเจนขนาดเล็กถึงขนาดกลาง ในขณะที่ท่อส่งก๊าซถูกใช้เพื่อการกระจายขนาดใหญ่ในระยะทางไกล
บทบาทของอุปกรณ์ขั้นสูง
ในโรงงานผลิตออกซิเจนสมัยใหม่ อุปกรณ์ที่ทันสมัยมีบทบาทสำคัญในการรับประกันการผลิตออกซิเจนที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ตัวอย่างเช่น,โรงงานแปรรูป LNGเทคโนโลยีสามารถบูรณาการเข้ากับกระบวนการผลิตออกซิเจนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงงานโดยรวม โรงงานแปรรูป LNG สามารถจัดหาแหล่งพลังงานเย็น ซึ่งสามารถนำมาใช้ในกระบวนการกลั่นด้วยความเย็นเยือกแข็ง ช่วยลดความจำเป็นในการทำความเย็นภายนอก
อุปกรณ์ที่สำคัญอีกชิ้นหนึ่งก็คือเครื่องแยกก๊าซไครโอเจนิกส์- เครื่องแยกก๊าซไครโอเจนิกส์ได้รับการออกแบบให้แยกก๊าซต่างๆ ที่อุณหภูมิต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผลิตออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง เครื่องแยกเหล่านี้ใช้วัสดุขั้นสูงและเทคนิคการออกแบบเพื่อลดการถ่ายเทความร้อนและปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกสาร
ติดต่อจัดซื้อจัดจ้าง
หากคุณอยู่ในตลาดโรงงานผลิตออกซิเจนหรือต้องการออกซิเจนเกรดอุตสาหกรรมสำหรับธุรกิจของคุณ ฉันขอเชิญคุณติดต่อเรา เรามีทีมผู้เชี่ยวชาญที่สามารถมอบโซลูชันที่ปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะของคุณได้ ไม่ว่าคุณจะต้องการโรงงานผลิตออกซิเจนขนาดเล็กสำหรับธุรกิจในท้องถิ่นหรือโรงงานผลิตออกซิเจนอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เรามีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญที่จะตอบสนองความต้องการของคุณ ติดต่อเราวันนี้เพื่อเริ่มกระบวนการจัดซื้อและหารือว่าเราสามารถช่วยให้คุณบรรลุเป้าหมายการผลิตออกซิเจนได้อย่างไร
อ้างอิง
- โคห์ล อัล และนีลเซ่น RB (1997) การทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊ส บริษัทสำนักพิมพ์กัลฟ์
- เพอร์รี่ RH และกรีน DW (1997) คู่มือวิศวกรเคมีของเพอร์รี่ แมคกรอว์ - ฮิลล์
- วาลาส, เอสเอ็ม (1985) อุปกรณ์กระบวนการทางเคมี: การเลือกและการออกแบบ บัตเตอร์เวิร์ธ - ไฮเนอมันน์
