Razmatranja za projektovanje postrojenja za proizvodnju kisika

Jedro Selekcija vazduha za proizvodnju kiseonika Tehnologije i kriteriji za odabir

PSA, membranski i kriogeni sistemi: Izmjene performansi, čistoće i skalabilnosti

Kada je reč o proizvodnji kiseonika na mjestu koje koristi selekcija vazduha za proizvodnju kiseonika u osnovi postoje tri glavna pristupa: adsorpcija pod pritiskom (PSA), separacija membrane i kriogena destilacija. Počnimo sa PSA sistemima. Ovi obično koriste zeolitske materijale kao adsorbent i mogu proizvesti kisik sa oko 90 do 95% čistoće, što ispunjava medicinske standarde. One troše umerenu količinu energije, otprilike između 0,4 i 0,6 kWh po kubnom metru, a njihov kapacitet se kreće od malih instalacija koje obrađuju 5 kubnih metara na sat do većih instalacija od 100 kubnih metara na sat. Membranska tehnologija se ističe zato što se može brzo primeniti i radi vrlo efikasno, koristeći manje od 0,3 kWh po kubnom metru. Međutim, ovi sistemi maksimalno dostižu 30 do 45% čistoće kiseonika, tako da se uglavnom koriste za stvari poput povećanja zraka za sagorevanje u industrijskim procesima gdje visoka čistoća nije potrebna. Onda imamo kriogenu destilaciju, koja isporučuje izuzetno čist kisik, preko 99,5% čistoće, potrebnu za kritične primjene kao što su proizvodnja čelika i specijalni gasovi. Ali ova metoda zahtijeva značajna unapred ulaganja u infrastrukturu i troši više energije, oko 0,8 do 1,2 kWh po kubnom metru. Za većinu preduzeća, kriogena proizvodnja ima ekonomski smisao samo kada dnevne potrebe za proizvodnjom premašuju oko 100 tona. Ako pogledamo sve opcije, osnovni obrazac drži što je viši nivo čistoće, veća je potražnja za energijom. Kriogenika pobjeđuje kada čistoća apsolutno ne može da kompromituje, PSA nudi najbolju mješavinu za bolnice i operacije srednjeg obima, dok membrane sjaje u situacijama gdje je niža čistoća prihvatljiva i cijena ostaje primarna briga.

Referentne vrijednosti energetske efikasnosti i pragovi čistoće po primjeni (medicinski, industrijski, laboratorijski)

Specifične potrebe različitih aplikacija određuju koje tehnologije se biraju na osnovu razine čistoće i efikasnosti. Za medicinski kisik postoje strogi zahtjevi koji moraju biti ispunjeni, uključujući standarde ISO 8573-1 klase 1 i ISO 13485 Čistoća mora biti oko 93% plus minus 3%, sa vrlo strogim kontrolom na stvari kao ugljovodik koji mora ostati ispod 0,1 dijelova na milion. Vlaga mora biti na temperaturi od -70 stepeni Celzijusa, a mikroorganizmi moraju biti u prihvatljivoj meri. Ove specifikacije se obično isporučuju putem PSA sistema koji troše između 0,4 i 0,6 kilovat-sata po normalnom kubnom metru, a većina postavki uključuje neki oblik redundantnosti za pouzdanost.

Industrijske aplikacije izgledaju potpuno drugačije. Proizvođači čelika zavise od kriogena kiseonika sa čistinom iznad 99,5%, a potreban je oko 0,8 do 1,2 kWh po Nm3. S druge strane, mnogi hemijski procesi oksidacije dobro rade sa kiseonikom iz membrana na samo 30 do 45% nivoa čistoće, koristeći znatno manje energije na oko 0,3 kWh po Nm3. Laboratorije generalno žele nešto u srednjem rasponu, ciljajući 95 do 99% čistoće za svoje analitičke instrumente. U skladu sa člankom 6. stavkom 1. ovog zakona, za potrebe utvrđivanja kapaciteta za proizvodnju električne energije, proizvođač mora imati pristup proizvodnji električne energije u skladu sa propisima o proizvodnji električne energije. Važno je zapamtiti da dobijanje veće čistoće dolazi sa troškom u smislu energetske efikasnosti. Kada aplikacije ne trebaju više od 50% čistoće, membranski sistemi mogu smanjiti potrošnju energije za pola do dvije trećine u poređenju sa kriogenim metodama. U skladu sa mogućnostima opreme tačno na ono što je potrebno za svaku određenu aplikaciju pomaže da se i početni investicioni troškovi i tekući operativni troškovi drži točno gdje treba da budu.

U skladu sa propisima i bezbednosno kritičnim projektovanjem za medicinske kisikove postrojenja

U skladu sa člankom 6. stavkom 1.

