مهمترین روش های تولید اکسیژن ( روش های PSA و ASU )

در فرآیندهای گازرسانی به یک اکسیدان ، اکسیژن مورد نیاز است . هوا یا بخار ممکن است به عنوان عامل گازرسانی بسته به روند کار کافی باشد. سیستمهای با اکسیژن دمنده این مزیت را دارند که اندازه راکتور گازدهی و سیستمهای فرایند کمکی آن را به حداقل برسانند. با این حال ، اکسیژن باید از جو جدا شود. کارخانه های جداسازی هوا در مقیاس بزرگ بر اساس فناوری تقطیر برودتی ساخته شده اند که قادر به تأمین و تولید اکسیژن با خلوص بالا و فشار 1 هستند. این فناوری به خوبی درک شده است ، زیرا بیش از 75 سال از عمر این تکنولوژی می گذرد. جداسازی هوای برودتی از نظر قابلیت اطمینان شناخته شده است و می توان آن را برای ظرفیت بالا (حداکثر 5000 تن در روز) طراحی کرد. اکسیژن عمدتا به دو روش تولید می شود. بررسی و مقایسه روش های تولید اکسیژن در زیر شرح داده می شود.

تولید اکسیژن مایع و تولید نیتروژن مایع در صنایع گازی پرستلی

مهمترین روش های تولید اکسیژن

1- تولید اکسیژن به روش جذبی تحت فشار PSA (Pressure Swing Adsorption)
2- تولید اکسیژن به روش تقطیرجزء به جزء توسط سپرتورهوا ASU (Air Separation Unit)

تولید اکسیژن به روش جذبی تحت فشار PSA (Pressure Swing Adsorption)

تولید اکسیژن دردستگاههای PSA بر اساس عبور هوای فشرده از گرانولهای زئولیت که به آن غربال مولکولی (Molecular Sieve) می گویند انجام می گیرد .

در این روش گازهای غیرقابل مصرف مانند نیتروژن که 78 % و بقیه آنها که 1 % حجم هوا را تشکیل می دهند و به نوعی آلودگی محسوب می شوند، ضمن عبور از میان قرص های زئولیت در میکروترپ های آنها به تله می افتند . و در واقع مولکولهای این گازها با ساختار و اندازه خاص خودشان که به ترتیب از بیشترین به کمترین عبارتند از : بخار آب،دی اکسیدکربن ،هیدروکربن ها و نیتروژن، تحت فشار به داخل میکروترپ های زئولیت چپانیده می شوند ولی مولکولهای اکسیژن که ریزترند بدون اینکه جذب شوند از لابلای قرص های زئولیت می گذرند و به عنوان گاز تولیدی مورد مصرف قرار می گیرند .

خلوص اکسیژن تولیدی با این روش در حدود 90 تا 95 درصد می باشد که برای مصارف طبی و یا پرورش ماهی مناسب ولی خلوص لازم جهت مصارف صنعتی مثل برشکاری را ندارند.

در شکل زیر فرآیند تولید اکسیژن به روش PSAنشان داده شده است .

تولید اکسیژن به روش تقطیرجزء به جزء توسط سپرتورهوا ASU (Air Separation Unit)

در این روش هوا طی پنج مرحله به بشرح ذیل به مایع تبدیل و سپس عناصر تشکیل دهندۀ آن از هم جدا می شوند:
(1)- تراکم هوا Compression
(2)- تصفیه و خشک کردن هوا Purification and Drying
(3)- مایع شدن و انبساط Expansion and Liquifaction
(4)- خنک سازی Refrigeration
(5)- تقطیر Distillation

هوا توسط کمپرسورهای چند استیجه تا حدود 200 bar فشرده میشود. (مقدار فشاردر کمپرسورها می تواند متفاوت باشد) درهراستیج توسط کاندست ترپ ها بخش عمده ی ناخالصی ها از جمله بخار آب، دی اکسید کربن و هیدرو کربن ها ی همراه آن گرفته وتخلیه می شوند. پس از آن هوا وارد سیستم تصفیه شده تا باقی مانده ناخالصی هایی مثل بخار آب و دی اکسید کربن توسط زئولیت جذب وجدا شوند وبعد هوای خشک و تصفیه شده توسط سیستم فریون تا حدود 30 – درجه سانتیگراد سرد می شود وپس از عبور از توربین اکسپندر وشیرهای انبساطی دچار افت شدید فشاراز 200 به 5 bar شده و بسرعت سرد میشود که برودت آن به حدود 170 – درجه سانتی گراد میرسد. هوا با این دما که به صورت دو فازی مایع و گاز میباشد وارد مرحله پنجم و ستون تقطیر (distillation column) می شود و در اینجا که قلب دستگاه است، عمل تقطیر و تفکیک جزء به جزء هوا انجام میشود. در حقیقت تقطیر یک فرایند تبخیر و انقباض دوباره است که برای جداسازی مخلوطی از مایعات، از یکدیگر بر طبق نقطه جوششان استفاده می شود. لازم به یادآوری است که نقطه جوش اکسیژن در فشاریک اتمسفر 183 – درجه سانتیگراد، آرگون 185 – و نیتروژن 196 – درجه سانتیگراد می باشد. یعنی هر یک از عناصر یاد شده در این دماها از حالت گاز به مایع تبدیل میشوند.البته در برج تقطیر تحت فشار و حرارت بحرانی در دمای بالاتر از نقطه جوششان تبدیل به مایع می شود. اکسیژن یا نیتروژن، بصورت گاز یا مایع که طبق این روش تولید می شود از نظر کمی و کیفی بهترین و مطمئن ترین محصول میباشد.

بیشتر بخوانید: ساختار مخازن مایعات کرایوجنیک ( اکسیژن و نیتروژن مایع )

روش های تولید اکسیژن در صنایع گازی پرستلی

صنایع گازی پرستلی، با بکارگیری اپراتورهای مجرب و آموزش دیده و با استفاده همزمان از تجهیزات آزمایشگاهی دیجیتالی و تست ست بورت ، اکسیژن را با خلوص 99.9 درصد و نیتروژن را با کمتر از 5ppm تولید و با بهره گیری از ناوگان مجهز خود محصولات کرایوجنیک را با پتیبندی به شعار خود ” تامین بموقع ” در اقصی نقاط کشور به مشتریان محترم توزیع می نماید . اکسیژن به روش ASU نشان داده شده است .