Za postrojenja za proizvodnju medicinskog kisika, usklađenost sa standardima ISO 8573-1 klase 1 nije pregovarajuća. Ovi standardi određuju minimalne zahtjeve kao što su najmanje 99,5% čistog kiseonika, ugljovodonika ispod 0,1 dijelova na milion, čestica ne veće od pola mikrometra i tačke rosa koje dosežu do minus 70 stepeni Celzijusa. Proces potvrde uključuje redovne posjete na mjestu svakih tri mjeseca gdje tehničari provode testove koristeći gasnu hromatografiju i masnu spektrometriju opreme da provjere šta je zapravo u struji gasa. Takođe prikupljaju uzorke na agar pločama da bi tražili bilo kakve mikrobe koje su mogle da prođu kroz njih, plus provjeravaju nivo vlage sa ispravno kalibriranim higrometrom. Sve ove provjere zahtijevaju detaljnu dokumentaciju. U postrojenjima treba voditi detaljne dnevnice kalibracije, pratiti promene tokom vremena i instalirati sisteme koji neprekidno prate čistoću. Kada nešto krene po zlu i pređe granicu sigurnosti, sistem se mora isključiti automatski. Ovaj pristup je u skladu sa preporukama Svetske zdravstvene organizacije i ispunjava stroge zahtjeve koje su postavila regulatorna tijela kao što su Uprava za hranu i lijekove i Evropska agencija za lijekove.

Prostorni raspored, planiranje otpuštanja i integracija hitnih potrepština za zdravstvene ustanove

Kada se dizajniraju sistemi gdje je sigurnost najvažnija, polazna tačka je uvijek fizička separacija. Područja za kompresiju moraju biti odvojena od odjeljenja i skladištenja koristeći odgovarajuće požarne barijere. U slučaju da se ne primenjuje sistem za praćenje, za potrebe ovog standarda, rezervoari za rezervoare za praćenje moraju biti opremljeni sa rezervoarima za praćenje. Za bolnice, imati dvostruko okruženje čini svu razliku. Ovi sistemi automatski prekidaju kada se radi održavanje ili kada nestane struja, osiguravajući da jedinice intenzivne nege i operacijske sobe nikada ne izgube snabdevanje kisikom. Postoji nekoliko važnih integracijskih tačaka koje treba razmotriti. Hitne veze sa tim bankama visokog pritiska su neophodne. Bolnice koje se nalaze u područjima sklonim zemljotresima zahtijevaju posebnu seizmičku podržavanje za stabilnost opreme. I ne zaboravi da instaliraš senzore za kiseonik u cijeloj zgradi da pratiš opasne nivoe koncentracije kiseonika. Sveobuhvatne procene rizika u cijeloj bolnici pomažu da se utvrdi kako se zalihe usmeravaju kroz različita područja, prateći standarde NFPA 99. To osigurava da se linije za kisik drže podalje od potencijalnih tačaka paljenja i da odeljenja za kritičnu negu rade glatko čak i pod izazovnim uslovima.

Ključna oprema veličina i specifikacija Selekcija vazduha za proizvodnju kiseonika Sistemi

Dobijanje prave veličine i specifikacija za osnovne komponente čini svu razliku kada je u pitanju pouzdanost sistema, koliko efikasno stvari rade i ispunjavanje propisa. Za kompresore vazduha, oni moraju da proizvode bez ulja izlaznu snagu između 6 i 10 bar pritiska da bi molekularni sitovi i filteri funkcionisali pravilno. Većina instalacija zahtijeva tri faze filtracije, obično uključujuće prvo filtere za koagulaciju, zatim aktivni ugljen, a zatim faze sušenja da bi se postigao standard ISO 8573-1 klase 1 za kvalitet ulaznog zraka. Kada je riječ o jedinicama za odvajanje poput PSA kula, membranskih modula ili kriogenih stubova, dobijanje pravih dimenzija je jako važno za potrebe brzine protoka i čistoće. Medicinske primjene obično zahtevaju koncentracije kiseonika od najmanje 93%, dok industrijske potrebe variraju od oko 10 do 500 kubnih metara na sat. U rezervoarima za skladištenje treba da bude dovoljno gasa da se pokrije najmanje 30 minuta u periodima najviše potražnje. Sistem za praćenje mora stalno provjeravati nivo čistoće, pritisak, tačku rose i sadržaj ugljenovoda. Brojke potrošnje energije za PSA sisteme imaju tendenciju da variraju u zavisnosti od toga ko ih prijavi. Dobro dizajnirani sistemi obično rade negdje između 0,4 i 0,6 kilovat sati po kubnom metru, što je mnogo bolje od često citiranih ali obmanjujućih brojki od 1,0 do 1,4 kWh/Nm3 za sisteme koji nisu pravilno optimizovani ili imaju manjku opremu za kompresore. Još jedan veliki plus je modularna skalabilnost. Većina modernih sistema omogućava povećanje kapaciteta za otprilike 20 do 30% jednostavno dodavanjem više adsorpcijskih posuda ili membranskih špilova umjesto zamjene cijelog sistema.

FAQs

Koja metoda proizvodnje kiseonika pruža najvišu čistoću?

Kriogena destilacija pruža najvišu čistoću, pružajući kisik sa više od 99,5% čistoće.

Postoji li razlika u potrošnji energije između različitih sistema?

Da, potrošnja energije varira između sistema: PSA obično koristi 0,4-0,6 kWh po kubnom metru, membranski sistemi koriste manje od 0,3 kWh, a kriogeni sistemi zahtijevaju 0,8 do 1,2 kWh po kubnom metru.

Kojim se propisima moraju pridržavati medicinske kisikove fabrike?

U skladu sa člankom 3. stavkom 1. ovog Pravilnika, za proizvodnju i upotrebu medicinskih supstanci za proizvodnju kiseonika, primjenjuje se posebna pravila za proizvodnju i upotrebu.

Šta su glavne selekcija vazduha za proizvodnju kiseonika metode?

Glavne metode proizvodnje kiseonika uključuju adsorpciju pod pritiskom (PSA), separaciju membrane i kriogenu destilaciju.